Steun ons werk
Decorative header background

Levelt Groep

Plasticiteit, kritische periodes, visueel systeem, remmende zenuwcellen

Over de Levelt Groep

Inzicht in de hersenprocessen die een rol spelen bij informatieverwerking, helpt ons om te begrijpen op welke manieren we in de verschillende fasen van ons leven leren. Tot nu toe hebben wetenschappers hiervoor vooral de cortex bestudeerd, maar ook de evolutionair oude thalamus speelt hierbij een verrassende en cruciale rol. Een nieuw inzicht dat gevolgen kan hebben voor therapeutische interventies die zijn gericht op het behouden of vergroten van de plasticiteit van de hersenen.

Kritische periodes

Het brein van jonge mensen en dieren heeft een groot vermogen om vaardigheden te leren variërend van het zien met twee ogen tot het begrijpen van complexe sociale situaties. Het leren van verschillende vaardigheden gebeurt vaak tijdens vastgestelde fases in de de ontwikkeling, die “kritische periodes” worden genoemd. Aan het einde van een kritische periode wordt de vergaarde kennis vastgelegd, zodat we er ons leven lang gebruik van kunnen maken. De keerzijde is dat wat we niet of niet goed geleerd hebben, een leven lang problemen kan opleveren. Het is daarom van belang om te begrijpen hoe leerprocessen tijdens kritische periodes en in het volwassen brein verschillen en hoe kritische periodes afgesloten worden.

Het laboratorium van Christiaan Levelt bestudeert deze processen in de visuele hersenschors. Het laboratorium is daarbij bijzonder geïnteresseerd in de rol van zogenaamde “interneuronen”, hersencellen die de activiteit van andere hersencellen onderdrukken. Deze cellen blijken het starten en eindigen van kritische periodes te controleren. Maar ook in het volwassen brein reguleren deze hersencellen leerprocessen onder bepaalde omstandigheden.

Het lab onderzoekt op welke manieren deze cellen leerprocessen sturen en hoe dit mis kan gaan bij ontwikkelingsstoornissen van de hersenen. Een cruciale vraag hierbij is hoe we het leervermogen van het jonge of volwassen brein kunnen verhogen. Dit kan leiden tot nieuwe benaderingen voor de behandeling van ontwikkelingsproblemen van het brein, het herstellen van hersenschade, het tegengaan van verouderingsprocessen en het laten aanpassen van de hersenen aan visuele prothesen.

Christiaan Levelt:

‘Kinderen leren heel goed tijdens kritische periodes; de ‘nu of nooit’-fasen waarin ze, bijvoorbeeld, moeten leren spreken of goed zien omdat dat daarna niet meer lukt. Deze periodes zijn bijzonder omdat zogenoemde feedforward-verbindingen, die ervoor zorgen dat informatie direct binnenkomt, zich nog sterk kunnen aanpassen. Maar als mijn 8-jarige dochter iets moet lezen en ik ook, onthoud ik het beter doordat ik het – dankzij zogenoemde feedback-verbindingen – gemakkelijker in context kan plaatsen. Dat werkt als volgt: de cortex krijgt informatie vanuit de thalamus, een evolutionair oud hersengebied, maar ook vanuit de hogere, modernere hersengebieden. De thalamus geeft veel directe informatie (feedforward-informatie) door, terwijl de hogere hersengebieden contextuele informatie (feedback-informatie) leveren. Deze twee informatiebronnen worden geïntegreerd, waardoor we nieuwe informatie in context kunnen plaatsen. Bijvoorbeeld: een jager die vogels wil schieten, heeft de eerste keer moeite om vogels in bomen te spotten. Maar hoe vaker hij in het bos komt, hoe beter hij daarin wordt. Dat noemen we perceptueel leren, en in dat proces spelen feedback-verbindingen een heel belangrijke rol. Deze vorm van leren blijft het hele leven behouden.’

‘Als je wilt leren, moet je – net zoals een kind – openstaan voor alle informatie om te weten wat relevant voor je is. Andersom, bij het uitvoeren van een routinetaak, wil je alleen die informatie hebben die daarvoor noodzakelijk is. De rest mag geblokt worden. In je brein zijn er dus voortdurend hersencellen actief om informatie te remmen en te ontremmen, afhankelijk van wat je op welk moment wilt leren. Om te kunnen leren, moeten je hersenen plastisch zijn, want alleen een plastisch brein is in staat om nieuwe input op te slaan in de juiste context. Maar waar komt die plasticiteit vandaan? Welke rol is er weggelegd voor respectievelijk de cortex en de thalamus?’

‘Nobelprijswinnaars (1981) David Hubel en Torsten Wiesel stelden zo’n veertig jaar geleden op basis van hun onderzoek bij katten en apen, dat alle plasticiteit in de cortex zit. Maar wij zagen in ons lab in muizen dat remmende cellen in de thalamus cruciaal zijn voor de plasticiteit in de cortex. Want als we deze zogenoemde thalamische inhibitie (remming) uitschakelden, ontstond er in de cortex een sterk verminderde plasticiteit. Onze hypothese is dat de thalamus en de cortex continu met elkaar in gesprek zijn; er is sprake van een soort loop die ervoor zorgt dat het circuit steeds wordt aangepast. Dat gesprek begint in de thalamus. Als je het daar uitzet, krijg je maar een gedeeltelijke plasticiteit in de cortex.

‘De thalamus is dus niet de motor van de plasticiteit: we denken dat processen in de thalamus én in de cortex daar allebei deels verantwoordelijk voor zijn. Op welke manier die twee processen afhankelijk zijn van elkaar en samen zorgen voor plasticiteit, is een vraag die we verder moeten onderzoeken. Een antwoord vinden op die vraag is belangrijk, omdat nu iedereen in de cortex kijkt bij het ontwikkelen van therapeutische interventies om de plasticiteit van volwassen hersenen te behouden of te vergroten. Maar misschien is het voor het succes van een interventie wel heel belangrijk om de thalamus daarin mee te nemen.’

Gerelateerd nieuws

Maak kennis met de Levelt Groep

Vacatures

Momenteel zijn er geen vacatures binnen deze groep.

Bekijk alle vacatures
Logo shape right

Contact

Heb je een vraag? Stel hem direct aan de Levelt

"*" geeft vereiste velden aan

Hidden

Doneer aan het Herseninstituut

"*" geeft vereiste velden aan

1Stap 1: jouw donatie
2Stap 2: jouw gegevens
Frequentie*
Bedrag (de meeste mensen doneren 25 euro per kwartaal)*

Hersenvrienden maken baanbrekend hersenonderzoek mogelijk

  • Je steunt baanbrekend/innovatief hersenonderzoek
  • Je steunt de Nederlandse Hersenbank
  • Uitnodiging voor de Hersenvriendenlezing
  • Exclusieve vriendenactiviteiten
  • Kijkje achter de schermen van het Nederlands Herseninstituut
Doneren kan eenvoudig via

Je kunt jouw bijdrage ook overmaken op NL76 INGB 0002 1673 78  t.n.v. Stichting Vrienden van het Herseninstituut

Steun ons werk

De Stichting Vrienden van het Herseninstituut ondersteunt baanbrekend hersenonderzoek. U kunt ons daarbij helpen.

Steun ons werk

Wij, hersenonderzoekers, willen het brein nog beter begrijpen en zo doorbraken realiseren in de behandeling van ziektes als MS, Parkinson, Alzheimer en depressie. Om onze missie te volbrengen, willen wij ons volledig concentreren op ons onderzoek. Wil je ons daarbij helpen?

Doe een donatie of  schrijf je in voor onze nieuwsbrief!

Hartelijk dank!