Je hoeft geen neurowetenschapper te zijn om kwijlend als de hond van Pavlov wetenschappelijke feitjes over je eigen hersenen aan te horen. Gelukkig gebeurt mij dit met enige regelmaat: ik werk niet alleen tussen celbiologen en immunologen, maar ook tussen een grote groep neurowetenschappers. Vorige week had een van hen voor onze wekelijkse seminar de Britse professor Richard Morris (werkzaam aan de University of Edinburgh) uitgenodigd, en zijn lezing was een waar juweeltje dat ik u niet kan onthouden, niet in ’t minst omdat de resultaten waar hij over vertelde tot op heden nog niet gepubliceerd zijn: een primeur dus.

Het kortetermijngeheugen van de hippocampus
Om te beginnen een beetje voorkennis. De groep van Morris doet onderzoek aan de hippocampus, de zeepaardjesvormige (vandaar ook de naam) structuur in onze hersenen die verantwoordelijk is voor het kortetermijngeheugen. Zenuwcellen in deze structuur slaan informatie op door verbindingen met elkaar te maken over een synaps, de ruimte tussen twee zenuwcellen in. Met hele precieze apparatuur kan de sterkte van deze synaptische verbinding gemeten worden, en zo ontdekten onderzoekers dat een verbinding tussen zenuwcellen in de hippocampus onmiddellijk na de signaalverwerking sterk is, maar daarna langzaam afneemt tot de zenuwcellen niet minder verbonden zijn dan ieder ander willekeurig paar. Informatie in de hippocampus verdwijnt dus langzaam, maar dat wil niet zeggen dat het brein de informatie kwijtraakt: als de synaptische verbinding maar lang genoeg sterk blijft, wordt de informatie opgeslagen in de cortex, de hersenschors, waar het langetermijngeheugen zetelt.

Maar hoe bepalen de hersenen welk stukje informatie opgeslagen moet worden, en welk stukje maar kort houdbaar hoeft te zijn? Daaraan werkte Morris al langer, en hij ontdekte (samen met de Duitse Uwe Frey) dat er in de hippocampus grofweg twee soorten respons zijn op een synaptische verbinding, ieder met een eigen drempel: er wordt altijd een tag aan de synaps gehangen (de synaps wordt ‘aangevlagd’, als het ware), maar alleen bij een sterk signaal gaat de zenuwcel ook eiwitten aanmaken. Door deze eiwitten blijft de verbinding tussen de zenuwcellen lang op hoge sterkte, en dit zorgt er dus voor dat de informatie in het langetermijngeheugen wordt opgeslagen.

Kortom: een sterk signaal wordt onthouden, terwijl een zwak signaal even blijft hangen, maar daarna toch echt verdwijnt. Zo’n filter is voor ons ontzettend handig: waar je de auto neer hebt gezet voor je boodschappen ging doen is fijn om nog te weten na een uur, maar een week later maakt die informatie je weinig meer uit.

Toch onthouden we soms die triviale dingen, die met zwakke signalen onze hippocampus in zijn gestuurd. Dat fenomeen noemt Morris het ‘flashbulb geheugen’, en zijn lab vond hiervoor een neurologische verklaring.

Het ‘flashbulb’ effect
In ieders verleden zijn momenten die oplichten als een heldere lamp. Als ik u zou vragen waar u zich precies bevond om vier uur ‘s middags op 24 maart van vorig jaar, dan is de kans groot dat u daar lang over na moet denken – als u het antwoord hierop al weet. Vraag ik u echter waar u was toen u hoorde van de aanslagen op de Twin Towers in New York op 11 september 2001, dan weet u zich hoogstwaarschijnlijk tot in detail te herinneren wat u deed, waar u was, wie er bij u waren, en wellicht zelfs wat u droeg. Allemaal onbelangrijke feitjes, maar door de samenloop met deze heftige gebeurtenis zijn ze voorgoed in uw geheugen gegrift.

Morris en zijn collega’s bleken in staat om dit effect na te bootsen met zwakke en sterke prikkels. Ze dienden tegelijkertijd twee prikkels toe van verschillende sterkte, en vormden zo twee synaptische verbindingen, een ‘sterke’ en een ‘zwakke’. Normaalgesproken zou de sterke verbinding lang aanwezig blijven, en de zwakke na verloop van tijd in sterkte afnemen. Maar samen met de sterke bleef ook de zwakke verbinding langdurig aanwezig, lang genoeg om permanent opgeslagen te worden.

Was het de tag van de sterke prikkel, of waren het juist de eiwitten die voor de ongewone sterkte van de “zwakke” prikkel zorgden? Om dit te testen blokkeerden de onderzoekers met een stofje de aanmaak van de tag, dienden toen de sterke prikkel toe, haalden het stofje hierna uit de hersenen en gaven het zwakke signaal. Zo zagen ze dat ook zonder de aanwezigheid van de sterke tag, de zwakke prikkel voor een sterke verbinding bleef zorgen.

Met dit experiment concludeerden Morris en collega’s dat de aanmaak van de eiwitten, in welke zenuwcel dan ook, voor sterke synaptische verbindingen in de hippocampus zorgt. Als er dus een sterk signaal in de hippocampus binnenkomt wordt automatisch alle daar aanwezige informatie als ‘belangrijk’ aangemerkt, en in het langetermijngeheugen opgeslagen. Toen u over de aanslag in New York hoorde sloeg uw brein dus niet alleen die gebeurtenis maar ook alle details eromheen permanent op.

Geheel in de stijl van Monika’s column van eind vorige maand heb ik zitten genieten van dit pareltje informatie: een prachtige wetenschappelijke verklaring voor een ons zo bekend fenomeen. Stiekem begon ik me echter ook af te vragen wat nou de praktische toepassing hiervan zou kunnen zijn. Natuurlijk is dit kennis waar wellicht in de toekomst patiënten met geheugenproblemen mee geholpen kunnen worden. Maar een snellere en dichter-bij-huis toepassing daagde al snel: de volgende keer dat ik een tentamen moet leren, vraag ik een collega om me tijdens het lezen om het kwartier op innovatieve wijze te laten schrikken. Erg rustig studeren zal dat niet worden, maar die tekst vergeet ik van mijn leven niet meer.