11 augustus 2021
Hoe coderen we een reeks items in de juiste volgorde (bijvoorbeeld een telefoonnummer) in onze hersenen? Tot voor kort waren de mechanismen onduidelijk. Door het registreren van de activiteit van hersencellen in de menselijke hippocampus, lieten onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen (NIN) het Amsterdam Universitair Medisch Centrum (AUMC) en het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) zien dat het vuren in de hippocampus plaatsvindt tijden specifieke fasen van theta-ritmes na het leren van nieuwe reeksen. Deze bevindingen zijn op 10 augustus 2021 gepubliceerd in Nature Communications.
Om te begrijpen hoe de wereld werkt is het van groot belang om de volgorde van gebeurtenissen te kunnen leren. De hersenmechanismen die hieraan ten grondslag liggen worden veelal bestudeerd in de hippocampus van knaagdieren die een nieuwe ruimte exploreren. Wanneer een rat door zijn omgeving rent, wordt informatie over zijn positie gecodeerd door neuronen in de hippocampus, die vuren op specifieke fasen van het onderliggende theta-ritme. Dit proces staat bekend als theta-fase precessie. De onderzoekers laten nu zien dat faseprecessie ook optreedt in het menselijk brein tijdens het leren van een specifieke volgorde van een aantal plaatjes.
Een belangrijke techniek in het hersenonderzoek is de registratie van de activiteit van individuele hersencellen. Meestal kan dit alleen in de hersenen van proefdieren en niet bij mensen omdat er een elektrode (draadje) in de hersenen moet worden ingebracht. De onderzoekers in deze studie hadden de unieke kans om toch hersencellen in het menselijk brein te kunnen registreren. Dit is alleen mogelijk bij bepaalde hersenziekten, zoals epilepsie, waarbij artsen elektroden in de hersenen van patiënten inbrengen voor een klinische diagnose. Terwijl de patiënten in het ziekenhuis waren konden ze, als ze dat wilden, meewerken aan het onderzoek.
De onderzoekers vroegen de deelnemers om de volgorde te leren van foto’s die bij herhaling aan hen werden getoond. “We kozen voor het aanleren van zo’n visuele sequentie boven een ruimtelijke sequentie omdat mensen visuele wezens zijn, en we wilden onderzoeken of faseprecessie ook zou optreden onder deze omstandigheden”, legt Leila Reddy, de hoofdonderzoeker van het onderzoek, uit. Terwijl de deelnemers de volgorde van de plaatjes leerden, merkten de onderzoekers op dat neuronen in de hippocampus op bepaalde fasen (of momenten) vuurden van de onderliggende theta-oscillatie. De volgorde waarin de neuronen vuurden weerspiegelde de beeldvolgorde, vergelijkbaar met het fenomeen van fase-precessie in de hippocampus van knaagdieren. “Het tijdstip waarop neuronen vuren lijkt een belangrijk onderdeel te zijn van de hersencode voor een volgorde”, zei Reddy.
Dit artikel is een grote stap voorwaarts in ons begrip over hoe het menselijk brein codeert voor sequenties die in ons geheugen opgeslagen liggen, en het helpt de kloof te overbruggen tussen onze kennis over het knaagdier-hippocampus-model en de menselijke hippocampus.
De Stichting Vrienden van het Herseninstituut ondersteunt baanbrekend hersenonderzoek. U kunt ons daarbij helpen.
Steun ons werk