(lr) Dr. Aron Kos, Dr. Juan Pablo Lopez en Prof. Alon Chen. Foto Weizmann Instituut
De beelden van Israëlische kindergijzelaars die uit Hamas-gevangenschap worden bevrijd, zijn hartverwarmend, maar voor de meeste van deze kinderen is de vrijlating slechts het begin van een lang rehabilitatieproces.
Talloze onderzoeken hebben aangetoond dat blootstelling aan oorlog, misbruik en andere traumatische gebeurtenissen op jonge leeftijd het risico op een slechte gezondheid, sociale problemen en geestelijke gezondheidsproblemen op latere leeftijd aanzienlijk verhoogt. Nu biedt een nieuwe studie door onderzoekers van het Weizmann Institute of Science reden voor optimisme. In onderzoek op muizen, vrijdag gepubliceerd in Science Advances , ontdekte een team onder leiding van prof. Alon Chen hersenmechanismen die misgaan als gevolg van blootstelling aan trauma in de kindertijd en toonde aan dat deze veranderingen omkeerbaar kunnen zijn als ze vroeg worden behandeld.
Onze hersenen hebben een prachtige kwaliteit die bekend staat als plasticiteit: het vermogen om ons hele leven te veranderen. Zoals te verwachten is, bevinden de hersenen zich in onze vroege jaren, wanneer ze nog in ontwikkeling zijn, op het hoogtepunt van hun plasticiteit. Dit komt bijvoorbeeld tot uiting in de aanleg om talen te leren, maar dit brengt ook een verhoogde gevoeligheid voor traumatische gebeurtenissen met zich mee, die het risico lopen een litteken achter te laten dat met de jaren alleen maar sterker wordt. Veel onderzoeken leveren bewijs voor dit laatste effect, maar er is zeer weinig bekend over de manier waarop blootstelling aan trauma op jonge leeftijd de verschillende soorten hersencellen en de communicatie daartussen op volwassen leeftijd beïnvloedt.
Chen's laboratorium op de afdeling Hersenwetenschappen van Weizmann richt zich op de moleculaire en gedragsmatige aspecten van de reactie op stress. In eerdere onderzoeken onderzocht het team van Chen hoe stress tijdens de zwangerschap de nakomelingen van muizen beïnvloedt wanneer ze volwassen worden . In het huidige onderzoek bestudeerden de wetenschappers, onder leiding van dr. Aron Kos, hoe trauma dat kort na de geboorte werd ervaren, later in het leven gevolgen heeft voor muizenpups.
Om het begrip van dit onderwerp te vergroten, hebben de onderzoekers de sterke punten van Chen's laboratorium gebundeld: zijn expertise in het onderzoeken van de moleculaire processen in de hersenen met de hoogst mogelijke resolutie, met behulp van genetische sequencing op het niveau van individuele cellen; de mogelijkheid om camera's te gebruiken om tientallen gedragsvariabelen te volgen in een rijke sociale omgeving die bedoeld is om natuurlijke levensomstandigheden na te bootsen; en het vermogen om de enorme hoeveelheden gegevens die in deze omgeving worden gegenereerd, te verwerken met behulp van machine learning en kunstmatige intelligentie-instrumenten.
Uit deze uitgebreide gedragskartering bleek dat muizen die na de geboorte werden blootgesteld aan een traumatische gebeurtenis – in het geval van deze studie verwaarloosd door hun moeders – een verscheidenheid aan gedrag vertoonden, wat erop wijst dat ze zich onderaan de dominantiehiërarchie bevonden. “Equivalent gedrag bij mensen kan bestaan uit een hoge mate van introversie, sociale angst en het hebben van een vermijdende persoonlijkheid, allemaal waarvan bekend is dat ze kenmerkend zijn voor posttrauma”, zegt Dr. Juan Pablo Lopez , een voormalig postdoctoraal onderzoeker in het gezamenlijke laboratorium van Chen in Weizmann en het Max Planck Instituut. Instituut voor Psychiatrie in München, en tegenwoordig hoofd van een onderzoeksgroep bij de afdeling Neurowetenschappen van het Karolinska Instituut in Stockholm.
In de volgende fase van het onderzoek stelden de onderzoekers enkele volwassen muizen die in de kindertijd een trauma hadden meegemaakt, bloot aan een stressvolle sociale situatie: pesten door andere muizen. Uiteindelijk creëerden ze vier groepen volwassen muizen: muizen die niet waren blootgesteld aan enig trauma; degenen die in hun kindertijd niet aan trauma's waren blootgesteld, maar als volwassenen het slachtoffer waren van pesterijen; muizen die pas in de kindertijd aan trauma werden blootgesteld; en muizen die werden blootgesteld aan zowel trauma in de kindertijd als pesten als volwassenen.
Om erachter te komen hoe blootstelling aan vroeg trauma de hersenen verstoort en wat er als gevolg daarvan op volwassen leeftijd gebeurt, voerden de onderzoekers een nauwgezette vergelijking uit tussen de vier groepen, met behulp van RNA-sequencing op het niveau van eencellige cellen in de hippocampus, een hersengebied. Het is bekend dat het een belangrijke rol speelt in het sociaal functioneren. Uit de vergelijking bleek dat vroeg trauma een stempel drukte op verschillende soorten cellen, waarbij vooral de genexpressie in twee subpopulaties van neuronen werd beïnvloed: die welke tot het glutamaterge exciterende systeem behoren en die welke tot het GABA-remmende systeem behoren. Dit effect was vooral sterk bij muizen die als volwassene waren blootgesteld aan zowel trauma als pesterijen.
Cellen in de hersenen communiceren met elkaar door middel van elektrische signalen, die exciterend, dat wil zeggen stimulerend of remmend kunnen zijn. Een exciterend signaal stimuleert de communicatie tussen hersencellen, terwijl een remmend signaal deze onderdrukt, zoals het gas- en rempedaal in een auto. Normaal functioneren van de hersenen vereist een evenwicht tussen de prikkelende en remmende signalen, wat bij veel psychiatrische stoornissen ontbreekt.
Eén van de manieren om de elektrische activiteit van de hersenen en de balans tussen prikkelende en remmende signalen te beoordelen, is door middel van elektrofysiologische metingen. Dergelijke metingen, uitgevoerd in de hippocampus van de muizen door Dr. Julien Dine, voormalig stafwetenschapper aan het Weizmann Instituut en momenteel farmaceutisch elektrofysioloog, ondersteunden de moleculaire bevindingen: Blootstelling aan trauma in de vroege kinderjaren verstoorde de balans tussen exciterende en remmende signalen in de hersenen. volwassenheid.
Nadat ze een hersenmechanisme hadden ontdekt dat op volwassen leeftijd ontwricht raakt als gevolg van vroeg trauma – en deze verstoring hadden geïdentificeerd als een onbalans tussen de exciterende en remmende signalen – probeerden de onderzoekers een manier te vinden om dit te verhelpen. Tijdens een korte behandelingsperiode, kort na het vroege trauma, gaven ze de muizen een bekend angstremmend medicijn – diazepam, in de handel bekend als Valium – dat het GABA-remmende systeem beïnvloedt.
Deze korte behandelingskuur leidde tot resultaten die niets minder dan verbluffend waren: de behandelde muizen konden de gedragsmatige toekomst die hen te wachten stond geheel of bijna volledig vermijden en stonden niet langer aan de voet van de sociale ladder. “Het begrijpen van de moleculaire en functionele mechanismen stelde ons in staat de negatieve gedragsimpact van trauma te neutraliseren met een medicijn dat kort na blootstelling aan traumatische incidenten werd gegeven”, legt Kos uit. “Dit moet zeker niet worden gezien als een aanbeveling om jonge traumapatiënten met medicijnen te behandelen, maar onze bevindingen benadrukken wel het belang van vroege behandeling voor succesvolle revalidatie.”
Intensieve, aanhoudende stress kan op elke leeftijd bijdragen aan ziekten, van psychiatrische stoornissen tot zwaarlijvigheid en diabetes. Maar in de eerste levensjaren – en ook in de baarmoeder – kan dergelijke stress dramatische gevolgen hebben. “De oorlogen in Israël, Oekraïne, Soedan en elders, en de ongekende mondiale vluchtelingencrisis die gedeeltelijk wordt veroorzaakt door klimaatverandering, naast een beter begrip van de langetermijnschade veroorzaakt door blootstelling aan oorlog en geweld op jonge leeftijd – dit alles onderstreept de noodzaak van betere rehabilitatiemogelijkheden”, zegt Chen. “Onze nieuwe studie identificeert een belangrijk hersenmechanisme dat vooral gevoelig is voor kindertrauma’s. Maar het meest opwindende deel is het vooruitzicht om de plasticiteit van het jonge brein te gebruiken om het te helpen herstellen, en zo de tol te vermijden die dit trauma op volwassen leeftijd kan eisen.”
Ook deelnamen aan de studie waren Dr. Joeri Bordes, Carlo de Donno, Dr. Elena Brivio, Stoyo Karamihalev, Dr. Alec Dick, Lucas Miranda, Rainer Stoffel, Cornelia Flachskamm en Dr. Mathias V. Schmidt van het Max Planck Instituut voor Psychiatrie. ; Dr. Malte D. Luecken, Dr. Maren Büttner en Prof. Fabian J. Theis van het Helmholtz Zentrum München; Dr. Suellen Almeida-Correa van de afdeling Hersenwetenschappen van Weizmann; en Serena Gasperoni van het Karolinska Instituut.
Prof. Alon Chen bekleedt de leerstoel Neurobiologi
