Neuronen kunnen de toekomst voorspellen
Op 17 oktober 2024 verdedigde Martina Lamberti haar proefschrift, "Know the Past to See the Future: Memory and Prediction in In-Vitro Cortical Neurons", aan de Universiteit Twente. Haar onderzoek werpt licht op hoe de hersenen toekomstige gebeurtenissen voorspellen en herinneringen vormen. Deze bevindingen bieden nieuwe mogelijkheden bij het begrijpen van neurologische aandoeningen zoals dementie.
Het geheugen is al uitgebreid onderzocht. Toch is er op cellulair niveau veel minder bekend over hoe de hersenen ervaringen uit het verleden gebruiken om toekomstige gebeurtenissen te voorspellen. In theorie moet 'voorspellen' een echte hersenfunctie zijn, maar er is nauwelijks experimenteel bewijs voor deze functie en het verband met het geheugen. Lamberti onderzocht de cellulaire mechanismen die betrokken zijn bij zowel geheugen als voorspelling en bij het verband tussen de twee processen.
Lamberti's werk toont aan dat neuronen in staat zijn om toekomstige input te voorspellen, wat laat zien dat voorspellen een algemene functie is van neurale netwerken. Haar onderzoek laat zien hoe het geheugen niet alleen ervaringen uit het verleden opslaat, maar de hersenen ook helpt te anticiperen op wat er daarna gebeurt. Deze ontdekking kan verklaren waarom patiënten met neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer worstelen met zowel het geheugen als de dagelijkse besluitvorming.
Hersenaandoeningen simuleren
Een van de belangrijkste doorbraken is de creatie van een in-vitromodel van neurale netwerken. Dit model simuleert de omstandigheden in de hersenen, waardoor onderzoekers kunnen bestuderen hoe neuronen herinneringen vormen en voorspellingen doen buiten een levend lichaam. In dit model werd aangetoond dat neurale netwerken langetermijngeheugens vormen en recente informatie uit het verleden gebruiken om toekomstige stimuli te voorspellen.
Lamberti kweekte neurale netwerken op arrays met meerdere elektroden om de activiteit van de neuronen vast te leggen en te stimuleren. Ze gebruikte twee soorten stimulatie: gerichte elektrische stimulatie, het activeren van een specifieke subgroep van neuronen, en algemene optogenetische stimulatie. In dit geval werden neuronen behandeld met een virus om ze te laten reageren op licht.
....
Meer weten over het onderzoek van Martina Lamberti? Check de website.