Onderzoekshoogleraar
Computationeel neurobiologisch laboratorium
Binnen de hersenen bestaat er een balans tussen activerende en remmende neuronen, vergelijkbaar met de balans tussen accelereren en remmen van een auto. Het handhaven van dit evenwicht (homeostase genoemd) in hersencircuits is van cruciaal belang voor cognitieve processen, terwijl verstoring ervan kan leiden tot stoornissen zoals schizofrenie en autisme. Hoewel symptomen van deze ziekten op verschillende momenten in het leven van mensen voorkomen, kunnen ze het gevolg zijn van een vergelijkbare oorzaak: abnormale hersenontwikkeling tijdens kritieke perioden in het vroege leven.
Margarita Behrens onderzoekt genen, omgevingsinvloeden en de wisselwerking tussen die twee om te bepalen waarom sommige mensen een neurologische ontwikkelingsstoornis ontwikkelen en andere niet. Met haar sterke achtergrond in genomica, neurobiologie en fysiologie, richt Behrens zich op de vorming en verstoring van neurale circuits in de prefrontale cortex, een gebied van de hersenen dat verantwoordelijk is voor besluitvorming en redenering, van de late zwangerschap tot de adolescentie.
Haar team gebruikt verschillende methoden om de regels te begrijpen die de hersenrijping regelen tijdens de perinatale periode, wanneer neuronale circuits tot stand komen. Ze meten de elektrische activiteit van neuronale circuits; beeld de vorming van neuronale synapsen in; en bestudeer de rijping van subtypes van neuronen door te kijken naar een laag chemische tags op DNA, het epigenoom genaamd. Deze tags - methylgroepen (CH3) - binden aan DNA om genen aan en uit te zetten, en er wordt steeds meer aangenomen dat ze een belangrijke rol spelen bij gezondheid en ziekte. Als onderdeel van een groot consortium identificeert het Behrens-team nieuwe subtypes van neuronen op basis van hun DNA-methylatiepatronen (epigenetische markers) met behulp van een methode die bekend staat als methylatieprofilering. Het in kaart brengen van de verschillende subtypes van neuronen in de hersenen - en het aanpakken van variaties in het epigenoom en veranderingen die optreden tijdens neuronale rijping - zou kunnen leiden tot een beter begrip van hersencircuits en verbeterde interventies voor een groot aantal neuropsychiatrische en neurologische ontwikkelingsstoornissen zoals bipolaire stoornis , depressie, schizofrenie en autisme.
Interneuronen, die signalen tussen neuronen overbrengen, reguleren de prikkelende en remmende balans in de prefrontale cortex. Behrens ontdekte dat zonder de kritische receptor mGluR5 de interneuronen zich abnormaal ontwikkelden, remmende circuits niet adequaat konden reguleren en leidden tot gedragsstoornissen vergelijkbaar met menselijke neurologische ontwikkelingsstoornissen.
Terwijl ze normale patronen van DNA-methylatie in de hersenen identificeerde, produceerde haar laboratorium de eerste kaarten van het hele genoom waarin de prefrontale cortex van muizen en mensen gedurende de hele levensduur werden vergeleken, hulpmiddelen die neurowetenschappers over de hele wereld helpen dit deel van de hersenen beter te bestuderen.
Verschillende neuronen hebben variaties in methyleringspatronen (methylomen). Bij het profileren van de methylomen ontdekten Behrens en collega's dat neuronen in de menselijke frontale cortex 21 subtypen vormden, waaronder enkele subtypen die niet eerder waren geïdentificeerd. Haar groep onderzoekt nu hoe deze celtypespecifieke methyloompatronen tot stand komen tijdens de rijping van de hersenen, en hoe de omgeving van de moeder hierop van invloed is.
BS, Biochemie, Universiteit van Chili
MS, Biochemie, Universiteit van Chili
PhD, Biochemie en Moleculaire Biologie, Universiteit Autonoma, Spanje
Postdoctorale beurs, Washington University School of Medicine
