Een telraam in ons brein

De mens is een visueel ingesteld wezen: we geloven wat we zien en nemen de wereld in kleur en in drie dimensies waar. Maar liefst een kwart van de zenuwcellen in onze hersenschors zijn betrokken bij het omgaan met prikkels uit onze ogen.

Het is de reden dat Serge Dumoulin veel onderzoek doet naar de verwerking van visuele informatie. Maar uiteindelijk gaat zijn nieuwsgierigheid verder: het visuele systeem staat model voor de complete hersenschors, en hij gebruikt het als laboratorium om nieuwe onderzoeksmethoden te ontwikkelen en te testen.

Eén van zijn opmerkelijkste bevindingen tot nu toe had dan ook niets met de ogen te maken. Veel dieren hebben een aangeboren ‘gevoel’ voor hoeveelheden. Dumoulin ontdekte dat de zenuwcellen die bij dit gevoel betrokken zijn, in de hersenen van de mens op een rijtje liggen: samen vormen ze als het ware een telraam in ons brein.

Veel dieren hebben een aangeboren ‘gevoel’ voor hoeveelheden.

Zo’n directe ruimtelijke representatie in de hersenen was al bekend van onze ledematen, bijvoorbeeld, maar niet voor een abstract wiskundig concept als ‘hoeveelheid’.

Om nieuwe vragen te kunnen beantwoorden ontwikkelt Dumoulin regelmatig nieuwe methoden om hersenscans te analyseren en te interpreteren. Soms verspreiden die zich als een olievlek over het vakgebied: over de hele wereld verwerken universiteiten nu onderzoeksgegevens met programmatuur van zijn hand.

Dumoulin: ‘Ik kijk met moderne scantechnieken in de hersenen van mensen om te zien hoe ze werken. Ik wil vooral weten hoe het brein de wereld waarneemt: hoe combineert het visuele prikkels van de ogen met wat het al over de wereld weet? Tot nu toe bekeken onderzoekers de activiteit van de hersenen vooral op twee niveaus. Op microscopische schaal kijken neurofysiologen naar individuele zenuwcellen, met scantechnieken zoals MRI of PET brengen we hele hersengebieden in beeld. Daar tussenin zit een niveau waar verschillende soorten zenuwcellen samen ‘computationele verwerkingseenheden’ vormen. We vermoeden dat veel berekeningen in onze hersenen in zulke eenheden plaatsvinden. Dat maakt ze waarschijnlijk tot de belangrijkste bouwstenen van het brein. Maar juist op dit niveau kunnen hersenonderzoekers nog weinig waarnemen, althans bij levende proefpersonen. Tot nu toe moeten we het grotendeels doen met operaties op proefdieren. Dankzij de Ammodo KNAW Award kan ik een ultramoderne 7 Tesla MRI-scanner inzetten, een scanner die werkt met een heel sterk magnetisch veld. Daarmee kan ik hopelijk de computationele verwerkingseenheden en hun berekeningen bij levende proefpersonen goed in beeld brengen.’