Maarten Kole
Wie is Maarten Kole
Hij leerde in Australië hoe je elektrofysiologische
metingen kunt doen op allerlei verschillende
plekken in één cel. In zijn laboratorium worden
inmiddels hooggespecialiseerde metingen
op nanometerniveau gedaan met behulp van
glaspipetten en fluorescerende stoffen. Dat is
bijzonder, want er zijn maar een paar laboratoria
in de wereld die elektrische spanning met
behulp van kleur kunnen laten zien.
Huidige functies
- Groepsleider van de onderzoeksgroep “Elektrische signalen in zenuwuitlopers”– Nederlands Herseninstituut, Amsterdam
- Hoogleraar Cellulaire Biofysica – Universiteit van Utrecht
Opleiding
Neurowetenschappen – Rijksuniversiteit Groningen
Onderzoeksgebieden
Elektrische en chemische interacties binnen- en tussen hersencellen
Social media / e-mail
Prijzen
- 2024: Zwaartekracht Grant, Ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschappen (OCW).
- 2017: VICI Grant, Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
- 2011: European Research Council Starting Grant.
Nanometer-puzzelen
‘Feitelijk,’ zegt Maarten Kole, ‘zit er een enorme
elektriciteitsfabriek tussen je oren.’ Als hij dat
uitlegt, hoor je het bijna knetteren. We hebben
meer dan 80 miljard zenuwcellen. Al die cellen
communiceren met elkaar door middel van
actiepotentialen, korte elektriciteitsgolfjes. Die
ontvangen ze met behulp van dendrieten, die
eruitzien als vertakkingen van een boom. Hun
axonen, vergelijkbaar met de boomwortels,
versturen op hun beurt informatie naar duizenden
andere cellen.
De meeste cellen vuren een impuls maar één
keer per seconde, maar dat geldt niet voor de
laag-5-cel die Kole onderzoekt. Deze gigant onder
de hersencellen vuurt maar liefst vier keer per
seconde. Hij is daarmee verantwoordelijk voor
60 procent van alle elektrische impulsen in onze
hersenschors wanneer we iets zien, horen of
waarnemen.
Kole: ‘Bedenk dan ook dat er tienduizenden ionkanalen
zitten op één gebied aan het begin van
elk axon, en dat die zich continu verversen. Het is
eigenlijk ongelofelijk dat je, als je wakker wordt, nog
steeds dezelfde ideeën hebt als de dag ervoor. Een
hersencel is nooit af, maar ondanks die plasticiteit
hebben je hersenen ook een bepaalde stabiliteit.’
In die verbazingwekkende wereld van het brein heeft Kole speciale interesse voor myeline, de stof – of beter: het gebrek eraan – die een centrale rol speelt in de ziekte MS (multipele sclerose). Kole: ‘Volgens de huidige opvatting is myeline een vettige laag isolatiemateriaal die zich rond de zenuwuitlopers wikkelt, en die ervoor zorgt dat de spanningsgeleiding en dus de informatieuitwisseling tussen de zenuwcellen snel verloopt.
Maar wij denken dat er binnen de myeline, en ook tussen de myeline en de zenuwcel, nog allerlei tussenruimtes zijn waar elektrische stroom doorheen kan lopen. En dat is nogal een revisie van de huidige denkbeelden.’
Een heel ingewikkelde klus
Kole probeert te meten wat dat betekent voor
de manier waarop de elektrische geleiding
plaatsvindt en de wijze waarop de actiepotentialen
zich precies verplaatsen. Een heel ingewikkelde
klus: ‘Die myelinelagen en zenuwcelmembranen
zitten soms nanometers dicht naast elkaar, en
bedenk dan dat één nanometer honderdduizendmaal
kleiner is dan de diameter van een haar…’
Voor dat meetwerk kan Kole gebruikmaken van
een nieuwe techniek. In de regel wordt elektrische
spanning gemeten met versterkers, maar in
Kole’s lab is een techniek ontwikkeld waarbij
een fluorescerende stof de mate van spanning
laat zien: ‘Een soort spanningszoeker waarbij
de mate van lichtintensiteit aangeeft wat het
potentiaalverschil is over een celmembraan.’
Dat beeld ziet er anders uit dan hij had verwacht:
‘Ik dacht dat er een golf zou zijn die op een
constante manier doorloopt, maar er blijkt sprake
van verspringingen in ruimte en tijd; iets wat we
nooit eerder hebben gezien. Dat patroon vertelt
ons ook iets over de myeline: hoe goed die isoleert,
of dat anders in zijn werk gaat dan we nu denken,
en of die überhaupt wel isoleert.’
Tijdens dat meten en turen ontdekte Kole dat
er in de myeline nog nanoruimtes zijn waarin
tot zijn verrassing mitochondria zaten, de
energiecentrales van een cel. De energie die
deze mitochondria daar produceren, wordt
gebruikt om myeline mee te maken. Kole:
‘Onderzoekers hebben al eerder gezien dat een
slechtere energieproductie van de mitochondria
in zenuwcellen samenhangt met myelineverlies.
Mitochondria binnen de myeline zelf, de plek waar
het zich allemaal afspeelt, zijn voor de reparatie
van myeline na schade waarschijnlijk van nog
groter belang. Van dat proces willen we daarom
graag het fijne weten.’
Voor wie en hoe
Er is nog steeds geen medicijn voor
MS (multipele sclerose), een ziekte die wordt gekenmerkt door de afbraak van myeline. Dat komt omdat de onderliggende mechanismen van dat proces nog steeds niet zijn opgehelderd. Minutieus onderzoek naar elektrische signalen en interacties binnen zenuwcellen,
en tussen zenuwcellen en myeline, kan daarin meer inzicht geven.
