In de serie Baanbrekers gaat Vox op zoek naar gepassioneerde onderzoekers. In deze aflevering hersenwetenschapper Esther Aarts, die onderzoek doet naar poep. Ze verdiept zich in darmbacteriën die sporen achterlaten in onze hersenen. ‘En wij maar denken dat wijzelf de baas zijn van ons brein.’

Esther Aarts onderzoekt iets waar hersenwetenschappers doorgaans verre van blijven. Haar onderzoeksobject is poep, feces in het Latijn. Het gaat haar niet om de hele drol, maar om de darmbacteriën. En daarvan hebben we er véél. Een kilo van het lichaamsgewicht van een doorsnee volwassene bestaat uit bacteriën en dat zijn met name darmbacteriën.

‘We hebben waarschijnlijk evenveel lichaamscellen als bacteriën in ons lichaam. Dus we leven volledig samen met bacteriën’, vertelt Aarts, van huis uit bioloog, op opgewekte toon.

Angst

Die darmbacteriën doen iets met het brein en via dat brein met het gedrag van mensen, ontdekte Aarts. De aanname alleen al doet de wenkbrauwen fronsen. Want hoezo stuurt onze poep ons gedrag? Ze wijst op proefdieronderzoek met muizen waarbij bacteriën inderdaad effect lijken te hebben op het doen en laten van die muizen. Of beter: een gebrek aan bacteriën zet de muis aan tot afwijkend gedrag. ‘Een muis die helemaal steriel wordt geboren, met een keizersnede en dan meteen steriel wordt ingepakt, die muis vertoont een heel ander gedrag dan een broertje of zusje dat niet steriel geboren is. Zo’n muis is bijvoorbeeld minder angstig, terwijl angst juist heel gezond gedrag is.’

Zou dat bij mensen nou ook zo werken, vroeg Aarts zich af. Met een collega van het Radboudumc nam ze de proef op de som bij volwassenen met ADHD, een stoornis die zich kenmerkt door impulsief gedrag en concentratieproblemen.

Aarts en haar collega vonden in de ontlasting van de proefpersonen met ADHD relatief veel darmbacteriën die een stof produceren die kan worden omgezet in dopamine. En van dopamine is al langer bekend dat het invloed heeft op de beloningscentra in het brein, dat zijn de delen van het brein die zorgen dat sommige gedragingen met een prettig gevoel worden beloond. ‘Dus toen konden we gaan kijken: komt wat we zien in die poep ook terug in de hersenen?’

Beloning

De proefpersonen met en zonder ADHD werden onder een MRI-scanner gelegd, met een taak die verschillen aan het licht brengt over hoe hersenen met beloning omgaan. Aarts wist uit eerder onderzoek al dat deze taak sterk afhankelijk is van dopamine, en dat het effect met een hersenscan zichtbaar te maken is. En inderdaad vertoonden deelnemers die meer van de gevonden bacteriën in hun darmen hadden, minder activiteit in de beloningsgebieden van hun hersenen – iets wat bekend is bij ADHD.

‘En dit heeft verdergaande complicaties dan ADHD. Het betekent dat darmbacteriën kunnen bepalen hoe wij mensen op beloning reageren, zoals het vooruitzicht van een lekker stuk taart.’

‘Als je iemand bacteriën geeft, zie je effect op zijn of haar brein en gedrag’

Aarts en haar collega Alejandro Arias Vasques waren daarmee de eersten die een link legden tussen stoffen die darmbacteriën produceren en hersenactiviteit van mensen. En ze gingen nog een stapje verder. Want als die bacteriën effect hebben op de beloningscentra van het brein, kun je die centra misschien ook actief sturen door bacteriën te slikken. Zo kwam ze op de zogenaamde pro-biotica, levende bacteriën die in yoghurt zitten of in yakult.

Proefpersonen kregen pro-biotica en moesten opdrachten uitvoeren terwijl er een hersenscan bij ze werd gemaakt. Het onderzoek is nog niet afgerond, maar het ziet ernaar uit, zegt Aarts, dat je met pro-biotica wel degelijk je brein kunt beïnvloeden en dan vooral de prefrontale cortex, de regio waarmee we controle uitoefenen op ons gedrag.

‘Al zal het effect per persoon en per situatie verschillen. Het interessante is wel dat als je een persoon dus bacteriën geeft, je effect ziet op zijn of haar brein en gedrag. ‘

Eetgedrag

Pro-biotica als aanvulling op het dieet voor ADHD’ers? Of misschien voor mensen die al jaren verwoede pogingen doen om af te vallen? Aarts deed eerder onderzoek naar mechanismen die een rol spelen bij teveel eten. Ze ontdekte dat mensen met overgewicht meer activiteit laten zien in de beloningscentra (ze krijgen vaker een prettig gevoel bij alleen al het zien van eten) en tegelijk minder controle hebben over hun eetgedrag, waardoor ze geneigd zijn om teveel te eten. ‘Voor deze mensen kan het misschien makkelijker worden om af te vallen als ze de juiste combinatie van bacteriën slikken.’ Juist omdat het er naar uitziet dat die bacteriën het hersengebied beïnvloeden waarmee we controle uitoefenen op ons gedrag.

Aarts ogen glinsteren als ze vertelt over de implicaties van haar onderzoek: dat bacteriën het eetgedrag van mensen wellicht verregaand kunnen sturen. ‘Zou het niet ontzettend slim zijn van ze? Bacteriën leven van wat wij eten. Het zou evolutionair gezien dus heel nuttig zijn als ze dat eetgedrag op de een of andere manier konden beïnvloeden.’

Stel je voor, gaat ze verder, dat we alleen maar blijken te functioneren om die bacteriën in stand te houden? ‘We weten intussen wel dat een heleboel onbewuste processen een rol spelen, maar misschien bepalen bacteriën wel veel meer van ons gedrag dan we denken. En wij maar denken dat wijzelf de baas zijn van ons brein.’