Twee middaglezingen

Akademiedag Natuurkunde

Datum:
24 november 2014 van 16:00 tot 17:00 uur
Locatie:
KNAW, Het Trippenhuis, Kloveniersburgwal 29, 1011 JV Amsterdam
Telefoon:
020 551 0710
Voeg toe:

Twee korte voordrachten van KNAW-leden die dit jaar zijn geïnstalleerd. Over kleine en grote hersenen en het laten vliegen van olifanten.

Maandelijks organiseert de KNAW openbare lezingen ten behoeve van kennisuitwisseling over wetenschappelijk onderzoek. De lezingen worden veelal gehouden door KNAW-leden, maar de Akademie biedt ook een podium voor jonge talentvolle onderzoekers. De lezingen zijn openbaar en alle geïnteresseerden zijn welkom.

Chris de Zeeuw (Erasmus MC en projectdirecteur Nederlands Herseninstituut), Hoe de kleine hersenen de grote hersenen aansturen.

De kleine hersenen bevatten ongeveer 80 miljard van de 100 miljard hersencellen die we hebben en zijn verantwoordelijk voor de coördinatie en timing van bewegingen. Daarnaast spelen ze waarschijnlijk ook een rol bij de timing van ons denken. Denken betekent interpreteren van sensorische informatie, op het goede moment de juiste acties ondernemen, en correcte keuzes maken. Daarvoor moeten verschillende onderdelen van de grote hersenen op het goede moment actief worden of juist geremd worden. De kleine hersenen vormen dus de ultieme timing-machine die zorgt voor de fine-tuning in de grote hersenen. Het zet tot op de milliseconde nauwkeurig gebieden op de juiste momenten aan en uit, waardoor we soepel kunnen bewegen en denken.

De kleine hersenen bestaan uit zogeheten microzones die allemaal een speciale rol hebben zoals bv het aansturen van oogbewegingen of van de benen. Tot voor kort  dachten we dat die zones allemaal dezelfde chemische samenstelling zouden hebben, en dat hun cellen met dezelfde intensiteit zouden vuren. Recent ontdekten we echter dat sommige zones vuren met een hoge frequentie van 90 Hz, terwijl anderen met een lage frequentie van 60 Hz vuren; dat alterneert 60-90-60, enzovoort. Die afwisselende frequentie zorgt voor het remmen en activeren van de hersencellen die gecontroleerd worden door de cellen in de schors van de kleine hersenen, en het lijkt er sterk op dat die verschillende zones anders codes gebruiken bij leerprocessen.

Verstoring of uitval van deze vuurfrequenties levert problemen op. Zo speelt het niet meer vuren van bepaalde zones waarschijnlijk een rol bij Alzheimer en Niemann-Pick (een zeldzame vetstapelingsziekte), terwijl een verstoord vuurpatroon tijdens de vroege ontwikkeling, in de baarmoeder, samenhangt met autisme. Kleine hersenen die zijn aangedaan, kunnen de grote hersenen niet meer goed aansturen. Afhankelijk van het moment waarop dat het geval is, ontstaan er verschillende ziektebeelden: dementie, autisme maar ook bijvoorbeeld epilepsie. In het laatste geval kan optogenetisch ingrijpen in het verstoorde vuurpatroon een epilepsieaanval snel blokkeren. Deze toepassingen zullen verder worden toegelicht tijdens de lezing.

Albert Heck (Universiteit Utrecht), Natieve massaspectrometrie; het laten vliegen van olifanten.

In deze lezing zal Albert Heck de verdere vooruitgang in dit veld toelichten en aangeven hoe zijn groep deze methodes toepast om grote eiwitcomplexen, zoals het hele proteasoom, RNA polymerases en zelfs intacte virussen te bestuderen, met als doel meer te leren over hun structuur en functie.

Massaspectrometrie maakt het niet alleen mogelijk de massa te meten, maar ook vaak de structuur te ontrafelen van moleculen. De methode bestaat al meer dan honderd jaar, maar heeft in de laatste decennia ongelofelijk veel voortgang gemaakt. Een markant ijkpunt hierin is de ontwikkeling van de zogenaamde electrospray ionization-methode waarmee grote moleculen intact de gasfase in gebracht kunnen worden. Dit is nodig om ze te kunnen bestuderen met behulp van massaspectrometrie. John Fenn, ontwikkelde deze methode en kreeg hiervoor in 2002 de Nobelprijs. Hij hield er in Stockholm een lezing over: Electrospray ionization, making elephants fly.