Bron: Maandblad van de Vlaamse Imkerbond
Jaargang: 91
Jaar: 2005
Maand: maart
Auteurs: Aloïs Schotanus (*)

LEREN… EN ONTHOUDEN

Wat steekt er in dit kopje

f1

Na kilometers verre verzamelvluchten, vinden de bijen zonder aarzelen hun weg terug naar de kast.

De standplaats, het uitzicht en de geur van de nectar- en pollen producerende bloemen, slaan zij in hun geheugen op. Zij leren snel hoe zij met de verschillende bloemenvormen moeten omgaan om de begeerde nectar en pollen te bereiken. Voortdurend nemen zij de juiste beslissingen om zich aan te passen aan de wisselende omstandigheden. Zij kiezen feilloos de juiste bloemen uit, onthouden op welk moment van de dag ze moeten bevlogen worden en ze weten hoe lang er op die bloemen wat te halen valt.

Sinds Karl von Frisch de bijendans voor ons ontraadseld heeft, weten we ook dat bijen van elkaar kunnen leren waar een rijkelijke nectarbron vloeit, waar water te vinden is, op welke plaats er hars verzameld kan worden en waar de zwerm een nieuwe nestplaats kan inrichten.

Om al deze prestaties te kunnen leveren, moeten de bijen over een goed geheugen beschikken. Jaren geleden al, ontdekte men dat dit geheugen een onwaarschijnlijk lange periode – namelijk een gehele winter – kan overbruggen. Het record ‘onthouden’ is in het bezit van een bij die in de herfst op een voedselschaaltje werd getraind. Ze stopte met foerageren toen het te koud werd, maar toen ze de volgende lente, 183 dagen later, werd getest, herinnerde ze zich nog steeds de locatie en de kleur van het voedselstation. We weten ook dat bijen maar drie succesvolle ervaringen bij het verzamelen moeten doormaken om zich dat gedurende de gehele verzameltijd in de zomer te kunnen herinneren.

Alle hersenen functioneren gelijkaardig

De bij is een ideaal studieobject voor wetenschappers die aan hersenonderzoek doen. Zij kunnen aan de hand van het bijenmodel afleiden hoe in de hersenen het geheugen functioneert bij andere dieren en bij de mensen. De bijenhersenen zijn – vergeleken bij die van de hoogontwikkelde zoogdieren en de mensen – nog vrij eenvoudig opgebouwd. En toch functioneren vele basisprocessen op gelijkaardige wijze. De reden daarvoor ligt in het feit dat alle dieren min of meer aan elkaar verwant zijn en dus ook hun hersenen. Een of andere succesvolle ontwikkeling op dat vlak, handhaaft zich dan ook in de verdere evolutie van alle dieren. Daartoe moet ook gerekend worden hoe dieren uit een bepaalde ervaring geleerd hebben en hoe die kennis dan in de hersenen – zeg maar in het geheugen – opgeslagen wordt. Daardoor kunnen wetenschappers bij insecten, slakken en wormen onderzoeken hoe het leerproces en de vorming van een geheugen verloopt. Veel kan daaruit afgeleid worden voor de kennis van de werking van de menselijke hersenen en het menselijke geheugen.

Zo deden die geheugenvorsers drie belangrijke ontdekkingen:

• er bestaat niet zoiets als één geheugen, of hét geheugen, waarin onmiddellijk alle kennisinhouden opgeslagen worden, die uit de ervaringen geleerd werden; maar er zijn meerdere geheugens, die naar inhoud en tijd van elkaar kunnen onderscheiden worden.

• elke gedachtenis is op bepaalde plaatsen in de hersenen opgeslagen.

• de fasen in het proces van de geheugenvorming kunnen aan de hand van moleculaire reacties in de hersenen gevolgd worden.

Meerdere geheugens

We kennen allemaal het verschijnsel waarbij we na de laatste klokslag nog precies het aantal slagen kunnen tellen die in onze oren nazinderen. Ook een zopas opgezocht telefoonnummer kunnen we nog een poosje in ons geheugen vasthouden. Ook onze bijen beschikken over een dergelijk korte-termijngeheugen.

Ze zetten het in wanneer ze zeer snel dezelfde bloemsoort moeten uitkiezen waarvan ze weten dat ze wat te bieden heeft. Dat korte-termijngeheugen houdt bij de bijen zowat drie minuten aan. Wanneer het verstoord wordt, bijv. wanneer de bij iets nieuws geleerd heeft, gaat het verloren. In het labo kunnen we het korte-termijngeheugen verstoren door bijv. de hersenen korte tijd sterk af te koelen.

Zonder storing en door herhaaldelijk hetzelfde te leren, gaat het korte-termijngeheugen over in het stabiele lange-termijngeheugen.

Het lange-termijngeheugen is veel resistenter, zeg maar vasthoudender, en het wordt voortdurend met nieuwe leerervaringen uit het korte-termijngeheugen aangevuld.

Naast het geheugen dat tijdverbonden is, kennen de bijen ook meerdere inhoudelijk verschillende geheugens, zoals voor kleuren en geuren, voor de bewerkingwijzen van bloemen, voor de navigatie en de oriëntatie over korte en lange afstanden, voor het patroon en het ritme van de communicerende dansen en voor de taakverdeling en de sociale organisatie binnen het bijenvolk. Veel blijft nog te onderzoeken i n deze verschillende processen van ‘leren’ en ‘onthouden’.

Ook mensen hebben niet één maar verschillende geheugens die zich op grond van Tijd en Inhoud van elkaar onderscheiden; daarom kan men ook voor hen niet over HET geheugen spreken.

Anderzijds moeten er ongetwijfeld verbindingen bestaan tussen die verschillende geheugenpakketten.

Zo groeit het lange-termijngeheugen uit het korte-termijngeheugen en inhouden die betrekking hebben op hetzelfde voorwerp of onderwerp, kunnen niet anders dan met elkaar verbonden zijn.

Bijv. de gegevens als kleur, geur, vorm en standplaats van de bloem, moeten in het bijengeheugen onderling ‘gelinkt’ zijn. Maar hoe dat precies gebeurt, weten we nog altijd niet; noch bij de bijen, noch bij andere dieren, noch bij de mensen. Maar het vermoeden overheerst wel dat deze problematiek zich bij de bijen bijzonder goed laat bestuderen.

Verschillende locaties

Bij het beoefenen van wetenschappelijk onderzoek, gaat het eraan toe zoals in het dagelijkse leven. Wanneer we op zoek gaan naar iets, is het belangrijk om te weten waar we moeten zoeken. Zo weten we al waar we het geurgeheugen bij de bijen moeten zoeken. Het bevindt zich niet op één bepaalde plaats in de hersenen, maar op minstens twee verschillenden locaties en mogelijk zelfs op meerdere. Eén van die plaatsen die al bijzonder goed onderzocht werden, zijn de zogenaamde antennale lobben. Op die plaats worden de zenuwen verbonden die van de antennen (het reukorgaan) naar de hersenen voeren. Dieper in de hersenen worden die zenuwen een tweede maal geschakeld en wel in het gebied dat men op grond van zijn vorm, het paddestoelvormige lichaam heeft genoemd. Van deze paddestoelvormige lichamen weten we dat ze voor het lange-termijngeheugen van geuren noodzakelijk zijn.

f2

In de antennale lobus houdt het geheugen zich slechts voor korte tijd op, onmiddellijk nadat de bij de geur geleerd’ heeft. Deze antennale lobben vormen de plaats waar het korte-termijngeheugen voor geuren opgeslagen is. Maar zo eenvoudig is het ook weer niet. Antennale lobben en paddestoelvormige lichamen zijn d.m.v. vele zenuwen innig met elkaar verweven. In deze zenuwbanen lopen de impulsen voortdurend heen en weer. De verwerking- en de opslagverrichtingen op beide plaatsen beïnvloeden elkaar wederzijds. De vraag is: hoe kunnen we die processen op het spoor komen?

Geheugenprikkels zichtbaar

Bijen zijn voor het bestuderen van deze boeiende vraag bijzonder goed geschikt, omdat we bij hen de vorming van een geheugenprikkel in de hersenen werkelijk kunnen zien ontstaan. Bijen zijn in staat om zelfs in proefopstellingen een geursensatie in hun geheugen op te slaan. En men kan het verloop van dat proces in de zenuwbanen nu ook zichtbaar maken.

Wanneer bijv. een bij de geur van een bepaalde bloem waarneemt, dan ziet men in de ontblote hersenen onder de microscoop, een karakteristiek patroon van lichte en donkere vlekken ontstaan. Tijdens het herkenningproces van die geur, verandert dat vlekkenpatroon al naar gelang het verloop van die impulsen doorheen de zenuwbanen. We zouden dat het geheugenspoor kunnen noemen. In de antennale lobus blijft dat spoor maar gedurende enkele minuten zichtbaar, terwijl het in het paddestoelvormige lichaam, zo lang aanhoudt als wij het willen, desnoods uren lang. Zulke waarnemingen van de geheugenvorming, heeft men tot hiertoe nog bij geen enkel ander dier kunnen waarnemen. De inzichten die men hierdoor voor het functioneren van het menselijke geheugen kan verwerven, zijn nog niet te voorspellen; maar zij zullen hoe dan ook zeer belangrijk zijn. Ook al weet men van te voren dat die processen bij de mens veel gecompliceerder zullen verlopen dan in de hersenen van de bij.

Waar en hoe bewaard

Hoe worden nu geheugeninhouden in het netwerk van de zenuwcellen opgeslagen? Dat blijft nog een groot mysterie. Het vermoeden bestaat dat de opslag van het geheugen geschiedt door de wijze waarop de zenuwcellen onderling geschakeld zijn. Elke zenuwcel bezit meerdere uitlopers: de zgn. dendrieten en axonen waarmee zij met andere zenuwcellen verbonden zijn. Die verbindingpunten noemt men synapsen. In het zenuwstelsel wordt elke informatie onder de vorm van elektrische impulsen over die synapsen doorgegeven. Om nu te begrijpen hoe de geheugenvorming functioneert, moeten we de kleinste biologische bouwstenen, de moleculen, van dichterbij bekijken. Moleculen kunnen zich op verschillende manieren met elkaar verbinden, zij reageren t.o.v. elkaar. Belangrijk daarbij is de manier waarop zij dat doen in die verbindingpunten tussen de verschillende zenuwcellen.

Bij het onderzoek aan de bijen kwam aan het licht dat voor het korte-termijn- en het lange-termijngeheugen totaal verschillende reactiebanen verantwoordelijk zijn. Die moleculen en die reactiebanen zijn niet specifiek eigen aan de bijen, maar treden – in vergelijkbare situaties – ook op bij slakken, muizen en mensen.

Wonderbaarlijk

Het uitdiepen van verdere details is hier niet aan de orde, maar de basisontdekking op zich, is al spannend genoeg. Men kan namelijk aan de hand van de bijenhersenen, de processen bestuderen die tot de vorming van het geheugen leiden. Als imkers hebben wij toch al redenen genoeg om onze bijen te bewonderen. Voortaan kunnen wij er nog een stevig argument aan toevoegen: de bijenhersenen – hoe klein ook – helpen ons de raadsels op te lossen die zich stellen bij het functioneren van de menselijke hersenen. Dank zij onze bijen zal de wetenschap straks in staat zijn om te verklaren hoe onze eigen hersenen kunnen leren’ en onthouden’. Vooral aan enig inzicht m.b.t. tot dit laatste, hebben wij als maar meer behoefte, naar mate onze jaren verstrijken.

f3

* Vrij naar: ‘Bienengedächtnis und Menschengedächtnis.’ – Deutsches Bienen Joumal – 12/2004.