Weliswaar hebben eeneiige tweelingen dezelfde genetische opmaak, maar toch hebben ze elk hun eigen persoonlijkheid. Hoe die individualiteit tot stand komt, is een mysterie gebleven. Maar nu hebben onderzoekers ontdekt dat levenservaringen van invloed zijn op de ontwikkeling van de hersenen – en dit kan ons helpen begrijpen hoe persoonlijkheden zich vormen.
Wie we gedragsmatig en lichamelijk zijn, hangt af van een aantal factoren. Genetica spelen een grote rol, maar ook de omgeving, die invloed kan hebben op de manier waarop onze genen tot uiting komen. Eeneiige tweelingen kunnen bijvoorbeeld een verschillende lengte of gewicht hebben als gevolg van dieetverschillen, ernstige ziekten of zelfs verschillende placentaverbindingen terwijl ze nog in de baarmoeder zaten.
“In tweelingstudies was het duidelijk dat, ook al zijn de tweelingen identiek (monozygoot), er toch enkele verschillen tussen hen zijn die in de loop van de tijd naar voren komen,” zegt Gerd Kempermann, een gedragsgeneticus aan de Dresden University of Technology en het Duitse Centrum voor Neurodegeneratieve Ziekten in Duitsland. “Eeneiige tweelingen lijken vaak verbazingwekkend veel op elkaar, maar moeders en naaste familieleden kunnen ze nog steeds gemakkelijk uit elkaar houden.”
Belangrijk is dat eeneiige tweelingen die in hetzelfde huishouden worden opgevoed – dezelfde “uiterlijke” omgeving – na verloop van tijd toch persoonlijkheidsverschillen ontwikkelen. Gedragsgenetici hebben deze verschillen lang gekoppeld aan invloeden van de “niet-gedeelde omgeving”, hoewel er geen echte consensus is over waar de niet-gedeelde omgeving precies uit bestaat, vertelde Kempermann aan io9. In tweelingstudies, zegt hij, komen deze niet gedeelde omgevingsinvloeden in wezen neer op de individuele ervaringen die broers en zussen hebben, en hun eigen persoonlijke interacties met hun omgeving.
Kemperman en zijn collega’s bestudeerden genetisch identieke muizen, en ontdekten dat hun ervaringen de groei van nieuwe neuronen in de hippocampus beïnvloedden – een deel van de hersenen geassocieerd met leren en geheugen. Zij geloven dat deze neurologische veranderingen individuele verschillen in gedrag en persoonlijkheid bevorderen.
Natuurlijk zou de ontwikkeling van persoonlijkheidsverschillen moeten worden weerspiegeld in de hersenen. In de hippocampus worden voortdurend nieuwe neuronen aangemaakt in een proces dat neurogenese wordt genoemd. Dit wetende, vroegen Kempermann en zijn collega’s zich af: Hoe leiden levenservaringen tot individualisering in de hersenen? Meer specifiek, als genetisch identieke muizen in dezelfde omgeving zouden leven, hoeveel individualiteit zouden ze dan elk ontwikkelen, en zouden hun verschillende “persoonlijkheden” worden weerspiegeld in hun hippocampale neurogenese?
Om dit uit te zoeken, huisvestten Kempermann en zijn collega’s 40 genetisch identieke inteeltmuizen in een complexe arena. De kooi had verschillende niveaus, die elk gevuld waren met speelgoed, buizen en andere voorwerpen om de omgeving te verrijken. Het team rustte elke volwassen muis uit met een radiofrequentie-identificatie (RFID) transponder en verspreidde 20 radio-antennes door de grote arena.
Schematische weergave van het huis van de muizen dat uit meerdere verdiepingen bestaat. Met dank aan Science/AAAS.
Dankzij deze opstelling konden de onderzoekers bijhouden hoeveel van de omgeving elk knaagdier bestreek en konden ze hun exploratiegedrag gedurende het drie maanden durende experiment kwantificeren. De onderzoekers injecteerden de muizen ook met een verbinding die cellen markeert die deling ondergaan, waardoor ze de proliferatie van nieuwe hippocampale neuronen konden volgen.
Het team ontdekte dat de muizen, hoewel genetisch identiek, sterk geïndividualiseerd verkennend gedrag vertoonden. Ze leefden in precies dezelfde arena, maar ze reageerden verschillend op deze omgeving, zegt Kempermann, eraan toevoegend dat de gedragsverschillen in de loop van de tijd alleen maar groter werden. Dus sommige muizen werden ontdekkingsreizigers, die meer door de omgeving zwierven naarmate de maanden verstreken, terwijl andere muizen er de voorkeur aan gaven om echt vast te houden aan gebieden die ze kenden.
En deze gedragsverschillen kwamen tot uiting in de hippocampale neurogenese van de muizen – muizen die hun omgeving meer verkenden, kweekten meer nieuwe neuronen dan hun minder avontuurlijke broers en zussen. Bovendien vertoonden de muizen in deze grote arena gemiddeld meer neurogenese dan controle muizen gehuisvest in kleinere, minder stimulerende kooien.
Dus om samen te vatten: De ervaringen van de muizen, of interacties met hun omgeving, beïnvloedden hun gedragspatronen op lange termijn en de groei van nieuwe neuronen, waardoor de ontwikkeling van verschillende persoonlijkheden werd bevorderd, ondanks hun genetisch identieke samenstelling.
En gezien het feit dat mensen ook hippocampale neurogenese ondergaan, denkt Kempermann dat het team de neurologische basis voor menselijke individualiteit heeft vastgesteld. “Het is een geruststellende gedachte dat het niet alleen onze genen zijn en het niet alleen de uiterlijke omgeving is, maar ook onze ervaringen die meetellen voor onze individualiteit,” zegt hij.
Kempermann wijst er ook op dat wetenschappers nu een nieuw model hebben om te bestuderen hoe verschillende ervaringen helpen om verschillende persoonlijkheden te vormen. “Het opent een nieuw soort benadering van een oud probleem,” zegt hij. Het team richtte zich bijvoorbeeld alleen op de interacties van de muizen met hun fysieke omgeving, maar welke rol spelen sociale interacties in de hippocampale neurogenese en gedragsontwikkelingen?
Voorlopig zijn de onderzoekers geïnteresseerd in het verkrijgen van een duidelijker beeld van hun bevindingen. Een van de dingen die ze willen uitzoeken is hoe het gedrag van de muizen zich begint te ontwikkelen. In hun studie zagen ze dat muizen die aanvankelijk avontuurlijk waren de omgeving na verloop van tijd meer verkenden, totdat die verkennende eigenschap stabiel werd – maar wat maakte die muizen in de eerste plaats bereid om hun omgeving te onderzoeken?
“Dan zijn we natuurlijk geïnteresseerd in de mechanismen,” zegt Kempermann. “Hoe verandert de activiteit van exploratie eigenlijk de hersenen? We willen de causaliteit van dit alles aanpakken.”
Het werk is vandaag gedetailleerd beschreven in het tijdschrift Science.
Top afbeelding via Shawn Welling/Wikimedia Commons.