Een gat in het brein

Al 2000 jaar doet de mens onderzoek naar het brein en vooral de laatste honderd jaar is men veel over het brein te weten gekomen. Deze kennis is vastgelegd in een soort kaarten van de hersenen die de verschillende gebieden en functies weergeven, zoals waar zicht en taal aan verbonden zijn. ‘Dat is allemaal heel mooi werk’, stelt Miletić, ‘maar er is iets opmerkelijks aan de hand. Op die kaarten zien we namelijk steeds een gat dat niet is ingevuld. En het is niet zo dat we met een gat in ons brein rondlopen. Waarom zijn die kaarten in het midden dan allemaal leeg?’

De subcortex

Het gaat hier om het gebied dat de subcortex wordt genoemd, een gebied direct onder de cortex of de buitenste laag van de grote hersenen. ‘Er zijn verschillende wetenschappelijke aanwijzingen dat de subcortex belangrijke dingen doet voor gezond functioneren,’ stelt Miletić. ‘De eerste symptomen van ziektes als Alzheimer’s dementie vinden bijvoorbeeld in de subcortex plaats. Voor ons begrip van hersenfuncties en hersenziektes is het daarom van groot belang de subcortex goed te begrijpen.’ Dus wederom de vraag, waarom is dit gebied dan leeg op al die kaarten?

Moeilijk meten

Om dit uit te leggen moeten  we even naar het plaatje rechts kijken. ‘Je kunt hier goed zijn dat de subcortex in het midden van het brein en het verst van de schedel ligt. Namelijk op de plek waar de electrode wordt geplaatst. Bij levende mensen kunnen we alleen vanaf de buitenkant van de schedel naar binnen kijken, bijvoorbeeld met een MRI of EEG. En dan is die afstand te groot om een scherp beeld te krijgen van de subcortex.’

Maar kun je dan niet in het brein kijken van iemand die is overleden? ‘Je kunt de anatomie van een overleden persoon wel goed in beeld brengen, maar deze anatomische atlas kun je niet zomaar naast een gezond persoon leggen. Het brein van een overleden persoon is vaak sterk verouderd, er kunnen afwijkingen zijn en het brein verandert ook van vorm als je het uit de schedel haalt. Bovendien kun je in een dood brein niet onderzoeken welke lichamelijke functies of menselijk gedrag met bepaalde gebieden samenhangen.’

Een beter anatomisch beeld met 7 Tesla

Lastig te onderzoeken dus, toch lukte het Miletić een wat beter anatomisch beeld van de subcortex te krijgen. Dit dankzij een MRI scanner met een hele krachtige magneet van 7 Tesla. ‘De meest gebruikte MRI zijn minder krachtig en geven in subcorticale gebieden een vaag grijs beeld waar nauwelijks iets op te zien is. Met 7 Tesla scanners kun je meer contrasten in het weefsel zien,’ legt Miletić uit.

De scanner goed aanzetten

Een beter anatomisch beeld is belangrijk, maar als neurowetenschapper wilde Miletić vooral weten hoe de subcortex verbonden is met bepaald gedrag. Hiervoor moest hij de activiteit in dit hersengebied in kaart brengen. ‘Lichten bepaalde delen bij bepaald gedrag op of niet?’ Maar voordat je dit kunt meten, moet je eerst weten hoe je de scanner goed aan zet. ‘Je drukt niet even op een knopje. Je moet uit een enorme lange lijst van instellingen kiezen en al die keuzes bepalen de kwaliteit van het beeld.’ Een tweede stap in het onderzoek was dan ook het ontwikkelen van de optimale instelling van de 7T scanner voor een goede scan van de subcortex.

Taakjes in de scanner maken

Na deze stappen kon Miletić proefpersonen in de scanner computertaakjes laten uitvoeren om zo hersenactiviteit te meten. ‘We richtten ons op keuze- en leergedrag want uit dierenonderzoek weten we al dat dat deze prominent zijn in de subcortex. Proefpersonen moesten steeds kiezen tussen opties waarvoor ze verschillende punten kregen. Zo leerden ze wat de beste keuzes waren.’ Dit analyseerde Miletić vervolgens met cognitieve modellen die bepaalde keuzes kunnen voorspellen.

Met zijn onderzoek leerde Miletić zo meer over de anatomie van de subcortex en hoe die betrokken is bij leer- en keuzegedrag. ‘Bij dit soort slow science zijn dit geen knallende resultaten, maar kleine stappen naar meer begrip.’

Proefschrift details

Steven Miletić , 2023, ‘Modelling structure and function of the human subcortex’, Promotor is prof. dr. B.U. Forstmann. Copromotor is dr. P.L.E.A. Bazin. Op zoek naar het proefschrift? Bekijk de database van UvA-DARE voor alle publicaties.

Tijd en locatie

Maandag 17 april, 14.00, Agnietenkapel, Amsterdam.