Hoe laboratoriummuizen bijdragen aan het inzicht in psychotische aandoeningen

Muizen in laboratoria hebben een onschatbare bijdrage geleverd aan het onderzoek naar ziekten, variërend van kanker en diabetes tot COVID-19. Maar als het gaat om psychiatrische aandoeningen, stond de laboratoriummuis buitenspel. Zijn knaagdiergeest leek te veel te verschillen van die van mensen.

Een nieuwe studie (https://science.sciencemag.org/content/372/6537/eabf4740) laat echter zien dat er belangrijke overeenkomsten zijn tussen het functioneren van de menselijke en de muizengeest, en ook van het niet goed functioneren. Onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis bedachten een compleet nieuwe benadering om te bestuderen hoe hallucinaties in de hersenen worden geproduceerd, wat een impuls kan geven aan de ontwikkeling van broodnodige nieuwe therapieën voor schizofrenie.

De studie, gepubliceerd op 2 april in het tijdschrift Science (https://science.sciencemag.org/content/372/6537/eabf4740), biedt een manier om de biologische kant van een bepalend symptoom van psychose te onderzoeken: hallucinaties. De onderzoekers trainden mensen en muizen om een ​​computertaak uit te voeren, die hen ertoe bracht denkbeeldige geluiden te horen. Door de uitvoering van de taak te analyseren, waren de onderzoekers in staat om op objectieve wijze hallucinatie-achtige gebeurtenissen bij mensen en muizen te meten. Deze innovatieve benadering stelde hen in staat de neurale circuits te bestuderen die ten grondslag liggen aan hallucinaties, waardoor mentale symptomen opengesteld werden voor het soort wetenschappelijke studies die zo nuttig zijn geweest voor ziekten van andere delen van het lichaam.

Op dit moment laten we mensen met ernstige psychiatrische aandoeningen in de steek

Volgens hoofdonderzoeker Adam Kepecs is het is te gemakkelijk om te stellen dat psychose een fundamenteel menselijk iets is en te zeggen: ’Vergeet muizen’. Kepecs is hoogleraar in neurowetenschappen en psychiatrie en onderzoeker bij de Medische faculteit. ”Maar op dit moment laten we mensen met ernstige psychiatrische aandoeningen in de steek. De prognose voor psychotische patiënten is de afgelopen decennia niet substantieel verbeterd, en dat komt omdat we de neurobiologie van de ziekte niet echt begrijpen. Diermodellen hebben in elk ander gebied van de biomedische geneeskunde vooruitgang gebracht. We zullen geen vooruitgang boeken bij de behandeling van psychiatrische ziekten als we niet een goede manier hebben om ze bij dieren te modelleren.”

Over psychose

Psychose treedt op wanneer iemand het contact met de realiteit verliest. Tijdens een psychotische episode kunnen mensen valse overtuigingen krijgen (wanen) of zelfverzekerd geloven dat ze dingen zien of horen die niet gebeuren (hallucinaties). Een psychotische episode kan een teken zijn van een ernstige psychische aandoening zoals schizofrenie of bipolaire stoornis, maar mensen zonder psychische aandoening kunnen ook symptomen zoals hallucinaties ervaren.

Het onderzoek

Om te bestuderen hoe hallucinaties optreden, zette Kepecs - met mede-auteurs Katharina Schmack, van Cold Spring Harbor Laboratory en collega’s - een computerspel op dat door zowel mensen als muizen kon worden voltooid. De onderzoekers speelden een bepaald geluid, en proefpersonen gaven aan dat ze het hadden gehoord door op een knop te klikken (mensen) of door hun neus in een poort te steken (muizen).

De taak werd uitdagend gemaakt door het geluid te verdoezelen met achtergrondgeluid. Mensen in het onderzoek beoordeelden hoe zeker ze waren dat ze een echt geluid nauwkeurig hadden geïdentificeerd door een schuifregelaar op een schaal te verplaatsen. Muizen gaven hun vertrouwen aan door langer of minder lang op een beloning te wachtten. Als een proefpersoon vol vertrouwen meldde dat hij of zij een geluid had gehoord dat niet echt werd afgespeeld, bestempelden de onderzoekers dat als een hallucinatieachtige gebeurtenis.

Hoewel eenvoudig van opzet, leek de taak dezelfde hersencircuits aan te boren die ten grondslag liggen aan hallucinaties. Mensen met meer hallucinatieachtige gebeurtenissen tijdens het experiment hadden ook meer kans op spontane hallucinaties - zoals gemeten met vragenlijsten die waren ontworpen om psychiatrische symptomen in de algemene populatie te evalueren - ook al werd bij geen enkele deelnemer een psychiatrische aandoening gediagnosticeerd.

Systeem uit balans

De overtuigingen en verwachtingen van mensen kunnen hen ertoe aanzetten om hallucinaties te ervaren. Als iemand verwacht een bepaald woord te horen, is de kans groter dat hij of zij daadwerkelijk meldt dat ze het hebben gehoord, zelfs als het niet is uitgesproken. Eerdere studies hebben zelfs aangetoond dat mensen die vatbaar zijn voor hallucinaties bijzonder vatbaar zijn voor dit soort priming (https://nl.wikipedia.org/wiki/Priming_(geheugen)).

”Menselijke spraak is erg moeilijk te begrijpen in een lawaaierige omgeving”, zegt Kepecs. ”We wegen altijd onze voorkennis van menselijke spraak af tegen wat we op dit moment horen om gesproken taal te begrijpen. Je kunt je gemakkelijk voorstellen dat dit systeem uit balans raakt, en opeens hoor je dingen.”

Om te testen of muizen ook op dezelfde manier kunnen worden geprimed, manipuleerden Kepecs en collega’s de verwachtingen van de muizen door aan te passen hoe vaak het geluid werd afgespeeld. Als het geluid vaak werd afgespeeld, hadden de muizen nog meer kans om zelfverzekerd maar ten onrechte te rapporteren dat ze het hadden gehoord - net als mensen.

Ketamine

Om de ervaring van muizen en mensen beter met elkaar te verbinden, gebruikten de onderzoekers ook een medicijn dat hallucinaties opwekt. Ketamine kan verstoringen veroorzaken in de waarneming van zicht en geluid en kan bij gezonde mensen psychotische episodes veroorzaken. Muizen die ketamine kregen voordat ze de taak uitvoerden, rapporteerden ook meer hallucinatie-achtige gebeurtenissen.

Nadat ze deze cruciale overeenkomsten tussen muizen en mensen hadden vastgesteld, onderzochten de onderzoekers de biologische oorzaken  van hallucinaties. Door muizen te bestuderen, zouden ze gebruik kunnen maken van een arsenaal aan technologieën voor het monitoren en besturen van hersencircuits om erachter te komen wat er gebeurt tijdens hallucinatieachtige gebeurtenissen.

Het is al lang bekend dat de chemische stof dopamine in de hersenen een rol speelt bij hallucinaties. Mensen die hallucinaties ervaren, kunnen worden behandeld met antipsychotica die dopamine blokkeren. Maar hoe dopamine hersencircuits verandert om hallucinaties te produceren, bleef tot nu toe onbekend.

Dopamine-niveau

Bij het bestuderen van muizen merkten de onderzoekers op dat verhoging van het dopamine-niveau vooraf ging aan hallucinatieachtige gebeurtenissen en dat het kunstmatig verhogen van dopaminegehalten meer hallucinatie-achtige gebeurtenissen veroorzaakte. Deze gedragseffecten zouden kunnen worden geblokkeerd door toediening van het antipsychoticum haloperidol, dat dopamine blokkeert.

”Er lijkt een neuraal circuit in de hersenen te zijn dat eerdere overtuigingen en bewijzen in evenwicht houdt, en hoe hoger het basisniveau van dopamine, hoe meer je vertrouwt op je eerdere overtuigingen”, vertelt Kepecs. ”We denken dat hallucinaties optreden wanneer dit neurale circuit uit balans raakt en antipsychotica het opnieuw in evenwicht brengen. Ons computerspel maakt waarschijnlijk gebruik van hetzelfde circuit, dus hallucinatieachtige gebeurtenissen weerspiegelen deze onbalans in het circuit. We zijn erg enthousiast over deze computationele benadering om hallucinaties bij verschillende soorten te bestuderen. dat stelt ons in staat om eindelijk de neurobiologische wortels van deze mysterieuze ervaring te onderzoeken.”

Bron: Washington University School of Medicine in St. Louis (https://medicine.wustl.edu/news/mice-with-hallucination-like-behaviors-reveal-insights-about-psychotic-illness/)

-----------------------------------------------------------------------------------------

Vind je dit interessant? Misschien is een abonnement op de gratis nieuwsbrief dan iets voor jou! GGZ Totaal verschijnt tweemaal per maand en behandelt onderwerpen over alles wat met de ggz te maken heeft, onafhankelijk en niet vooringenomen.

Abonneren kan direct via het inschrijffomulier (http://www.ggztotaal.nl/pg-29166-7-89775/pagina/abonneren.html), Opgeven van je mailadres is voldoende.
Of kijk eerst naar de artikelen in de vorige magazines (http://www.ggztotaal.nl/pg-29166-7-89779/pagina/e-magazine.html).