Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
De chemie van angst
Mensen met een paniekstoornis hebben maar weinig nodig om volledig overstuur te raken. Wat gaat er in hun hersenen mis? Muizenonderzoek maakt in één klap veel duidelijk. Koolzuur speelt een sleutelrol.

Ineens is het weer zo ver. Daar zit je dan, hijgend als een bezetene en helemaal in paniek. Omstanders komen met een plastic zakje aanzetten, waarin ze je laten ademen. Want je hyperventileert, en dan schijnt het te helpen om je adem te recyclen. Wat zij niet weten, is dat hyperventilatie een natuurlijke reactie van het lichaam is op paniek, een poging om overtollig CO2 kwijt te raken.

In een zakje blazen, waarmee je juist meer CO2 binnenkrijgt, kan desondanks toch helpen. Misschien omdat je lichaam zich vergist, maar waarschijnlijk toch vooral omdat het je aandacht afleidt van je paniek. Het bewijs: geblinddoekt werkt ademen in een open buis net zo goed als in een dicht exemplaar. Het gekke is, dat dit al twintig jaar geleden werd aangetoond, en toch nog steeds niet algemeen bekend is. Misschien omdat al die tijd niemand kon uitleggen hoe het verband tussen paniek en ademhaling precies in elkaar zit. Maar nu heeft onderzoek aan muizen de puzzel grotendeels opgelost. 

Verstijvende muizen
Als een muis bang is, zal hij open ruimtes mijden. Bij stevige schrik verstijft het knaagdiertje zelfs. 'Freezing', noemen wetenschappers dat, en ze gebruiken het om uit te zoeken wanneer de angst toeslaat. In het tijdschrift Cell beschrijft een groep onderzoekers van de universiteit van Iowa (VS) een indrukwekkende serie muizenexperimenten. Die draaiden grotendeels om CO2, het gas dat iedereen uitademt.

Een normale muis wordt doodsbenauwd als je ‘m geconcentreerd CO2 laat inademen. Ook bij mensen is dat een eenvoudige manier om paniek op te wekken. Een nuttige reactie, want doorgaans is een hoge koolzuurconcentratie in je bloed een teken dat je zuurstof opraakt en dat je dus aan het stikken bent. Op zo’n moment moet je niet denken, maar doen. En wel onmiddelllijk.

Het koolzuur drukt dus een of andere alarmknop van het brein in. En, heel intrigerend, wie regelmatig een paniekaanval te verduren krijgt, slaat van een veel lagere concentratie koolzuur al op tilt dan proefpersonen die hier nooit last van hebben. Dat is al een aanwijzing dat er een verband is tussen koolzuur en angst, ook angst die niet door verstikking ontstaat.

Maar goed, terug naar de muizen. Hun vrees kan uiteraard ook zonder CO2-inhalatie opgewekt worden. Met wat training zijn ze bang te maken voor wat dan ook, zolang dat maar steeds gepaard is gegaan met elektrische schokken. Net als bij het inademen van veel CO2 is het in die gevallen steeds de amygdala die grootschalig alarm slaat, het emotionele hoofdkwartier dat diep in beide zijden van het brein zit – je hebt er dus twee, maar voor zover bekend doen die precies hetzelfde. 

Open vraag
Waar zit de knop die de amygdala zo ver krijgt? Dat was al heel lang een open vraag. Een van de belangrijkste ontdekkingen van het team van Michael Welsh en John Wemmie is dat die in dit hersenkwabje zelf zit. Het zijn de zuurregistrerende ionkanalen van het type 1a, kortweg ASIC1a.

Ze zitten aan de buitenkant van zenuwcellen en zijn normaal gesloten. Maar als de omgeving van de cel iets zuurder wordt, gaan ze open en laten ze natrium- en calciumionen binnen, waardoor de zenuwcel een elektrisch signaal afgeeft. ASIC1a-kanalen komen vooral veel voor op zenuwcellen van de amygdala, en weinig op andere plekken. Als ze allemaal open gaan, is dat het begin van paniek.

Wat gebeurt er zonder dit alarmsysteem? De Amerikanen veranderden muizen genetisch zo, dat ze geen ASIC1a-kanalen hadden. Die beestjes liepen even graag rond in 15 procent CO2 als in normale binnenlucht met minder dan 2 procent van het gas. Ze gingen er wel sneller van ademen, maar raakten niet in paniek. Normale muizen die konden kiezen, vermeden de ruimte met 15 procent CO2.

En ook belangrijk: de genetisch bewerkte muizen waren slechter in het aanleren van angst voor andere prikkels, waar helemaal geen CO2 aan te pas kwam. Blijkbaar speelt plaatselijke verzuring van de amygdala, opgemerkt door ASIC1a, ook daarbij een rol. 

Heftiger reactie
Hoe zuurder de omgeving rond de zenuwcellen in de amygdala, hoe heftiger de reactie van normale muizen. Maar waren de ASIC1a-kanaaltjes afwezig of uitgeschakeld, dan ontbrak die reactie. En een stof in het bloed die verzuring tegenging, verminderde de angst die CO2 opwekte bij normale muizen, maar had geen effect bij de genetisch veranderde muizen.

Om echt te bewijzen dat verzuring angst opwekt via de kanaaltjes in de amygdalacellen, gingen de onderzoekers aan de slag met muizen die een gaatje in hun kop hadden, zodat dit hersencentrum bereikbaar was. Spoten ze een heel klein beetje zuur door het gaatje – geen koolzuur in dit geval - dan verstijfden normale muizen van angst. Geheel volgens de verwachting reageerden muizen zonder ASIC1a er nauwelijks op. En als het zuur een paar millimeter naast de amygdala van normale muizen werd gespoten, waren ook die niet bang.

Er waren nog meer proeven, en alles wees in dezelfde richting: de amygdala bevat een oeroude paniekknop, die in eerste instantie is ontstaan om te reageren op verstikking, en die later in de evolutie is aangepast om ook bij het aanleren van andere angsten ingedrukt te worden. 

Angststoornissen
“Puur wetenschappelijk genot”, zegt experimenteel psychiater Eric Griez nadat hij het wetenschappelijke artikel gelezen heeft. Hij doet aan de Universiteit van Maastricht al meer dan twintig jaar onderzoek naar angststoornissen bij mensen, en dan met name het verband met CO2 in het bloed.

Hij noemt het Amerikaanse onderzoek een voorbeeldig uitgevoerde serie experimenten met prachtige resultaten. “Dit is een grote stimulans voor ons team. Want al jaren was onze grote frustratie dat er geen afdoende verklaring was van de biologische effecten die we bij patiënten en proefpersonen zagen.”

“Dit onderzoek bevestigt enerzijds wat we al lang vermoedden: dat er een paniekknop in het hoofd zit, die reageert op opgelost CO2. Anderzijds ben ik wel verbaasd dat die knop in de amygdala zit; ik had verwacht dat hij in een evolutionair ouder deel van het brein zou zitten. Ademnood bestaat al veel langer dan de amygdala, namelijk.”

Wat hebben patiënten met angststoornissen hier nu aan? Dat is nog niet duidelijk, zegt Griez. Hij verwacht wel dat de nieuwe inzichten kunnen helpen behandelingen of medicijnen te ontwikkelen die gebaseerd zijn op echt begrip van wat er gebeurt in de hersenen. Weg met het ademen in een zakje dus? “Dat blijft een uitstekend advies, al is het gebaseerd op een misverstand. Maar ja, het werkt even goed om de patiënt op een andere manier afleiden van zijn paniekaanval.”

Elmar Veerman

Adam E. Ziemann e.a.: ‘The amygdala is a chemosensor that detects carbon dioxide and acidosis to elicit fear behavior’, Cell, 25 november 2009