Temperatuurreceptoren houden de temperatuur van ons lichaam in de gaten. Hierbij kan onderscheid gemaakt worden tussen cellen die gespecialiseerd zijn in koude temperaturen en cellen die gespecialiseerd zijn in warme temperaturen.

Auteur: Caroline Benjamins 

Het telencephalon is het bovenste gedeelte van de hersenen. In dit gedeelte van de hersenen liggen drie belangrijke structuren, de cerebrale cortex, de hippocampus en de basale ganglia. Een andere naam voor de cerebrale cortex is de grote hersenen.

In de grote hersenen wordt alle sensorische informatie ontvangen en verwerkt. Ook worden hier de spieren aangestuurd, en beslissingen gemaakt. Op deze manier is de cerebrale cortex verantwoordelijk voor heel veel verschillende functies. De verschillende functies van de grote hersenen liggen gecentreerd in verschillende gebieden. Deze verschillende gebieden worden kwabben genoemd, en iedereen heeft vier verschillende kwabben.

– De frontale kwab, betrokken bij bewegen en beslissen

– De temporale kwab, het gebied dat auditieve informatie representeert.

– De parietale kwab, verwerkt informatie afkomstig van het tast-zintuig: de huid

– De occipitale kwab, vooral belangrijk voor het verwerken van visuele informatie

De cerebrale cortex is ook op te delen in een linkerdeel en een rechterdeel. Deze delen worden ook wel hemisferen genoemd. De meeste neuronen in de linkerhemisfeer bevatten informatie over de rechterkant van het lichaam, en andersom. De hemisferen zijn in deze zin dus onafhankelijk van elkaar. Toch vind er communicatie plaats tussen de linker- en rechterhemisfeer. Deze communicatie wordt mogelijk gemaakt door het corpus callosum en de anterieure commisure.

Alle verschillende delen van de cerebrale cortex hebben zes laminae. Dit zijn lagen met neuronen, parallel aan het oppervlakte van de cortex. De verschillende lagen hebben allemaal een gespecialiseerde functie. Laag vijf is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor het doorsturen van informatie uit de hersenen naar het ruggenmerg. Omdat de cellen in het ruggenmerg vooral belangrijk zijn voor bewegen, is deze laag het dikste in de motorische gebieden. Laag vier vind je daarentegen helemaal niet in de motorische gebieden. Deze laag ontvangt sensorische informatie van de thalamus, en is dus vooral groot in alle primaire sensorische gebieden (bijvoorbeeld in V1).

Naast deze onderverdeling in lagen, zijn de neuronen ook geordend in kolommen. Cellen in dezelfde kolom hebben gelijkende eigenschappen, en zullen dus ook reageren op nagenoeg gelijke stimuli. Wanneer een cel in de somatosensorische cortex reageert op aanrakingen van de linker handpalm, dan zal een naburige cel hier ook op reageren. Aanrakingen van de rechtervoet zullen neuronen in een andere kolom actief worden.

Auteur: Myrthe Princen

De temporale kwab ligt onder de pariëtale kwab, en voor de occipitale kwab. Wanneer je dit gebied van buitenaf zou moeten aanwijzen, dan moet je kijken naar het hersengebied direct achter de oren. In deze kwab bevinden zich onder andere de hippocampus en amygdala.

In het mediale gedeelte van de temporale kwab liggen de parahippocampal gyrus en de fusiforme gyrus. Ook de hippocampus en amygdala zijn te vinden in het mediale gedeelte van de temporale kwab. In het laterale gedeelte van de temporale kwab liggen de Brodmann gebieden 20, 21 en 22. Je kunt hier dus ook het gebied van Wernicke vinden. In het laterale gedeelte liggen ook, van voor naar achter, de primaire en secundaire auditieve cortex. Het meest anterieur gelegen gedeelte van de temporale kwab, wordt ook wel de temporale pool genoemd.

Door de verschillende gebieden die te vinden zijn in de temporale kwab, heeft dit hersendeel ook veel verschillende functies. Je kunt hierbij denken aan het simpelweg verwerken van auditieve informatie, maar dit is niet het enige. Het gebied is bijvoorbeeld ook betrokken bij het herkennen en benoemen van personen, dieren en objecten. Daarnaast worden in de hippocampus tijdelijke herinneringen opgeslagen. Dit gebied is daarom een onderdeel van het declaratief geheugen.

Een Canadese onderzoeker, die Michael Persinger heet, beweert bovendien dat de temporale kwab betrokken is bij religie. Hij heeft dit onderzocht door met een helm hele lichte stroomschokjes toe te dienen op de temporale kwab. Zijn proefpersonen rapporteerden dat ze Engelen zagen, of god konden waarnemen, tijdens het toedienen van de schokjes. Volgens Persinger rapporteerde 80% van alle proefpersonen dat ze nog iemand anders hadden waargenomen in de ruimte, afgezien van zichzelf en de proefleider. Deze bevindingen waren erg opmerkelijk, maar helaas is er nog geen enkele onderzoeker die deze heeft gereproduceerd. Dit houdt in dat er nog niet voldoende bewijs is voor de juistheid van de theorie dat religie zich bevind in de temporale kwab.

Auteur: Myrthe Princen 

Historisch was onderzoek naar het menselijk brein vaak afhankelijk van bijzondere patiënten, die door bijvoorbeeld ongelukken, wonden, of hersenbloedingen schade hadden opgelopen in bepaalde gebieden van hun hersenen. Bij specifieke schade in bepaalde specifieke hersengebieden, kunnen er namelijk ook vrij specifieke symptomen optreden. Bijvoorbeeld beperkingen in bepaalde vormen van waarneming, gedrag, of cognitie. Door de precieze symptomen in kaart te brengen en de specifieke aangetaste hersengebieden vast te stellen, konden wetenschappers stukje bij beetje de relaties tussen hersenen en geest onderzoeken.

Met de komst van fMRI, EEG, en andere onderzoeksmethoden om het gezonde menselijke brein in kaart te brengen, veranderde er veel. Maar ook vandaag nog wordt het brein van patiënten met hersenschade onderzocht volgens dezelfde methode, want het is nog altijd zeer informatief om te zien wat er precies gebeurt met gedrag en cognitie, als er iets mis gaat in een specifiek hersengebied.

Tegenwoordig is er echter ook een methode die bijna dezelfde logica toepast op mensen met volledig gezonde hersenen. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een techniek waarbij magnetische pulsen de hersenen in worden gestuurd. Daarbij kunnen voornamelijk hersengebieden in de buitenste laag, de neocortex, worden gestimuleerd. Als de magnetische pulsen sterk genoeg zijn, kunnen neuronen in het onderliggende hersengebied actief worden gemaakt; de hersenen worden daar dan eventjes ‘geactiveerd’.

Het bijzondere aan TMS is echter dat het verschillende soorten effecten kan hebben op een hersengebied, of zelfs een netwerk van gebieden. Door de magnetische pulsen herhaaldelijk aan te bieden in een bepaald ritme, kan het gestimuleerde gebied tijdelijk meer of minder ontvankelijk worden gemaakt voor signalen. Simplistisch wordt dat vaak vertaald als: een hersengebied kan met TMS tijdelijk geactiveerd of juist geïnhibeerd worden. Het werkt tijdelijk nog beter dan anders, of even wat minder goed dan anders, om het nog simpeler te stellen. Wat dat dan vervolgens betekent voor gedrag en cognitie, dat is altijd de vraag. Het antwoord hangt af van het soort TMS, het gestimuleerde gebied, het gedrag dat de proefpersonen of patiënten uitvoeren, en vaak is het nog afhankelijk van de proefpersoon zelf. Ieder brein is weer net een beetje anders.

Gemiddeld genomen zijn er wel wat vuistregels. Zo kun je stellen dat ritmische TMS (repetitieve TMS: rTMS) met 1 puls per seconde (1 Hertz) of minder meestal als gevolg heeft dat het gestimuleerde gebied een tijdje geïnhibeerd wordt. Stimulatie met meer pulsen per seconde, bijvoorbeeld 10 Hertz, leidt meestal juist tot een tijdelijk actiever hersengebied, dat sterker reageert op binnenkomende signalen dan normaal gesproken. Dat laatste is bijvoorbeeld de inspiratie tot onderzoek naar de verbetering van menselijke prestaties op bepaalde taken middels TMS, of toepassingen van TMS in de kliniek om bepaalde hersengebieden die niet actief genoeg zijn een beetje op te krikken. Overigens zijn er ook klinische toepassingen van TMS waarbij juist geprobeerd wordt om gebieden minder actief te maken, als die bijvoorbeeld overactief zijn en daarom zorgen voor bepaalde klachten bij patiënten. Er is veel onderzoek naar de mogelijke klinische toepassingen van TMS. Bij de behandeling van depressie zijn de bevindingen bijvoorbeeld al zo overtuigend dat TMS inmiddels wordt toegepast als behandelmethode in meerdere landen over de hele wereld.

Naast klinische toepassingen wordt er dus ook onderzoek gedaan met TMS in gezonde breinen. Soms neemt dat onderzoek een vorm aan die erg lijkt op traditioneel hersenonderzoek, waarbij er een tijdelijke ontregeling wordt veroorzaakt in een specifiek hersengebied – een soort tijdelijke gesimuleerde ‘schade’ – om te meten en evalueren wat de gevolgen daarvan zijn op bepaalde cognitie of gedrag. Daarbij moet opgemerkt worden dat, zoals gezegd, dit altijd tijdelijk is, er zijn geen blijvende gevolgen van dit soort TMS.

Nog meer tijdelijk zijn de effecten bij onderzoek met event-related TMS. In dit soort onderzoeken worden vaak slechts een aantal pulsen, of zelfs een enkele puls, toegediend op een hersengebied om heel precies op dat moment de functie van dat gebied te verstoren. Daarbij spreken we over effecten die slechts milliseconden duren, te kort om op te merken. Echter, als dat hersengebied precies op dat moment een bepaalde taak probeert uit te voeren, kan die korte verstoring wel degelijk leiden tot meetbare effecten. Het meest duidelijke voorbeeld is het waarnemen van kort gepresenteerde plaatjes. Vele experimenten hebben bevestigd dat als een TMS puls wordt toegediend op visuele hersengebieden zo’n 100 milliseconden nadat een plaatje kort op een beeldscherm verscheen, proefpersonen dat plaatje soms helemaal niet waarnemen!

Aangezien TMS de hersenen beïnvloed is het belangrijk om goed te bekijken of er gevaar aan kleeft. Daarbij is vooral in de begindagen van de methode opgemerkt dat het meest serieuze risico van TMS het mogelijk induceren van epileptische aanvallen betreft. Op basis van onderzoek zijn echter internationale richtlijnen opgesteld. Als er al een epileptische aanval wordt opgewekt, is dat in principe eenmalig en zonder blijvende gevolgen. Maar in werkelijkheid is het risico daarop bijna verwaarloosbaar als de toegepaste TMS binnen de richtlijnen valt. Daarom wordt TMS steeds meer toegepast in onderzoek en de kliniek, in Nederland en daar buiten. Mocht je zelf TMS willen ervaren in onderzoek, of overweeg je een behandeling, laat je dan gewoon goed informeren. Maar in principe is deze spannende methode vooral machtig interessant!

Auteur: Tom de Graaf

Samenvatting
Deze hersenstructuur is het schakelstation tussen sensorische input en verdere verwerking in de hersenen. Het bevindt zich in het midden van de hersenen. Reuk is het enige zintuig waarvan informatie niet naar de thalamus hoeft voordat het verwerkt kan worden. Schade aan dit gebied kan leiden tot het Dejerine-Roussy syndroom.

Functie
Deze structuur heeft veel verschillende functies, maar deze zijn over het algemeen samen te vatten in het woord schakelstation. De thalamus draagt informatie over van het autonome zenuwstelsel naar het centrale zenuwstelsel, en andersom. Verschillende sensorische stimulaties passeren de thalamus voor verdere verwerking plaatsvindt in de hersenen.

In onze omgeving en ons lichaam zijn zoveel verschillende sensaties dat je deze niet allemaal kunt verwerken. In de thalamus wordt daarom gekeken wat belangrijk is of waar je aandacht op gericht wordt. Deze informatie gaat verder naar de cortex, of wordt opgeslagen in het geheugen.

Locatie
De thalamus vormt samen met de hypothalamus en hypofyse het diencephalon. De thalamus ligt boven aan de hersenstam, vlak bij het midden van de hersenen. Vanuit de thalamus projecteren de neuronen naar alle delen van de cerebrale cortex.

Weetje
Reuk is het enige zintuig waarvan de signalen niet door de thalamus gefilterd worden. Deze signalen worden direct verwerkt wanneer ze de hersenen binnenkomen. Waarschijnlijk is dit omdat geuren signalen kunnen afgeven die belangrijk zijn om te overleven. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer je vuur ruikt, door de snelle verwerking kun je namelijk ook snel reageren.

Patiënten
Een beroerte kan schade veroorzaken aan de thalamus, waardoor het Dejerine-Roussy syndrome kan ontstaan. Hierbij hebben patiënten last van tintelende gevoelens, van vervelend tot heel erg pijnlijk. Het kan ook voorkomen dat patiënten bepaalde stimuli als pijnlijk ervaren, waar gezonde mensen dit niet doen. Je kunt bijvoorbeeld denken aan het blazen van lucht tegen de arm.

Een ernstig vitamine B1 tekort kan ook schade aan de thalamus veroorzaken. Deze vorm van schade wordt vaak geassocieerd met het syndroom van Korsakov. Dit is een stoornis die vooral zorgt voor heel veel geheugenproblemen, maar ook voor desoriëntatie. Bovendien hebben patiënten met het syndroom van Korsakov vaak weinig empathie, en houden ze weinig tot geen rekening met de gevoelens van andere mensen.

Auteur: Myrthe Princen 

Afbeelding: Marcel Loeffen