Fotobiomodulatie en mitochondriën: energie voor je brein

Helder denken, informatie onthouden en vlot schakelen vragen veel van je brein. Achter die dagelijkse prestaties zitten hersencellen die voortdurend energie gebruiken om te functioneren, met elkaar te communiceren en zichzelf te onderhouden.

Daarom is er binnen het onderzoek naar hersengezondheid veel aandacht voor mitochondriën: de kleine onderdelen van cellen die een groot deel van hun bruikbare energie leveren. Ook ontstekingsprocessen en het vermogen om extra belasting op te vangen spelen daarin een rol.

Fotobiomodulatie, kortweg PBM, gebruikt licht om biologische processen in cellen te beïnvloeden. Onderzoek laat positieve bevindingen zien op het gebied van energiehuishouding, geheugen en samenwerking tussen hersengebieden. Om te begrijpen hoe die met elkaar samenhangen, beginnen we bij wat hersencellen nodig hebben.

Wanneer de werking van hersencellen onder druk staat

1. Te weinig energie raakt functioneren, communicatie en herstel

Mitochondriën zetten energie uit voedingsstoffen om in een vorm die cellen kunnen gebruiken. Die energie wordt onder andere geleverd via ATP: kleine moleculen die het werk in de cel mogelijk maken.

Een hersencel gebruikt die energie voor drie belangrijke taken:

• Functioneren. Om te functioneren, signalen te verwerken en zichzelf te onderhouden, heeft de cel voortdurend energie nodig.
• Communiceren. Hersencellen geven informatie aan elkaar door. Ook het versturen van signalen en het gebruiksklaar houden van hun contactpunten kosten energie.
• Herstellen en onderhouden. Beschadigde onderdelen opruimen, nieuwe onderdelen maken en verbindingen onderhouden zijn actieve processen.

Wanneer de energievoorziening tekortschiet, kunnen deze taken minder goed worden uitgevoerd. De cel heeft dan minder mogelijkheden om zowel haar dagelijkse werk als haar onderhoud goed uit te voeren. In de onderzoekspresentatie over Vielight wordt dit uitgelegd als een hersencel waarvan de werking onder druk staat.

Hersencellen hebben energie nodig voor hun dagelijkse werking, de overdracht van informatie en het onderhoud van hun onderdelen.

2. Neuro-inflammatie: wanneer de afweer actief blijft

Ontstekingsprocessen in het zenuwstelsel noemen we neuro-inflammatie. Een tijdelijke reactie helpt beschermen en opruimen. Wanneer die reactie te sterk wordt of blijft aanhouden, kan ze ook gezonde hersencellen belasten.

Je brein heeft eigen afweercellen die beschadigde onderdelen en ongewenste stoffen opruimen. Bij schade geven ze stoffen af die de ontstekingsreactie aansturen. Blijft die reactie aanhouden, dan kunnen ook zenuwcellen beschadigd raken. Dat kan hun communicatie verstoren en zo het verwerken en onthouden van informatie bemoeilijken.

De energiehuishouding van afweercellen beïnvloedt bovendien hoe sterk ze ontstekingssignalen afgeven en hoe goed ze opruimen. Energievoorziening en ontstekingsregulatie hangen dus samen. Onderzoek naar hersenafweercellen

3. Mitochondriën: voldoende energie, ook bij extra belasting

Hersencellen hebben voortdurend energie nodig. Wanneer ze meer werk moeten verrichten, stijgt die behoefte. Hun mitochondriën moeten dan extra energie kunnen produceren om de cel goed te laten functioneren.

Goed functionerende mitochondriën kunnen hun energieproductie verhogen wanneer de vraag stijgt. Mitochondriën die minder goed functioneren kunnen in rust soms nog genoeg energie leveren. Maar zodra de cel meer energie nodig heeft, lukt het niet altijd om voldoende extra energie te produceren. De cel krijgt dan minder energie dan ze nodig heeft voor haar werk.

Vergelijk het met een auto waarvan de motor minder krachtig is geworden. Op een vlakke weg kan die nog vlot rijden. Bergop is meer vermogen nodig en kan de auto moeite krijgen om zijn snelheid te behouden. Ook bij mitochondriën kan een tekort dus vooral merkbaar worden wanneer ze extra moeten presteren.

Onderzoek bij mensen met mitochondriale aandoeningen sluit aan bij dit onderscheid tussen rust en belasting. Huang en collega’s (2025)

Goed functionerende mitochondriën kunnen extra energie leveren wanneer de vraag stijgt. Bij een verminderde werking kan juist die extra energie tekortschieten.

Hoe fotobiomodulatie deze processen kan ondersteunen

Bij fotobiomodulatie wordt rood of nabij-infrarood licht gebruikt om biologische processen in cellen te beïnvloeden. Voor toepassingen op het brein wordt onder andere nabij-infrarood licht via het hoofd en de neus toegediend. Onderzoek richt zich daarbij op de energievoorziening van cellen, de afweerreactie en de samenwerking tussen hersengebieden.

Een gecontroleerde pilotstudie van de University of Toronto en St. Michael’s Hospital onderzocht twintig mensen met milde cognitieve achteruitgang (MCI). Zij gebruikten zes weken lang thuis een actief Vielight-toestel of een schijntoestel. Met geheugentests, bloedonderzoek en hersenscans brachten de onderzoekers zowel cognitieve prestaties als biologische veranderingen in kaart. Publicatie van de studie

1. Energie efficiënter beschikbaar maken

Onderzoekers bekijken hoe PBM de mitochondriën kan helpen om energie uit voedingsstoffen efficiënter beschikbaar te maken voor de cel. Die energie is nodig om te functioneren, signalen door te geven en onderhoud uit te voeren.

In de Toronto-studie lieten bloedmetingen veranderingen zien die passen bij een efficiëntere mitochondriale energieproductie. Toronto-studie

Bij gekweekte afweercellen uit muizenhersenen die door schadelijke eiwitklonters waren belast, verhoogde nabij-infrarood licht de ATP-productie. In die cellen kwam dus meer bruikbare energie beschikbaar. Laboratoriumonderzoek naar PBM

2. Samenwerking tussen hersengebieden en geheugen ondersteunen

Om informatie te onthouden, moeten verschillende hersengebieden samenwerken. Het brein moet nieuwe informatie verwerken, opslaan en later opnieuw kunnen herkennen of oproepen.

In de Toronto-studie verbeterde de actieve groep in het herkennen van eerder aangeboden woorden. Ook de algemene cognitieve testscore verbeterde ten opzichte van de controlegroep. Op hersenscans nam daarnaast de samenhang in activiteit toe binnen een netwerk dat belangrijk is voor het geheugen. Toronto-studie

3. Ontstekingssignalen verminderen en opruiming ondersteunen

Bij neuro-inflammatie is het belangrijk dat afweercellen hun opruimwerk kunnen doen zonder zenuwcellen langdurig te belasten. PBM wordt daarom ook onderzocht vanwege de invloed op ontstekingssignalen en de opruimfunctie van deze cellen.

In de Toronto-studie daalde in de actieve groep een ontstekingsbevorderende stof in het bloed, vergeleken met de controlegroep. Toronto-studie

In het eerder genoemde laboratoriumonderzoek gaven de hersenafweercellen na lichtstimulatie minder ontstekingsbevorderende stoffen af. Tegelijk namen ze meer schadelijke eiwitklonters op. Onderzoek naar PBM en hersenafweercellen

4. Hersencellen en hun verbindingen beschermen

Onderhoud en herstel vragen energie. Daarnaast helpt het wanneer nieuwe schade aan cellen en hun verbindingen wordt beperkt. Daarom onderzoeken wetenschappers ook hoe PBM kan bijdragen aan het behoud van zenuwcellen en hun contactpunten.

Bij muizen beschermde lichtstimulatie de contactpunten tussen zenuwcellen tegen verstoring door schadelijke eiwitklonters. Ook behielden de verbindingen het vermogen om zich te versterken. Dat versterken is belangrijk voor het leren en opslaan van nieuwe informatie. Onderzoek naar bescherming van zenuwverbindingen

Ook de hersenafweercellen uit de celkweekstudie veroorzaakten na lichtstimulatie minder schade aan de zenuwcellen waarmee ze samen werden gekweekt. Daardoor bleven meer zenuwcellen in leven. Onderzoek naar celbescherming

Deze onderzoeken laten zien hoe ondersteuning van de energievoorziening en de afweer kan samengaan met bescherming van hersencellen. Het behoud van die cellen en hun verbindingen is belangrijk om informatie te kunnen blijven verwerken en onthouden.

Wil je meer lezen over de reactie van het brein op licht? In Hoe werkt fotobiomodulatie in het brein? bespreken we de veranderingen die onderzoekers met EEG en MRI in kaart brengen.