Browse Author: Wout Duthoo Jelle Demanet

Mickey Mouse in de maak? Muizen worden slimmer door menselijke hersencellen.

Wat gebeurt er als je menselijke hersencellen in een dierenbrein injecteert? De vraag lijkt weggelopen uit een oude sciencefictionprent. Of, recenter, Rise of the Planet of the Apes, waarin wetenschappers in hun zoektocht naar een geneesmiddel voor Alzheimer apen intelligenter maken, tot die in opstand komen en zich tegen de mensen keren. Dezelfde vraag lijkt tevens de insteek van een artikel dat onlangs in het toonaangevende vaktijdschrift Journal of Neuroscience verscheen. Een team wetenschappers slaagde er namelijk in om muizen te kweken wiens hersenen deels menselijk waren. Deze ‘getunede’ muizen bleken dan ook nog eens slimmer te zijn dan hun soortgenoten die louter beroep deden op hun muizenbrein. In dit artikel worden deze bevindingen verder toegelicht.

Sterren in het brein

 Om de muizenhersenen menselijker te maken, namen de onderzoekers hun toevlucht tot zogenaamde gliacellen. Ook al nemen deze cellen minstens de helft van ons brein in beslag, toch werden ze door hersenwetenschappers jarenlang grotendeels over het hoofd gezien. In tegenstelling tot hun bekendere broertjes, de neuronen of hersencellen, kunnen gliacellen immers niet communiceren via elektrische signalen. Recent steeg de wetenschappelijke belangstelling, toen bleek dat een stervormig type gliacel, de astrocyten, over een eigen vorm van chemische communicatie beschikt. Wetenschappers vermoeden dat dit type cellen de neuronen ondersteunt en de informatiestroom in onze hersenen in goede banen leidt. Er gaan zelfs stemmen op dat deze cellen verantwoordelijk kunnen zijn voor ons bewustzijn. Bovendien zijn menselijke astrocyten, veel meer dan neuronen, mee geëvolueerd: in vergelijking met muizen, is de menselijke astrocyt opmerkelijk groter, met veel meer vertakkingen. Misschien, dacht neurowetenschapper Steven Goldmann, spelen deze astrocyten dan wel een belangrijke rol in wat ons als soort intelligenter maakt?

Slimme muizen

Onder leiding van Goldmann, nam een team onderzoekers de proef op de som door onvolgroeide menselijke gliacellen in het brein van pasgeboren muizen te brengen. De cellen groeiden en verspreidden zich snel doorheen het muizenbrein, waar ze de oorspronkelijke gliacellen verdrongen. Bovendien werden ze perfect geïntegreerd in het netwerk van muizenneuronen. Omdat de menselijke astrocyten een stuk groter zijn en meer vertakkingen hebben, voorspelden de onderzoekers dat het muizenbrein efficiënter zou gaan werken. Een grote testbatterij kon dit alvast bevestigen: zo vonden deze muizen bijvoorbeeld sneller hun weg doorheen een doolhof, en maakten ze een pak minder fouten. De gliacellen leken aldus het leren te verbeteren en het geheugen aan te scherpen.

Nieuwe behandelingen

Het doel van dit onderzoek, zo beweert Goldmann, is niet zozeer om muizen slimmer te maken, maar eerder om tot een beter begrip en mogelijk een nieuwe behandeling voor enkele hersenaandoeningen te kunnen komen. De werking en groei van gliacellen valt in deze muizen immers veel makkelijker te bestuderen dan in een petrischaaltje. Zo hoopt Goldmann bijvoorbeeld dat de muizen helpen om schizofrenie beter te begrijpen. Daarnaast ziet hij een toepassing in de behandeling van multiple sclerose. Deze neurologische aandoening wordt gekenmerkt door de aantasting van de myelineschede rond hersencellen. Dit eiwit isoleert de neuronen en garandeert een goede impulsgeleiding. Goldmann injecteerde onvolgroeide menselijke gliacellen in muizenjongen met een tekort aan myeline. Deze groeiden uit tot cellen die specifiek instaan voor het aanmaken van myeline, alsof ze het tekort detecteerden en ervoor compenseerden. Goldmann hoopt in de toekomst MS-patiënten met gliacellen te kunnen behandelen.

Ethische vragen

Desalniettemin roept deze studie duidelijk enkele ethische vragen op. Is het verantwoord om andere diersoorten als proefkonijn te gebruiken om onze hersenen beter te kunnen begrijpen? En maken we, door muizenhersenen meer menselijk te maken, muizen niet enkel slimmer, maar ook menselijker? Goldmann lijkt dit laatste alvast niet te onderschrijven. Hij benadrukt dat de proefdieren nog steeds over een muizenbrein, en geen mensenbrein, beschikken: de hersencellen blijven die van de muis. De menselijke cellen maken dit netwerk efficiënter, maar geven de muizen geen nieuwe vaardigheden die we als typisch menselijk zouden beschouwen. Toch kan je je de vraag stellen waar dan de grens van het ethisch aanvaardbare ligt. Wat als dieren door gelijkaardige interventies een hogere en dus meer menselijke vorm van bewustzijn beginnen te ontwikkelen? Goldmann blies alvast een soortgelijk onderzoek bij apen af wegens ethische bezwaren.

Besluit

Dat menselijke cellen in een muizenbrein kunnen worden opgenomen en groeien, is in wetenschappelijk opzicht opzienbarend.

Deze studie biedt perspectief om mensen met een hersenaandoening in de toekomst beter te behandelen. Maar bovenal toont dit onderzoek de nood aan van een maatschappelijk debat over wat al dan niet ethisch door de beugel kan.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Op zoek naar tekenen van bewustzijn.

Even vlug testen of je bij bewustzijn bent? Stel jezelf de vraag wie en waar je bent, en wat er om je heen gebeurt. Zo simpel is het. Voor wetenschappers blijft het bewustzijn echter niet zo makkelijk vast te pinnen. Ook in de klinische praktijk is het vaak moeilijker na te gaan. Want hoe meet je bewustzijn bij patiënten die niet meer kunnen spreken, en niet langer op prikkels lijken te reageren? Met behulp van geavanceerde beeldvormingstechnieken slagen hersenonderzoekers er steeds beter in om bewustzijn in het brein te herkennen, en de onderliggende netwerken in kaart te brengen. Door hersensignalen te decoderen, kunnen wetenschappers tegenwoordig ook de antwoorden op simpele ja/neen-vragen, de herkenning van bekende gezichten of de ervaren suspense tijdens een thriller rechtstreeks uit het brein aflezen. Deze wetenschappelijke doorbraken helpen ons niet alleen het mysterie van het bewustzijn te ontrafelen, maar zijn ook hoopgevend om sporen van bewustzijn te detecteren bij patiënten in een vegetatieve toestand. Een aantal van deze patiënten lijken immers wel degelijk bewust te zijn, ook al geven ze schijnbaar geen teken van leven meer.

Bewustzijn in het brein

Vermaard Belgisch neuroloog Steven Laureys doet al enkele jaren grensverleggend onderzoek naar minimaal bewustzijn in vegetatieve patiënten. Hij pleit voor de toepassing van hersenscans in de klinische praktijk, als aanvulling op de bestaande gedragstesten die de mate van bewustzijn in patiënten trachten vast te stellen. Laureys vond namelijk dat een aantal vegetatieve patiënten wel degelijk tekenen van bewustzijn vertonen op de hersenscans, ook al slagen deze patiënten er niet in om hun gedachten met de buitenwereld te delen. Door de scans van de patiënten te vergelijken met die van een gezonde controlegroep, kwam het achterste deel van de pariëtale hersenschors naar voor als een belangrijk bewustzijnscentrum. In rusttoestand toont dit hersengebied normaliter de meeste activiteit. Bij vegetatieve patiënten ziet men in dit gebied het minste energieverbruik. Sommige patiënten vertonen echter wel nog enige activiteit ter hoogte van dit bewustzijnscentrum. Bij hen is er sprake van een minimaal bewustzijn. Maar hoe kan men communiceren met iemand die geen teken van leven meer lijkt te geven?

Ja of neen

De uitdaging bestaat erin om gedachten rechtstreeks uit het brein af te lezen. En dat lukt hersenwetenschappers tegenwoordig al redelijk goed. In een recente studie met gezonde proefpersonen konden de onderzoekers alvast een goed rapport voorleggen: ze slaagden erin de antwoorden op simpele ja/neen-vragen uit de hersensignalen te ontcijferen met een precisie van ongeveer 90%. Daartoe legden ze de proefpersonen in de scanner enkele vragen voor (bv., ‘Ben je getrouwd?’) en vroegen hen daarna selectief hun aandacht richten op het juiste antwoord (‘ja’ of ‘neen’). Ook bij patiënten werd al een gelijkaardige, zij het iets meer omslachtige methode toegepast. De onderzoekers trainden de patiënten om zich voor te stellen dat ze ofwel aan het tennissen, ofwel door hun huis aan het wandelen waren. Opnieuw werden enkele eenvoudige vragen gesteld. Door of aan tennis (‘ja’), of aan hun wandeltocht door het huis (‘neen’) te denken, probeerden de patiënten te antwoorden. Enkelen onder hen slaagden daar effectief in. In een onlangs verschenen studie werd met behulp van elektroden de elektrische activiteit van de hersenen bij deze minimaal bewuste patiënten in kaart gebracht. De onderzoekers toonden dat de rijke hersenverbindingen en netwerken die bij gezonde proefpersonen in bewuste toestand teruggevonden worden ook bij deze patiënten grotendeels intact zijn. Onderstaande figuur geeft dit bewustzijnsnetwerk weer bij een vegetatieve patiënt (links), een minimaal bewuste patiënt (midden) en een gezonde controlepersoon (rechts). Deze techniek is een veelbelovend alternatief voor de complexere, duurdere en tijdrovende hersenscans.

Hitchcock in de scanner

Patiënten in een vegetatieve toestand lijken niet langer in staat connectie te maken met de buitenwereld. Ze herkennen de familie naast hun bed niet meer, en geven geen blijk van emoties. Recent onderzoek geeft echter aan dat bij een aantal van die patiënten het brein wel hevig reageert op deze prikkels. Zo toonden onderzoekers dat het hersengebied dat specifiek oplicht bij het zien van gezichten, ook actief werd wanneer de patiënten foto’s te zien kregen. Waren dat foto’s van vrienden of familie van de patiënt, merkten de onderzoekers op dat ook andere hersengebieden oplichtten die gelinkt zijn aan het autobiografische geheugen. Deze bevindingen suggereren dat sommige vegetatieve patiënten wel degelijk de mensen in hun nabije omgeving herkennen. Andere onderzoekers gingen nog een stap verder, en vergeleken hoe de hersenen van een vegetatieve patiënt en van een gezonde proefpersoon reageren op een kortfilm van Alfred Hitchcock, de meester van de suspense. Ze vonden dat de patronen in de hersenactiviteit van de patiënt heel gelijkaardig waren aan die van de gezonde proefpersoon. Het brein van de patiënt leek even hard mee te leven met het hoofdpersonage tijdens de spannende scènes. De onderzoekers concludeerden dat dit niet enkel aantoont dat de patiënt nog bij bewustzijn is, maar ook dat hij de film begrepen had. Deze bevindingen werden onlangs gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Besluit

De opmars van geavanceerde beeldvormingstechnieken stelt wetenschappers steeds meer in staat om het ogenschijnlijk ongrijpbare bewustzijn in kaart te brengen. Daarnaast zijn hersenscans van goudwaarde voor clinici om tekenen van bewustzijn op te sporen bij patiënten die door breinschade niet langer lijken te reageren op hun omgeving. Tezelfdertijd slagen onderzoekers er beter en beter in om gedachten en gevoelens rechtstreeks uit hersensignalen af te leiden. Deze ontwikkelingen helpen patiënten bij wie vroeger geen enkele communicatie mogelijk bleek, terug een stem te geven. Hierdoor groeit de hoop deze patiënten in de toekomst een betere zorg en behandeling aan te bieden.

Auteur

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

 

Telepathie: zeg eens hallo met je brein!

Tot op vandaag is telepathie vooral vertrouwd terrein voor schrijvers van sciencefictionverhalen en New Age-adepten. Mensen die met elkaar weten te communiceren zonder daarvoor hun stem, handen of andere hulpmiddelen nodig te hebben; het idee van zo’n zesde zintuig prikkelt de fantasie. Toch lijkt de wetenschap de fictie steeds meer bij te treden: onderzoekers slaagden er onlangs in een boodschap vanop 7500 kilometer afstand direct in iemands brein te laten toekomen. Er kwam geen spraak of lichaamstaal aan te pas, louter de elektrische activiteit onder onze hersenpan. De onderzoekers beweren dat dit soort hypercommunicatie in de erg nabije toekomst onze maatschappij drastisch kan veranderen. Maar wat vonden ze precies?

Hallo uit India

Het experiment zag er als volgt uit: een persoon in Kerala, India, seinde twee woorden (‘hola’, een Spaans hallo, en ‘ciao’, een Italiaans vaarwel) via internet naar een tweede persoon in Straatsburg, Frankrijk. Op zich niets wereldschokkends, ware het niet dat de persoon in Straatsburg geblinddoekt en met oordopjes de boodschap diende te ontcijferen. Om twee breinen met behulp van een computer rechtstreeks te laten communiceren, moesten de onderzoekers twee verbindingen tot stand zien te brengen: één tussen het ene brein en een computer, en een tweede tussen een computer en het andere brein.

Langs de kant van de zender in India, werden elektrische signalen omgezet in een reeks nullen en enen, die de binaire code van de woorden ‘ciao’ en ‘hola’ voorstelden. Hiertoe moest de proefpersoon in gedachten ofwel zijn handen, ofwel zijn voeten bewegen. Een elektrodenmuts pikte deze hersensignalen op en stuurde ze door naar de computer. Die vertaalde op zijn beurt het signaal in een binaire code, waarop de computer de informatie via Internet naar een mailbox in Frankrijk zond.

You’ve got mail

Daar toegekomen, werden de reeks nullen en enen gebruikt om een gerobotiseerde hersenstimulator aan te sturen. In het geval van een één, wekte de stimulator een magnetische puls op in het brein ter hoogte van de visuele cortex, de plek in de hersenen die visuele waarneming mogelijk maakt. Door de stimulatie kreeg de proefpersoon in Straatsburg kort een lichtflits te zien. In het geval van een nul, bleef die lichtflits uit. Zodoende slaagden de onderzoekers erin met een hoge nauwkeurigheid de korte boodschappen rechtstreeks van het ene brein in het andere te sturen. Ze publiceerden deze bevindingen recent in het vaktijdschrift PloS ONE (afbeelding © Giulio Ruffini, PloS ONE)

Baanbrekend?

De studie is in enkele opzichten uniek te noemen: het is de eerste keer dat wetenschappers erin slagen een rechtstreekse hersenverbinding tussen twee mensen tot stand te brengen. Over een grote afstand. En dat terwijl de proefpersonen volledig bij bewustzijn zijn. Vorig jaar nog werd het brein van een proefpersoon met succes aan dat van een verdoofde rat gekoppeld. Het opzet van dat experiment was in vele opzichten gelijkaardig. Alleen werden de hersensignalen gebruikt om de motorische cortex, het hersengebied verantwoordelijk voor beweging, van de rat aan te sturen. Aldus slaagden de onderzoekers erin om de proefpersonen een rattenstaart te laten bewegen met hun brein.

Ook al klinken deze experimenten behoorlijk futuristisch en baanbrekend, loopt men best niet té hard van stapel. Zo bestaat de technologie om elektrische informatie uit het brein op te vangen en hiermee een computer aan te sturen reeds vele jaren. Daarnaast is de techniek om via breinstimulatie visuele prikkels en bewegingen op te wekken ook niet bepaald nieuw. En dat je makkelijk binaire informatie via het internet kan verzenden, zal niemand nog verbazen. De grote technische meerwaarde van deze studies ligt vooral in het inventief combineren van deze technologieën. Hiermee werd een stevige fundering gelegd voor verder onderzoek.

Besluit

Het spannende idee om hersenen rechtstreeks met elkaar contact te laten maken, lijkt voor een stuk meer werkelijkheid en minder fictie te worden: onderzoekers stuurden met succes een boodschap rechtstreeks het brein binnen. Het doet ons fantaseren over een toekomst waarin gedachten, maar ook dromen en gevoelens veel makkelijker te communiceren vallen. Voorlopig blijft hypercommunicatie tussen hersenen echter vooral nog een hoop gedoe: de opstelling om de communicatie mogelijk te maken, is op zijn zachtst gezegd redelijk complex, terwijl de boodschap zelf erg eenvoudig blijft: een reeks enen en nullen. Toch blijft het een eerste, belangrijke stap in een ongelooflijk boeiend onderzoeksproject. Benieuwd wat de toekomst brengt.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Iedereen wetenschapper!

Hoe ook jij je steentje kan bijdragen aan de ontdekkingen van morgen.

Hoezo, wetenschap is uitsluitend bestemd voor wereldvreemde onderzoekers in hun ivoren toren? Meer en meer roepen professionele wetenschappers de hulp in van de man in de straat. En tegenwoordig beperkt diens bijdrage zich niet langer tot een vragenlijst invullen of een testje uitvoeren, maar krijgt hij een actievere rol toebedeeld in het vergaren van nieuwe kennis. Meer als onderzoeker, minder als onderzoeksobject. Wie graag zijn steentje wil bijdragen, kan vanuit de luie zetel de verschillende dialecten van potvissen helpen ontcijferen, de connecties tussen hersencellen in kaart brengen, assisteren in kanker- en dementieonderzoek en zelfs een nieuwe planeet ontdekken. Burgerwetenschap is hot, en dankzij de alomtegenwoordigheid van internet en de opkomst van smartphones, tablets en bijhorende apps, lijkt de opmars niet meer te stuiten. Deze evolutie valt enkel toe te juichen: de projecten leveren de onderzoekers een ongezien grote bron aan data op, en bevorderen tezelfdertijd de betrokkenheid van de grote massa met het wetenschapsbedrijf. In dit artikel worden enkele interessante initiatieven uitgelicht.

Mens versus machine

 De website Zooniverse speelt een belangrijke rol in de toenemende populariteit van burgerwetenschap. Sinds haar oprichting in 2007 wist de site de nieuwsgierigheid van zo’n miljoen mensen te prikkelen. De projecten spreken dan ook danig tot de verbeelding. Zo kun je de amateurbioloog in jezelf loslaten op het ontcijferen van de specifieke dialecten waarmee orkafamilies onderling communiceren, of samen met andere vrijwilligers de verschillende dier- en plantensoorten op de oceaanbodem langs de Amerikaanse Oostkust inventariseren. Zoek je het liever nog verder van huis, kun je astronomen een handje helpen met het ontdekken van nieuwe planeten, verkennen van het maanoppervlak of doorzoeken van de ontelbare plaatjes die de Hubble telescoop dagelijks schiet.

Dat deze exotische uitdagingen best verslavend kunnen werken, ondervond ook Hanny Van Arkel. Deze Nederlandse lerares logde ’s avonds na haar werk steevast in om enkele sterrenstelsels te registreren. Tot ze plots op een ongewone, felverlichte blauwe nevel stootte, die in niets leek op de sterrenstelsels die ze reeds de revue had zien passeren. Ze gooide de foto op het forum van Zooniverse, waar die niet veel later de aandacht van enkele astronomen trok. De gasnevel kreeg de naam Hanny’s Voorwerp mee, en de onderwijzeres werd coauteur van het wetenschappelijke artikel dat de ontdekking wereldkundig maakte. Door dit sterk staaltje burgerwetenschap kwam de opmars van Zooniverse in een nog hogere versnelling terecht.

Deze anekdote zet tevens enkele belangrijke troeven van dit soort wetenschapsprojecten in de verf. Door miljoenen foto’s van sterrenstelsels door enkele duizenden vrijwilligers te laten beoordelen, kan de klus waar één enkele astronoom minstens vijf jaar voltijds mee bezig is, in een luttele drietal weken geklaard worden. Bovendien illustreert de ontdekking van Hanny’s Voorwerp het onnavolgbare talent van mensen om patronen en structuren –of afwijkingen daarop– te herkennen en te registreren. Op dit vlak laten we nog steeds met gemak de meest geavanceerde computers ver achter ons. Het verhaal van Hanny spoort nog eens extra aan om die gave nuttig in te zetten.

Zooniverse

Medische vooruitgang

Overtuigd door het succes van Zooniverse, sprong de medische wereld mee op de kar van de burgerwetenschap. Twee jaar geleden werd in Groot-Brittannië de website clicktocure.net opgericht, waarop geïnteresseerden kunnen helpen met het analyseren en detecteren van kankercellen in zo’n twee miljoen weefseldoorsneden. De onderzoekers hopen te ontdekken hoe verschillende types kankercellen reageren op specifieke behandelingen, met als doel kankerbestrijding op maat van iedere patiënt mogelijk te maken. Met enkele muisklikken kan je dus als amateuronderzoeker een actieve rol spelen bij een grote doorbraak in de bestrijding van kanker.

Meer recent ontwikkelde een ander onderzoeksteam een groots opgezette online studie om samen met de hulp van een miljoen vrijwilligers een doorbraak te forceren in de zoektocht naar de oorzaak van de Ziekte van Alzheimer. Het MindCrowd-project vraagt in een eerste fase zo veel mogelijk mensen een korte geheugenproef af te nemen. In een tweede fase worden enkele van deze vrijwilligers uit verschillende leeftijdscategorieën uitgenodigd voor verder onderzoek, en gevraagd om een DNA-staal af te staan. De onderzoekers hopen op die manier de genetische code te kraken die leren en geheugen mogelijk maakt. Dit project maakt maximaal gebruik van de mogelijkheden van het internet om in beperkte tijd veel mensen te bereiken.

Al spelend ontdekken

Om burgerwetenschap nog een stuk aantrekkelijker te maken, kiezen meer en meer projecten ervoor om hun studie in spelvorm te gieten. Deze zogenaamde gamification van onderzoek heeft een ongekend potentieel, aangezien we met zijn allen iedere week maar liefst drie miljard uren spenderen aan computerspelletjes. Het is makkelijk in te zien hoezeer de wetenschap er baat bij heeft mochten we zelfs maar een fractie van die tijd aanwenden om al spelend het onderzoek vooruit te helpen.

Een van de eerste succesverhalen in deze branche is het online puzzelspel Foldit. Spelers worden uitgedaagd om eiwitstructuren zo efficiënt mogelijk te ontvouwen. De onderzoekers analyseren vervolgens de oplossingen die spelers het meeste punten opleverden en toetsen of die kunnen toegepast worden in het onderzoek. Dit ontvouwen geldt als één van de meest ingewikkelde computationele problemen in de biologie en kan daarom moeilijk enkel aan computers overgelaten worden. Dat de strategie om leken hierbij te betrekken zijn vruchten afwerpt, werd duidelijk toen enkele spelers in 2011 de structuur van een eiwit ontrafelden dat het AIDS-virus in resusapen veroorzaakt. Opmerkelijk: de spelers klaarden de klus in tien dagen, terwijl wetenschappers er al vijftien jaar de tanden op stuk beten.

Foldit spelen om wetenschap te leren

Eind vorig jaar zag een nieuw puzzelspel het daglicht. In EyeWire kunnen spelers de structuur van zenuwcellen helpen ontrafelen. Het uiteindelijke doel is om de verbindingen tussen alle cellen in het menselijke brein in kaart te brengen. De onderzoekers beginnen echter iets minder grootschalig, en spitsen zich eerst toe op de cellen en verbindingen in het menselijke oog. Na enkele korte oefeningen op de site ben je klaar voor het echte werk, en kun je samen met vele andere vrijwilligers de structuur van zenuwcellen uitlichten. Het heeft wat weg van een kleurboek in 3D –wie binnen de lijntjes blijft, slaagt er beter in de zenuwcellen uit elkaar te houden. De meerwaarde van dit project wordt pas duidelijk als je weet dat een professioneel onderzoeker vijftig uren nodig heeft om één enkele zenuwcel te reconstrueren. Ondertussen spelen reeds 100.000 mensen uit 130 landen mee en wordt dus grote vooruitgang geboekt.

Al spelend het brein in kaart brengen.© Eyewire

Ook de Universiteit Gent lanceerde onlangs een psychologisch experiment vermomd als uitdagend spelletje. De woordentest daagt de speler uit om zo snel mogelijk te beslissen of een bepaalde lettercombinatie al dan niet een woord vormt. Naast frequente en minder frequente woorden komen in het spel ook enkele dialectwoorden en pseudowoorden voorbij. Op het einde van de rit krijg je een score toebedeeld en een inschatting van hoe uitgebreid jouw woordenschat is. Nadien krijg je de kans jouw score te delen via Facebook of Twitter. En volgt de uitnodiging om opnieuw deel te nemen en je score te overtreffen. De woordentest sloeg alvast erg aan en ging viraal op sociale netwerksites in België en Nederland. De deelnames van maar liefst 400.000 vrijwilligers leverden de onderzoekers een ongezien rijke bron aan informatie op over de woordenkennis in de Lage Landen. De eerste resultaten geven onder andere aan dat je woordenschat constant groeit naarmate je ouder wordt: 80-jarigen kennen gemiddeld 16.000 woorden meer dan 12-jarigen. Ook de Engelse variant werd reeds gelanceerd. De onderzoekers hopen opnieuw een reusachtig grote steekproef te kunnen verzamelen.

Besluit

 Als wetenschapper heb je tegenwoordig talloze mogelijkheden om met behulp van multimediatoepassingen onderzoek uit te besteden aan de grote massa. Studies die traditioneel steunden op jarenlang monnikenwerk van gedreven doctoraatsstudenten kunnen, mits een originele aanpak, veel goedkoper en efficiënter worden voltooid. De grote uitdaging ligt erin een grote groep mensen warm te maken voor het onderzoek. Gamification, emotionele betrokkenheid bij het onderwerp, of simpelweg de kans op eeuwige roem zijn daarbij grote troeven gebleken. En nu, allemaal terug aan het werk!

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Dominante hersenhelft: de mythe doorprikt.

“Weten welke hersenhelft dominant is, kan wonderen doen voor je studies en/of je carrière”, beweerde hln.be recent. Want net zoals het gaat bij schrijven of voetballen, heb je bij het oplossen van problemen een voorkeur voor links of rechts. Klinkt logisch, toch?

Links versus rechts

Wie liefst elk probleem nauwgezet analyseert, zich graag verliest in de details, en daarbij telkens de ratio boven alles stelt, laat zich vooral leiden door de linkerhersenhelft. Wie daarentegen vooral vertrouwt op het buikgevoel en een creatieve oplossing verkiest, rekent vooral op de rechterzijde van het brein. Een eenvoudige tweedeling dringt zich op: de pragmatische analyticus versus de creatieve chaoot.

En het wordt nog mooier: aan de hand van een korte test vis je eenvoudigweg uit welk hersendeel bij jou de lakens uitdeelt. Zo weet je meteen welke studierichting of job jou best ligt. Want wat heb je te zoeken in de wiskunde, als de rechterhersenhelft bij jou de wet dicteert? En waarom zou je solliciteren voor een creatieve job, als de test de linkerkant van jouw brein als dominant bestempelt?

Niks dominant

Vooraleer je knopen doorhakt op basis van je testresultaat, kan het geen kwaad om de wetenschappelijke evidentie voor deze tweesplitsing onder de loep te nemen. Want wat blijkt? Neurowetenschappers vonden tot nog toe geen enkel bewijs voor een verband tussen persoonlijkheid en hersenhelftdominantie. Nochtans werden de grote middelen niet geschuwd: professor neuroradiologie Jeffrey Anderson en zijn team verbonden aan de Universiteit van Utah analyseerden breindata van maar liefst 1011 personen. Het meest opvallende resultaat van deze studie? Er was geen spoor te vinden van een meer en minder actieve hersenhelft; alle deelnemers gebruikten hun linker- en rechterbrein in gelijke mate.

Waar komt dit simplistische links-rechts-verhaaltje dan vandaan? Enerzijds zit het hokjesdenken ingebakken in de menselijke natuur. Anderzijds zijn sommige typisch menselijke functies inderdaad sterker geassocieerd met één bepaalde hersenhelft. Zo verwerken we taal vooral links, en sturen we onze aandacht grotendeels met de rechterhelft van ons brein.

Links én rechts

Los van de vraag of de ene hersenhelft de andere domineert, doet ook de opsplitsing in een creatieve rechter- en een analytische linkerhersenhelft de enorme complexiteit van ons brein oneer aan. Zo toonde een onderzoeksgroep van de Universiteit van Zuid-Californië onlangs aan dat we bij het zoeken naar creatieve oplossingen ook hard beroep doen op het linkerdeel van ons brein. En al in 1999 demonstreerden onderzoekers dat we wiskundige problemen vlotter oplossen wanneer beide hersenhelften samenwerken.

Het idee om persoonlijkheidstypes aan de twee hersenhelften te verbinden, is dus niet veel meer dan een hol marketingspraatje. Zelfhulphandboeken worden ermee volgeschreven, en de bedrijfswereld springt gretig mee op de kar: stimuleer het rechterdeel van je brein, en word creatiever! Ook op het internet schieten testjes gebaseerd op deze valse theorie blijkbaar als paddenstoelen uit de grond. Deze testen laten gelukkig meestal ook een derde uitkomst toe: ‘je gebruikt beide hersenhelften in gelijke mate’. Proficiat, heren testontwerpers, want dat is meteen ook de enige juiste uitkomst.

Auteur

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten

 

Seksisme in het brein.

Waarom de hersenen van mannen en vrouwen niet zo verschillend zijn als de wetenschap ons doet geloven.

‘Mannen komen van Mars, vrouwen van Venus’, luidt het cliché. Ze denken en handelen soms zo anders, dat ze wel van een andere planeet lijken te komen. Een groep wetenschappers verbonden aan de Universiteit van Pennsylvania kwam recent met een mogelijke verklaring op de proppen. In een grootschalig onderzoek lieten ze zien dat mannen en vrouwen een compleet ander patroon van hersenverbindingen vertonen. De onderzoekers publiceerden deze bevindingen in het toonaangevende vaktijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Het onderzoek werd door de media gretig opgepikt als ultieme bewijs voor enkele hardnekkige stereotypen: laat mannen vooral de kaart, en vrouwen eerder hun buikgevoel volgen. Kan men op basis van breinplaatjes wel dergelijke conclusies trekken? In dit artikel worden enkele bedenkingen op een rijtje gezet.

Mooie plaatjes

Diffusion tensor imaging (DTI) is een geavanceerde MRI-techniek die de structuur van zenuwbanen ontrafelt op basis van de beweging van watermoleculen in het brein. Het eindresultaat is een soort wegenkaart van hersenverbindingen, verpakt in fascinerende, kleurrijke plaatjes. Die plaatjes spreken overigens zo tot de verbeelding, dat ze zelfs op de albumcover van de populairste rockband van het moment prijken. Voor wetenschappers vormt DTI dan weer een rijke bron aan informatie: de techniek laat zien op welke manier hersendelen verbonden zijn en met elkaar kunnen communiceren.

In een recente studie (hier te vinden)  werd deze techniek op zeer grote schaal toegepast: maar liefst 949 vrijwilligers tussen 8 en 22 jaar, onder wie 521 vrouwen, lieten hun hersenen scannen. Toen de onderzoekers de hersenkaarten van mannen en vrouwen vergeleken, stelden ze enkele opmerkelijke verschillen vast. Bij mannen bleken er meer verbindingen binnen de hersenhelften te lopen dan bij vrouwen, terwijl bij vrouwen meer verbindingen tussen de beide hersenhelften liepen dan bij mannen. Voor het cerebellum, ook wel de kleine hersenen genoemd, bleek het plaatje dan weer gespiegeld: mannen hadden daar meer verbindingen lopen tussen de hersenhelften. Deze kleine hersenen sturen en coördineren bewegingen en spelen een belangrijke rol bij het aanleren van nieuwe motorische vaardigheden. Door de grote steekproef vrijwilligers in leeftijdscategorieën op te delen, konden de onderzoekers ten slotte ook aantonen dat deze verschillen rond de leeftijd van 13 jaar tot uiting komen.

Hersenverbindingen bij mannen (boven) en vrouwen (onder). (Ragini Verma, PNAS)

De onderzoekers lezen in deze structurele verschillen de verklaring waarom vrouwen uitblinken in bepaalde taken, terwijl mannen dan weer excelleren in andere taken. Een mannelijk brein vergemakkelijkt de coördinatie van bewegingen en vergroot de ruimtelijke vaardigheden, terwijl een vrouwelijk brein een beter evenwicht vindt tussen intuïtie en logisch denken. Volgens de auteurs sluiten hun bevindingen aldus opvallend goed aan bij enkele stereotiepe geslachtsverschillen: mannen kloppen vrouwen in kaartlezen en parkeren vlotter de auto, terwijl vrouwen dan weer schitteren in emotionele intelligentie, en gesprekken en gezichten beter zullen onthouden. Bovendien suggereren de onderzoekers dat deze verschillen verankerd liggen in het DNA, en dus niet aangeleerd zijn.

Enkele kanttekeningen

Het lijkt er evenwel op dat de onderzoekers, en in hun zog ook de populaire media, de bewijskracht en implicaties van deze resultaten sterk hebben overdreven. Ten eerste dreigt men de werkelijke grootte van de gevonden verschillen wat uit het oog te verliezen. De auteurs schermen met significante resultaten, maar laten na om ook effect sizes, een statistische maat voor de sterkte van het verschil, te rapporteren. Andere alerte onderzoekers voerden deze berekeningen wel uit. Die laten toe om de bevindingen meer in perspectief te plaatsen: indien louter op basis van de gemeten hersenverbindingen het geslacht zou worden voorspeld, ligt het percentage correcte classificaties maar net boven kansniveau (56%). De verschillen in hersenbedrading tussen de geslachten lijken aldus niet zo sterk uitgesproken te zijn. Het is dan ook geweten dat hoe groter de steekproef wordt, hoe sterker de kans toeneemt om een statistisch significant verschil te observeren. Dit wordt extra in de verf gezet door het uitblijven van geslachtsverschillen in een erg gelijkaardige studie, waarin ‘slechts’ 439 proefpersonen werden gescand.

Ten tweede hielden de onderzoekers in hun analyses geen rekening met de verschillen in hersenvolume, die mogelijk de gevonden resultaten kunnen helpen verklaren. De hersenen van een man zijn namelijk gemiddeld iets groter dan die van een vrouw. Om fysische redenen, die niet direct met sekseverschillen te maken hebben, moeten zenuwbanen in kleine en grote hersenen andere verbindingsroutes kiezen. In grote hersenen dienen immers grotere afstanden te worden afgelegd, waardoor het brein op zoek gaat naar een minder energieverslindende oplossing. De onderzoekers hadden voor deze alternatieve verklaring kunnen controleren door hersenvolume mee in de statistische berekeningen op te nemen.

Een derde kanttekening kan geplaatst worden bij de uitspraak van de auteurs dat de gevonden hersenverschillen hardwired zijn, en dus van bij de geboorte in het brein verankerd liggen. Intussen is echter algemeen bekend dat de hersenen een leven lang blijven evolueren en dat hersenverbindingen zich voortdurend aan externe invloeden aanpassen. Zo werd bijvoorbeeld gevonden dat het brein van muzikanten er compleet anders uitziet dan dat van niet-muzikanten. Opvoeding, hobby’s, en studiekeuze zijn maar enkele voorbeelden van invloeden die voor mannen en vrouwen duidelijk sterk uiteenlopen. Deze belangrijke contextuele factoren worden door de onderzoekers echter volledig over het hoofd gezien.

Ten slotte kan men zich vooral vragen stellen over de link die de auteurs leggen tussen de verschillen op hersenniveau enerzijds, en enkele stereotiepe geslachtsverschillen in denken en handelen anderzijds. De auteurs verwijzen naar een nog grootser opgezette gedragsstudie, waarin de scores van 3500 mannen en vrouwen op vlak van werkgeheugen, aandacht, en sociale cognitie werden vergeleken. Kritiek op dit onderzoek bleef evenmin uit: opnieuw bleken effect sizes van de gevonden verschillen in het algemeen triviaal klein. Ook wat persoonlijkheid betreft, valt het met geslachtsverschillen trouwens allemaal nog best mee. Begin dit jaar publiceerde een andere groep wetenschappers een onderzoek waarin meer dan 13000 personen op 120 karaktereigenschappen werden getest. De conclusie van de onderzoekers was duidelijk: de gelijkenissen tussen mannen en vrouwen zijn veel meer uitgesproken dan hun verschillen.

Conclusie

Op technisch vlak is deze studie, waarin de bedrading van mannelijke en vrouwelijke hersenen erg mooi in kaart werd gebracht, zeker een hoogstandje. De manier waarop de onderzoekers, en later ook de media, de resultaten ervan misbruikt hebben ter ondersteuning van voorbijgestreefde geslachtsstereotypen, is daarentegen van een veel bedenkelijker niveau. Voorlopig kan nog veilig besloten worden dat mannen gewoon van Aarde komen, en vrouwen ook.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.