May 16th, 2017

Zien in het blinde brein

Het brein van mensen die blind zijn vanaf hun geboorte heeft nooit visuele input ontvangen. Wat betekent dat voor hersengebieden die zich normaliter bezighouden met het zien van de wereld om ons heen? Hersenonderzoekers hebben ontdekt dat deze visuele regio in blinden op vrijwel dezelfde manier geactiveerd wordt door geluiden, als dat dat gebeurt met visuele input bij zienden. 

We staan er nauwelijks bij stil, maar de snelheid en efficiëntie waarmee het menselijk brein de wereld om ons heen waarneemt is ongeëvenaard. Het duurt slechts een fractie van een seconde voordat het brein heeft vastgesteld of we naar een boom, een gezicht, of een auto kijken. Het snel kunnen categoriseren van onze visuele input wordt voor een belangrijk deel geregeld door een gebied in de hersenen dat gekend staat als de ventrale temporale cortex (VTC). Deze regio ligt binnen de visuele hersenschors en is in staat om via ingewikkelde neurale processen uit te rekenen wat de categorie is waar we naar kijken. VTC is zelf weer opgedeeld in kleinere subgebieden, die elk weer gevoelig lijken te zijn voor een specifieke categorie. Zo wordt een deel van VTC sterk geactiveerd bij het zien van gezichten, terwijl naastgelegen stukken hersenschors een voorkeur lijken te hebben voor objecten, omgevingen of lichaamsdelen. Als een soort landkaart liggen al deze gebiedjes binnen VTC op de hersenschors.

Aangeboren of niet?

Eén van de belangrijkste vragen rondom VTC is tot op heden onbeantwoord: worden wij allemaal geboren met deze corticale landkaart, of ontwikkelt deze zich aan de hand van de visuele ervaring die we tijdens onze levens opdoen? Het is niet eenvoudig om deze vraag te beantwoorden. Vanaf onze geboorte krijgen onze hersenen al vele visuele prikkels te verwerken, dus krijgt VTC al meteen de kans om zich aan de hand van deze input te specialiseren. Het is daarom van belang om de hersenen van mensen te onderzoeken die nog nooit in hun leven hebben gezien: personen die blind zijn vanaf hun geboorte.

Onderzoekers van de Katholieke Universiteit Leuven en Maastricht University (waaronder uw auteur) nodigden veertien zogeheten congenitaal blinden uit om deel te namen aan een experiment. Deze mensen kunnen zich niet herinneren ooit in hun leven iets gezien te hebben. Een drietal van deze deelnemers viel in een speciale categorie: zij zijn geboren zonder oogbollen. Bij deze aandoening, anoftalmie genaamd, is met 100% zekerheid vast te stellen dat de persoon in kwestie nooit visuele input heeft kunnen hebben, ook niet slechts een korte tijd na hun geboorte.

In een hersenscanner kregen de blinde deelnemers geluiden te horen uit vier categorieën: gezichten (zoals lachen, kussen, lipsmakken), lichaamsdelen (handen klappen, voetstappen), omgevingen (bos, strand) en objecten (klok, wasmachine, auto). Terwijl de blinde deelnemers aandachtig naar de geluiden luisterden, mat de scanner de hersenactiviteit in VTC. Naast de blinde deelnemers werden ook twintig ziende personen gevraagd om deel te nemen. Ook zij kregen deze geluiden te horen in de scanner, en kregen daarnaast korte filmpjes te zien afkomstig uit deze vier categorieën.

Lerende computers

De wetenschappers gebruikten complexe “machine learning” methodes om te zien of VTC bij blinden onderscheid maakt tussen de vier categorieën. Met andere woorden: reageert de visuele hersenschors van deze blinde personen anders op elke categorie? Dat bleek inderdaad het geval te zijn. Blijkbaar wordt dit deel van het brein nog altijd gebruikt om categorieën van elkaar te onderscheiden, ook al heeft de persoon in kwestie nog nooit in zijn of haar leven iets gezien. Wanneer de reactie van dit hersengebied op de geluiden werd vergeleken tussen de blinden en de zienden, bleek zelfs dat de blinde personen een veel duidelijkere respons lieten zien dan de ziende deelnemers.

Toch betekenen deze resultaten niet automatisch dat de bovengenoemde corticale landkaart bij deze blinde mensen er hetzelfde uitziet bij de zienden. Om dat te onderzoeken, werd gebruik gemaakt van een bijzondere analyse waarbij werd gekeken of de hersenactiviteit van de blinde mensen succesvol kon voorspellen waar de ziende mensen naar keken. En dat bleek mogelijk te zijn, wat er op wijst dat de wijze waarop VTC bij blinde en ziende personen is georganiseerd, grotendeels hetzelfde is.

De onderzoekers concluderen dat visuele ervaring niet nodig is voor het ontwikkelen van de bijzondere gevoeligheid voor categorieën in de visuele hersenschors. Toch roepen deze resultaten ook weer nieuwe vragen op. Zo is nu onbekend wat nu precies verwerkt wordt in VTC van blinden, aangezien geluiden heel andere informatie bevatten dan afbeeldingen en filmpjes.

 

 

Dit onderzoek werd deze week gepubliceerd in het tijdschrift PNAS.

Auteur: Job van den Hurk
Tagged:
Laat een reactie achter

Please wait... loading