Patronen van hersenactiviteit bevatten genetische vingerafdruk

Tweelingonderzoek toont genetische verschillen geheugenfuncties
vingerafdrukUit internationaal onderzoek bij Nederlandse tweelingen blijkt dat patronen van hersenactiviteit in hoge mate individueel bepaald zijn. Meer in het bijzonder is gebleken dat welk netwerk van hersengebieden iemand gebruikt voor geheugenfuncties mede bepaald wordt door genotype. De resultaten van het onderzoek verschijnen 27 maart in Science.

Variatie in hersenstructuur en in menselijk gedrag wordt onder meer veroorzaakt door verschillen tussen mensen in genotype, DNA-transcriptie en genetische expressie. Bij dit onderzoek naar het belang van genetische factoren bij hersenactiviteit werd gebruik gemaakt van functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) tijdens geheugentaken met getallen.

Om de genetische bijdrage aan de hersenactiviteit te kunnen onderzoeken waren alle deelnemers eeneiige (mannelijke) tweelingen en hun broers. Ze deden twee keer dezelfde geheugentaak. Voor deze taak moesten ze een reeks getallen van twee of vier cijfers onthouden. Daarna moesten ze nagaan of één enkel cijfer voorkwam in de reeks die ze zojuist uit hun hoofd hadden geleerd. Tijdens het uit het hoofd leren van de getallen, werden ze afgeleid met eenvoudige rekensommen die ze moesten oplossen (optellen en aftrekken) of met plaatjes van fruit, groenten, keukengerei en gereedschap die ze moesten sorteren.

De beelden van de hersenen tijdens de verschillende geheugenactiviteiten (onthouden, rekenen, herkennen van de te onthouden getallen) werden verwerkt in gekleurde kaarten waarop de hele activiteit van de hersenen in een keer af te lezen was en in zogenaamde ‘erfelijkheidskaarten’. Activatiekaarten met verschillende kleuren geven aan welke delen van de hersenen actiever zijn dan andere. Erfelijkheidskaarten laten zien in welke delen van de hersenen genetische invloeden in meer of mindere mate een bijdrage leveren aan de individuele verschillen in hersenactiviteit.

De patronen van hersenactiviteit tijdens de geheugentaal van de deelnemers verschilden aanzienlijk. Hoe groter de verschillen tussen de deelnemers in deze patronen van hersenactiviteit, hoe sterker de genetische bepaaldheid, zo bleek uit het feit dat personen die deel uitmaakten van een eeneiig tweelingpaar meer overeenkomsten vertoonden met hun tweelingbroers dan met hun andere broers of met deelnemers die geen familie van hen waren. Deze waarnemingen ondersteunen het inzicht dat de neurobiologische basis van individualiteit een genetische oorsprong heeft

Er werden er twee netwerken in de hersenen geïdentificeerd die betrokken waren bij het functioneren van het geheugen. Een van die netwerken is voornamelijk actief bij het ordenen van taal en het andere netwerk vooral bij het ordenen van ruimtelijk-numerieke processen. Personen die getallen uit hun hoofd leren met behulp van netwerken die betrekking hebben op taal, waren minder effectief als ze met rekensommen werden afgeleid dan personen die getallen uit hun hoofd leren in een ruimtelijk-numeriek netwerk. Eeneiige tweelingen vertoonden een opvallende overeenkomst in hun netwerkordening en deze overeenkomst was significant groter dan die met andere (niet-tweeling)broers. Ons onderzoek geeft aan dat individuele voorkeuren voor de ene of de andere verwerkingsmethode, die van invloed zijn op de cognitieve prestaties, beïnvloed worden door genetische mechanismen.

Het onderzoeksproject werd gezamenlijk gefinancierd door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) en de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). De analyses van de fMRI gegevens werden uitgevoerd in de centrale beeldvormingsfaciliteit van de faculteit Geneeskunde van de RWTH Aken.

Bron: VUmc

Recente artikelen