Promovendus bewijst dat scanner juiste hersenplekje aanwijst

Nadat een ‘zalm-experiment’ het hersenonderzoek in diskrediet bracht, toonde de Utrechtse promovendus Jeroen Siero aan dat een MRI-scanner wel degelijk feilloos het aansturen van de duim registreert.

Drie jaar geleden zorgde een ludiek experiment van de Californische psycholoog Craig Bennett ervoor dat de functionele MRI in opspraak raakte. Bij functionele MRI trachten hersenonderzoekers de werking van de hersenen te doorgronden door proefpersonen taken uit te laten voeren in de magnetische scanner.
Maar Bennett legde geen mens, maar een zalm in een magnetische scanner. Hij liet het dier afbeeldingen zien van mensen, sommigen met een neutrale gezichtsuitdrukking, andere boos of verdrietig. Hij onderbouwde nu met MRI-metingen dat het dier hierop reageerde. De grap was dat Bennetts vis ten tijde van de MRI-opnames morsdood was. Hij had het dier ‘s ochtends op de markt gekocht.
De Amerikaanse onderzoeker toonde hiermee aan dat de MRI-analyses zozeer op statistiek zijn gebaseerd dat ze je voor de gek kunnen houden. Er komen altijd wat "interessante' toevalstreffers naar voren.
In het Utrecht Medisch Centrum staat al zes jaar de supergevoelige Philips-scanner, het paradepaardje onder de MRI-scanners. In de Utrechtse scanner, een van de twee onderzoeklocaties waar met twintig miljoen subsidie van NWO het Nederlandse hersenonderzoek een nieuwe impuls moet krijgen, meten radiologen de veranderingen in de bloeddoorstroming van de hersenen. Aan de hand daarvan bepalen ze de hersenactiviteit.

“De scanner is tot op de millimeter nauwkeurig”, zegt de kersverse doctor in de geneeskunde Jeroen Siero, die onlangs zijn bul in ontvangst mocht nemen. “Je kunt in onze scanner zelfs de allerkleinste hersengebiedjes zien oplichten. De scanner heeft een magneetveld met een sterkte van maar liefst 7 Tesla. Dat is het dubbele van die van een gewone ziekenhuisscanner."
Via zijn promotor Nick Ramsey kreeg Siero de gelegenheid de ‘elektriciteit’ binnenin de menselijke hersenpan te meten. Bij drie patiënten met zware epilepsie, die toch al een hersenoperatie moesten ondergaan, konden elektroden onder de schedel worden aangebracht, direct op motorische schors. Op die schors liggen vlak naast elkaar de hersengebiedjes die de afzonderlijke vingers aansturen. Hun onderlinge afstand is maar een paar millimeter. “Zo konden we aantonen dat het hersengebiedje dat bij het bewegen van de duim, middelvinger of pink elektrisch actief is, ook inderdaad het gebiedje is dat op beelden van de magnetische scanner oplicht.”
Volgens Siero kun je, als je de data juist interpreteert, in een 7 Tesla-scanner wel degelijk de activiteit van hersenen goed onderzoeken. “De scanner geeft je zo veel informatie en meetmogelijkheden dat je alle stoorzenders eruit kunt filteren. Zo belemmert de bloedstroming door de grote vaten de beeldvorming bijvoorbeeld. Hetzelfde geldt voor het drinken van koffie. Hersenen van koffiedrinkers geven een ander signaal. Het is de truc die verstoringen eruit te filteren.”
In Delft zetten hersenwetenschappers inmiddels in op een revival van de EEG. “Veranderingen in bloedstroom treden immers soms wel 2 tot 15 seconden later op dan de elektrische activiteit in de hersenen”, legt EEG-specialist Frans van der Helm van de Technische Universiteit Delft uit. “En je wilt het liefst een hersentaak direct kunnen volgen.”
Van der Helm gaat met een Europese subsidie van 3,5 miljoen euro proberen de plek van hersenactiviteit nauwkeurig te herleiden uit zorgvuldig afgetapte elektrische signalen. Omdat de elektroden op de schedel liggen, kan hij echter slechts tot een zekere diepte in de hersenpan kijken.
"Ik ben ervan overtuigd dat je in de magnetische scanner van 7 Tesla uiteindelijk wel tien plaatjes per seconde zult kunnen gaan schieten”, zegt Jeroen Siero. “Dat moet voldoende zijn om wisselwerkingen te kunnen ophelderen tussen hersendelen, bijvoorbeeld bij taken als het langzaam aftellen vanaf dertig naar beneden, of het lang naar een cirkel kijken.”
De nauwkeurigheid van 1 millimeter van de 7 Tesla lijkt precies genoeg om van de allerkleinste herseneenheden vast te stellen of ze wel of niet actief zijn. De belangrijkste centra van de hersenen, zo hebben anatomen al eerder aangetoond, zijn immers opgebouwd uit groepjes cellen van pakweg een millimeter groot. Dit zijn de zogeheten kolommen, waarin hersencellen allemaal hetzelfde doen.
Siero: “De bloedvaten in de hersenen zijn zo vertakt dat elk hersenkolommetje apart van voeding blijkt te worden voorzien. Ik heb aan kunnen tonen dat bij het bewegen van duim, wijsvinger en pink de scanner ook echt de juiste gebiedjes aanwijst. Ik ga nu proberen hetzelfde te doen bij echte denktaken, bijvoorbeeld bij dat aftellen.’
Het mooiste zou natuurlijk zijn als je de snelheid van EEG kunt combineren met de precisie van een MRI-scan, zegt Siero. “Dan kan je wellicht in de toekomst wel echt gedachten lezen. Het zou natuurlijk heel bijzonder zijn als je dat met een apparaat zou kunnen doen. Ik denk dat sommige onderzoekers hierin wel wat doorschieten. Vorige week claimden Japanse onderzoekers nog dat ze een methode hadden ontwikkeld om te kunnen meten wat mensen dromen. Daar moet je natuurlijk wel je vraagtekens bij zetten.

Achtergrond
on 16/04/2013

Nadat een ‘zalm-experiment’ het hersenonderzoek in diskrediet bracht, toonde de Utrechtse promovendus Jeroen Siero aan dat een MRI-scanner wel degelijk feilloos het aansturen van de duim registreert.

Drie jaar geleden zorgde een ludiek experiment van de Californische psycholoog Craig Bennett ervoor dat de functionele MRI in opspraak raakte. Bij functionele MRI trachten hersenonderzoekers de werking van de hersenen te doorgronden door proefpersonen taken uit te laten voeren in de magnetische scanner.

Maar Bennett legde geen mens, maar een zalm in een magnetische scanner. Hij liet het dier afbeeldingen zien van mensen, sommigen met een neutrale gezichtsuitdrukking, andere boos of verdrietig. Hij onderbouwde nu met MRI-metingen dat het dier hierop reageerde. De grap was dat Bennetts vis ten tijde van de MRI-opnames morsdood was. Hij had het dier ‘s ochtends op de markt gekocht.

De Amerikaanse onderzoeker toonde hiermee aan dat de MRI-analyses zozeer op statistiek zijn gebaseerd dat ze je voor de gek kunnen houden. Er komen altijd wat "interessante' toevalstreffers naar voren.

In het Utrecht Medisch Centrum staat al zes jaar de supergevoelige Philips-scanner, het paradepaardje onder de MRI-scanners. In de Utrechtse scanner, een van de twee onderzoeklocaties waar met twintig miljoen subsidie van NWO het Nederlandse hersenonderzoek een nieuwe impuls moet krijgen, meten radiologen de veranderingen in de bloeddoorstroming van de hersenen. Aan de hand daarvan bepalen ze de hersenactiviteit.

“De scanner is tot op de millimeter nauwkeurig”, zegt de kersverse doctor in de geneeskunde Jeroen Siero, die onlangs zijn bul in ontvangst mocht nemen. “Je kunt in onze scanner zelfs de allerkleinste hersengebiedjes zien oplichten. De scanner heeft een magneetveld met een sterkte van maar liefst 7 Tesla. Dat is het dubbele van die van een gewone ziekenhuisscanner."

Via zijn promotor Nick Ramsey kreeg Siero de gelegenheid de ‘elektriciteit’ binnenin de menselijke hersenpan te meten. Bij drie patiënten met zware epilepsie, die toch al een hersenoperatie moesten ondergaan, konden elektroden onder de schedel worden aangebracht, direct op motorische schors. Op die schors liggen vlak naast elkaar de hersengebiedjes die de afzonderlijke vingers aansturen. Hun onderlinge afstand is maar een paar millimeter. “Zo konden we aantonen dat het hersengebiedje dat bij het bewegen van de duim, middelvinger of pink elektrisch actief is, ook inderdaad het gebiedje is dat op beelden van de magnetische scanner oplicht.”

Volgens Siero kun je, als je de data juist interpreteert, in een 7 Tesla-scanner wel degelijk de activiteit van hersenen goed onderzoeken. “De scanner geeft je zo veel informatie en meetmogelijkheden dat je alle stoorzenders eruit kunt filteren. Zo belemmert de bloedstroming door de grote vaten de beeldvorming bijvoorbeeld. Hetzelfde geldt voor het drinken van koffie. Hersenen van koffiedrinkers geven een ander signaal. Het is de truc die verstoringen eruit te filteren.”

In Delft zetten hersenwetenschappers inmiddels in op een revival van de EEG. “Veranderingen in bloedstroom treden immers soms wel 2 tot 15 seconden later op dan de elektrische activiteit in de hersenen”, legt EEG-specialist Frans van der Helm van de Technische Universiteit Delft uit. “En je wilt het liefst een hersentaak direct kunnen volgen.”

Van der Helm gaat met een Europese subsidie van 3,5 miljoen euro proberen de plek van hersenactiviteit nauwkeurig te herleiden uit zorgvuldig afgetapte elektrische signalen. Omdat de elektroden op de schedel liggen, kan hij echter slechts tot een zekere diepte in de hersenpan kijken.

"Ik ben ervan overtuigd dat je in de magnetische scanner van 7 Tesla uiteindelijk wel tien plaatjes per seconde zult kunnen gaan schieten”, zegt Jeroen Siero. “Dat moet voldoende zijn om wisselwerkingen te kunnen ophelderen tussen hersendelen, bijvoorbeeld bij taken als het langzaam aftellen vanaf dertig naar beneden, of het lang naar een cirkel kijken.”

De nauwkeurigheid van 1 millimeter van de 7 Tesla lijkt precies genoeg om van de allerkleinste herseneenheden vast te stellen of ze wel of niet actief zijn. De belangrijkste centra van de hersenen, zo hebben anatomen al eerder aangetoond, zijn immers opgebouwd uit groepjes cellen van pakweg een millimeter groot. Dit zijn de zogeheten kolommen, waarin hersencellen allemaal hetzelfde doen.

Siero: “De bloedvaten in de hersenen zijn zo vertakt dat elk hersenkolommetje apart van voeding blijkt te worden voorzien. Ik heb aan kunnen tonen dat bij het bewegen van duim, wijsvinger en pink de scanner ook echt de juiste gebiedjes aanwijst. Ik ga nu proberen hetzelfde te doen bij echte denktaken, bijvoorbeeld bij dat aftellen.’

Het mooiste zou natuurlijk zijn als je de snelheid van EEG kunt combineren met de precisie van een MRI-scan, zegt Siero. “Dan kan je wellicht in de toekomst wel echt gedachten lezen. Het zou natuurlijk heel bijzonder zijn als je dat met een apparaat zou kunnen doen. Ik denk dat sommige onderzoekers hierin wel wat doorschieten. Vorige week claimden Japanse onderzoekers nog dat ze een methode hadden ontwikkeld om te kunnen meten wat mensen dromen. Daar moet je natuurlijk wel je vraagtekens bij zetten.

Advertentie