Browse Tag: fmri

Van hersenfilter tot keuzemoeheid.

U kent het wel, u moet een keuze maken en kunt niet kiezen tussen de vele opties. Een gevoel van onrust maakt zich van u meester terwijl u naarstig de goede keuze probeert te maken. Kiezen is altijd een beetje verliezen, niet? Mensen hebben het gevoel dat de complexer en drukker wordende samenleving leidt tot keuzemoeheid en meer en meer worden we gebombardeerd met een overload aan informatie, of we ons nu online begeven of in een drukke winkelstraat.

Veel van deze informatie die ons bereikt via advertenties, reclamepanelen, geuren, geluiden,…, heeft als enige doel om ons gedrag en dus ook onze keuzes te beïnvloeden. Men wil namelijk dat je hun producten koopt, hun winkel binnenstapt, enz.

Continue Reading

 

Fascinerende hersenen: een beknopte geschiedenis van hersenonderzoek

Hoe is het mogelijk dat onze hersenen, pakweg anderhalve kilo biologische massa, in staat zijn een roman te schrijven, wolkenkrabbers te bouwen, vliegtuigen uit te vinden of relativiteitstheorieën te bedenken? Het onderzoeksveld dat de relatie tussen hersenen en gedrag bestudeert is vandaag in volle ontwikkeling. Hieronder vind je een beknopte geschiedenis over beeldvormend hersenonderzoek in de gedragswetenschappen.

Hoe het begon: hersenletsels onder de loep

Al eeuwen weten we dat een heleboel bewegings- en denkfuncties van mensen verband houden met de hersenen. Dit weten we omdat de (overlevende) slachtoffers van hoofdletsels met zulke bewegings- en denkproblemen werden geconfronteerd. Een bekend geval van hersenschade is Phineas Gage (zie tekening). Door een voortijdige explosie doorboorde een ijzeren staaf de frontale (voorste) hersenkwabben van deze Amerikaanse spoorwegarbeider. Phineas overleefde dit ongeluk, maar zijn gedrag bleek naderhand erg te zijn veranderd. Waar hij voordien een toegewijd werknemer en echtgenoot was, bleek hij na het ongeval prikkelbaar, wispelturig en ongemanierd.

Hersenonderzoek Phineas Gage

Vanuit de geneeskunde en later ook de klinische psychologie werd het gedrag bij patiënten met een hersenbeschadiging meer systematisch geobserveerd en geregistreerd. Dit was een grote vooruitgang in vergelijking met de oude anekdotische gevalsstudies. De systematische studie van patiënten met hersenbeschadiging bracht dus gaandeweg een beter beeld van de relatie tussen hersenen en gedrag.

Van hokjesdenken naar een meer holistische benadering

In de loop van de 20ste eeuw ontwikkelden de gedragsneurologie en neuropsychologie zich als nieuwe disciplines. Deze onderzoeksdisciplines stonden voor een meer wetenschappelijke benadering. Meer specifiek werd het hersenletsel op een zo correct mogelijke manier afgebakend en werd de gedragswijziging op een meer precieze manier beschreven. Het gevaar van een dergelijke aanpak is echter dat deze leidt tot ‘hokjesdenken’: een vereenvoudiging van de realiteit waarbij bepaalde hersengebieden worden ‘gereduceerd’ tot de oorsprong van bepaalde cognitieve functies.

Gaandeweg kwam tegen het hokjesdenken een tegenbeweging op gang waarbij een meer holistische benadering van de hersenwerking werd gehanteerd. Daarbij keek met vooral naar netwerken van hersenregio’s in plaats van specifieke gebieden in de hersenen.

Innovatie in beeldvormingstechnieken

De uitvinding en ontwikkeling van nieuwe beeldvormingstechnieken in de tweede helft van de jaren ’70 markeerden een nieuwe periode in de neurowetenschappen. Toch zou het nog tot het begin van de jaren ‘90 duren voor de eerste functionele beelden werden gemaakt.

fMRI

De impact van met name functionele magnetische resonantie (fMRi) op de ontwikkeling van de cognitieve neurowetenschappen kan moeilijk worden overschat. Voor het eerst werd het mogelijk om de reacties van het brein te bestuderen in een levend en wakker persoon tijdens het uitvoeren van (denk) taken, en dit zonder injecties, zonder medicatie, zonder pijn, zonder nadelige gevolgen.

Voor- en nadelen van fMRI

De voordelen van deze techniek zorgden er voor dat hersen-gedragsonderzoek ook in normale vrijwilligers mogelijk werd en dat trok veel gedragswetenschappers aan. Maar aan die populariteit kleefden ook een aantal nadelen.

  1. Het was niet altijd duidelijk wat op die mooie plaatjes nu juist te zien was en hoe je dat moest interpreteren. Veel onderzoek was (en is nog altijd) gebaseerd op een vergelijking van de hersenactivatie tijdens (subtiel) verschillende opdrachten. Maar wat is een goede controletaak als je bijvoorbeeld ‘rekenen’ wil onderzoeken? Rust, tellen, of cijfers lezen? Afhankelijk van welke controletaak je kiest zal je meer of minder activatie overhouden, en vanaf wanneer zijn die gebieden ook echt betrokken bij rekenen?
  2. Daarnaast heb je het probleem dat je nu wel netwerken van hersenregio’s kan visualiseren, maar dat je niet echt weet waarvoor elk van die regio’s dient, en of die verschillende hersengebieden überhaupt met elkaar verbonden zijn.

Opwekken van virtuele hersenschade

Maar ook hiervoor werden oplossingen bedacht. Zo werd het mogelijk om tegen de schedel van een gezonde vrijwilliger een klein maar sterk magnetisch veld op te wekken dat een tijdelijke verstoring van het hersenweefsel onder de magneet tot gevolg had. Wanneer zo’n bewerking toegepast wordt op de spraakregio van een vrijwilliger, resulteert dit in een korte spraakstoornis zonder blijvende gevolgen. De aldus opgewekte ‘virtuele hersenschade’ blijkt uitermate geschikt om te bepalen of een bepaalde regio van het hersennetwerk noodzakelijk is voor het uitvoeren van een bepaald gedrag. Causaliteit (voor meer uitleg over oorzakelijke verbanden, klik hier) kan ook worden bestudeerd door te onderzoeken wanneer de hersenen precies geactiveerd worden, maar dat is millisecondenwerk en dus veel te snel zelfs voor de hedendaagse scanners.

EEG en DTI

Elektrofysiologisch onderzoek (EEG) beschikt wel over een zeer behoorlijke meetsnelheid (in milliseconden). EEG laat beter toe de richting van de communicatie tussen hersengebieden te bestuderen. In combinatie met de goede spatiële resolutie van fMRI levert dit al een vrij behoorlijk plaatje op van het functionele netwerk.

Connectiviteit, de mate en manier waarop hersenschorsgebieden met elkaar verbonden zijn, kan inmiddels ook met een MR-scanner worden onderzocht. Deze techniek wordt diffusion tensor imaging, kortweg DTI, genoemd. Diffusie gewogen beeldvorming maakt gebruik van de beweging van watermoleculen in de zenuwvezels die neuronen met elkaar verbinden. De bewegingsvrijheid van deze watermoleculen is het grootst in de lengterichting van de vezels en door de maximale gradiënten te volgen krijgt men inzicht hoe de zenuwbundels van het ene naar het andere hersengebied lopen.

Een blik op de toekomst van hersenonderzoek

De meeste technieken (zoals fMRI en EEG) dateren van de laatste 30 jaar. Ze gaven en geven het hersenonderzoek in de gedragswetenschappen een enorme boost en het ziet er niet naar uit dat daar snel een einde aan zal komen. Meer en meer worden verschillende technieken met elkaar gecombineerd om preciezer geformuleerde onderzoeksvragen te onderzoeken. Nieuwe wiskundige technieken voor het bestuderen van netwerken worden op de beeldvormingsdata toegepast en openen nieuwe mogelijkheden.

Conclusie: hoe ver staat het hersenonderzoek?

U zult zich inmiddels afvragen of we inmiddels met al die nieuwe mogelijkheden en technieken weten hoe mensen kunnen spreken, dingen onthouden, gezichten herkennen, en emoties kunnen voelen? Wel euh…, niet helemaal. We weten al meer dan 30 jaar geleden, maar onze hersenen geven hun geheimen slechts zeer langzaam prijs…

Auteur: Guy Vingerhoets

Guy Vingerhoets (persoonlijke website) is neuropsycholoog en doet onderzoek naar de relatie tussen hersenen en gedrag. Zijn interessegebieden zijn neuropsychologie, functionele lateralisatie en motorische cognitie. Zijn voornaamste onderzoeksmethodes zijn functionele beeldvorming en gedragsonderzoek. Hij doceert neuropsychologische vakken aan verschillende faculteiten van de Universiteit Gent en is momenteel president van de Federation of the European Societies of Neuropsychology (FESN).