Door Nina Wubben - FOTO: DMITRIY ARONOV - 12-04-2024 - Neurobiologie
De Amerikaanse matkop (Poecile atricapillus) onthoudt zijn voedselverstopplekken via unieke patronen van hersenactiviteit.
Mezen gebruiken ‘barcodes’ in hun brein om te onthouden waar ze voedsel opslaan.
Mezen onthouden waar ze voedsel opbergen via een soort ‘barcode’, een uniek patroon van hersenactiviteit, schrijven Amerikaanse onderzoekers 29 maart in Cell. Wanneer de mezen het voedsel opslaan, wordt het hersenpatroon geactiveerd. Als ze op een later tijdstip weer naar het eten gaan zoeken, licht de barcode opnieuw op.
Niet-migrerende vogels vertrouwen sterk op hun geheugen om in de grauwe wintermaanden eerder verzameld voedsel terug te vinden. Dit type herinnering, dat ‘wat, waar en wanneer’ representeert, wordt ook wel een episodische herinnering genoemd, en wordt mogelijk gemaakt door de hippocampus. Dat de hippocampus herinneringen over locaties en gedrag opslaat was al bekend, maar hoe de episodische herinneringen precies worden opgeslagen wisten onderzoekers nog niet.
Verstopplekken
De Amerikanen voerden daarom een experiment uit waarbij ze Amerikaanse matkoppen (Poecile atricapillus) in een soort arena met 128 verstopplekken op verschillende tijden zonnebloempitten gaven. De mezen, gemotiveerd door de onregelmatige voeding, verstopten de zaden in de arena. Periodiek keerden de mezen terug naar de verstopplekken om de zaden op te eten, te controleren of opnieuw te verstoppen. Hun hersenactiviteit werd tijdens het experiment gemeten door een klein implantaat. Uit de resultaten blijkt dat cellen in de hippocampus tijdens het maken van een episodische herinnering een korte, unieke activiteit vertonen, die de onderzoekers een ‘barcode’ noemen. Wanneer de mezen opnieuw naar het voedsel op zoek gaan licht dezelfde unieke barcode op. Tussen de barcodes zat geen overlap, maar de cellen konden wel bij verschillende barcodes betrokken zijn.
Koppelen
Neurowetenschapper Sanne Moorman van de Rijksuniversiteit Groningen, niet betrokken bij de studie, noemt het onderzoek ‘een knap staaltje neuroscience ’. ‘Ik vind dit een heel leuk artikel. Het past in een ontwikkeling in dit onderzoeksveld, namelijk het analyseren van groepen hersencellen die samen een herinnering representeren in plaats van afzonderlijke cellen.’ Moorman vertelt dat er eerder studies zijn gedaan naar episodische herinneringen, maar dat die veel minder meetmomenten in hun experiment hadden. ‘Deze vogels verstoppen van nature voedsel, de hele dag door. In dit experiment meten ze één uur lang de hersenactiviteit, waarin de vogels ongeveer honderd zaadjes verstoppen, duizend plekjes controleren en vijfhonderd plekken bezoeken. Daardoor hebben de onderzoekers heel veel gedrag kunnen koppelen aan de hersenactiviteit. Dat maakt deze studie uniek.’
De barcodes bestonden niet enkel uit zogeheten place cells en seed cells, cellen die specifiek coderen voor een plek of het feit dat er een zonnebloempit ligt. ‘Er zijn verschillende celtypes betrokken bij iedere barcode, en ze liggen verspreid over dit deel van de hippocampus. Zodra het zaadje wordt opgehaald, verdwijnt de barcode weer en gaan de cellen weer iets anders doen.’ Als limitatie noemt Moorman dat de auteurs niet hebben kunnen aantonen dat de activatie van de barcode het gedrag van de mezen stuurt. ‘Hier was hun experiment door de kleine arena waarschijnlijk niet geschikt voor.’