Oud gebied in de hersenen blijkt belangrijker dan gedacht

Onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut hebben ontdekt dat een hersengebied dat door evolutie behouden is gebleven, genaamd superior colliculus, crucialer blijkt te zijn voor zicht dan we dachten.

Als we ergens naar kijken dan kunnen we gemakkelijk een object van de achtergrond onderscheiden. Dit klinkt als iets heel vanzelfsprekends, maar hoe ons brein dat doet, is nog best ingewikkeld. Het is al langere tijd bekend dat een onderdeel genaamd de visuele hersenschors betrokken is bij dit proces. Toch zijn er dieren waarbij dit hersenonderdeel lang niet zo goed ontwikkeld is als bij ons of zelfs helemaal niet bestaat. Hoe zien zij het dan als er in een drukke achtergrond een prooi of roofdier op ze afkomt? Zou er dan toch nog een andere speler betrokken zijn?

Wat we zien  gaat van ons netvlies naar de visuele hersenschors, maar ook voor een deel naar een structuur genaamd de superior colliculus. Dit is het oude visuele systeem dat we gemeen hebben met alle klassen van gewervelde dieren, van vissen tot amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren. Opvallend is dat deze structuur gedurende de hele evolutie behouden is gebleven, maar sterk verschilt in relatieve grootte tussen verschillende organismen. Zo is de superior colliculus bijvoorbeeld relatief groot in vissen en vogels, en is het bij ons mensen slechts een klein erwtje verscholen in onze grijze massa.

Figuur: De superior colliculus is tijdens de evolutie behouden gebleven maar verschilt in relatieve grootte tussen verschillende soorten. (Gebaseerd op Basso et al. 2021)

Twee parallelle paden

Om te kijken wat de superior colliculus nou precies doet heeft Leonie Cazemier samen met haar collega’s van de groepen van Alexander Heimel en Pieter Roelfsema onderzoek gedaan naar muizen en hun vermogen om objecten van de achtergrond te onderscheiden. De muis is een interessant model omdat het muizenbrein over de twee parallelle paden beschikt: zowel de visuele hersenschors als de superior colliculus. De muizen werden getraind om figuren op een achtergrond te onderscheiden, die links of rechts van het beeld verschenen. Vervolgens rapporteerden ze aan welke kant het beeld daadwerkelijk verscheen, door links of rechts te likken voor een beloning.

Alexander Heimel: ‘Eerder onderzoek in muizen met een simpelere taak liet al zien dat als je de visuele hersenschors van een muis uitschakelt, dat de muis de taak nog steeds goed kan volbrengen. Dit deed al vermoeden dat er een parallel pad was met visuele informatie dat gebruikt kan worden bij het detecteren van een object. We hebben daarom in dit onderzoek de superior colliculus uitgeschakeld door middel van optogenetica om te kijken wat dat voor effect had. We zagen dat de muizen nu  slechter werden in het detecteren van het object, wat erop wijst dat de superior colliculus een belangrijke rol speelt tijdens dit proces. Daarnaast laten we met metingen in de superior colliculus zien dat de informatie over de visuele taak daar aanwezig is, en op het moment dat ze een fout maken dan is de informatie minder sterk aanwezig. Wat de muizen doen correleert dus met wat je meet.’

Functie bij de mens

‘Hoe dit in mensen werkt is nog niet geheel duidelijk. Mensen beschikken ook over de twee parallelle systemen, alleen is de visuele hersenschors bij de mens veel meer ontwikkeld, waardoor de superior colliculus mogelijk een minder belangrijke rol speelt. Wel weten we dat op het moment dat iemand hard begint te zwaaien, de superior colliculus je blik daar naartoe stuurt. Opvallend is ook dat er mensen zijn met een dubbele laesie in de visuele hersenschors, die blind zijn en niets bewust zien. Zij kunnen vaak nog wel navigeren en objecten ontwijken. Ons onderzoek laat zien dat wellicht de superior colliculus hiervoor zorgt en wellicht meer doet dan we dachten.’

Bron: Elife