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.
