Probiotica; superfoods die je geheugen kunnen versterken?

Het lijkt bijna te mooi om waar te zijn; het eten van levende micro-organismen, (meer specifiek bepaalde bacteriën die ook bekend staan als "probiotica"), kan mogelijk de achteruitgang van het geheugen omkeren en zelfs de geheugencapaciteit van gezonde mensen een boost geven. Hoewel dit in eerste instantie misschien als complete onzin klinkt, is de wetenschap zich onlangs gaan realiseren dat deze bacteriën in onze darmen niet alleen essentieel zijn voor de spijsvertering, maar ook voor het functioneren van het geheugen. Sterker nog, onderzoekers hebben ontdekt dat toevoeging van deze bacteriën door middel van kleine veranderingen in je dieet, het functioneren van de hersenen daadwerkelijk kan verbeteren! Dit artikel legt uit hoe onze darmen ons geheugen beïnvloeden en welke rol probiotica daarin spelen.

Het tweede brein; interactie tussen darm en geheugen

Hoewel het onderzoek naar de bidirectionele relatie tussen onze darmen en hersenen de laatste twee decennia is opgestart, is dit geen nieuw concept. In feite bestaan we voor het grootste gedeelte uit microben, aangezien de menselijke darm een complex systeem is dat meer dan 100 biljoen microbiële cellen bevat. Bovendien kunnen deze microben in de darm met de hersenen communiceren middels de afgifte van neuroactieve stoffen zoals serotonine (een neurotransmitter belangrijk voor onder andere slaap en emotie). Daarnaast kan de darm zelf de hersenen beïnvloeden via de afgifte van onder andere diverse hormonen of immuuncellen. Op dezelfde manier kunnen de hersenen het microbioom op directe of indirecte wijze veranderen (door de samenstelling van de bacteriën in de darm te beïnvloeden). Met de toename van het onderzoek op dit gebied in de afgelopen 15 jaar hebben onderzoekers de wisselwerking tussen onze darmen, de bacteriën in onze darmen en onze hersenen beter kunnen begrijpen. Deze visie is ook toegepast bij de verklaring van hoe de gezonde en ongezonde hersenen worden georganiseerd en bijgevolg hoe verschillende hersenfuncties, met name het geheugen, kunnen worden gewijzigd. Bovendien zijn onderzoekers gaan samenwerken met deze kleine wezentjes die onze darmen koloniseren om zo het proces van leren en het geheugen te stimuleren.

Wat zijn probiotica en waarom zijn ze goed voor de hersenen?

Hoe passen probiotica in deze hersen-darm-as en wat zijn deze precies? Probiotica zijn levende bacteriën die na consumptie in de juiste hoeveelheden de samenstelling van de darmmicrobiota verbeteren of herstellen. Uit onderzoek is gebleken dat probiotica kunnen helpen bij het verbeteren van de stemming, de cognitieve functie en het verminderen van stress en angst. Misschien vind je het idee van het eten van levende organismen een walgelijk idee, en krijg je rillingen bij het idee van al die gekke voedingsmiddelen zoals: kefir, kombucha, kimchi enz. Maar wist je dat sommige van de gewone voedingsmiddelen die je al kent (yoghurt, gurken of zuurkool) ook deze nuttige bacteriën bevatten? Dus misschien heb je zonder het te weten deze bacteriën al gegeten! Echter, onderzoekers zijn er nog niet uit over de mogelijkheden van deze probiotica om het leren en het geheugen van mensen te verbeteren, aangezien veel onderzoek tegenwoordig bij dieren wordt gedaan. 

Probiotica; een ware geheugen versterker?

Een intrigerende bewering van John F Cryan, de hoofdonderzoeker in het APC Microbiome Institute Ireland tijdens de een aflevering van de BBC Future in 2014, schudde de microbiologische onderzoekswereld op: "We hebben ongepubliceerde gegevens die aantonen dat probiotica het leren in diermodellen kunnen verbeteren". Maar, zo kun je je afvragen, geldt dit ook voor mensen?

Uit een review van Kesika en collega's uit 2021 blijkt dat verschillende studies bij mensen met (een milde vorm van) de ziekte van Alzheimer (AD), (een vorm van dementie waarbij mensen geleidelijk hun geheugen van verschillende levenservaringen verliezen), een verbetering van de cognitie laten zien na toediening van probiotica. Een voorbeeld van zo'n studie is die van Hwang en collega's uit 2019, waarbij Lactobacillus plantarum C29, een probioticum dat aanwezig is in kimchi (een beroemd Koreaans bijgerecht gemaakt van gefermenteerde groenten), na 12 weken toediening bij mensen met een milde vorm van AD hun cognitieve prestaties verbeterde. Bovendien ging deze toename van de cognitieve prestaties gepaard met verhoogde bloedspiegels van een eiwit genaamd brain-derived neurotrophic factor (BDNF), belangrijk voor het stimuleren van de groei van neuronen en verbindingen in de hersenen, wat natuurlijk essentieel is voor het leren en de vorming van het geheugen. 

Je kunt je afvragen of probiotica ook de gezonde mens slimmer kan maken. Dit lijkt mogelijk, althans op basis van een studie van Kim en collega's uit 2021. In deze studie kregen 63 gezonde ouderen (> 65 jaar) gedurende 12 weken ofwel een placebo ofwel probiotica met twee soorten darmbacteriën (Bifidobacterium bifidum BGN4 en Bifidobacterium longum BORI). Na 12 weken vertoonde de probiotica groep een grotere verbetering in verschillende hersenfuncties, waaronder het geheugen. Bovendien waren de BDNF-niveaus significant verhoogd wanneer de probiotica groep werd vergeleken met de placebogroep. De resultaten bij zowel gezonde als AD patiënten blijven echter onduidelijk, aangezien niet alle studies die momenteel worden uitgevoerd de hierboven beschreven resultaten kunnen repliceren. 

Alles bij elkaar genomen laat zien dat voeding dus zeker de hersenfunctie kan beïnvloeden, maar het is nog te vroeg om met stelligheid te beweren dat probiotica het geheugen en de leerprestaties bij mensen kunnen verbeteren. Het onderzoek op dit gebied, vooral bij zieke en gezonde mensen, is nog gaande, en de manier waarop deze probiotica het functioneren van de hersenen verbeteren, moet nog worden ontrafeld. Voorlopig zijn de best bewezen manieren om je hersenen te stimuleren lichaamsbeweging en voldoende slaap, maar misschien kunnen we in de nabije toekomst dit advies aanvullen met het toevoegen van probiotica aan je dieet.

Auteur: Joyce Burger

Referenties:

Stress en geheugen, een haat/liefde verhouding?

Je hebt net alle stof voor de derde keer doorgenomen, je kent alles uit je hoofd. Je bent helemaal klaar voor je examen. De volgende ochtend komt de bus niet opdagen, en je moet naar de universiteit rennen om niet te laat te komen. Je komt net op tijd aan, maar je bent de laatste die de zaal binnenkomt. Je hart gaat tekeer, je handen zijn klam, en je herinnert je plots hoe belangrijk dit examen is voor je toekomstige carrière... We zijn het er waarschijnlijk allemaal over eens dat deze omstandigheden niet ideaal zijn om een examen te maken. De kans dat we ons de informatie die we voor het examen hebben bestudeerd niet meer kunnen herinneren, ook al ligt die ergens in een lade van ons brein opgeslagen, is groter dan wanneer we ons kalm, uitgerust en geconcentreerd voelen. Soms helpt stress ons echter juist wel om dingen te onthouden. Zo zeggen de meeste mensen dat ze zich de geboorte van hun kind, het verlies van een goede kennis, of een andere dramatische gebeurtenis in hun leven zoals 11 september 2001 levendig herinneren. Ik vraag me daarom af, kunnen we concluderen dat de combinatie van stress en geheugen altijd tot een rommelige uitkomst leidt? Laten we ons verdiepen in de verschillende geheugenprocessen om te zien of we enig licht kunnen werpen op de rol van stress op het geheugen.

Leren en het effect van stress op het geheugen

Leren is een complexe en tijdrovende activiteit die kan worden onderverdeeld in drie geheugenstadia: coderen, consolideren en ophalen. Zoals uitgelegd in Brain basics: Leren - Brain Matters, kan een herinnering worden gezien als een pad tussen verschillende neuronen, en hoe meer deze weg wordt gebruikt, hoe groter en effectiever hij wordt. Omgekeerd, als de weg wordt verwaarloosd, zal hij uiteindelijk verdwijnen. Dit is een hele algemene definitie van het begrip neuroplasticiteit, dat ook wordt beschreven in de uitspraak van Donald Hebb: "Neurons that fire together, wire together". Het coderen van een nieuwe herinnering kan dus worden gezien als de eerste weg die we moeten afleggen door een dicht bos. Consolidatie verwijst naar het daaropvolgende hergebruik van dit pad na de eerste codering, om ten eerste te voorkomen dat het mettertijd natuurlijk verdwijnt, en ten tweede om het pad groter en toegankelijker te maken. Vervolgens is het ophalen het proces van het teruglopen van het pad om de eerder opgeslagen informatie naar ons bewustzijn te brengen. De volgende vraag is dan, hoe beïnvloedt stress het verkeer op deze neuronale wegen?

De biologische componenten van de stressrespons, waaronder adrenaline, noradrenaline en cortisol, kunnen worden gezien als verkeersregelaars, die tot taak hebben de toegankelijkheid van verschillende wegen in de hersenen te moduleren, afhankelijk van de toestand van het individu. Als je bijvoorbeeld een pistool op je gericht hebt, bevelen de hersenen via een hormonale cascade (de HPA-as genoemd) de afgifte van adrenaline en noradrenaline uit de bijnieren. Die zijn verantwoordelijk voor veel fysiologische veranderingen, zoals een verhoogde bloeddruk en spierspanning, om het individu voor te bereiden op een vecht- of vluchtreactie. Daarnaast beïnvloeden ze ook de hersenen door de meer “wegen” aan te leggen, waardoor het coderingsproces van geheugenvorming wordt versterkt. Daarbij beperken zij ook de toegankelijkheid van andere reeds bestaande wegen om energie te besparen en volledige oriëntatie van de aandacht op de bedreigende gebeurtenis mogelijk te maken. Vanuit evolutionair oogpunt is dit logisch; bij  onverwachte en mogelijk gevaarlijke situaties heeft de mens deze stressrespons ontwikkeld als een manier om snel op de dreiging te reageren met een "vlucht- of vechtreactie". Bovendien, als de persoon deze gebeurtenis heeft overleefd, zou het goed zijn om zich deze gebeurtenis later te herinneren. Op deze manier kunnen we voorkomen dat soortgelijke bedreigende gebeurtenissen zich in de toekomst opnieuw voordoen. Daarom zullen wij, wanneer wij een stressvolle gebeurtenis meemaken, ons dit eerder herinneren dan een willekeurige alledaagse situatie, en is het op dat moment moeilijker om eerder opgeslagen informatie uit ons geheugen op te halen.

Kortom, wanneer je gestrest bent voor je examen, interpreteren je hersenen deze innerlijke fysiologische activering waarschijnlijk als een indicator van een gevaarlijke situatie, of in ieder geval een die de moeite waard is om aandacht aan te besteden. Daarom krijgt het coderingsproces voorrang op het ophalen van de informatie die je voor het examen geleerd hebt, hoewel je het tegenovergestelde zou willen in dit geval. 

Auteur: Pablo de Chambrier

Als je meer wilt weten over de temporele dynamiek van stress en de specifieke acties in de tijd van de biologische componenten van de stressrespons, biedt dit artikel gedetailleerde uitleg: https://doi-org.mu.idm.oclc.org/10.1080/09658211.2017.1338299

Afleren om opnieuw te leren: Hoe psychedelica depressie verstoren

Heb je ooit geprobeerd om aan de linkerkant van de weg te rijden terwijl je gewoonlijk rechts rijdt? Of een poging gedaan om  het nieuwe telefoonnummer van een vriend uit je hoofd te leren, maar bleef je je het oude nummer herinneren? Je kunt per ongeluk op de verkeerde rijstrook terechtkomen of de nummers door elkaar halen. Dit wordt proactieve interferentie  genoemd, en het gebeurt wanneer je vermogen om nieuwe informatie te leren wordt gehinderd door de oude informatie.

Bij leren kan afleren net zo belangrijk zijn. Men heeft ontdekt dat psychedelica een mogelijk middel is om dit proces te katalyseren. Je hebt misschien weleens gehoord van psychedelica zoals LSD en psilocybine in de context van recreatief gebruik, maar deze krachtige psychoactieve verbindingen kunnen ook helpen bij de behandeling van psychische aandoeningen, zoals therapieresistente depressie.

Depressie wordt vaak gekenmerkt door een zichzelf versterkend gedachtepatroon, genaamd ruminatie, waarbij negatieve gedachten en gevoelens zich steeds herhalen en telkens meer ingesleten raken. Door het herhaaldelijk activeren van dit negatieve circuit worden deze denkprocessen een standaardinstelling, of zoals we weten van neuroplasticiteit, neuronen die samen actief worden verbinden zich met elkaar. Deze herkauwende gedachten kunnen efficiënt geactiveerd worden, maar nutteloos.

Cognitieve gedragstherapie (CGT) is een mogelijke behandeling om negatieve gedachtenprocessen zoals piekeren te verlichten. Door middel van CGT kan iemand leren om bepaalde gedachten en gedragingen te identificeren en aan te vechten. Maar in sommige gevallen is dat niet altijd genoeg, en slagen patiënten er niet in remissie te bereiken. Hier komen psychedelica (mogelijk) om de hoek kijken.

Psychedelica kunnen een mentale omgeving opwekken die bevorderlijk is voor het afleren van negatieve denkpatronen door één belangrijke factor te introduceren: entropie. In de natuurkunde is entropie een maat voor de mate van wanorde of willekeur in een systeem. In de context van neurodynamica verwijst entropie naar de mate van willekeur of onvoorspelbaarheid in de activiteit van neuronale netwerken.

Maar wat zijn die neuronale netwerken, en waarom zijn ze belangrijk? Neurale netwerken zijn onderling verbonden groepen neuronen die samenwerken om specifieke hersenfuncties uit te voeren. Je kunt je de connectiviteit tussen deze netwerken voorstellen als paden op een skipiste. Een gezond brein heeft veel skipaden om uit te kiezen, die verspreid en willekeurig zijn. Maar in een depressief brein zijn de paden beperkt en diep door herhaald gebruik, waardoor ze moeilijk te veranderen zijn. Psychedelica zijn als verse sneeuw op deze paden, waardoor je gemakkelijker toegang krijgt tot nieuwe pistes. De willekeur van deze paden weerspiegelt het vermogen van de hersenen om verschillende functionele netwerken in evenwicht te brengen en toegang te krijgen tot verschillende denk- en emotie modi. Dit is ideaal voor een gezonde emotionele verwerking, maar misschien niet zozeer voor het skiën.

Samengevat, de connectiviteit tussen hersennetwerken is vaak verstoord bij depressie, vooral de connectiviteit die betrokken is bij emotionele regulatie en verwerking van beloning. Als gevolg daarvan kunnen personen met een depressie een verminderde entropie of willekeur hebben in bepaalde hersengebieden, wat een verminderd vermogen tot cognitieve flexibiliteit en aanpassing veroorzaakt. Het bevorderen van corticale entropie via psychedelica met een combinatie van CGT kan het rigide denken verstoren, wat leidt tot emotionele bevrijding en een algeheel groter welzijn.

In dit geval kan het afleren van negatieve oude denkpatronen net zo belangrijk zijn, zo niet belangrijker, dan het aanleren van nieuwe denkpatronen. Hoewel psychedelica je misschien niet helpen om het oude telefoonnummer van je vriend te vergeten, bieden ze een hoopvolle nieuwe weg voor de behandeling van geestelijke ziekten en geven ze nieuwe inzichten in hoe we ons voelen, denken en gedragen. 

Auteur: Jenelle Rofe

Referenties:

Beeldbronnen:

Brain basics: Leren

Iedere dag leren we wel iets nieuws; feiten, handelingen, routes, mensen, gerechten, verhalen, etc.. Ik leer momenteel bijvoorbeeld de gitaar te bespelen. Dit gaat met horten en stoten. Waarom kan ik na het kijken van één youtubefilmpje het liedje niet gewoon meteen naspelen?  

Onze hersenen bestaan uit neuronen die samen een netwerk vormen (zie brain basics). De verbindingen in een netwerk zou je kunnen vergelijken met wegen. Als je iets nieuws wilt leren, moet er een nieuwe weg aangelegd worden in je brein. Wanneer je iets voor het eerst doet of leert, moet je je als het ware een weg banen door een dichtbegroeid bos, maar hoe vaker je dezelfde route bewandelt, hoe begaanbaarder het pad wordt. Na verloop van tijd, door veel oefening, kan het bospaadje in een snelweg veranderen. De synapsen tussen neuronen versterken dus. Dit heet langetermijnpotentiëring. Andersom werkt het hetzelfde, door de snelweg niet meer te gebruiken (bijvoorbeeld door lang geen gitaar te spelen), zal de snelweg overwoekeren en weer een bospaadje worden (oftewel de synapsen tussen de neuronen verzwakken en je vergeet de skill). Zulke veranderingen in de hersenen worden veroorzaakt door neuroplasticiteit.

Er zijn verschillende manieren waarop de hersenen aan “wegenbouw” doen. Het brein kan simpelweg nieuwe neuronen aanmaken (neurogenesis), maar bij volwassenen gebeurt dit relatief weinig en alleen in specifieke gebieden (in de hippocampus en de olfactory bulb). Wat veel vaker voorkomt is dat postsynaptische neuronen meer receptoren aanmaken als reactie op de grotere hoeveelheid neurotransmitters die vrijkomen door het herhaaldelijk oefenen van een skill. Door deze extra receptoren kan de postsynaptische neuron meer neurotransmitters opvangen. Hierdoor wordt de postsynaptische neuron sensitiever en de verbinding tussen de pre- en postsynaptische neuronen dus sterker. De neuronen kunnen ook nieuwe dendrieten aanmaken waardoor er hele nieuwe synapsen ontstaan. Op deze manieren kan het wegennetwerk in het brein zich aanpassen.  

Neuroplasticiteit vergt veel herhaling en consistentie. Daarom lukt het je niet om na het zien van één youtube filmpje een liedje foutloos na te spelen (op heel uitzonderlijke gevallen na) en kost het jaren van intensieve training om ergens heel goed in te worden. Als je iets nieuws wilt leren is het vooral belangrijk om veel te oefenen, zodat het bospaadje in je brein een snelweg wordt. Oefening baart kunst! 

Auteur: Pauline van Gils

Memento - een film van Christopher Nolan

Memento is een film die het hoofd doet duizelen. In deze film wordt het verhaal van Leonard vertelt, een ex-verzekerings detective die lijdt aan anterograde amnesie (een aandoening waarbij je geen nieuwe herinneringen meer kunt opslaan) en probeert te achterhalen wie zijn vrouw heeft vermoord. Als kijker weet je net zo min als Leonard zelf over wie het gedaan heeft. De film begint bij de laatste scène en gaat dan terug naar het begin.  Leonard probeert met zijn aandoening om te gaan door feiten te schrijven op polaroids die hij schiet van alles wat hij tegenkomt en daarnaast de belangrijkste dingen op zijn lichaam te tatoeëren. Naarmate de film voortduurt, verzamelen zowel jij als Leonard stukjes informatie die het beeld beginnen op te helderen over wie zijn vrouw vermoord zou kunnen hebben. Het verhaal volgt nauwgezet het verhaal van Sammy Jankins, die meerdere malen aangestipt is door Leonard zelf. Wat deze twee mannen echter gemeen hebben is een vraag die tot het einde van de film onbeantwoord blijft, en is iets wat ik aan jullie overlaat om te ontdekken!

Auteur: Joyce Burger