Uit een nieuwe studie van de Pennsylvania State University in de Verenigde Staten is gebleken dat samentrekkingen van de buikspieren, die zeer vaak voorkomen bij mensen en zelfs onmerkbaar zijn, een belangrijke rol kunnen spelen bij het behouden van de gezondheid van de hersenen door de stroom van hersenvocht te bevorderen en de hersenen te helpen afval te verwijderen. Met behulp van muisexperimenten en computermodellen rapporteerde het onderzoeksteam dit potentiële mechanisme in Nature Neuroscience, waarmee een nieuwe fysieke verklaring werd gegeven voor "waarom fysieke activiteit goed is voor de hersenen."
Onderzoekers wezen erop dat wanneer de buikspieren zich aanspannen, ze het veneuze bloedvatennetwerk in de buikholte, verbonden met het ruggenmerg en de hersenen, samenknijpen, waardoor een effect ontstaat dat vergelijkbaar is met een 'hydraulisch systeem'. Deze druk wordt naar boven geleid langs de vertebrale veneuze plexus, waardoor de hersenen enigszins in de schedel bewegen. Deze subtiele verplaatsing lijkt de stroom van hersenvocht op het oppervlak van de hersenen en in de interne ruimte te bevorderen, waardoor metabolische afvalstoffen worden verwijderd die de normale hersenfunctie kunnen verstoren. Aangenomen wordt dat de ophoping van deze afvalstoffen nauw verband houdt met verschillende neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson.
Patrick Drew, corresponderend auteur van het artikel en hoogleraar technische wetenschappen en mechanica, neurochirurgie, biologie en biomedische technologie aan de Penn State University, zei dat eerdere studies hebben aangetoond dat factoren zoals slaap en neuronenverlies de stroom hersenvocht in de hersenen kunnen beïnvloeden, en deze studie legt verder uit dat "gewoon het lichaam bewegen" ook een belangrijk fysiologisch mechanisme kan zijn om de gezondheid van de hersenen te bevorderen. Hij vergelijkt dit proces met een hydraulisch systeem, waarbij de samentrekking van de buikspieren als een ‘pomp’ fungeert. Zelfs een lichte voorbereidende aanspanning voordat u opstaat of een stap zet, is voldoende om druk uit te oefenen op de hersenen via het veneuze netwerk, waardoor kleine verplaatsingen van de hersenen worden veroorzaakt en de stroom hersenvocht wordt gestimuleerd.
Om dit proces rechtstreeks te observeren, gebruikte het onderzoeksteam twee geavanceerde beeldvormingstechnieken bij muizen: twee-fotonenmicroscopie en microcomputertomografie (microCT). Met behulp van twee-fotonenmicroscopie, die onder levensomstandigheden beeldvorming met hoge resolutie kan produceren, legden de onderzoekers het moment vast waarop de muis op het punt stond te bewegen en net zijn buikspieren had aangespannen, maar voordat hij daadwerkelijk een stap zette, waren de hersenen lichtjes in beweging in de schedel. Micro-CT voorzag het team van driedimensionale beelden van interne structuren, waaronder de wervelkolom en de veneuze plexus, waardoor de mechanische verbindingen tussen de buikholte en de hersenen werden verduidelijkt.
Om te bevestigen dat de verplaatsing van de hersenen inderdaad te wijten was aan druk in de buik en niet aan andere bewegingsfactoren, pasten de onderzoekers gecontroleerde externe druk toe op de buik van licht verdoofde muizen zonder enige actieve beweging te veroorzaken. Experimenten toonden aan dat de hersenen van de muizen nog steeds meetbaar verschoven, zelfs als de uitgeoefende druk lager was dan de drukniveaus die worden gebruikt door menselijke armboeien bij routinematige bloeddrukmetingen. Zodra de buikdruk is opgeheven, keren de hersenen snel terug naar hun uitgangspositie, wat aantoont dat veranderingen in de buikdruk de fysieke positie van de hersenen in de schedelholte in zeer korte tijd aanzienlijk kunnen beïnvloeden.
Na het verband te hebben gelegd tussen de samentrekking van de buikspieren en de beweging van de hersenen, richtte het onderzoeksteam hun aandacht op de manier waarop dergelijke verplaatsingen de cerebrospinale vloeistofstroom beïnvloeden. Met de huidige beeldtechnologie is het nog steeds moeilijk om het snelle en complexe driedimensionale stromingsgedrag van hersenvocht onder levensomstandigheden volledig vast te leggen, dus wendden de onderzoekers zich tot computersimulaties, geleid door Francesco Costanzo, hoogleraar technische wetenschappen en mechanica, biomedische technologie, werktuigbouwkunde en wiskunde, om een fysiek model te bouwen.
Costanzo zei dat bij vloeistofmodellering met betrekking tot de hersenen meerdere onafhankelijke en gekoppelde bewegingen tegelijkertijd moeten worden verwerkt, evenals de speciale fysieke verschijnselen van vloeistofdeeltjes die door meerlaagse membraanstructuren in de hersenen gaan, wat technisch zeer uitdagend is. Daarom koos het team voor een vereenvoudigde aanpak: de hersenen behandelen als een poreus medium met een structuur die lijkt op een spons – met een zacht ‘skelet’ waardoor vloeistof tussen poriën en plooien op verschillende schalen kan reizen. Binnen dit raamwerk konden de onderzoekers simuleren hoe hersenvocht door verschillende ruimtes stroomt wanneer de hersenen lichtjes bewegen onder invloed van buikdruk, vergelijkbaar met water dat door een spons stroomt waarin voortdurend wordt geperst.
Costanzo zet deze metafoor voort en beschrijft de hersenen als een 'vuile spons'. In het dagelijks leven knijpen mensen meestal een spons onder de kraan om schoon water te laten binnendringen en vuil weg te nemen. In overeenstemming met de hersenen is de lichte verplaatsing van hersenweefsel, veroorzaakt door samentrekking van de buikspieren, als het cyclisch samenknijpen van deze "spons", waardoor de stroom van hersenvocht op het oppervlak en de interne ruimte wordt bevorderd, waardoor afval wordt helpen verwijderen. Uit simulatieresultaten blijkt dat dit soort bewegingen inderdaad naar verwachting de circulatie van hersenvocht en de efficiëntie van de afvalverwijdering op macroscopische tijdschaal zal verbeteren.
Drew wees erop dat het huidige onderzoek vooral gebaseerd is op muismodellen, en dat het werkingsmechanisme en de specifieke effecten van relevante mechanismen bij mensen nog bevestigd moeten worden door een groot aantal vervolgstudies. Bestaande bevindingen hebben echter laten doorschemeren dat zelfs gewone dagelijkse bewegingen – zoals het natuurlijk aanspannen van de romp en de buik tijdens het lopen, of zelfs lichte spanning om de lichaamsstabiliteit te behouden – stilletjes de circulatie van hersenvocht kunnen bevorderen door middel van mechanische koppeling, waardoor ze enige bescherming bieden tegen neurodegeneratieve ziekten die verband houden met de ophoping van afval. Hij gelooft dat dit resultaat een nieuwe verklaringsdimensie biedt voor lichaamsbeweging om de gezondheid van de hersenen te verbeteren: niet alleen de verbetering van de cardiopulmonale functie en metabolische indicatoren, maar ook de directe mechanische verbinding tussen spieren en hersenen zelf kan een van de belangrijkste schakels zijn.
Het onderzoeksartikel heeft de titel "Brain motion is drive by mechanische koppeling met de buik" en werd op 27 april 2026 gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience. De auteurs van het artikel zijn afkomstig uit meerdere laboratoria en onderzoekscentra in Penn State, waaronder het Huck Institute for Life Sciences en het Center for Quantitative Imaging. Verschillende postdoctorale fellows, onderzoeksassistenten, afgestudeerde studenten en studenten zijn betrokken bij dierproeven, twee-fotonen- en micro-CT-beeldvorming, mechanische modellering en data-analyse.
Het onderzoek werd ondersteund door subsidies van onder meer de National Institutes of Health, het Pennsylvania Department of Health en de American Heart Association. Het onderzoeksteam stelde dat als verder bewijsmateriaal bij mensen in de toekomst het belang van dit ‘abdomen-hersen-hydraulische traject’ kan bevestigen, de wetenschappelijke gemeenschap mogelijk nauwkeuriger de effecten van verschillende soorten, intensiteit en frequentie van fysieke activiteit kan evalueren bij het bevorderen van de circulatie van hersenvocht en het versnellen van de afvalverwijdering, waardoor meer gerichte trainingsaanbevelingen kunnen worden gedaan voor het voorkomen van ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson. Tot die tijd biedt dit onderzoek mensen in ieder geval een nieuw perspectief: die ogenschijnlijk onbeduidende dagelijkse activiteiten en lichte inspanning zullen zeer waarschijnlijk in stilte een onzichtbaar ‘schoonmaakwerk’ voor onze hersenen verrichten.