Hippocampus: vergeten en versterken van herinneringen

Een belangrijke factor voor het geheugen is de hippocampus. De hippocampus ligt centraal gelegen in het brein (zie afbeelding) en is o.a. verantwoordelijk voor het filteren van neurale netwerken en het versterken ervan.

Vergeten:

Het wordt vaak gezegd: Beter vroeg naar bed en s ’ochtends vroeg op om te leren is altijd beter dan andersom. Hier zit zeker een kern van waarheid in. Gedurende je slaap komt er namelijk een speciaal hormoon vrij in de neurale netwerken binnen de hippocampus. Dit hormoon wordt geassocieerd met het fenomeen ‘vergeten’ (Izawa, S., Chowdhury, S., Miyazaki, T., Mukai, Y., Ono, D., Inoue, R., ... & Terao, A., 2019).

Overdag worden er heel wat neurale netwerken gevormd, vaak ook zonder dat je het doorhebt. Zo zou het best kunnen dat je nog weet wat je docent in de middag aan had terwijl je hier helemaal niet specifiek op gelet hebt. Dit soort herinneringen zijn voor het brein (en voor jezelf) helemaal niet zo interessant. De hippocampus heeft gelukkig de vaardigheid om de verbindingen in de neuronetwerken van dit soort herinneringen af te zwakken om daarmee voorrang te geven aan veel belangrijkere zaken (Konrad, B. N., 2018). Zoals gezegd vindt dit proces van vergeten over het algemeen s’ nachts plaats. Zo zou het kunnen dat je je nog herinnert hoe laat je vanochtend bent opgestaan, maar geen idee meer hebt hoe laat het die dag ervoor was. Een herinnering wordt nooit direct 100% verwijderd. Bij voldoende hints en ‘trips down memory lane’ kan je ervoor zorgen dat je het toch nog herinnerd. Doe je echter te lang niks met de herinnering, filtert je hippocampus deze informatie helemaal weg (afzwakken tot het doen verdwijnen van synapsen). We hebben geen controle over wat wordt vergeten en wat je onthoudt, in je slaap komen er immers geen prikkels binnen waar je op kan reageren. De volgende ochtend is je brein als het ware ‘geleegd’ en kan je er weer tegenaan.

Versterken:

Carter (2019) legt in haar boek uit hoe stimuli twee neuronen tegelijkertijd laat vuren (zie afbeelding 4). Dit zorgt voor een eerste verbinding tussen twee neuronen (zie voorbeeld van de jas). In de toekomst is de kans groot dat deze neuronen opnieuw samen vuren. Dit laatste komt door chemische processen die plaatsvinden in en rondom de synapsen. Bovenstaand proces wordt ook wel LTP (long term potentiation) genoemd.

LTP is het proces waardoor er extra natrium/kalium kanalen in het membraan van de postsynaptische neuron komen. In een normale situatie binden neurotransmitters uit de presynaptische cel zich aan de receptoren van de postsynaptische cel. Deze receptoren fungeren als kanalen die door de neurotransmitter open gaan staan. Dit heeft tot gevolg dat natrium deeltjes de postsynaptische cel kunnen binnenstromen, waardoor er depolarisatie in de membraan van de postsynaptische cel plaatsvindt en het actiepotentiaal kan worden doorgegeven (Alili Medical Media, 2017). Wanneer deze depolarisatie groot genoeg is gaan er meer kanalen in het postsynaptische cel openstaan, omdat blokkades in deze kanalen nu kunnen worden opgeheven. Ook komen er extra kanalen bij door chemische reacties die ontstaan door de toeloop van calcium deeltjes in de postsynaptische cel. In de vroege fase van LTP blijven deze nieuw gevormde kanalen maar tijdelijk. Dit is de basis van het korte termijn geheugen. Wanneer de calciumdeeltjes langer in de postsynaptische cel verblijven (door een hoge frequentie van actiepotentialen), komen er kanalen in de postsynaptische cel bij die veel en veel langer actief blijven. Dit is de basis van het lange termijn geheugen (Carleton University, 2013). Hoe meer calcium de postsynaptische cel inloopt, des te meer kanalen erbij komen, wat sterkere verbindingen tot gevolg heeft.

Emoties

Bepaalde aspecten van het brein zijn maar moeilijk te begrijpen. Het hebben van emoties is daar één van. Want hoe zorgt het brein er nu voor dat het een prettige ervaring wordt gekoppeld met het gevoel blijdschap? Om dit soort zaken te begrijpen moet, zoals in veel gevallen als het gaat om de neurobiologie, worden gekeken naar de evolutie. De mens is al zes miljoen jaar op aarde en het brein heeft dus alle mogelijkheid gehad om zich aan de omgeving aan te passen (evolutie dus!). Deze zes miljoen jaar aan evolutie is verantwoordelijk voor de manier waarop de mens vandaag de dag op emoties reageert. Het is belangrijk om deze evolutie in perspectief te zien. Het is namelijk ‘pas’ sinds 7000 jaar dat de mens op een plek verblijft, dit was namelijk de tijd van de eerste landbouwsamenlevingen. Dit betekent dat de 5.953.000 daarvoor alle mensen jagers en verzamelaars waren. Ze leefden in de jungle, moesten vluchten voor roofdieren en jagen om aan voedsel te komen. Deze lange periode heeft het brein gevormd zoals het nu is. Ons brein is in feite nog hetzelfde als dat van jagers verzamelaars, we stoppen er alleen hele andere dingen in.

Deze lange tijd aan leven in het wild heeft geleidt tot mechanismen in het brein die ons helpen te overleven. Deze mechanismen zitten automatisch in ons brein (Berridge, 2003). Hoewel we niet meer in het wild leven, maken we nog wel gebruik van de mechanismen die in ons brein zitten. Het limbisch systeem speelt hier een grote rol in.

Het limbisch systeem bestaat uit diverse componenten. De belangrijkste zijn:

• Hippocampus → LTP

• Amygdala → geheugen, keuzes maken, reactievermogen

• Hypothalamus → ‘verspreider’ van diverse stimuli

Het limbisch systeem is enorm oud en bijna alle organismen hebben er wel een. Het limbisch systeem speelt een grote rol in geheugen en emotie. Samen met de hersenstam is het een essentieel geheugengebied voor overleving. Het wordt ook wel gezegd dat je met enkel deze gebieden (hersenstam & limbisch systeem) zou kunnen overleven. Denken en (bewust) bewegen gaat dan natuurlijk niet meer (Ackerman, 1992). Dit zegt ons al veel over wat een emotie precies is. Emoties zijn een geautomatiseerd mechanismen, met de amygdala als centrum, die ons helpen om bijvoorbeeld snel ergens op te reageren (denk aan het wegrennen van een prooi). Dit alles met overleving als uiteindelijke doel.

Maar mag een verdrietig gevoel van een leerling dan ook onder emotie worden geschaald? In eerste instantie niet. Een emotie is de fysiologische reactie op een gebeurtenis, een gevoel is een bewuste gewaarwording van deze emotie (Veeneman-Rijkens, 2018). Een voorbeeld:

Een leerling komt een klas binnen. De leerling heeft slechte ervaringen met school en verstijft als het voor het lokaal staat. Het verstijven is de emotie, een geautomatiseerd proces dat het limbisch systeem inzet om je voor gevaar (het lokaal) te beschermen. Wat er op dat moment in het brein van de leerling gebeurd, zijn de gevoelens.

Wil je dit veranderen, zal je ervoor moeten zorgen dat de associaties die het kind met het lokaal heeft veranderen. Hierdoor geeft het limbisch systeem geen respons af, waardoor het kind verstijft. Dit is mogelijk door neuroplasticiteit (het versterken of verzwakken van verbindingen tussen neuronen).

Dopamine

Dopamine is een neurotransmitter die de taak heeft om je bij belangrijke handelingen (zoals eten) een prettig gevoel te geven, zodat je het een volgende keer weer gaat doen. Bij dit soort handelingen moet je denken aan seks, glucose inname, slaap, beweging etc. Al deze handelingen staan, net als bij emoties, in dienst van overleving. Het gevoel van beloning door dopamine heeft alles te maken met het beloningssysteem. Het beloningssysteem bevat alle breingebieden die te maken hebben met het vuren van dopamine. De kern van dit beloningssysteem is de zogenaamde ventral tegmented area, het breingebied waar dopamine wordt geproduceerd. Verder hebben de amygdala, nucleus accubens, prefrontale cortex en de hippocampus een rol in dit beloningssysteem.

Bij taken die niet essentieel zijn voor overleving, denk hierbij bijvoorbeeld aan het halen van een goed cijfer, komt echter ook dopamine vrij. Het is nog niet bekend hoe je brein onderscheidt maakt tussen prettige, minder prettige en vervelende gevoelens en daar vervolgens wel of niet dopamine voor laat vuren.

Wat wel bekend is, is dat dopamine een volgende keer dat eenzelfde beloning er aan zit te komen, opnieuw zal vuren. De meningen zijn er nog over verdeeld, maar dopamine vuurt waarschijnlijk zowel voor als na de beloning (Asociación RUVID, 2013). Voor, omdat dopamine ervoor zorgt dat je gemotiveerd raakt voor een taak en hem vervolgens ook daadwerkelijk uitvoert. Na, om er zo voor te zorgen dat je zal onthouden dat er bij een handeling dopamine vuurt, zodat je een volgende keer de handling weer uitvoert.