Onderzoeksmethoden

Hoe wordt hersenactiviteit bij een aap gemeten

Om hersenactiviteit te kunnen meten worden meetelektrodes in het brein geïmplanteerd onder steriele omstandigheden, met moderne apparatuur. Het dier krijgt rondom een operatie pijnstillende medicatie en een nog intensievere verzorging. Electroden in het brein zijn niet pijnlijk: Er zitten geen pijnreceptoren in het brein. In de experimenten waarbij de aap een cognitieve of visuele taak uitvoert zit de aap rustig en comfortabel in een stoel voor een beeldscherm en meten we zijn oogbewegingen en de activiteit van zenuwcellen in het brein. Voor de registratie van de oogbewegingen gebruiken we een camera. Om de electrische activiteit van zenuwcellen in de verschillende hersengebieden te kunnen meten plaatsen we electroden in het brein.
 

Operaties en postoperative zorg

Om het meten van hersenactiviteit mogelijk te maken ondergaat de aap twee operaties.We zorgen er voor dat de dieren zo min mogelijk ongemak ondervinden van de operaties. Ons lab heeft geïnvesteerd in een state-of-the-art operatiekamer waar de beste voorzieningen aanwezig zijn, zodat de zorg op hetzelfde niveau is gebracht als die voor een mens in een ziekenhuis. Alle operaties worden uitgevoerd door medewerkers die speciaal hiervoor zijn opgeleid. Tijdens de operatie is het dier onder volledige narcose en worden voortdurend vitale functies van het dier gevolgd, zoals ademhaling, bloeddruk en harslag. Na een operatie volgt een aantal dagen met pijnstillers en antibiotica zodat het dier goed kan herstellen van de ingreep. Het herstel van een operatie gaat snel: binnen een uur na afloop van de operatie zijn ze weer wakker. We blijven de dieren controleren totdat ze weer rond lopen in hun kooi en we zien dat ze eten en drinken.
 

 
De eerste operatie die het dier ondergaat is voor het bevestigen van het zogeheten fixatiepaaltje aan de schedel (zie ook de foto’s op deze en andere pagina’s). Dit fixatiepaaltje dient voor het vastzetten van het hoofd van de aap tijdens een experiment zodat hij zijn hoofd niet beweegt. Dit vastzetten is nodig omdat met uiterst gevoelige meetapparatuur de hersenactiviteit en oogbewegingen worden gemeten. Beweging verstoort deze metingen. Het vastzetten van het hoofd is volledig pijnloos. De apen wennen er snel aan en zitten dan met het hoofd gefixeerd één of enkele uren voor het beeldscherm terwijl zij hun taak uitvoeren.

Een paar maanden later worden tijdens een tweede operatie de electroden geplaatst in het brein. We gebruiken twee technieken om hersenactiviteit te meten. De eerste meet de activiteit met arrays van ongeveer 25 electroden (ongeveer 5 millimeter x 5 millimeter, de individuele electroden zijn slechts ~100 micrometer dik [ zie foto boven ] ). Deze arrays blijven permanent aanwezig en er kan iedere dag hersenactiviteit van een groot aantal hersencellen worden gemeten terwijl de aap een taak uitvoert.
 

 
Voor de aap is de training net als voordat de elektoden werden geimplanteerd. De aap voelt niets van de metingen. De tweede techniek gebruikt een zogeheten electrodenkamertje. Door dit kamertje kan een electrode op verschillende plekken worden geplaatst om de activiteit van zenuwcellen te meten. Het inbrengen van de electroden in het brein is niet pijnlijk, het brein heeft immers geen pijnreceptoren.