Betekent minder ionenkanalen meer hersenen?
Neuronen hebben ionenkanalen nodig om binnenkomende signalen om te zetten in elektrische impulsen. Poriën in het membraan zorgen ervoor dat geladen deeltjes zoals natrium- of kaliumionen op een gecontroleerde manier de cel in en uit kunnen stromen. Een wetenschapper van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, VS, Ontdek nu de verbazingwekkende eigenaardigheid van het menselijk breinOnze neuronen hebben een veel kleiner aantal microkanalen dan andere zoogdieren. De werkgroep van Mark Harnett is van mening dat dit feit in de eerste plaats de hoge rekenkracht van het menselijk denkorgaan mogelijk zou kunnen maken.
De onderzoekers onderzochten neuronen in hersenschijfjes van 10 verschillende zoogdieren – van Etruskische spitsmuizen, ’s werelds kleinste zoogdier, tot ratten, konijnen en makaken, tot aan de mens. Bij mensen met epilepsie werd weefsel operatief verwijderd tijdens een chirurgische ingreep. Met behulp van ultradunne pipetten heeft het team de elektrische eigenschappen van piramidale cellen in de hersenschors gemeten. Dit stelde haar in staat om de hoeveelheid ionenkanalen af te leiden.
Alleen mensen lopen uit de pas
Bij alle onderzochte diersoorten werd een consistent principe gevonden: de dichtheid van ionenkanalen in neuronen neemt toe met de grootte van het neuron. In de hersenen van een kleine Etruskische spitsmuis, die vol zit met zeer kleine neuronen, zijn er meer neuronen in een bepaalde hersengrootte dan in een konijn, dat veel grotere neuronen heeft. Omdat deze laatste echter meer ionenkanalen bevat, is de kanaaldichtheid per weefselvolume voor beide typen gelijk.
“Het lijkt alsof de hersenschors probeert het aantal ionenkanalen per hersenvolume op peil te houden, zodat de energiekosten voor alle soorten constant zijn”, zegt Harnett. Alleen mensen vallen hier buiten de boot. Wetenschappers hebben bij onze soort veel minder ionkanalen gevonden dan op basis van dit principe zou worden verwacht. Ze vermoeden dat het menselijk brein hierdoor meer energie kan steken in complexere verbindingen of hogere vuursnelheden. “Als de hersenen energie besparen door de dichtheid van ionenkanalen te verminderen, kunnen ze meer energie besteden aan andere neurale processen”, zegt de neurowetenschapper.