Menu

Heimel Groep

Door het bos de bomen niet zien

Onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut hebben laten zien hoe het kan dat objecten minder opvallen wanneer ze omringd worden door gelijke objecten. Dit omgevings-onderdrukkend effect komt namelijk door feedback uit hogere visuele hersengebieden. De resultaten van het onderzoek zijn belangrijk voor het beter begrijpen van de manier waarop de hersenen het binnenkomend licht omzetten naar een samenhangend beeld. Het artikel is gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Current Biology.

In het achterste deel van de hersenen zit het gebied dat verantwoordelijk is voor de verwerking van zicht. Een van de belangrijkste delen van dit gebied, de primaire visuele hersenschors, is het gebied waar een visuele prikkel voor het eerste de hersenschors bereikt. Zenuwcellen in dit gebied zijn gevoelig voor waarneming van objecten binnen een heel klein gezichtsveld. Wanneer je dus naar een specifiek object kijkt, worden de zenuwcellen in de primaire hersenschors actief en zie je het object. “Maar wanneer dit object omgeven wordt door soortgelijke objecten, blijken de cellen minder actief te zijn. Door het bos zie je eigenlijk juist de bomen niet meer,” zegt Alexander Heimel, groepsleider bij het Nederlands Herseninstituut.

Omgevings-onderdrukkend effect

“Uit de theorie kwam al eerder het idee naar voren dat dit omgevings-onderdrukkend effect zou komen door signalen uit hogere visuele hersengebieden. Maar tot voor kort was hier weinig wetenschappelijk bewijs voor,” zegt hoofdonderzoeker Joris Vangeneugden, psychiater in opleiding aan de universiteit van Maastricht. Om erachter te komen of dit daadwerkelijk het geval was, hebben de onderzoekers de activiteit van muizenhersenen gemeten terwijl de muis naar plaatjes van verschillende groottes keek. Tegelijkertijd konden de onderzoekers telkens een paar seconden de hogere visuele gebieden stilleggen. Het bleek dat de activiteit in de primaire visuele hersenschors nu ook hoog was bij grote plaatjes terwijl dit niet zo was wanneer de hogere visuele gebieden actief waren. De onderdrukking van de omgeving werd dus minder. Dit laat zien dat de hogere gebieden inderdaad een soort feedback geven aan de primaire visuele hersenschors. “Ze zeggen als het ware tegen de primaire visuele hersenschors dat het zich moet focussen op een klein ding en niet op alles wat er te zien is,” illustreert Heimel.

Visuele prothese

Het begrijpen van deze stap is nodig om uiteindelijk te begrijpen hoe de hersenen het licht dat binnenkomt in onze ogen omzetten in een waarneming waardoor we snappen wat we zien. “Begrijpen hoe ons brein dit doet is essentieel voor het ontwikkelen van prothesen die ervoor zorgen dat mensen die blind zijn weer kunnen zien. Er alleen voor zorgen dat het licht het brein bereikt is niet altijd voldoende, wat er daarna mee gebeurt is nog veel belangrijker,” zegt Vangeneugden.

Delen

Heimel Groep

De structuur van de hersenschors is opvallend gelijk in alle zoogdieren. Er zijn kleine verschillen in de dikte, de lagen, de zenuwceltypes en de connectiviteit, maar het gebruikt overduidelijk hetzelfde schema.

Dat dezelfde structuur spraak, zicht, tast en alle andere vormen van zintuiglijke informatie kan verwerken, suggereert een circuit met ongelooflijke aanpasbare kracht om gegevens te verwerken. Dit is al meer dan een eeuw duidelijk, maar in de laatste paar jaar hebben we optische technieken gekregen waarmee we de activiteit van de denkende hersenen op zenuwcel niveau kunnen waarnemen en manipuleren. Met deze technieken krijgen we in hoog tempo nieuwe gegevens binnen over de hersenschors.

In het lab van Alexander Heimel onderzoeken we met een combinatie van deze nieuwe calcium imaging en optogenetica technieken en klassiekere electrofysiologie en structurele microscopie hoe de visuele hersenschors in de muis werkt, en hoe de visuele cortex samen met de thalamus en de superior colliculus een dier laten zien.

Meer achtergrond informatie is ook te lezen in een interview met Malou van Hintum.

Een recent overzicht van Engelstalige publicaties is te vinden op google scholar.

Zie ook Nieuws uit het lab

Lees meer