WERELD & DENKEN
 
 

Bronnen bij Neurologie, organisatie: modulariteit

30 apr.2011

Er komen steeds meer aanwijzingen voor de functionele modulariteit van de grote hersenen


Uit: De Volkskrant, 29-04-2011, van verslaggever Mark Mieras

Hersenen kunnen lokaal slapen

Bij ratten is het aangetoond en bijmensen zou het net zo werken: soms vallen hersencellen in een microslaapje. Mogelijk verklaart dat vermoeidheidsfouten.

Terwijl je wakker bent, kunnen je hersenen toch gedeeltelijk in slaap vallen. Dat is althans aangetoond bij ratten, zo blijkt uit een artikel dat woensdag is gepubliceerd in Nature.
    Amerikaanse en Italiaanse onderzoekers gaven ratten nieuw speelgoed zodat ze langer dan gebruikelijk wakker bleven. Hun vermoeide hersencellen vielen spontaan in slaap om even later weer wakker te worden. Dat gebeurde op verschillende plaatsen in de hersenschors maar niet gelijktijdig. Opmerkelijk genoeg speelde de knaagdieren ondertussen gewoon door. Hun oogjes bleven wijd open.
    Van vissen en vogels weten we dat ze een hersenhelft kunnen laten slapen terwijl de andere doorwerkt. Zo kunnen vogels lange vluchten over zee maken. De meeste vissen stoppen nooit met zwemmen. Erg handig natuurlijk, maar de hersenen van zoogdieren zijn te complex om ongestraft een hele hersenhelft uit te schakelen. Kleinere eenheden blijken nu dus wel zonder veel problemen offline te kunnen gaan.
"   De ratten gingen wel meer fouten maken. De onderzoekers trainden ze om met ťťn pootje suikerpilletjes uit een bak te vissen. Steeds wanneer er in hun hoofd hersencellen indutten, begonnen de dierten meer fouten te maken. Het ging vooral mis als het microslaapje in de motorschors optrad, de plaats waar bewegingen worden gepland en gestuurd. De kans dat de rat het suikerballetje van zijn poot liet vallen steeg dan met bijna 40 procent.
    De onderzoekers twijfelen er niet aan dat hetzelfde mechanisme ook optreedt bij mensen. Daarvoor lijken de hersenen van hersenen en ratten genoeg op elkaar. ...


Red.:   En even ongetwijfeld is het zo dat de grenzen van de gebiedjes die gezamenlijk in slaap gaan, samenvallen met functionele modules.
    Het volgende is een gevolg van de modulariteit van de hersenen:


Uit: Quest, juli 2011, door Asha ten Broeke

Misbruikt geheugen


Tussenstuk:
Geloof maakt echt bang

Ook al is een herinnering vals, hij kan ontzettend echt voelen. Dat geldt in elk geval voor mensen die menen dat ze door aliens zijn ontvoerd, ontdekte psycholoog Richard McNally van Harvard Universiteit. Volgens McNally kunnen we er redelijk veilig van uitgaan dat zoiets nooit in werkelijkheid is gebeurd. Amerikanen worden niet op grote schaal door aliens ontvoerd naar ruimteschepen voor gruwelijke experimenten. Toch zijn de herinneringen aan dit soort gebeurtenissen voor 'ontvoerden' beslist traumatisch. Toen ze er in McNally's test aan terugdachten, ging hun hartslag omhoog en stond het zweet ze in de handen.
Dezelfde lichamelijke reacties observeerde de psycholoog bij ex-soldaten die aan de oorlog in Vietnam moesten denken.
Conclusie: valse herinneringen kunnen net zulke sterke emoties opwekken als de herinnering aan echte gebeurtenissen.


Red.:   De simpelste verklaring hiervoor is de volgende: de directe waarnemingen worden door de hersenen langs een module gevoerd die er de passende emoties aan vastkoppelt. Herinneringen worden bij re-evaluatie door dezelfde module gevoerd als de directe waarnemingen, en de module die de emoties koppelt maakt geen onderscheid tussen de bron van de signalen die het binnenkrijgt. De emotie-module reageert dan hetzelfde op ervaringen en herinneringen.
    Alleen gebaseerd op dit proces is er nog ruimte voor twijfel over deze beschrijving. Maar er zijn meerdere bekende verschijnselen die op deze gang van zaken wijst. Eťn ervan is hypnose: de gehypnotiseerde reageert op een manier die normaliter geassocieerd met bepaalde, normaliter zichtbare en bekende, prikkels, terwijl die prikkels de gehypnotiseerde niet zijn overkomen, maar slechts geÔnduceerd door de hypnotiseur. Een ander is dat van slaap  .
    Nog een verschijnsel dat samenhangt met modulariteit:


Uit: De Volkskrant, 10-09-2011, door Malou van Hintum

Smaak van woorden

... neurowetenschapper Tessa van Leeuwen (Donders Instituut, Radboud Universiteit Nijmegen). Komende woensdag promoveert ze op onderzoek naar hersenmechanismen die ervoor zorgen dat zo'n twee procent van de mensen letters in kleuren zien, of een smaak proeven als ze een woord horen.

Letter-kleursynestheten zijn er in twee typen, begrijp ik.
'Je hebt de 'projectors', die echt een kleur waarnemen als ze een letter zien, en de 'associators', die meer het gevoel hebben dat een letter een bepaalde kleur heeft.'

Die twee typen gaan gepaard met verschillende hersenmechanismen. Legt u eens uit.
'Bij de projectors wordt het kleurengebied in de hersenen bij het zien van letters meteen actief. Het lijkt erop dat er directe verbindingen zijn tussen het lettervormgebiedje en het kleurengebied. Die signalen worden later gecombineerd door een derde gebied, de superior pariŽtale lobule (SPL).   ...


Red.:    De letterlijke beschrijving van modulariteit.
  'Bij de associators wordt de kleur later in het verwerkingsproces toegevoegd. Het lettergebiedje vertelt eerst aan de SPL dat er een letter te zien is, en vervolgens gaat de terugkoppeling ůůk naar het kleurengebiedje.'

En de rol die de structuur van de verbindingen heeft los van de modules - de verbindingen bepalen hoe de modules communiceren en dat bepaalt het uiteindelijke resultaat.
  Er zijn wellicht mensen synestheet die dat niet weten, denkt u.
'Synesthesie ontstaat waarschijnlijk tijdens het leren van letters. Kinderen gaan kleuren en schrijven, en ze leren bijvoorbeeld de dagen van de week aan de hand van kleuren. Die kunnen een automatische herinnering worden.
    'Ik heb ooit een test gedaan bij iemand die geen synestheet was. Ik vroeg haar een kleur aan een letter te koppelen. Een maand later scoorde ze 60 procent van de combinaties correct. Ook het feit dat de meeste mensen een lage toon associŽren met een donkere kleur geeft aan dat er heel veel impliciete synestheten zijn.'

Het groeiende besef bij de wetenschap dat opvallende verschijnselen, hier synesthesie, slechts extremen zijn van processen die in alle gradaties voorkomen.
  Synesthesie heeft te maken met extra sterke hersenverbindingen. Zijn die een gevolg of een oorzaak?
'We weten niet of je eerst een anatomische verbinding moet hebben om synesthesie te ontwikkelen, of dat die verbindingen zich ontwikkelen. ...'

De algemene methodiek van leren in de jonge hersenen: het losmaken en vastmaken van verbindingen, maakt het waarschijnlijk dat het het tweede is (in de meest voorkomende gevallen): de verbindingen ontstaan onder een extern leerproces.
  We weten wel dat de locatie in de hersenen van de betrokken gebieden ertoe doet. Dat kleur-synesthesie veel vaker voorkomt dan smaak- of reuksynesthesie, is omdat het betreffende hersengebiedje veel dichter bij het waarnemingsgebied ligt.'

Logisch in een hiŽrarchisch netwerk - dan is dit de kwestie van minder of meer tussenliggende schakels.
  U gaat nu onderzoek doen naar schizofrenie. Wat is het verband met synesthesie?
'Mensen met schizofrenie hebben problemen met hun perceptie. Als je ze bijvoorbeeld een vage tekening van een gezicht laat zien, hebben ze er moeite mee de onderdelen van dat gezicht te integreren tot ťťn geheel. Wat synestheten te veel hebben, hebben zij te weinig.'

Inderdaad. Passend bij het model.
    In principe zou je van psychopathie al hebben kunnen veronderstellen dat het wees op de modulaire werking van hersenen, als je aannam dat er toch ergens wel iets van gevoel aanwezig moest zijn bij in ieder geval de gewelddadige criminelen onder die, want gewelddadigheid is bij uitstek een gevolg van emoties: als je geen meoties voelde was er totaal geen aanleiding voor marteling en verkrachting. Maar het bewijs is nu nog veel sterker geleverd:


Uit: De Volkskrant, 27-07-2013, van verslaggever Tonie Mudde

Psychopaat heeft iets aardigs

Psychopaten kunnen zich wel degelijk inleven in hun medemens, suggereert Gronings hersenonderzoek bij tbs'ers.


Het idee dat psychopaten gevoelloze wezens zijn verdient nuancering. ...


Red.:  Een bijzonder simplistisch misverstand, dus. Overigens sterk gelijkend op dat van "zinloos geweld"  .
  Het brein van de gemiddelde psychopaat reageert net zo gevoelig op emotionele beelden als dat van een gezonde proefpersoon. Dit gebeurt echter pas nadat de psychopaat opdracht krijgt zich in te leven in de situatie.
    Dit blijkt uit experimenten onder achttien veroordeelde psychopaten, gepubliceerd in het nieuwste nummer van het wetenschappelijk tijdschrift Brain. De proefpersonen - tbs'ers uit de Van Mesdagkliniek en het FPC Veldzicht - bezochten een voor een het Universitair Medisch Centrum Groningen. De meesten kwamen met handboeien om het laboratorium binnen lopen, onder begeleiding van bewakers. In de MRI-scanner mochten de boeien af.
    Terwijl het apparaat hun hersenactiviteit registreerde, keken de psychopaten naar filmpjes van handen die elkaar streelden, op de vingers tikten of wegduwden. Bij het zien van zulke beelden gaan bij 'normale' proefpersonen de spiegelneuronen vuren. Deze zenuwcellen in het brein spelen een hoofdrol bij het inlevingsvermogen. Wie kijkt naar een liefkozing of een afwijzing, vertoont al snel hersenactiviteit alsof hij zelf wordt bemind of afgewezen. Om te traceren in welke hersendelen het spiegeleffect optrad bij dit experiment, maakten de Groningse onderzoekers ook hersenscans terwijl de proefpersonen in levende lijve over hun hand werden geaaid of een tik kregen.
    De activiteit van de spiegelneuronen - een indicatie van het inlevingsvermogen - was bij de psychopaten opvallend laag tijdens het kijken naar de filmpjes. ...

Wat spiegelneuronen zijn, is uitgelegd hier  , en meer erover hier  .
  Echter, zodra de psychopaten de opdracht kregen zich in te leven in de beelden, vonkten hun spiegelneuronen net zo fel als bij de controlegroep.
    'Dit suggereert dat psychopaten wel degelijk over een inlevingsvermogen beschikken - ze gebruiken het alleen niet spontaan', zegt neurowetenschapper Harma Meffert ...

Oftewel: de spiegelneuronen zijn modulair gescheiden, en die module kan op meerdere manieren aangestuurd worden: automatisch, oftewel in respons op reflexmatige of emotionele processen, oftewel, als reactie op stimuli vanuit de hersenstam of vanuit de emotionele organen  (welke of beide is onduidelijk), of als reactie op impulsen vanuit het rationele brein. 
  Dit sluimerende inlevingsvermogen verklaart mogelijk waarom psychopaten zo goed kunnen manipuleren. Zo verplaatste de Amerikaanse seriemoordenaar Ted Bundy zich in de gevoelswereld van zijn slachtoffers door zijn arm in het gips te doen. Jonge vrouwen vonden hem zielig en lieten zich daarom makkelijker meelokken naar een afgelegen plek.

Precies: die Bundy wist heel goed wat hij deed en waarvoor: bevrediging van in zijn hoofd aanwezige emoties, mogelijk in combinatie met impulsen.
    Overigens is het mogelijk dat het aan- en uitschakelen van deze emotie-module door het rationele brein, de neocortex, plaatsvindt in de cingulate cortex  , omdat deze ook betrokken is bij zaken als uitgestelde bevrediging en emotie-controle in het algemeen.
    En daar komt, vrijwel meteen in termen van ontwikkeling van de wetenschap, de bevestiging van dit vermoeden:


Uit: De Volkskrant, 05-12-2013, van verslaggever Mark Mieras

Artsen activeren met elektrode per ongeluk het niet-opgevengevoel

Brein heeft een 'doorzetknop'


Neurologen in Stanford zijn bij toeval gestuit op een breinnetwerk dat de intense vechtlust kan opwekken om te overleven of het onmogelijke te bereiken. ...
    De artsen deden hun ontdekking tijdens medisch onderzoek bij twee patiŽnten met epilepsie in de mediale temporaalkwab. Om de bron van hun toevallen precies te kunnen vaststellen werden elektroden heel voorzichtig in dit diep achter de slaap verborgen deel van de hersenen gestoken om daar elektrische stroompjes op te wekken.
    In een filmopname is te zien hoe een van de patiŽnten naar zijn borst grijpt op het moment dat een punt wordt geprikkeld midden op wat neurologen de 'cingulate cortex' noemen. Zijn borst en nek gloeien, zegt hij. Zijn gebaren en woorden zijn gejaagd. 'Mijn hart gaat tekeer alsof ik een football-speler ben vlak voor de eerste touchdown van het seizoen', zegt de patiŽnt. En even later een andere treffende vergelijking: 'Het voelt als wanneer je in een auto rijdt met een halfzachte band. Je kunt niet omkeren. Je moet door. Dat gevoel van: ga ik dit redden?' Zodra de artsen de stroom uitzetten, verdween de emotie als een zeepbel die wordt doorgeprikt. Ook als de stroom 5 millimeter verderop in het hersenweefsel wordt gestuurd, is er niets van de turbulente emotie te bespeuren.
    Onderzoekers in Parijs rapporteerden in 1973 al eens vergelijkbare symptomen bij een patiŽnt, maar konden de locatie toen niet nauwkeurig aangeven. Ook onderzoek naar het doorzettingsvermogen van muizen wees al naar dit deel van de hersenen. Knaagdieren bij wie een beschadiging is aangebracht in het hersengebied, ontberen de vechtlust om over een steile helling te klimmen die hen van hun voedsel scheidt. Ze geven snel op.    ...


Red.:   Het allereerste dat deze bevindingen verder onderbouwen is de hoge mate van modulariteit van de hersenen: voor een aparte functie een aparte module. Dus zelfs voor dingen die eerder op het psychologische dan op het neurologische vlak geplaatst worden als "doorzettingsvermogen".
    Het tweede wat hier naar voren komt is dus de onderbouwing van de rol van de cingulate cortex als modulator en bestuurder van emotionele impulsen:

  'We wisten al dat de cingulate cortex een rol speelt bij het formuleren van doelgericht gedrag', zegt de Nederlandse neurowetenschapper Rogier Mars, die aan de universiteit van Oxford onderzoek doet in hetzelfde hersendeel. 'Ik zou niet zeggen dat de cingulate cortex het gebied is dat doorzettingsvermogen 'doet', maar dat de afweging maakt. Deze twee patiŽnten lijken zich niet alleen sterker te voelen, ze hebben ook het idee dat er iets is dat moet worden aangepakt.'

En hieraan dan nog de toevoeging dat het met name voor dit geval van "doorzettingsvermogen" heel wel mogelijk is dat dit eerdere gaat over impulsen uit de hersenstam  dan uit de emotionele hersenen  , omdat doorzettingsvermogen zo nauw verbonden is aan de reflexmatige keuze tussen "vecht, vlucht, of bevries"-gedrag.


Naar Neurologie, organisatie  Psychologie lijst  , Psychologie overzicht  , of site home  .