Radboud Universiteit Nijmegen
Snel meer begrip van onze neurale TomTom
In het zoogdierbrein bestaat een navigatiesyteem dat informatie over
startpunt, richting en snelheid integreert. Voor deze drie
informatiesoorten hebben we verschillende hersencellen. Vorig jaar
werd, onder leiding van de Noorse hersenonderzoeker Edvard Moser, een
vierde type cel ontdekt die verantwoordelijk is voor de integratie van
die informatie. Als het dier door de ruimte beweegt lichten de cellen
op regelmatige afstand van elkaar op, corresponderend met de afgelegde
afstand. Zo leggen zij als het ware een coordinatenstructuur over de
mentale kaart, precies zoals wij op een papieren landkaart zouden
doen. Vakgenoten noemen het de belangrijkste ontdekking in twintig
jaar. In hoog tempo worden nu meer details van onze wegwijzer bekend.
Rat running path De hersenactiviteit van een rennende rat. Elk rood
puntje is één vurend neuron.
Ontstaan
Nieuw onderzoek naar deze structuur - waaraan Ole Jensen van het F.C.
Donders Centre for Neuroimaging in Nijmegen een bijdrage levert - werd
deze maand gepubliceerd in Nature Reviews Neuroscience. Het werpt
licht op hoe deze cellen precies samenwerken en op hoe de regelmatige
structuur ontstaat. Ole Jensen van het F.C. Donders Centre for
Neuroimaging zegt hierover: "Ik heb eerder gewerkt aan
Thuring-structuren. Nadat hij de computer had bedacht heeft Alan
Thuring zich op het eind van zijn leven nog bezig gehouden met de
vraag hoe regelmatige chemische structuren ontstaan, zoals een
hexagonaal ijskristal. Waarom is dat ding niet gewoon rond, of
onregelmatig. Hij kwam met de theorie van symmetriebreking. Hetzelfde
procédé ligt aan de vorming van de gridcellen ten grondslag, althans,
dat hebben we theoretisch aannemelijk weten te maken."
Autocorrelation plot
Ruimtelijke weergave van de neurale activeiteit zoals op het plaatje
hierboven. De regelmaat is overtuigend zichtbaar.
Schaal
Daarnaast gaat het artikel in op de vraag hoe de verschillende typen
neuronen samenwerken en hoe de schaalverdeling van de mentale kaart
werkt. Gezien de beperkte fysieke oppervlakte van deze mentale kaart
is er een probleem. Wat doet het dier (in dit geval de rat, de ster
van dit onderzoek) als het aan de rand van zijn kaart komt? Als mens
zou je een kaart met een grotere schaal uit de kast trekken, of op
zoom out klikken. Dit is nu precies wat ook in het brein gebeurt,
laten onderzoekers zien. Allereerst wordt de schaal van de kaart
groter naarmate de neurale activiteit meer aan de rand van de kaart
plaatsvindt - de afstand tussen de oplichtende grid cellen
representeert daar dus een grotere afstand in de werkelijkheid. Maar
dan nog wordt op een gegeven moment de rand bereikt. Op dat moment
gaan de grid cells aan de tegenoverliggende rand van de kaart weer
meedoen. Er zijn dan twee cellen actief, die samen een grotere schaal
representeren.
De ontdekker van de grid cellen, Edvard Moser van het Center for the
Biology Memory, van de universiteit van Trondheim, Noorwegen zal op 22
september een lezing geven in Nijmegen. Meer informatie.
Ole Jensen is vanaf maandag 28 augustus bereikbaar op het F.C.
Donderscentrum: 024 36 10884; ole.jensen@fcdonders.ru.nl. Voertaal is
Engels.