Definitie
Synaptisch snoeien is een natuurlijk proces dat plaatsvindt in de hersenen tussen de vroege kinderjaren en de volwassenheid. Tijdens synaptisch snoeien elimineren de hersenen extra synapsen. Synapsen zijn hersenstructuren waarmee de neuronen een elektrisch of chemisch signaal naar een ander neuron kunnen sturen.
Synaptisch snoeien wordt beschouwd als de manier van de hersenen om verbindingen in de hersenen te verwijderen die niet langer nodig zijn. Onderzoekers hebben onlangs ontdekt dat de hersenen 'plasticer' en vormbaarder zijn dan eerder werd gedacht. Synaptisch snoeien is de manier van ons lichaam om een efficiëntere hersenfunctie te behouden naarmate we ouder worden en nieuwe complexe informatie leren.
Naarmate er meer wordt geleerd over synaptisch snoeien, vragen veel onderzoekers zich ook af of er een verband bestaat tussen synaptisch snoeien en het ontstaan van bepaalde aandoeningen, waaronder schizofrenie en autisme.
Hoe werkt synaptisch snoeien?
Tijdens de kindertijd ervaren de hersenen een grote hoeveelheid groei. Er is een explosie van synapsvorming tussen neuronen tijdens de vroege ontwikkeling van de hersenen. Dit heet synaptogenese.
Deze snelle synaptogenese speelt een cruciale rol bij het leren, geheugenvorming en aanpassing vroeg in het leven. Op een leeftijd van ongeveer 2 tot 3 jaar bereikt het aantal synapsen een hoogtepunt. Maar kort na deze periode van synaptische groei beginnen de hersenen synapsen te verwijderen die ze niet langer nodig hebben.
Zodra de hersenen een synaps vormen, kunnen deze worden versterkt of verzwakt. Dit hangt af van hoe vaak de synaps wordt gebruikt. Met andere woorden, het proces volgt het "gebruik het of verlies het" -principe: synapsen die actiever zijn, worden versterkt en synapsen die minder actief zijn, worden verzwakt en uiteindelijk gesnoeid. Het proces van het verwijderen van de irrelevante synapsen gedurende deze tijd wordt synaptisch snoeien genoemd.
Vroeg synaptisch snoeien wordt vooral beïnvloed door onze genen. Later is het gebaseerd op onze ervaringen. Met andere woorden, of een synaps al dan niet wordt gesnoeid, wordt beïnvloed door de ervaringen die een zich ontwikkelend kind heeft met de wereld om hen heen. Constante stimulatie zorgt ervoor dat synapsen groeien en permanent worden. Maar als een kind weinig stimulatie krijgt, zullen de hersenen minder van die verbindingen behouden.
Wanneer vindt synaptisch snoeien plaats?
De timing van synaptisch snoeien varieert per hersengebied. Sommige synaptische snoei begint al heel vroeg in de ontwikkeling, maar de snelste snoei vindt plaats tussen ongeveer 2 en 16 jaar.
Vroege embryonale fase tot 2 jaar
De hersenontwikkeling in het embryo begint slechts enkele weken na de conceptie. Tegen de zevende maand van een zwangerschap begint de foetus zijn eigen hersengolven uit te zenden. Nieuwe neuronen en synapsen worden gedurende deze tijd met een extreem hoog tempo door de hersenen gevormd.
Tijdens het eerste levensjaar wordt het aantal synapsen in de hersenen van een baby meer dan vertienvoudigd. Op de leeftijd van 2 of 3 jaar heeft een baby ongeveer 15.000 synapsen per neuron.
In de visuele hersenschors (het deel dat verantwoordelijk is voor het gezichtsvermogen) bereikt de synapsproductie zijn hoogtepunt op ongeveer 8 maanden oud. In de prefrontale cortex treden piekniveaus van synapsen ergens tijdens het eerste levensjaar op. Dit deel van de hersenen wordt gebruikt voor verschillende complexe gedragingen, waaronder planning en persoonlijkheid.
Leeftijden van 2 tot 10 jaar
Tijdens het tweede levensjaar daalt het aantal synapsen dramatisch. Synaptisch snoeien gebeurt zeer snel tussen 2 en 10 jaar. Gedurende deze tijd wordt ongeveer 50 procent van de extra synapsen geëlimineerd. In de visuele cortex gaat het snoeien door tot ongeveer 6 jaar oud.
Adolescentie
Synaptisch snoeien gaat door tijdens de adolescentie, maar niet zo snel als voorheen. Het totale aantal synapsen begint te stabiliseren.
Terwijl onderzoekers ooit dachten dat de hersenen tot de vroege adolescentie alleen synapsen snoeien, hebben recente vorderingen een tweede snoeiperiode ontdekt tijdens de late adolescentie.
Vroege volwassenheid
Volgens nieuwer onderzoek gaat synaptisch snoeien door tot in de vroege volwassenheid en stopt het ergens eind jaren twintig.
Interessant is dat gedurende deze tijd het snoeien voornamelijk plaatsvindt in de prefontale cortex van de hersenen, het deel van de hersenen dat sterk betrokken is bij besluitvormingsprocessen, persoonlijkheidsontwikkeling en kritisch denken.
Verklaart synaptisch snoeien het ontstaan van schizofrenie?
Onderzoek naar de relatie tussen synaptisch snoeien en schizofrenie bevindt zich nog in de beginfase. De theorie is dat schizofrene hersenen 'overmatig gesnoeid' zijn en dit overmatig snoeien wordt veroorzaakt door genetische mutaties die het synaptische snoeiproces beïnvloeden.
Toen onderzoekers bijvoorbeeld naar beelden van de hersenen van mensen met psychische stoornissen keken, zoals schizofrenie, ontdekten ze dat mensen met psychische stoornissen minder synapsen hadden in het prefrontale gebied in vergelijking met de hersenen van mensen zonder psychische stoornissen.
Vervolgens analyseerde een groot onderzoek post-mortem hersenweefsel en DNA van meer dan 100.000 mensen en ontdekte dat mensen met schizofrenie een specifieke genvariant hebben die kan worden geassocieerd met een versnelling van het proces van synaptisch snoeien.
Meer onderzoek is nodig om de hypothese te bevestigen dat abnormaal synaptisch snoeien bijdraagt aan schizofrenie. Hoewel dit nog ver weg is, kan synaptisch snoeien een interessant doelwit zijn voor behandelingen voor mensen met psychische stoornissen.
Wordt synaptisch snoeien geassocieerd met autisme?
Wetenschappers hebben de exacte oorzaak van autisme nog steeds niet vastgesteld. Waarschijnlijk spelen er meerdere factoren een rol, maar recentelijk heeft onderzoek een verband aangetoond tussen mutaties in bepaalde genen die verband houden met synaptische functie en autismespectrumstoornissen (ASS).
In tegenstelling tot onderzoek naar schizofrenie, dat theoretiseert dat de hersenen "overmatig gesnoeid" zijn, veronderstellen onderzoekers dat de hersenen van mensen met autisme mogelijk "ondergesnoeid" zijn. Theoretisch gezien leidt dit ondersnoeien tot een overaanbod van synapsen in sommige delen van de hersenen.
Om deze hypothese te testen, keken onderzoekers naar hersenweefsel van 13 kinderen en adolescenten met en zonder autisme die overleden tussen 2 en 20 jaar. De wetenschappers ontdekten dat de hersenen van adolescenten met autisme veel meer synapsen hadden dan de hersenen van neurotypische adolescenten. Jonge kinderen in beide groepen hadden ongeveer hetzelfde aantal synapsen. Dit suggereert dat de aandoening kan optreden tijdens het snoeiproces. Dit onderzoek laat alleen een verschil in synapsen zien, maar niet of dit verschil een oorzaak of gevolg kan zijn van autisme, of gewoon een associatie.
Deze theorie van te weinig snoeien kan helpen bij het verklaren van enkele van de meest voorkomende symptomen van autisme, zoals overgevoeligheid voor lawaai, licht en sociale ervaringen, evenals epileptische aanvallen. Als er te veel synapsen tegelijk worden afgevuurd, zal een persoon met autisme waarschijnlijk een overload aan ruis ervaren in plaats van een verfijnde hersenreactie.
Bovendien heeft eerder onderzoek autisme in verband gebracht met mutaties in genen die inwerken op een eiwit dat bekend staat als mTOR-kinase. In de hersenen van autisme-patiënten zijn grote hoeveelheden overactieve mTOR aangetroffen. Overactiviteit in de mTOR-route blijkt ook geassocieerd te zijn met een overmatige productie van synapsen. Een studie toonde aan dat muizen met overactieve mTOR defecten hadden in hun synaptisch snoeien en ASD-achtig sociaal gedrag vertoonden.
Waar gaat het onderzoek naar synaptisch snoeien naartoe?
Synaptisch snoeien is een essentieel onderdeel van de hersenontwikkeling. Door de synapsen die niet langer worden gebruikt te verwijderen, worden de hersenen efficiënter naarmate je ouder wordt.
Tegenwoordig zijn de meeste ideeën over de ontwikkeling van menselijke hersenen gebaseerd op dit idee van plasticiteit van de hersenen. Onderzoekers onderzoeken nu manieren om het snoeien onder controle te houden met medicijnen of gerichte therapie. Ze onderzoeken ook hoe ze dit nieuwe begrip van synaptisch snoeien kunnen gebruiken om het onderwijs voor kinderen te verbeteren. Onderzoekers onderzoeken ook hoe de vorm van de synapsen een rol kan spelen bij mentale beperkingen.
Het proces van synaptisch snoeien kan een veelbelovend doelwit zijn voor behandelingen voor mensen met aandoeningen zoals schizofrenie en autisme. Onderzoek staat echter nog in de kinderschoenen.
