In ongeveer 1 op 10.000 mensen liggen de inwendige organen niet op hun gebruikelijke plaats met het hart aan de linkerzijde en de lever aan de rechterkant, maar zitten ze precies omgekeerd.
Tot hiertoe werd aangenomen dat de atypische orgaanlocatie van deze zeldzame groep weinig invloed had op de organisatie van hun brein, maar onderzoekers van de Universiteit Gent hebben recent aangetoond dat dit niet helemaal klopt. Continue Reading
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.
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.
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).
Linkshandigen hebben doorgaans een minder uitgesproken handvoorkeur dan rechtshandigen. Met andere woorden: linkshandigen zijn minder sterk linkshandig dan rechtshandigen rechtshandig. Het feit dat er bij linkshandigen een minder uitgesproken lateralisatie is van hersenfuncties vormt een alternatieve verklaring voor de vechthypothese. Maar hoe komt dit?
Een rechtshandige wereld
Een eerste verklaring kan te maken hebben met de omgeving waarin linkshandigen zich moeten bewegen: een wereld gemaakt door en voor rechtshandigen. Het beperkt aantal linkshandige scharen noopt de linkshandige zich ook aan rechtshandige scharen te wagen en soortgelijke omgevingsfactoren maken dat de linkshandige zijn handvoorkeur minder extreem kan uiten.
Hersenonderzoek bij linkshandigen
Maar er is mogelijks ook een andere verklaring. Beeldvormend hersenonderzoek toont dat de klassieke dominantie van taal in 1 hersenhelft bij linkshandigen minder sterk is dan bij rechtshandigen. Heeft deze minder uitgesproken lateralisatie (i.e., dominantie van 1 hersenhelft) van hersenfuncties misschien een biologisch voordeel? Ten eerste biedt een meer bilaterale organisatie een beschermend effect bij unilaterale beschadiging (i.e., beschadiging van 1 hersenhelft) van de hersenen: de intacte hemisfeer kan de functie van de beschadigde hersenhelft beter overnemen omdat die al vertrouwd is met het uitvoeren van deze functie. Ten tweede is er ook een mogelijk voordeel bij taken die zouden profiteren van een bilaterale (lees: meer onafhankelijke) aansturing vanuit beide hersenhelften zoals taken waarvoor je beide handen nodig hebt.
Niet de richting, maar de sterkte van handvoorkeur is belangrijk
Enkele studies suggereren inderdaad dat linkshandigen sneller zijn in het uitvoeren van elkaar snel afwisselende taken waarvoor beide handen nodig zijn. Maar het kleine aantal van dergelijke studies plaatst vraagtekens bij de robuustheid van dit effect. Recent werd er dan ook geopperd dat niet de richting van de handvoorkeur (links versus rechts) belangrijk is, maar wel de sterkte of consistentie van de handvoorkeur. Een consistente handvoorkeur wijst op de mate waarin het individu consequent kiest voor eenzelfde hand in uiteenlopende situaties. Mensen met een inconsistente handvoorkeur zullen al eens vaker ook de andere hand gebruiken. Opvallend is ook de sterke interactie tussen consistentie en richting van de handvoorkeur. Zoals al eerder aangegeven hebben de meerderheid van de rechtshandigen een consistente handvoorkeur en de meerderheid van de linkshandigen een inconsistente handvoorkeur.
Handvoorkeur en taaldominantie
Een andere opvallende interactie met handvoorkeur is taaldominantie. Taal is bij de meeste mensen sterk gelateraliseerd in de linker hersenhelft. Dit is zo voor 95 procent van de rechtshandigen, maar is slechts het geval in 70 procent van de linkshandigen. Deze cijfers tonen aan dat er weliswaar een correlationeel, maar geen causaal verband tussen handvoorkeur en taaldominantie bestaat.
Hoe handvoorkeur de lateralisatie van andere cognitieve functies beïnvloedt is voorwerp van onderzoek, maar ook hier zijn vooralsnog geen causale relaties te leggen. Dit onderzoek kan echter snel vooruit gaan, lang leve de linkshandigen!
Referenties
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).
Vrijwel alle mensen hebben een voorkeurshand. Eén hand die systematisch wordt verkozen boven de andere hand voor het uitvoeren van allerlei taken, gaande van je jas dichtknopen tot een berichtje intikken. In bijna 90 procent van alle mensen is die voorkeurshand de rechterhand en deze rechtervoorkeur komt over heel de wereld en in alle culturen voor. Slechts 10 tot 15% van de wereldbevolking geeft de voorkeur aan de linkerhand, een duidelijke minderheid van linkshandigen dus. Net zoals de mens hebben ook de meeste dieren een voorkeurshand/poot/klauw. Maar anders dan bij mensen zijn er op populatieniveau bijvoorbeeld evenveel rechts- als linkshandige chimpansees.
Een evolutionair perspectief
Het asymmetrisch (i.e., niet volgens een 50/50 verdeling) voorkomen van een bepaalde eigenschap wijst erop dat dit geen neutrale trek is maar dat de ene vorm een evolutionair voordeel heeft op de andere vorm. Als beide verschijningsvormen geen verschillen in biologische fitheid vertonen zouden ze immers evenveel moeten voorkomen. Om een tot hiertoe nog onbekende reden leidt de ontwikkeling van een menselijk individu doorgaans tot de rechtshandige variant. Archeologisch onderzoek van stenen gebruiksvoorwerpen en rotstekeningen wijst erop dat van bij het ontstaan van de mens er steeds een kleine minderheid van linkshandigen heeft bestaan, en dit is ook vandaag nog het geval. Het gegeven dat linkshandigheid lijkt te blijven voortbestaan in onze soort impliceert misschien dat een linkerhandvoorkeur ook een (evolutionair) voordeel heeft.
De voordelen van linkshandigen: de vechthypothese
Een populaire theorie die het voordeel van linkshandigen in termen van biologische fitheid wil verklaren is de ‘vechthypothese’. Deze theorie stelt dat in een fysiek treffen (een gevecht, zeg maar) een linkshandige een verrassingsvoordeel heeft ten aanzien van de rechtshandige omdat deze laatste gewend is het te moeten opnemen tegen andere rechtshandigen, maar niet tegen de zeldzamere linkshandige.
Voorstanders van het verrassingsvoordeel wijzen op het feit dat bij topsporters van interactieve sporten zoals boksen en schermen, maar ook tennis en baseball, het aantal linkshandigen proportioneel veel hoger ligt dan in de algemene bevolking. De vechthypothese voorspelt tevens dat linkshandigen hun verrassingsvoordeel enkel behouden wanneer ze een minderheid vormen. Anderzijds is deze theorie moeilijk empirisch te bewijzen, en is het ook zo dat we al enige tijd niet meer regelmatig fysiek voor ons leven hoeven te vechten al kan deze periode nog te kort zijn om een volledige eliminatie van linkshandigheid te bewerkstelligen.
Referentie
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).
