Archive for April, 2012

BrainMatters gaat van start

Posted on: April 25th, 2012 by Michelle Moerel No Comments

Het brein toegankelijk maken voor iedereen! Dat is het doel dat wij voor ogen hebben en waar we momenteel hard voor werken. Het eerste brein nieuws staat vanaf nu online en uitbreidingen zijn in aantocht.

BrainMatters, ontstaan als een suggestie tussen het avondeten en het tweede glas wijn, begint een definitieve vorm aan te nemen. Vanuit de faculteit Cognitieve Neurowetenschappen aan de Universiteit van Maastricht pogen we informatie over de hersenen bij iedereen thuis te krijgen. We denken dat dit gewenst is, want de neurowetenschap heeft de afgelopen tien jaar een enorme vlucht genomen. Met functionele MRI-scans is het veel makkelijker geworden zichtbaar te maken welke delen van de hersenen actief zijn bij het verrichten van een bepaalde handeling. De laatste ontdekkingen, relevante achtergrond, maar ook een kritische noot willen wij via BrainMatters aanbieden.

Wat kunt u van ons verwachten? Allereerst werken we momenteel hard aan het opbouwen van deze website. Hier zijn de laatste ontwikkelingen op het gebied van de hersenwetenschap te vinden, want we vertalen de nieuwste wetenschappelijke publicaties naar een taal begrijpelijk voor iedereen. Over niet al te lange tijd hopen we ook een neuro-database online te zetten, zodat u alles kunt leren over de onderwerpen die u het meest interessant vindt. Verder willen we over enkele maanden een BrainMatters app uit brengen, waarmee iedereen kan ondervinden wat wij elke dag in de fMRI scanner zien. De app zal werken met ‘augmented reality’: u richt de camera van een smartphone, tablet-pc, of webcam op uzelf of op een ander. Op het scherm ziet u het hoofd van deze ‘proefpersoon’ met daarin een reconstructie in 3D van het menselijk brein. Als de persoon bijvoorbeeld een arm optilt of knippert met zijn ogen, ziet u in de hersenen welke gebieden hierbij betrokken zijn. Op deze manier bent u zelf de onderzoeker en leert u op toegankelijke wijze waar in het brein processen zoals zien, aandacht en spraak plaats vinden.

Geïnteresseerd? Onze website bevat al een voorproefje van wat gaat komen, binnenkort meer!

Waarom we voelen wat we voelen

Posted on: April 25th, 2012 by Tom de Graaf 2 Comments

Ik zou u willen vragen om eventjes twee minuten te joggen (actief lopen mag ook) voordat u verder leest.

Als we iets voelen, zoals verdriet, aantrekkingskracht, of blijdschap, dan zit dat gevoel in ons brein. Maar, hoe komt dat gevoel daar? Wat is de reden dat we verdrietig of blij zijn, dat we ons aangetrokken voelen tot een ander, of dat we bijvoorbeeld een blog interessant genoeg vinden om te delen met anderen? Meestal denken we dat we redelijk goed door hebben waarom we voelen wat we voelen en vinden wat we vinden. Maar is dat ook zo?
Grofweg honderd jaar geleden waren er twee tegenstrijdige theorieën over emoties. De beroemde William James en tegelijkertijd de Deen Carl Lange, hadden het contra-intuïtieve voorstel dat onze lichamelijke responsen op de omgeving verantwoordelijk waren voor onze emoties. De James-Lange theorie zegt in de basis dat u eerst gaat huilen om een verdrietige film en u zich daarna en daardoor pas verdrietig voelt. Ook slaat u eerst de baas in zijn gezicht als hij u ongepast een tik op de bips geeft en wordt u daarna pas kwaad. Cannon en Bard, twee latere wetenschappers, waren het hier niet mee eens en besloten dat de emotie, het gevoel, eerst komt op basis van ‘cognitieve’ factoren bijvoorbeeld (“hoe durft die man, dit is hoogst ongepast!”) waarna men kwaad wordt en de fysieke reacties volgen (rood in het gezicht, adrenaline-stoot, klap in zijn gezicht). De baas wordt hoe dan ook ontslagen, maar hoe zit dat met die emoties?

Het lijkt mij moeilijk om op basis van introspectie (bij jezelf goed opletten wat je ervaart en doet) te bepalen wat eerst komt, de lichamelijke of de emotionele (gevoels-) reactie. Nieuwere theorieën over emotie mengen elementen van beide ideeën, zoals wel vaker gebeurt in de psychologie, maar het meest basale idee dat onze emoties altijd direct worden bepaald door voorgaande fysieke responsen is toch wel een beetje uit de populariteit geraakt. Daarom is het interessant dat er steeds meer onderzoeken zijn die laten zien dat onze lichamelijke staat vaak een grotere rol speelt dan we zouden denken, bij onze gevoelens, meningen en ideeën.
Vaak worden proefpersonen in dit onderzoek in een staat van opwinding gebracht. Bijvoorbeeld in het beroemde experiment van de hangbrug. Mannen werden gevraagd over een gammele hangbrug te lopen over een hoog ravijn. Hoe stoer ook, hiervan kwamen de mannen in een lichamelijk staat van opwinding (verhoogde hartslag, verwijde pupillen, toenemende transpiratie, enzovoort). Aan de andere kant van het ravijn vielen deze mannen in twee condities, ofwel vulden ze meteen een vragenlijstje in bij een aantrekkelijke jongedame, ofwel rustten ze eerst 15 minuten uit. Ze kregen allen het nummer van de jonge vrouw en het experiment ging in werkelijkheid om het aantal mensen dat vervolgens de vrouw zou bellen om een afspraakje te scoren. Wat bleek; aanzienlijk meer mannen belden de vrouw achteraf als ze haar direct na de hangbrug te zien kregen, in vergelijking met de mannen die eerst een kwartier pauze hadden. De mannen waren lichamelijk nog zo in staat van opwinding, dat ze het idee kregen dat de vrouw toch wel bijzonder aantrekkelijk was. Ze interpreteerden hun opwinding alsof deze veroorzaakt werd door de vrouw in plaats van de hangbrug!

Dit is een leuk experiment dat laat zien dat we niet altijd correct deduceren wat de bron is van onze emoties of lichamelijke staat. Maar het is nog wat anders om te concluderen dat onze ideeën of meningen bepaald worden door onze lichamelijke responsen. Toch, onderzoek wijst uit dat als mensen cartoons moeten beoordelen op grappigheid met een pen tussen de tanden of een pen tussen de lippen, ze meer plezier hebben in de cartoons en deze hoger beoordelen als ze de pen tussen de tanden houden. Waarom? Wellicht omdat het vasthouden van een pen met je tanden dezelfde spieren gebruikt/stimuleert als lachen. En als je lacht zijn dingen meestal grappig. En wat te denken van het volgende: als je mensen vraagt een paar minuten op de gang te lopen met een langzaam tempo en met de ogen neer, dan voelen ze zich achteraf minder blij en gelukkig dan als je mensen vraagt een paar minuten in een opgewekt tempo met de borst vooruit en opgeheven hoofd. Dit doet me toch wel een beetje denken aan de James-Lange theorie.

Dit alles laat zien dat lichamelijk staat, inclusief blijkbaar de positie van gezichtsspieren en manier van lopen, een invloed heeft op onze emotionele toestand. Emoties zijn dan ook primitief, zul je denken. Het zal toch zeker niet zo zijn dat iets meer complex, zoals onze mening over belangrijke standpunten en vraagstukken, beïnvloed wordt door simpele lichamelijke processen? Welnu, in 1980 werd een experiment uitgevoerd door Wells en Petty, waarin mensen koptelefoons moesten testen. De mensen moesten de kwaliteit van het geluid controleren terwijl ze hun hoofd schudden in verticale of horizontale richting. Uit de koptelefoons kwam een gesproken tekst over een bepaald onderwerp. Na het experiment werden de geluidstesters gevraagd of ze het eens waren met de spreker of niet. Ongelofelijk maar waar: de mensen die hun hoofd tijdens het testen in verticale richting heen en weer bewogen (wat overeen komt met ‘ja’ knikken) waren het vaker eens met de boodschap die uit de koptelefoon was gekomen dan de mensen die in feite ‘nee’ moesten knikken tijdens het testen.

Nu zal het niet zo zijn dat William James, hoe zeer ik hem ook bewonder, gelijk had dat al onze emoties direct bepaald worden door lichamelijke reacties. Maar het is toch opvallend dat simpele zaken zoals de positie van spieren in je gezicht, de manier waarop je eventjes een rondje loopt in de gang, of puur lichamelijke opwinding, invloed kunnen hebben of complexe emoties en ideeën. Dat brengt ons bij het laatste wat ik wil delen. Ik vroeg net of u eventjes een rondje wilde rennen. Waarom? Omdat recent onderzoek suggereert dat een staat van lichamelijke opwinding het meer waarschijnlijk maakt dat mensen een stuk tekst delen via de sociale media. Zo! Twitteren die hap…

Boskoppen

Posted on: April 25th, 2012 by Tom de Graaf No Comments

Als je geïnteresseerd bent in het brein, en je vindt jezelf op een boekenbeurs waar alle boeken spotgoedkoop zijn, dan heb je de neiging om alles mee te nemen wat met het brein te maken heeft. Dat heb ik dus elk jaar, als in Maastricht de jaarlijkse boekenbeurs plaatsvindt. Het gevolg daarvan is dat veel boeken een paar jaar blijven liggen zodat ik ze vergeet. Zo vond ik laatst ‘Big Brain’ van Gary Lynch en Richard Granger in mijn kast. Een boek over hoe menselijke breinen zo groot zijn geworden in onze evolutionaire geschiedenis en hoe dat relateert aan intelligentie.

Even dacht ik dat dit boek zo’n juweeltje is waar je een fundamenteel nieuw inzicht uit haalt. Het begint namelijk met een beschrijving van de zogenaamde ‘Boskops’, een soort mensen die slechts tienduizenden jaren geleden geleefd zouden hebben. Vroeg in de twintigste eeuw was er veel ophef over deze Boskoppen (aangezien ze in Zuid-Afrika gevonden en benoemd werden kan ik me voorstellen dat ik gewoon het enkelvoud ‘Boskop’ in het Nederlands mag verlengen naar ‘Boskoppen’ voor het meervoud). Of ze nu in het bos woonden op niet, deze koppen waren gigantisch! Op basis van de schedelmetingen zouden ze een breinomvang hebben gehad van ruim 30% groter dan het hedendaagse menselijke gemiddelde. Daarnaast zouden ze kleine gezichten hebben gehad en zeker geen groter lichaam dan wij.

Nu is het niet automatisch zo dat een groter brein samengaat met een grotere intelligentie. Olifanten hebben een groter brein dan mensen, maar hoewel ze een notoir geheugen hebben zijn ze niet intelligenter te noemen. Zo zijn er meer dieren met een groter brein, waarvan wij toch durven stellen dat we het winnen op IQ. Het gaat, kortom, niet om de absolute grootte van het brein. Echter, intelligentie zit welzeker in het brein, dus hoe zit dat?

Het blijkt dat de relatieve grootte van het brein, ten opzichte van het lichaam, relateert aan intelligentie (of complexiteit van gedrag). Oftewel, hoe groter je brein in relatie tot je lichaamsomvang, hoe slimmer je bent. Dit geldt voor vergelijkingen tussen soorten dieren, niet zozeer voor individuen binnen een soort. (De zaken liggen strikt genomen nog iets complexer, in werkelijkheid wordt gebruik gemaakt van de ‘encephalization quotient’: de ratio tussen breinomvang en de ‘voorspelde’ breinomvang voor een bepaalde lichaamsomvang). Bijgevoegd ziet u een grafiek met diersoorten waar relatie tussen grootte van brein en lichaam te zien is.

 

Een paar dingen vallen op.

Ten eerste is er duidelijk een relatie tussen grootte van lichaam en van brein. Dat was natuurlijk te verwachten, want wat moet bijvoorbeeld een mug met een brein zo groot als dat van een olifant? (Niet van een mug een olifant maken…).

Ten tweede zijn er fundamentele verschillen tussen categorieën van dieren. Zo zijn vissen en reptielen (en dinosaurussen) aanzienlijk lager als groep dan zoogdieren, als het aankomt op brein-lichaam ratios. Zijn ze dan dommer? Waarschijnlijk wel. (Verklaart overigens waarom ik mijn goudvissen zo oersaai vond vroeger. Als je eigenlijk een hond wil moet je geen vissen nemen.)

Ten derde zijn apen als groep wel duidelijk hoger geschaald en vallen de menssoorten (H. Sapiens zijn wij, H. habilis en A. Africanus zijn uitgestorven vroegere menssoorten) daar nog eens boven. De mens zoals wij hem kennen, Homo Sapiens, steekt er duidelijk bovenuit: je ziet een sterke afwijking van het ‘mens-kruisje’ ten op zichte van de lineaire curve die diagonaal omhoog loopt en het algemene verband tussen brein en lichaam grootte weergeeft. Dolfijnen overigens hebben een opvallend hoge brein-lichaam grootte ratio. Dat feit was waarschijnlijk de inspiratie voor de opening van de film ‘Hitchhikers Guide to the Galaxy’ (voor mij het hoogtepunt van de film).

Als we terug gaan naar onze Boskoppen: deze mensen hadden breinen die 30% groter waren dan de onze, zonder een grotere lichaamsomvang. Dat is ongeveer eenzelfde vergroting als onze breinen ten opzichte van de breinen van H. Erectus, een vroege mensensoort die welzeker primitief te noemen was. Hoe ontwikkeld moeten die Boskoppen wel niet geweest zijn? In de jaren 20 tot 50 van de vorige eeuw was de ontdekking van de Boskop schedels dan ook stof voor veel discussie. Waren wij Homo Sapiens soms niet de intelligentste soort die op aarde rond had gelopen? Waren de Boskoppen superieure wezens? Waar waren ze gebleven? Begrijpelijke vragen. Fascinerende vragen.

De schrijvers van ‘Big Brain’ beginnen hun boek met de vraag waarom wij niet allemaal van Boskoppen gehoord hebben. Tenslotte is het gegeven een wereldveranderaar. Ze geven kort aan dat het wellicht te veel moeilijke vragen oproept, dat mensen het een onprettig idee vonden, dat er na 1950 niet zoveel niet bewijs meer was…

Echter, helaas is een snelle Google-search genoeg om een ander beeld te schetsen. Een expert John Hawks haalde hard uit naar het idee. Er is wel degelijk bewijs sinds die tijd, maar bewijs dat het eigenlijk gewoon een beetje onzin is. Inderdaad, de gevonden schedels waren buitenproportioneel groot, maar niet zo groot om automatisch aan te nemen dat er sprake was van een nieuwe soort. Het zullen gewoon ‘outliers’ geweest zijn, mensen van ‘normale’ mensensoorten die een uitzonderlijk groot hoofd hadden. Dat gebeurt. Er is altijd variatie om een gemiddelde. Mensen hebben ook een gemiddelde lengte, maar als toekomstige antropologen het skelet van voetballer Peter Crouch ontdekken, zullen ze zich vergissen als ze daar een nieuwe menssoort van maken. Om nog niet te spreken van de langste mens ter wereld (2.51 cm). Er is volgens Hawks in ieder geval geen onomstotelijk bewijs dat er een soort mensen was dat gemiddeld veel grotere breinen had dan wij.

Jammer… het was een leuk idee. Maar het is nu mogelijk om DNA te halen uit oude botten, om te analyseren of een bot komt van een bepaalde soort, een andere soort, of wellicht een nieuwe soort. Ik zeg: gooi die Boskop in de maler en zoek het uit. Stiekem hoop ik dan toch dat er sprake was van een andere soort mens, een mens met superieure cognitieve vermogens die het niet gered heeft. Zou toch spannend zijn? Of niet? Zou het uw wereldbeeld veranderen?

Spiegelneuronen en Voetbal

Posted on: April 25th, 2012 by Tom de Graaf No Comments

Welkom op de blog van BrainMatters, waarin we onderzoek, mythen en feiten over het brein bespreken. Ons brein… het meest complexe orgaan in het universum – en we hebben er allemaal één!
Kom regelmatig terug, want elke twee weken is er een nieuwe post!

 

Ik houd van voetbal, wat heerlijk dat het seizoen weer begonnen is! Iedereen weer fit, iedereen weer enthousiast. Maar voor mij, slechts toeschouwer, begon het seizoen bijna met een blessure…

Ik zat de eerste wedstrijd van het seizoen te kijken, lekker lui vanuit mijn woonkamer, en deed dat van nature met een zekere mate van engagement. Bij de eerste mooie aanval kwam een spits vrij voor het doel te staan, met enkel de keeper nog voor hem. Ik leefde op, ging op de punt van de stoel zitten. De spits legde aan, stak zijn been naar achteren, en… schoot!

AUW!

De keeper had de bal, de spits was in orde (afgezien van de gemiste kans), maar ik wreef over mijn pijnlijke been. Met enige verbazing keek ik naar de ravage in mijn woonkamer. Op het moment dat de spits uithaalde, had ik samen met hem mijn rechterbeen naar voren geschoten – hard tegen de rand van mijn salontafel! Wat bezielde mij!?

Gelukkig ben ik neurowetenschapper, dus de pijn maakte snel plaats voor wetenschappelijke fascinatie. Volledig automatisch had ik met de spits ‘meegevoetbald’. Bij het zien van de schoppende beweging, had mijn eigen been ‘meegeschopt’. Dat die salontafel daar stond, daar kon mijn brein ook niets aan doen.

Dat ons brein in meer of mindere mate handelingen, bewegingen, uitvoert die het waarneemt, is een interessant fenomeen. In de jaren 90 deden Dr. Rizollatti en zijn collega’s onderzoek waarbij ze met electroden in de hersenen van aapjes het motorsysteem bekeken. De electroden konden meten wanneer de neuronen in dat systeem actief werden. Zo vonden ze dat bepaalde neuronen actief werden bij bepaalde specifieke handelingen, zoals het grijpen van een bekertje. Dat is niet verassend; het is al langer bekend dat sommige (constellaties van) neuronen in ons brein bepaalde handelingen verzorgen, terwijl andere (constellaties van) neuronen in ons brein andere handelingen verzorgen. Verdeel en heers!

Wat wel verassend was, ook voor de onderzoekers, was dat de neuronen die (bijvoorbeeld) verantwoordelijk waren voor het grijpen van een bekertje, ook begonnen te vuren als de onderzoekers een bekertje oppakten! Ik was daar niet bij dus ik weet niet de details. Maar ik heb er mooi ideaalbeeld bij gevormd. Elektroden aangesloten op neuronen worden vaak verbonden met een geluidssysteem, zodat een piepje te horen is wanneer het neuron actief wordt. Zo kunnen onderzoekers meteen horen in welke situaties dat neuron wel of niet enthousiast wordt. Wat ik me daarom voorstel bij de ontdekking van Rizollatti is dat de onderzoekers een routine meting deden bij een aapje, en onderzochten of de neuronen die ze bekeken betrokken waren bij bepaalde handelingen. Ze waren nu de neuronen aan het bekijken (beluisteren) voor de handeling “grijpen”, bijvoorbeeld het grijpen van een bekertje. Ze namen even pauze, en een van de lab-assistenten pakte zijn beker koffie op, voor een welverdiend slokje. Piep-piep-piep-piep-piep!!! Wat nu? Heeft iemand dat bekertje bij de aap laten staan, en pakte hij dat bekertje op? Grijpt de aap iets anders? Nee… Het aapje zit braaf op zijn gemak te genieten van de pauze, met mild amusement te kijken naar de verbouwereerde gezichten van onderzoekers. Zou er iets mis zijn met de instrumenten? De assistent zet zijn bekertje koffie neer. Hij controleert de setup. Nee… Niets mis… Maar er piept al niets meer, het zal wel een willekeurige beweging van het aapje zijn geweest. De assistent pakt zijn koffie weer op. Piep-piep-piep-piep-piep-piep….

Zo worden de beste ontdekkingen gedaan, per ongeluk, en voor mij is dat het mooiste in de wetenschap. Ik weet niet hoe deze ontdekking precies ging, maar feit blijft dat de onderzoekers tot ieders verbazing konden aantonen dat een aanzienlijk deel van de neuronen in bepaalde gebieden van het motorisch systeem, niet alleen actief werden bij het uitvoeren van bepaalde handelingen, maar ook bij het zien van die handelingen, als iemand anders ze uitvoerde. Deze neuronen werden al snel ‘spiegelneuronen’ genoemd. De ontdekking is inmiddels legendarisch in de neurowetenschappen, omdat het zoveel kan verklaren. Hoe begrijpen we wat andere mensen doen? Omdat we tot op zekere hoogte in ons brein dezelfde handelingen uitvoeren die we zien bij een ander. We simuleren de handelingen van een ander, en bepalen dan op basis van onze eigen ervaring wat de beweegreden kan zijn geweest van die handeling. Dit wederzijdse begrip van elkaars handelingen en intenties is gelinkt aan het ontstaan van sociale systemen, taal, zelfs ons bewustzijn. Het is wellicht gebrekkig bij bepaalde stoornissen als autisme.
Ondanks dit alles schijnt het eerste artikel over deze ontdekking bij het belangrijke tijdschrift ‘Nature’ te zijn afgewezen omdat het niet algemeen interessant genoeg zou zijn… Ik vraag me dan altijd af of ergens een editor zich voor zijn hoofd slaat telkens als hij het ‘mirror neuron system’ voorbij ziet komen in een belangrijke publicatie.

Als deze spiegelneuronen actief zijn bij het zien van specifieke handelingen, maar ook bij het zelf uitvoeren van bepaalde handelingen, zouden we dan niet automatisch elke handeling moeten uitvoeren die we zien bij een ander? Tenslotte is het voor het brein alsof we ze zelf uitvoeren? Nou ja… Niet helemaal. Maar tot op zekere hoogte wel. Ongeveer 50 jaar geleden al werden patiënten beschreven met een bepaalde conditie genaamd ‘echopraxia’. Deze patiënten hadden hersenschade in bepaalde gebieden en hadden de vreemde gewoonte om allerlei bewegingen en handelingen te imiteren, die ze zagen bij de dokter of bij een ander. Ze konden het niet helpen, dat gebeurde gewoon! Het idee nu is dat onze spiegelneuronen inderdaad de handelingen die we waarnemen nadoen, imiteren, maar dat weer een ander hersengebied er voor verantwoordelijk is dat we de handeling uiteindelijk niet echt uitvoeren. Dit andere hersengebied ‘inhibeert’ dus de spiegelneuronen, als een groot stopbord.

Het zou kunnen dat dit systeem van inhibitie beschadigd is bij echopraxia patiënten. En wellicht was het dit systeem van inhibitie dat even faalde toen ik zo gepassioneerd naar de voetbalwedstrijd keek. Bij het zien van het zo geanticipeerde schot van de spits werden mijn spiegelneuronen hartstikke actief. Het systeem dat normaal gesproken voorkomt dat ik automatisch meevoetbal liet het even afweten, dus mijn been schoot naar voren, de salontafel kreeg een schop, mijn scheenbeen deed pijn en mijn drankje lag op de grond. Fantastisch. Conclusie: voetbal is leuk, maar nog net niet zo leuk als mijn brein.

Please wait... loading