Hoe werkt het brein van een ravottende rat?
Marijke Achterberg over haar Veni-project
Onderzoeker Marijke Achterberg ontving afgelopen zomer een Veni-beurs, en start volgend voorjaar met haar onderzoeksproject naar de neurobiologie van sociaal spel bij jonge ratten. Eerder bracht ze al in kaart welke hersengebieden belangrijk zijn voor sociaal spel. Met dit project wil ze de verbindingen tussen die hersengebieden verder onderzoeken, en het ‘spelcircuit’ blootleggen dat aan sociaal spelgedrag ten grondslag ligt.
Marijke Achterberg onderzoekt ‘haar’ ratten in het lab van Louk Vanderschuren bij Diergeneeskunde. In dit portret (in het Engels) wordt meteen duidelijk dat ze gebiologeerd is door speelgedrag. “Het is ontzettend leuk om te zien hoe die ratjes over elkaar tuimelen en achter elkaar aan rennen. Hetzelfde met kinderen: dat is gewoon leuk om naar te kijken.”
Tijdens haar studentenstage keek Achterberg naar het cognitieve aspect van sociaal spel. En als aio bestudeerde ze de neurotransmittersystemen en hersengebieden die ten grondslag liggen aan de motivatie voor spel, de belonende waarde en de cognitieve aspecten van spel. “Met deze Veni wil ik echt een stap verder: hoe zit het spelcircuit, dus de verbindingen tussen hersengebieden die belangrijk zijn voor spel, in elkaar?”
Lees verder onder de foto.
Een virus als vrachtwagentje
Achterberg wil haar onderzoek verder brengen met chemogenetica: “Een vrij nieuwe techniek waarbij je door middel van een virus een receptor tot expressie brengt in een bepaald hersengebied, of de verbinding tussen gebieden.” Een virus? “Het is een niet-ziekmakend virus dat we gebruiken als een ‘vrachtwagentje’ dat hersencellen kan infecteren.” Als dat gebeurt brengt het virus ontvangertjes tot expressie, die alleen gevoelig zijn voor een gemodificeerd geneesmiddel. Met deze techniek kun je specifiek de verbinding tussen twee hersengebieden manipuleren, en bijvoorbeeld kijken hoe de motivatie om te spelen verandert als je de activiteit van de verbinding verlaagt of verhoogt.
“Met deze Veni wil ik echt een stap verder: hoe zit het 'spelcircuit' in de hersenen in elkaar?”
Hoe gemotiveerd een jonge rat überhaupt is om te ravotten met een vriendje kunnen Achterberg en haar collega’s nu al meten in het lab: “We laten dieren op een pedaal drukken voor de toegang tot hun spelpartner. We leren hem eerst: één pedaaldruk betekent dat het deurtje opengaat. Als de rat dat doorheeft moet hij elke keer meer pedaaldrukken maken.” Tot hij op een gegeven moment denkt: laat maar zitten. “Dat moment heet het breekpunt, het maximale aantal pedaaldrukken dat een rat bereid is te betalen voor 1 minuut toegang tot een spelpartner.”
Snakken naar spel, of ‘nu even niet’?
Achterberg zal zich specifiek bezighouden met twee neurotransmitters: “Ik ga kijken naar noradrenaline en dopamine, de signaalstoffen in het brein waarvan we weten dat ze in bepaalde hersengebieden van belang zijn voor spel. Als je verbindingen tussen die hersengebieden gaat manipuleren, hoe verandert dan de motivatie om te spelen? Dat is waar we naar op zoek zijn. Daarnaast analyseren we het spelgedrag op zich. Dus je vangt twee vliegen in een klap: spelen dieren meer of minder, en zijn ze meer of minder gemotiveerd door de manipulaties die wij doen?”
Achterberg geeft haar Veni-project zelf vorm, maar dat betekent niet dat ze op eigen houtje aan de slag gaat: “Ik ga zeker samenwerken met andere onderzoekers, bijvoorbeeld met een groep in het UMC Utrecht die veel ervaring heeft met chemogenetica.” Daarnaast werkt ze samen met een farmaceutisch bedrijf, dat werkt met dieren waarbij een bepaald gen is uitgeschakeld. “Die ratten hebben een bepaalde genetische manipulatie die ook voorkomt bij een deel van de mensen met autisme. We weten dat bij deze ratten hun speelgedrag is aangetast. Dus de vraag is: kunnen we dat door middel van deze technologie ook weer naar normale niveaus brengen? “
Van rattenbrein naar kinderspel
Achterberg hoopt dat haar onderzoek aanknopingspunten biedt om in de toekomst soortgelijk onderzoek te doen bij mensen, en bijvoorbeeld kinderen beter te kunnen behandelen. “Mijn collega’s Louk Vanderschuren en Heidi Lesscher zijn betrokken bij een Dynamics of Youth-project over chronisch zieke kinderen en spel. We weten dat spel heel belangrijk is voor de ontwikkeling. Kinderen leren erdoor hoe je je in een sociale situatie moet gedragen op latere leeftijd.”
In het lab kunnen onderzoekers de gevolgen van niet kunnen spelen bij ratten onderzoeken en directe manipulaties doen. “Door in kaart te brengen welke hersengebieden en -verbindingen daarbij betrokken zijn kun je straks uitspraken doen over vragen als: wat is er mis in het brein bij een bepaalde stoornis? Maar ook: hoe ziet een gezond brein eruit? Dat weten we nog niet voldoende, en daar kan ik met dit onderzoek een bijdrage aan leveren.”
Dynamics of Youth
Dynamics of Youth verbindt als een van de vier strategische thema’s van de Universiteit Utrecht excellent kinder- en jeugdonderzoek uit alle zeven faculteiten, en zoekt het antwoord op een cruciale vraag voor volgende generaties: hoe kunnen we onze kinderen helpen bij hun ontwikkeling tot gebalanceerde individuen, die zich succesvol kunnen handhaven in een snel veranderende omgeving?