woensdag 20 oktober 2010

Het Mozart-effect

Het wordt vaak gezegd: de muziek van Mozart maakt je slimmer. Dit is een (niet-helemaal correcte) popularisatie van een principe dat ooit is onderzocht en bekend is geworden als het “Mozart-effect”. Echt slimmer wordt je niet van de muziek van Mozart, maar het is wel meermalen beschreven en onderzocht dat mensen bepaalde taken beter kunnen uitvoeren nadat ze naar muziek van Mozart hebben geluisterd. Dit zou kunnen komen omdat deze muziek je geconcentreerder en ontspannender maakt.


De medewerkers van ScienceLinx, van de Rijksuniversiteit Groningen, wilden onderzoeken wat voor effect de muziek van Mozart nou echt heeft op hersenactiviteit. Hiervoor werd niet zomaar een cd met muziek aangezet, maar werd samengewerkt met het Noord-Nederlands Orkest. In het kader van Oktober Kennismaand, was op zondag 17 oktober in een universiteitsgebouw een wetenschappelijk experiment gecombineerd met live kamermuziek bij te wonen. Als Mozart-liefhebber en hersenonderzoeker moest ik hier natuurlijk bij zijn!

Voor het experiment werden 2 toeschouwers, een man en een vrouw van vergelijkbare leeftijd, als proefpersonen aangewezen. Zij kregen een hoofdband met electrodes op, waarmee hersengolven gemeten werden. Na het kalibreren van de meetinstrumenten zette het kamerorkest bestaande uit een klarinettist, een cellist, een alt-violist en twee violisten, een klarinetquintet van Mozart in. Mooie klanken vulden al snel de ruimte in de Bernouilliborg, een universiteitsgebouw waar normaal wiskunde-colleges worden gegeven. De twee proefpersonen moesten zo geconcentreerd mogelijk luisteren, en de andere toeschouwers konden live hun hersenactiveit zien.

Het was duidelijk te zien dat de muziek vergelijkbare effecten had op beide deelnemers: plostelinge harde klanken werden onmiddellijk gevolgd door hogere hersenactiviteit. Verstoringen van buitenaf (een tv die ineens geluid maakte, een huilend kind) leidden ook tot heftige verhogingen van de hersenactiviteit. Maar toch was er weinig verschil tussen het rustige tweede deel en het actievere derde en vierde deel van het klarinetquintet. Ook leek het dat het concentreren gedurende het concert makkelijker werd voor de proefpersonen: de activiteit werd gemiddeld lager en ze waren minder snel afgeleid.  Er waren echter ook individuele verschillen: zo had soms, zonder duidelijke aanleiding, de vrouwelijke proefpersoon een hogere hersenactiviteit.

Na de pauze namen de strijkinstrumenten afscheid en speelde de klarinettist alleen een stuk van de moderne Italiaanse componist Luciano Berio – die vooral atonale muziek heeft geschreven. Heel anders dan de harmonieuze klanken van Mozart – voor mij was het in ieder geval minder makkelijk om naar te luisteren. Toch leek het de proefpersonen redelijk goed af te gaan, en bleef hun hersenactiviteit behoorlijk beperkt. Na afloop sprak ik de vrouwelijke proefpersoon, die naar eigen zeggen erg sterk op omgevingsgeluiden reageert omdat ze docent is, en daardoor alles moet opmerken. Ten tweede speelt ze zelf cello waardoor ze iedere fout en/of vals nootje in de muziek opmerkt. Inderdaad was tijdens het Mozart-stuk duidelijk te zien dat zij vaker sterke pieken vertoonde dan de andere proefpersoon.

Het lijkt er vanuit mijn observerende positie op dat concentratie voornamelijk persoons- en omgevingsafhankelijk is. Een groot verschil tussen de verschillende muziekstukken kon ik als toeschouwer niet opmaken uit de hersengolven. Maar de medewerkers van ScienceLinx gaan de gegevens nu analyseren en hopen binnen enkele dagen de resultaten te publiceren. Misschien zijn er dan wel duidelijkere verschillen te zien… In ieder geval een leuk experiment voor de zondagmiddag, waar duidelijk werd dat je wetenschap prima kunt combineren met klassieke muziek!

 
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op wetenschapsblog Sciencepalooza

Een klein wormpje om hersenziektes te bestuderen

Bij de afdeling Genetica in Groningen probeert een groep onderzoekers genen te vinden die betrokken zijn bij ziektes van de hersenen, zoals de ziekte van Parkinson, Alzheimer en Huntington. De verschijnselen van deze ziektes worden veroorzaakt door het doodgaan van zenuwcellen in de hersenen. In deze cellen ontstaan samenklonteringen van eiwitten, die er waarschijnlijk voor zorgen dat de cellen doodgaan. Maar hoe dit precies werkt is nog onduidelijk. Om de ziektes beter te begrijpen zoeken wij naar genen die het vormen van die samenklonteringen beïnvloeden.

Hiervoor gebruiken we een nietig klein wormpje dat nog geen millimeter groot is en niet eens hersenen heeft: Caenorhabditis elegans. Het klinkt misschien raar, maar mensen lijken meer op deze worm dan je zou denken. We hebben namelijk heel veel van ons erfelijk materiaal, ons DNA, gemeen met dit wormpje. En zelfs 90% van de genen die betrokken zijn bij humane ziektes komen ook voor in de worm! Er is al heel veel belangrijk onderzoek gedaan met deze worm: het beestje heeft 2 Nobelprijzen opgeleverd (in 2002 en 2006) en was het eerste meercellige organisme waarvan de totale DNA-volgorde bekend werd (in 1998).

Wij hebben wormpjes die genetisch zo aangepast zijn dat ze de ziekmakende eiwitten produceren die bij mensen voorkomen bij de ziekte van Huntington. De wormpjes krijgen dan ook de samenklonteringen die lijken op die in de hersenen van Huntington-patiënten voorkomen. Vervolgens zoeken we naar genen die ervoor zorgen dat er meer of minder van die samenklonteringen ontstaan. Met verschillende technieken hebben we al bijna 200 van deze genen gevonden. En aangezien het menselijk DNA veel lijkt op dat van de worm, zou het kunnen dat deze genen ook bij mensen het vormen van de samenklonteringen beïnvloeden.


Eén gen dat we recent gevonden hebben is modifier of aggregation-4 (moag-4) (in augustus gepubliceerd in het vaktijdschrift Cell). Wanneer dit gen wordt uitgeschakeld in wormen met het huntington-eiwit (links), krijgen de wormen veel minder en veel later samenklonteringen (rechts). Ook de schadelijke effecten van de samenklonteringen worden minder. Mensen hebben dit gen ook, het komt voor in twee varianten: serf1 en serf2. De functie van deze genen is nog grotendeels onbekend. Maar wanneer we het uitschakelen in menselijke cellen waarin samenklonteringen optreden, ontstaan die ook minder (snel).

Met vervolgonderzoek proberen we nu verder uit te zoeken wat de functie van het gen precies is. In ieder geval zorgt deze ontdekking ervoor dat we het proces van het vormen van de samenklonteringen beter kunnen begrijpen. Deze ontdekking kan in de toekomst misschien ook van pas komen voor het ontwerpen van nieuwe behandelingen voor de ziekte van Huntington en andere ouderdomsziektes van de hersenen. Zo kan een wormpje dus nuttig zijn om menselijke ziektes te bestuderen.

- Dit artikel verscheen eerder op Scilogs -

donderdag 7 oktober 2010

Een stapje verder in het ontrafelen van de ziekte van Huntington

De ziekte van Huntington wordt veroorzaakt door een verlenging van een stuk van het Huntingtine-gen. Dit stuk bevat een aantal keer achterelkaar het aminozuur glutamine (Q) – bij de meeste mensen tot zo’n 35 glutamines. Zitten er echter meer dan 40 glutamines (polyglutamine) in het Huntingtine-gen, dan kan het eiwit huntingtin niet meer goed gevouwen worden en ontstaan eiwitophopingen. Deze zogenaamde “aggregaten” zijn (één van de) boosdoeners bij de ziekte van Huntington.

Hoe deze opstapelingen van eiwit precies ontstaan is niet helemaal duidelijk. Met een subsidie van het Prinses Beatrix Fonds en de Vereniging van Huntington wordt in het UMC Groningen, onder leiding van dr. Ellen Nollen, dit proces onderzocht. Hierbij maken ze gebruik van kleine wormpjes (C. elegans genaamd) die verlengde polyglutamine-eiwitten hebben (zoals bij de ziekte van Huntington). In deze wormpjes proberen de onderzoekers genen te vinden die aggregatie kunnen versnellen of vertragen – belangrijke informatie om het proces van aggregatie beter te begrijpen.

MOAG-4
De onderzoekers zoeken zowel naar genen die aggregatie versnellen, als genen die aggregatie vertragen. Zo hebben ze al meer dan 200 genen gevonden en één daarvan, Modifier of Aggregation-4 (moag-4) genaamd, bleek een belangrijke ontdekking te zijn. Wanneer dit gen uitgeschakeld is, hebben de wormen 70% minder aggregaten. Ook hebben ze minder last van de schadelijke effecten van de aggregaten. Dit is afgelopen augustus gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift ‘Cell’.

Door biochemische technieken ontdekten de onderzoekers dat afwezigheid van MOAG-4 zorgt voor een andere vouwing van de polyglutamine-eiwitten, waardoor ze niet volledig konden aggregeren. Hiernaast bleek MOAG-4 niet alleen een effect te hebben op polyglutamine-eiwitten, maar ook op alpha-synucleine en amyloid-beta, eiwitten betrokken bij respectievelijk de ziekte van Parkinson en Alzheimer.

Serf1 en Serf2
Het blijkt dat zoogdieren en mensen twee genen hebben die sterke gelijkenis vertonen met moag-4: Serf1 en Serf2. Over deze eiwitten is nog bijna niets bekend. De onderzoekers bekeken het effect op eiwitaggregatie van deze genen in humane gekweekte cellen met mutant Huntingtine, en zagen dat vermindering van Serf1 en Serf2 ook de hoeveelheid aggregatie terugbracht.

Relevantie voor de humane ziekte?
Afwezigheid van MOAG-4/SERF zorgt dus voor minder schadelijke effecten van bepaalde ziekte-eiwitten. De onderzoekers weten nog niet wat aanwezigheid van MOAG-4 dan wél doet. Maar dat het gen zowel in wormen als in mensen bestaat, maakt de ontdekking zeer interessant voor de ziekte van Huntington. Deze ontdekking leidt tot meer begrip van het eiwit-opstapelings-proces en kan in de toekomst de zoektocht naar medicijnen wellicht helpen.


- Dit artikel is gepubliceerd in de nieuwsbrief van het Prinses Beatrix Fonds van oktober 2010 -