eron Tijdschrift over ouder worden & samenleving Hersenen die ouder worden - Martin van Boxtel Onderhoud & ontwikkeling van uitkristalliserende intelligentie - Piet Hauben &Riet de Boer \ Hersenen die ouder worden - Martin van Boxtel Onderhoud & ontwikkeling van uitkristalliserende . . . J J ~ ersenen die oud er wo rde n AR- VA BOXTEL We realiseren ons dit niet dagelijks, maar de kwaliteit van ons leven wo rdt voor een belangrijk deel bepaald door de gezond heid van onze hersenen. Maar wat beïnvloedt de gezondheid van de hersenen bij het ouder worden eigenl ijk? Welke delen van de hersenen zijn het gevoelig s t voor veroudering? En hoe bevord er je de gezondheid van de hersene n? Brein en stofwisseling Ons brein regelt via een ingenieus stelsel van zenuwnetwerken en hormoonsystemen de aansturing van het bewustzijn en onze lichaamsfuncties. Dit weke en kwetsbare orgaan weegt in de volwassenheid m 'n 1.500 gram , wordt beschermd door stevige vliezen en is in de schedelholte schokbestendig opgehangen in een bad van hersenvloeistof Onze hersenen zijn veran twoordelijk voor bijna een kwart van ons dagelijks verbruik van energie en zuurstof, wat ze gevoeliger maakt voor de effecten van veroude ring dan an dere lichaamsweefsels. Om goed te function eren zijn de hersenen erg afhankelijk van de conditie van vele andere organen die betrokk en zijn bij de stofwisseling, zoals hart en vaten (circulatie), de longen (ventilatie) , lever en nieren (energie en afvoer van afvalstoffen) . Wannee r zenuwui tlopers (axonen en dendriet en). Het menselijke centrale zenuwstelsel ontwikk elt zich op basis van een genetisc he 'b lauwdru k', al wordt uiteindelijk in wisselwerking met onze omgeving bepaald hoe neurona le netwerken hun definitieve vorm krijgen, hoe efficiënt ze function eren en hoe veerkrac htig ze zijn bij het opvange n van schade. Ons vermogen om te leren van onze ervaring drukt daarmee uiteinde lijk een belangrijk stempel op ho e netwerk en in de hersenen worden aangelegd . Geduren de onze evolutie hebben de hersenen als centraal regelorgaan een bijzonde re ontwikkelin g doorgem aakt. Lagere hersengebieden , zoals de hersenstam, hypotha lamus en het limbisch systeem, zijn vooral belangrijk voor h pf in ç'r':J nrl h Al lrl pn H '''''"'' u:....... l .... c.._ _...:__ We realiseren ons dit niet dagelijks, maar de kwaliteit van ons leven wo rdt voor een belangrijk deel bepaald door de gezond heid van onze hersenen. Maar wat beïnvloedt de gezondheid van de hersenen bij het ouder worden eiqenl ijk? Welke delen van de hersenen zijn het gevoel igst voor verouderinq? En hoe bevorder je de gezondheid van de hersene n? Brein en stofwisseling Ons brein regelt via een ingenieus stelsel van zenuwnetwerken en hormoonsystemen de aansturing van het bewustzijn en onze lichaams- zenuwui tlopers (axonen en dendriet en) . Het menselijke centrale zenuwstelsel ontwikk elt zich op basis van een genetische ' blauwdr uk', al wordt uiteinde liik in wisselwerki nv rne-r andere zoogdieren. Ze zijn relatief ongevoelig voor verouderingsprocessen en blijven tot op hoge leeftijd meestal prima functioneren. Cognitieve functies gevoelig voor veroudering Wat menselijke hersenen onderscheidt van die van lagere diersoorten zijn onze omvangrijke 'associatiegebieden', zoals in de pariëtale en de preftontale cortex. Dergelijke associatiegebieden hebben te maken met sterk gespecialiseerde , complexe functies die ons mens maken, zoals bijvoorbeeld het vermogen om ons gedrag te plannen en te leren van onze ervaringen. Deze hogere, 'cognitieve' functies (zoals uitvoerende vaardigheid, geheugen, regulatie van aandacht) zijn vastgelegd in wijd in het brein verspreide neuronale netwerken die erg plastisch, ofwel veranderbaar zijn . We weten dat de associatiegebieden en de functies die hier aangestuurd worden naar verhouding het meest gevoelig zijn voor veroudering: de dikte van de schors neemt naarmate we ouder worden op deze plaatsen het sterkst af. De meeste cognitieve functies laten vanaf de leeftijd van 3°-4° jaar op tests een gestage afname zien . Neurobiologisch gezien lijkt hier dus sprake van het principe van 'last-in -firsrout'; functies die in de ontwikkeling van de soort en van het individu het laatst worden aangelegd zijn het gevoeligst voor leeftijdgerelateerde veranderingen in de onderliggende zenuwnetwerken. Het lijkt erop dat onze sterk toegenomen levensverwachting in de afgelopen eeuw een aantal zwakheden in het onderhoudssysteem van de hersenen heeft blootgelegd: onze hersenen zijn simpelweg niet gebouwd om de leeftijd te bereiken die binnen het bereik van de moderne mens gekoen-ae' -prèrrMJ.1::rrë"C6fLl~X. cr.>èdgenTKc:~~\"ua tiegebieden hebben te maken met sterk gespecialiseerde, complexe functies die ons mens maken, zoals bijvoorbeeld het vermogen om ons gedrag te plannen en te leren van onze ervaringen. Deze hogere, 'cogni tieve' functies (zoals uitvoerende vaardigheid, geheugen, regulatie van aandacht) zijn vastgelegd in wijd in het brein verspreide neuronale netwerken die erg plastisch, ofwel veranderbaar zijn. We weten dat de associatiegebieden en de functies die hier aangestuurd worden naar verhouding het meest gevoelig zijn voor veroudering: de rl i k-tp va ri rlP _<r h o r_< neemt naarmare we ouder moleculen vrij. Deze kunnen via oxidatie schade toebrengen aan onze lichaamseiwitten, waaronder het erfelijk materiaal (DNA). Het neutraliseren hiervan verloopt steeds moeizamer bij het ouder worden. Oudere mitochondriën zijn daarnaast minder goed in staat om het calciumgehalte (Ca--r) in de cel te 'bufferen', waardoor de cel minder goed op prikkels gaat reageren. Wanneer ons vermogen om dergelijke fysiologische processen te reguleren afneemr en opgelopen moleculaire schade onvoldoende meer word t hersreld ('oxidatieve srress') kunnen er veranderingen optreden in de celstructuur. Dit blijkt uit de neerslag van stoffen, iets wat uiteindelijk de functie van de cel onder druk zet. Hierbij zijn ook AGEs betrokken (Advanced Glycation End-pro ducts) , stoffen die ontstaan door een reactie van glucose met lichaamseiwit, in het bijzonder bij mensen met diabetes. Vooral in niet-delende lichaamscellen, zoals de meeste cellen van het centrale zen uwstelsel, leidt dit tot een afname in functie en soms zelfs tot celdood. Gebieden die sterk betrokken zijn bij cognitieve vaardigheden, zoals de prefrontale cortex en de hippocampus (betrokken bij de geheugenopslag), blijken hiervoor relatief bijzonder gevoelig te zijn. Celdood komt in de hersenen overigens minder vaak voor dan we tot voor kort dachten: de stofwisseling in oudere hersencellen neemt af en hersencellen lijken in de loop der jaren vooral te krimpen, waardoor het totale volume van de hersenen vanaf het veertigste levensjaar ongeveer 5% per tien jaar afneemt (Raz & Rodrique 2006). Vernauwing bloedva ten leidt tot klachten Een ander mechanisme dat de ouder worda.1s~fiJlr..e"ry51.e.'iVgfJcr&;IJ dJu:~,-'ll' ~ ri"gui~ dl' afneemt en opgelopen moleculaire schade onvoldoende meer word t hersteld ('oxidatieve stress') kunnen er veranderingen optreden in de celstructuur. Dit blijkt uit de neerslag van stoffen, iets wat uiteindelijk de functie van de cel onder druk zet. Hierbij zijn ook AGEs betrokken (Advanced Glycation End-products) , stoffen die ontstaan door een react ie van glucose met lichaamseiwit, in het bijzonder bij mensen met diabetes. Vooral in niet-delende lichaamscellen, zoals de meeste cellen van het centrale zenuwstelsel, leidt dit tot een afname in functie en soms zelfs tot cel- her brein kunnen er uiteindelijk toch (veelal cognitieve) klachten ontstaan .. Onderzo eksmethod en zoals Magneti c Resonance Imaging (M RI) hebben laten zien dat vasculaire veran deringen in het gebied van de verbindingsbanen (de 'witt e stof') bij de meeste mensen al vroeg in het leven optreden . Leeftijdgerelateerde afname in zenuwfu nctie is terug te voeren op een reeks van subtiele veranderingen in de onderlin ge zenuwve rbinding en (de 'synapsen'), de aanmaa k en afbraak van boodschapperstoffen (neurorransrnirrers '), en functionele veranderingen in de zenuwcel zelf. Per saldo beteken t dit dat de snelheid waarmee hersence ntra met elkaar commun iceren afneemt bij het ouder worden. Naast een verminderd e geheugencapaciteit is een afname in de snelheid waarmee men reageert en nieuwe informa tie verwerkt, wat mensen het eerste merken van het ouder worden van hun brein. Levensstijl bepaal t cognitieve toekomst We weten dat een gezonde levensstijl van grote invloed is bij het tegeng aan van neurodegeneratie en dementie (Barnes & Yaffe 20n). Een groot deel van dit risico bestaat uit factoren die de gezondheid van het hart- en vaatstelsel beïnvloeden, zoals overgewicht, roken, hoge bloeddru k, suikerziekte en lichamelijke inactiviteit. Andere belangrijke factoren die meespelen zijn onder meer een depressief gemoed en een lage intellectuele prikkeling. Dat laatste illustreert het belang om ook gedurende het volwassen leven te blijven leren en nieuwe ervaringen op te doen. Op basis van epidemiologische studies wordt geschat dat tot 50 % van alle gevallen van dementi e aan de invloed van deze factoren is toe te schrijven en dat een gunstig risicoprofiel op middelb are leeftijd de kans op hersenveroudering en dementi e sterk kan verminderen. Op verschillende plaatsen in de wereld zijn initiatieven gestart om op basis van deze wetenschappelijke inzichten actie te onderne men tegen deze opkomende epidemie van neurodegeneratieve aandoen ingen (zie de genoemde websites onder 'Literatu ur' ). Voorlopig lijkt het erop dat dergelijke maatregelen de enige rationele aanpak zijn bij het tegengaan van hersenverouderin g. Reservecapacitei t verschilt De hersenen beschikken over een grote mate van plasticiteit om de gevolgen van schadelijke invloede n op te vangen (Park & Reuter-Lore nz 2009) . Mensen blijken nogal te verschillen in de mate waarin ze bestand zijn tegen het opvange n van 'slijtage' van hersenweefsel door het ouder worden. Wannee r de reservecapaciteit van gespecialiseerde netwerken tekort schiet, kunnen er typi sche verouderingsziekten aan het licht komen, zoals de Literatu ur ziekte van Parkinso n (stoorni s in de aanstu de Magalhäes, J. P. , & Sandberg, A. (Z005). Cogniring van beweging en door onvoldo ende protiue aging lIS an extension ofbrain deuelopm ent: ductie van de n eurotran smitter dopamin e) A model linking learning, brain p lasticity, and en de meest vóórkom ende vormen van neurodegeneration . Mechanisms of ageing and dementi e. Dit laatste wo rdt meestal veroordevelopm ent, 126(10) , IOz6-1033. doi:IO.1016!j. zaakt door ophopin g van de sto f amyloid en mad.2005·04.004 doo r verande ringen in de stevigheid van Raz, N., & Rodrigue, K. M. (zoo ö), D ifferential zenuwcellen in de sch ors (ziekte van Alzheiaging of the brain: patterm, cognitive correlates mer) , door ziekte van de bloedva ten (vascuand modifiers. Neuroscienceand Biobehavioral laire dement ie), of allebei. Dement ie is een Reviews, 30(6), 7~o-748 . doi.t o .ror ö/: n p"hin_ ~ c_ ___ ' . _ u ...... ,... ul1\....l.l\... lCI ug: re voesel beïnvloeden, zoals overgewicht, roken, ren op een reeks van subtiele veranderingen in hoge bloeddru k, suikerziekte en lichamelijke de onderlin ge zenuwverbinding en (de 'synapinactiviteit. Ander e belangrijke factoren die sen'), de aanmaa k en afbraak van boodschapmeespelen zijn onder meer een depressief perstoffen ('neurot ransmitt ers'), en functiogemoed en een lage intellectuele prikkeling. nele veranderingen in de zenuwcel zelf. Per Dat laatste illustreert het belang om ook gedusaldo beteken t dit dat de snelheid waarmee rende het volwassen leven te blijven leren en hersencentra met elkaar commun iceren nieuwe ervaringen op te doen. Op basis van afneemt bij het ouder worden. N aast een verepidemiologische studies wordt geschat dat tot minderd e geheugencapaciteit is een afname in 50 % van alle gevallen van dementi e aan de de snelheid waarmee men reageert en nieuwe invloed van deze factoren is toe te schriiven en i,....f..........- .... ..: _ 1 . OA ,z". .... ol !,:) prevalenee. The Lancet Neuro logy. doi:IO.I016! S1474-4422(U)70072-2. http://anuadri.anu.edu.auAlzheimer'sDiseaseRisk Inde x. ANU College of Medicine , Biology & Environment. http://www.inmindd.eu FP7 project INnovative, Micilife INtervention for Dem enti a Det errence, In-MINDD http://www.canongerontoLogie.nUgeheugen Over de auteur Dr. Martin van Boxtel is arts en un iversitair hoofddocent van de Vakgroep Psychiatrie en Neuropsychologie, Maastricht University. Meer info: http://bit.ly/martinvb_cv.