Taal, redeneren, plannen, associëren en leren; het zijn maar enkele voorbeelden van hogere hersenfuncties die worden toegeschreven aan het dunne laagje cellen aan de buitenkant van het brein: de cortex. Een onderzoek dat werd gepubliceerd in Science geeft nieuwe inzichten in hoe die cellen daar terechtkomen.
De ontwikkeling van de cortex tijdens de embryonale ontwikkeling blijkt complexer dan neurowetenschappers dachten. Ze gingen ervan uit dat alle neuronen van de cortex ontstaan uit dezelfde stamcellen in dieper gelegen hersenstructuren. Het idee was dat dochtercellen uitgroeien tot neuronen en vervolgens migreren naar de buitenste lagen van de hersenen. Uiteindelijk zou zo de cortex ontstaan uit verschillende typen neuronen die overwegend zijn georganiseerd in zes lagen. Tot welk type neuron een cel uitgroeit en naar welke cortexlaag die migreert, zou uitsluitend afhangen van het ontwikkelingsstadium van het embryo waarin een cel ontstaat.
Genexpressie
Uit dit onderzoek blijkt echter dat de cellen in de bovenste lagen van de cortex uit andere stamcellen ontstaan dan neuronen uit de onderste lagen. Onderzoekers van het Scripps Research Institute (VS) kwamen daar achter door het gen Cux2 te volgen waarvan bekend is dat het alleen in neuronen van de buitenste cortex-lagen tot expressie komt. Het Cux2 gen in cellen waaruit later de neuronen voor de buitenste lagen ontstonden werd door de onderzoekers al gezien 9 of 10 dagen na de bevruchting. De cellen die naar de binnenste cortex-lagen verhuisden, bleken afkomstig van een ander stamceltype waarin het Cux2-gen niet tot expressie kwam. Ook als de onderzoekers de Cux2-positieve cellen dwongen te groeien voordat ze in de laag van bestemming waren aangekomen, ontwikkelden ze zich toch tot een buitenlaag-neuron. Het maakt voor deze cellen dus niet uit waar of wanneer ze zich tot neuron ontwikkelen; blijkbaar is hun lot bepaald vanaf hun geboorte.
Medische toepassingen
Het onderzoek geeft niet alleen inzicht in de vroege ontwikkeling van het brein, maar biedt ook perspectief op nieuwe onderzoekswegen en medische toepassingen. Nu bekend is dat neuronen uit de verschillende cortex-lagen voortkomen uit andere type stamcellen, kunnen deze verschillende neuronen wellicht in het lab gekweekt worden. Buitenlaag-neuronen zijn vaak betrokken bij psychiatrische stoornissen. Door deze te creëren kunnen ze nader bestudeerd worden. Zogenaamde organoïden hebben al geholpen om aandoeningen zoals Fragiele X syndroom (gekenmerkt door verstandelijke beperking en bepaalde gedragskenmerken), Angelman syndroom (een ontwikkelingsachterstand, afwijkende motoriek en taalontwikkeling en slaap- en gedragsproblemen, epilepsie) en Rett syndroom (achterstand in het leren praten, bewegen en leren) beter te begrijpen.
Auteur: Daan Schetselaar (2012), edited by Anneke Terneusen (2023)
Referenties:
