Onderzoek naar neurale stoornissen bij psychotische aandoeningen met elektro-encefalografie en corticale sferoïden

Een kijkje in de wortels van ernstige psychische ziektes

Schizofrenie en bipolaire stoornis kunnen iemands denken, emoties en dagelijks leven ingrijpend ontregelen, maar de biologische storingen die deze ziekten aansturen worden nog ontrafeld. Deze studie brengt twee krachtige instrumenten samen — hersengolfontvangsten bij levende volwassenen en kleine in het laboratorium gekweekte "mini-hersenen" gemaakt van hun eigen cellen — om te onderzoeken wat er misgaat bij de verbindingen tussen hersencellen en hoe die problemen mogelijk al heel vroeg in het leven ontstaan.

Hoe hersengolven fragiele verbindingen onthullen

De onderzoekers registreerden eerst elektrische activiteit van de hoofdhuid met elektro-encefalografie (EEG) bij tien mensen met schizofrenie of een bipolaire stoornis en vijf gezonde vrijwilligers. Ze richtten zich op een reactie die long-term potentiation–achtig (LTP-achtig) plasticiteit wordt genoemd, die weergeeft hoe goed de hersenen hun reacties op herhaalde visuele stimulatie versterken — een basis voor leren en geheugen. In de patiëntengroep vervaagde deze plasticiteit in de loop van de tijd meer dan bij de gezonde groep, wat suggereert dat hun circuit minder goed in staat was de responsen "op te schroeven". Een ander EEG-signaal, mismatch-negativiteit — dat weerspiegelt hoe automatisch de hersenen kleine veranderingen in geluid detecteren — verschilde in deze kleine groep niet tussen patiënten en controles, hoewel grotere studies dit vaak verminderd vinden bij dergelijke aandoeningen. Gezamenlijk suggereren deze metingen dat ten minste sommige vormen van synaptische aanpassing verzwakt zijn bij mensen met psychotische ziekten.

Mini-hersenen kweken uit huidcellen

Om dieper te kijken, schakelde het team over op menselijke corticale sferoïden, vaak mini-hersenen genoemd. Ze programmeerden huidcellen van elke deelnemer terug naar stamcellen en stimuleerden die vervolgens tot het ontwikkelen van driedimensionale klompjes hersenweefsel die lijken op de foetale cerebrale cortex. Deze sferoïden bevatten voornamelijk exciterende zenuwcellen die met elkaar communiceren via de chemische boodschapper glutamaat. Met kleine glazen elektroden maten de wetenschappers hoe gemakkelijk deze cellen elektrische signalen uitzonden en stroom doorgaven aan hun buren. Neuronen van mensen met een bipolaire stoornis hadden sterkere stimulatie nodig om te vuren, wat aangeeft dat ze minder prikkelbaar waren. In sferoïden van mensen met schizofrenie waren de amplitude van spontane inkomende signalen kleiner, wat wijst op vroege veranderingen in hoe zenuwcellen binnen het netwerk communiceren.

Verzwakte glutamaattransport en vermoeide energiefabriekjes

Het team kleurde de mini-hersenen vervolgens aan op sleutelproteïnen. Eén daarvan, VGLUT1, verpakt glutamaat in kleine blaasjes die bij synapsen worden vrijgegeven. Zowel sferoïden afgeleid van schizofrenie- als bipolaire deelnemers toonden minder cellen rijk aan VGLUT1 vergeleken met controles, wat wijst op een gedeeld tekort in de apparatuur die glutamaat laadt voor vrijgave. Omdat het verzenden van signalen veel energie kost, onderzochten de onderzoekers ook de kleine energiecentrales van de cel — mitochondriën — door zuurstofgebruik en zuurproductie te meten in plakjes van de sferoïden. Mini-hersenen van bipolaire patiënten, vooral van degenen die slecht op lithium reageren, hadden een lagere basale zuurstofconsumptie, een teken van verminderde mitochondriële activiteit, terwijl die van mensen met schizofrenie in deze kleine steekproef relatief normale energiemetingen toonden.

De koppeling tussen hersensignalen en celenergie

Ten slotte onderzochten de wetenschappers of verschillen in hersengolven verband hielden met verschillen in de mini-hersenen die van dezelfde personen waren gekweekt. Over de deelnemers heen hadden degenen wier EEG sterkere LTP-achtige plasticiteit liet zien de neiging mini-hersenen te hebben met hogere basale mitochondriële respiratie, wat wijst op actiever energieproductie. Er was ook een aanwijzing dat hogere VGLUT1-niveaus samenhingen met betere plasticiteit. Hoewel deze trends niet aan strikte statistische drempels voldeden nadat gecorrigeerd was voor meerdere vergelijkingen, ondersteunen ze het idee dat gezonde synaptische versterking afhankelijk is van robuuste mitochondriële functie en intact glutamaatbeheer, en dat deze relaties mogelijk al vroeg in de ontwikkeling veranderd zijn bij mensen die later psychose ontwikkelen.

Wat dit betekent voor het begrijpen van psychose

Voor niet-specialisten is de kernboodschap van dit werk dat ernstige psychische ziekten zoals schizofrenie en bipolaire stoornis mogelijk gedeelde, vroeg optredende fouten hebben in hoe hersencellen signaleren en hun activiteit van energie voorzien. De mini-hersenen suggereren dat, lang voordat symptomen verschijnen, sommige neuronen minder glutamaat kunnen vrijgeven en op minder efficiënte energievoorziening kunnen draaien, terwijl EEG-opnamen tonen dat het volwassen brein minder goed in staat is zijn reacties fijn af te stemmen. Hoewel de studie klein is en het in het laboratorium gekweekte weefsel nog meer lijkt op een zich ontwikkelende dan op een volwassen hersenen, biedt het combineren van live hersenregistraties met gepersonaliseerde mini-hersenen een veelbelovend venster op de wortels van psychose en kan het uiteindelijk leiden tot gerichter behandelingen gericht op het herstellen van synaptische functie en cellulaire energie.

Bronvermelding: Reis de Assis, D., Pentz, A.B., Requena Osete, J. et al. Investigating neural impairments in psychotic disorders using electroencephalography and cortical spheroids. Transl Psychiatry 16, 114 (2026). https://doi.org/10.1038/s41398-026-03863-4

Trefwoorden: schizofrenie, bipolaire stoornis, hersensoranoïden, synaptische plasticiteit, mitochondriën