Onderzoekers hebben bij dieren een ritmisch patroon waargenomen in bepaalde neuronen dat de overgang van rust naar activiteit beïnvloedt. Ze hebben een direct verband aangetoond met hormonale en gedragsveranderingen die verband houden met emotionele spanning en alertheid.
Stress is een fysiologische en emotionele reactie van het lichaam op stressvolle situaties. Volgens MedlinePlus kan langdurige stress leiden tot slapeloosheid, pijn, vermoeidheid en een verhoogd risico op lichamelijke en geestelijke aandoeningen.
In dit verband heeft een team van wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Otago vastgesteld dat neuronen die stress reguleren een regelmatige cyclus van activering en deactivering hebben, zelfs wanneer het lichaam geen externe bedreigingen ondervindt. Onderzoekers van het Centrum voor Neuro-Endocrinologie van de Universiteit van Otago hebben hun aandacht gericht op de paraventrikulaire kern van de hypothalamus (PVN), een klein maar vitaal gebied van de hersenen. Daar vertonen neuronen die corticotropine-releasing hormoon (CRH) afscheiden een onverwacht ritmisch gedrag: ze worden geactiveerd en gedeactiveerd in vaste cycli met een frequentie van ongeveer 60 minuten.
Volgens docent en auteur van het onderzoek Karl Iremonger “lijken deze pieken in de activiteit van hersencellen te fungeren als een natuurlijk ‘wekkersignaal’ en leiden ze vaak tot een verhoging van het niveau van stresshormonen, of cortisol”. Dit fenomeen, dat zowel bij muizen als bij ratten werd waargenomen, bleef zelfs aanwezig zonder de aanwezigheid van stressveroorzakende prikkels.
De ontdekking, gepubliceerd in PNAS, is gebaseerd op continue monitoring van de neurale activiteit gedurende 24 uur per dag zonder ingrijpen in het gedrag van de dieren.
Om dit patroon te ontrafelen, maakte het onderzoeksteam gebruik van fotometrie. Deze optische techniek maakt het mogelijk om diepe delen van de hersenen te “verlichten” en de celactiviteit in realtime vast te leggen. “Dit hield in dat we de hersenen van de dieren moesten verlichten, waardoor we de activiteit van de hersencellen gedurende de dag en nacht konden volgen terwijl ze vrij konden bewegen”, legt het team uit Otago uit.
Zo konden de wetenschappers de coördinatie observeren tussen de activiteit van de neurale paden, de slaap- en waakcycli en de schommelingen in het niveau van cortisol, een van de belangrijkste stresshormonen. Er werd vastgesteld dat de impulsen van de CRH-neuronen synchroon lopen met periodes van verhoogde waakzaamheid bij dieren, wat wijst op hun interne rol bij het reguleren van de waakzaamheid.
Het onderzoek bleef niet beperkt tot passieve observaties. De wetenschappers hebben deze neuronen rechtstreeks gemanipuleerd. Door CRH kunstmatig te activeren, veranderden ze onmiddellijk het gedrag van de knaagdieren. Volgens de gepubliceerde tekst: “Dieren die voorheen rustig lagen te slapen, werden hyperactief”.
Op dezelfde manier bevestigt deze interventie de hypothese dat de ritmische patronen van CRH invloed hebben op de afwisseling tussen rust en waakzaamheid en zelfs het gedrag van dieren op korte termijn kunnen veranderen. Zoals professor Iremonger uitlegde, reageren deze neuronen niet alleen op externe bedreigingen, maar kunnen ze ook interne controle uitoefenen op het energieniveau en de paraatheid.
Gevolgen voor de geestelijke gezondheid en nieuwe onderzoeksrichtingen
Naast de fundamentele interesse veronderstellen de auteurs dat inzicht in deze cycli de sleutel kan zijn tot het oplossen van problemen in verband met stemmingsstoornissen en slaapstoornissen. “Ons nieuwe onderzoek helpt ons te begrijpen hoe de hersenen deze normale ritmes van de stresshormoonproductie regelen. Kennis over hoe deze hersensignalen werken, zal ons helpen het verband te begrijpen tussen stresshormoonspiegels, waakzaamheid en geestelijke gezondheid”, aldus Iremonger.
Het onderzoek stimuleert verder onderzoek naar hoe veranderingen in het ritme van CRH-neuronen verband houden met episodes van hyperactiviteit, veranderingen in het slaappatroon of stemmingsstoornissen. De resultaten kunnen de basis vormen voor toekomstige farmacologische behandelingen die gericht zijn op het moduleren van de werking van dit specifieke hersencircuit.
Bovendien is het team van mening dat dit eerste register van ultradiane patronen in stressneuronen een diepgaander onderzoek naar de schommelingen in stressreacties gedurende de dag mogelijk zal maken, waardoor een nieuwe dimensie wordt toegevoegd aan de analyse van fysiek en psychologisch welzijn.
Wetenschappers wijzen op de mogelijkheid dat toekomstige therapieën die gericht zijn op het verminderen van de hyperactiviteit van deze neuronen, kunnen bijdragen aan de behandeling van aandoeningen waarbij de stressreactie buitensporig is.
