De resultaten suggereren dat hersencelactiviteit een verrassende rol kan spelen in het metabolisme van het lichaam
Uitbarstingen van activiteit gecreëerd door zenuwcellen in de hippocampus (computertekening getoond), genaamd scherpe golfrimpelingen, zouden herinneringen stollen. Deze rimpels kunnen ook elders in het lichaam de suikerspiegel verlagen, suggereert een onderzoek bij ratten.
Rimpelingen van zenuwcelactiviteit die herinneringen vasthouden, kunnen een onverwachte taak buiten de hersenen hebben: het verlagen van de bloedsuikerspiegel in het lichaam.
Net na een uitbarsting van rimpelingen in de hippocampus van een rat, daalden de suikerniveaus elders in het lichaam, blijkt uit nieuwe experimenten. De resultaten van de curveball, gepubliceerd op 11 augustus in Natuur, suggereren dat bepaalde soorten hersenactiviteit en metabolisme zijn met elkaar verweven op verrassende en mysterieuze manieren.
“Dit artikel vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in ons begrip van hoe de hippocampus het metabolisme moduleert”, zegt Elizabeth Gould, een neurowetenschapper aan de Princeton University die niet bij het onderzoek betrokken was.
Neurale rillingen, scherpe golfrimpelingen genaamd, zigzaggen in de hersenen van mensen terwijl ze nieuwe dingen leren en herinneringen naar boven halen (SN: 8/19/19). Rimpelingen zijn ook prominent aanwezig tijdens diepe slaap. Slapende zoogdieren, vogels en zelfs hagedissen die bekend staan als Australische draken hebben deze uitbarstingen van elektrische activiteit. Men denkt dat rimpelingen met scherpe golven het neurale werk van het transformeren van kortetermijnkennis in langetermijnherinneringen begeleiden.
Neurowetenschapper David Tingley vroeg zich af of deze signalen ook iets buiten de hersenen zouden kunnen veranderen. In samenwerking met neurowetenschapper György Buzsáki aan de New York University Grossman School of Medicine en collega’s, Tingley, nu aan de Harvard University, monteerden continue glucosemonitoren op de ruggen van ratten. Deze apparaten, die door mensen met diabetes worden gebruikt om de suikerspiegels in de vloeistof rond cellen in de gaten te houden, bieden een goede indicatie voor de bloedsuikerspiegel. De onderzoekers maten tegelijkertijd de hersengolven van de ratten met elektroden geïmplanteerd in de hippocampus, een hersenstructuur die een sleutelrol speelt in het geheugen.
Af en toe pikten elektroden clusters van rimpelingen op. Ongeveer 10 minuten na een golf van rimpels daalde de suikerspiegel in het lichaam, zo lieten de glucosemeters zien. “We zagen deze dips bij de tweede rat, en de derde rat en de vierde rat”, zegt Buzsáki. “Het was superconsistent. De omvang is klein, maar [the dips] zijn er altijd.”
Om te zien of dit verband tussen de rimpelingen en de suikerdips louter toeval was, dwongen de onderzoekers zenuwcellen in de hippocampus te vuren als reactie op licht, waardoor kunstmatige rimpelingen ontstonden. En ja hoor, na een aanval van deze geforceerde rimpelingen daalde het suikergehalte van de ratten.
Bovendien, toen de onderzoekers de stroomafwaartse signalen van de rimpelingen blokkeerden met een medicijn dat zenuwcellen kalmeert in een hersengebied dat het laterale septum wordt genoemd, daalde de suikerspiegel niet. Dat suggereert dat deze rimpelingen signalen sturen die door de hersenen pingpongen en uiteindelijk het lichaam vertellen om zijn suiker te verminderen.
“Dit alles was zeer verrassend”, zegt Jan Born, een neurowetenschapper die metabolisme bestudeert aan de universiteit van Tübingen in Duitsland. Je zou verwachten dat een druk brein op het werk om meer energie vraagt, in de vorm van suiker, niet minder, zegt Born, die een van de commentaar op de nieuwe krant in hetzelfde nummer van Natuur. Maar hier, “zegt het brein tegen het lichaam: ‘We hebben niet zoveel energie nodig, dus ga naar beneden met je glucosewaarden.’ Waarom?” zegt Born: “Het is moeilijk om de functie ervan te zien.”
Buzsáki vraagt zich af of deze rimpelingen in eerste instantie zijn ontstaan om te helpen bij het metabolisme. “Ze waren eerst nuttig voor het lichaam”, speculeert hij. Naarmate de tijd verstreek, zijn er mogelijk rimpels ontstaan bij andere taken, zoals geheugenopslag.
Als dit nieuw ontdekte verband tussen hersengolven en metabolisme bij mensen bestaat, zou het een manier kunnen zijn om de suikerspiegels te beïnvloeden door rimpelingen te tweaken, zegt Buzsáki, een idee dat nuttig kan zijn voor mensen met diabetes of andere stofwisselingsproblemen. De hippocampus bevindt zich diep in de hersenen, maar de activiteit ervan kan via magnetische of elektrische schokken worden gewijzigd in gemakkelijker bereikbare hersengebieden. Toch is het veranderen van rimpelingen om metabolische redenen een verre van idee, waarschuwt Buzsáki.
