Ritmische hersenactiviteit ondersteunt het brein

De communicatie tussen taalgebieden in het brein wordt ondersteund door hersencellen die ritmisch actief zijn. Verschillende ritmes blijken bovendien verantwoordelijk voor verschillende richtingen van informatieoverdracht. Een doorbraak in het onderzoek naar de communicatie tussen hersengebieden. Neurowetenschappers van het Nijmeegse Max Planck Instituut voor Psycholinguïstiek (MPI) en de Radboud Universiteit publiceren de resultaten op 11 juli online in het tijdschrift PNAS.

Moeilijk meetbare interacties

Veel neurowetenschappers bestuderen afgebakende stukjes brein die betrokken zijn bij een specifieke functie, zoals het aansturen van bewegingen of het verwerken van visuele informatie. Jan-Mathijs Schoffelen, hersenonderzoeker bij het MPI en het Donders Instituut van de Radboud Universiteit, kijkt juist naar de communicatie tússen hersengebieden. Die communicatie is noodzakelijk om gespecialiseerde gebieden soepel te laten samenwerken. Tot nu toe was er weinig bekend over deze dynamische interacties en hoe ze de functionaliteit van de hersenen beïnvloeden. Simpelweg omdat die interacties maar moeilijk te meten zijn van buitenaf. Schoffelen: ‘Met MRI-scanners kunnen we zien welke gebieden bij het uitvoeren van specifieke taken actief worden. Tot op bepaalde hoogte kunnen we ook zien hoe activatiepatronen tussen hersengebieden met elkaar correleren. Maar hoe de interactie tussen die gebieden tot stand komt, en hoe informatie van A naar B gaat, is nog steeds een raadsel.’

Informatie-uitwisseling tussen hersengebieden

Hersengebieden wisselen informatie met elkaar uit in de vorm van zogenaamde actiepotentialen: kleine ontladingen van elektrische activiteit in hersencellen. Eerder onderzoek in het visuele brein laat zien dat ritmisch gesynchroniseerde hersenactiviteit tussen gebieden een soort protocol genereert waarin de actiepotentialen extra goed verwerkt kunnen worden. ’Dat protocol laten we in deze publicatie zien in het netwerk van hersengebieden dat betrokken is bij de verwerking van taal. En dat is opvallend, want taal is een veel complexer proces dan zien.’

Protocol voor het hele brein?

Ritmische hersenactiviteit ondersteunt dus de communicatie binnen het brein, en maakt deze efficiënter. Bovendien blijken verschillende ritmes verschillende richtingen van informatieoverdracht te representeren (zie Figuur 1). ‘We leveren met deze publicatie nieuw bewijs voor het idee dat dit protocol ook voor andere hersengebieden zou kunnen gelden’, aldus Schoffelen. Zo komt de neurowetenschap weer een stapje dichterbij de oplossing van het raadsel hoe hersengebieden met elkaar communiceren.

Figuur 1. De pijlen tonen de informatieroutes tussen hersengebieden die van belang zijn voor taalverwerking. Visuele informatie over gelezen woorden gaat van de ogen naar de visuele cortex, achterin het brein (rechts, lichtpaars en groen). Vervolgens activeert de temporale schors (midden-onder, rood-oranje), waar de betekenis van de woorden geïnterpreteerd wordt. Daarna wordt de frontale cortex (links, blauw) actief: het woord wordt in een bredere context geplaatst, bijvoorbeeld de zin waarin het staat. Bovendien koppelt dit gebied de informatie weer terug naar de andere gebieden, zodat een voorspelling gemaakt kan worden over (bijvoorbeeld) het verdere verloop van de zin. Copyright figuur: PNAS

Bron: Radboud Universiteit