Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek
23 juni 2010
Brein gebruikt ogen om te pakken
Hoe weten je hersenen waar je hand heen moet om een kopje koffie te pakken en succesvol naar je mond te brengen? Door alle informatie om te rekenen naar coördinaten van het oog. Dat ontdekte NWO-onderzoeker Sabine Beurze. Het ontcijferen van die berekeningen maakt het mogelijk om armprotheses beter aan te sturen. Beurze promoveert op 24 juni aan de Radboud Universiteit Nijmegen.
Iedereen moet als baby leren om dingen op te pakken of weg te zetten zonder de boel te slopen. Tot nu toe was grotendeels onbekend hoe je brein de informatie over de positie van je armen en de informatie die je via je ogen binnenkrijgt, combineert. Beurze onderwierp proefpersonen aan een test in een MRI-scanner. Onze hersenen blijken alle informatie om te zetten naar één rekensysteem: dat van je ogen.
Wijzen in het donker
Vastgebonden in het donker, met alleen je onderarmen en handen nog vrij. Je hoofd is zo strak vastgezet dat je het onmogelijk kunt bewegen. Wat moet je doen? Lampjes aanwijzen. Dat was de taak van de proefpersonen van Beurze. Ze konden hun handen niet zien en moesten dus op basis van de informatie van spieren en zenuwen in het lichaam bepalen waar zij hun hand naar toe moesten bewegen. Ondertussen legde de onderzoeker de activiteit in de hersenen vast. Twee hersengebieden blijken betrokken bij de reikbeweging: de posterieure pariëtale cortex en de dorsale premotore cortex. Je brein gebruikt dezelfde gebieden voor het plannen van oogbewegingen.
Om te bekijken hoe je hersenen de binnenkomende informatie van ogen, spieren en zenuwen verwerken, bedacht Beurze een andere test. Proefpersonen moesten onder andere hun arm uitsteken en op commando tien graden naar rechts wijzen. Dit moesten ze met hun arm voor zich uit en met hun arm naar rechts doen, soms mochten de proefpersonen naar hun hand kijken, andere keren niet. De fouten die de proefpersonen maakten, bewijzen dat het brein, ook al kun je je hand niet zien, berekent waar je hand is ten opzichte van je oog. Zo heeft je brein uiteindelijk een referentiekader voor de positie van je hand en de positie van je doel.
Armprothese
Sabine Beurze bekeek voor het eerst hoe mensen verschillende informatiestromen omrekenen naar een systeem om beweging aan te sturen. Tot nu toe werd het onderzoek vooral gedaan met apen. De resultaten van het onderzoek van Beurze kunnen mogelijk bijdragen aan een betere bestuurbaarheid van armprotheses. Er zijn nu al protheses in ontwikkeling die met de hersenen zijn aan te sturen, maar deze zijn niet foutloos. Door te doorgronden welke berekeningen je hersenen maken om beweging te sturen, kunnen deze armprotheses verder geperfectioneerd worden. De resultaten bieden ook hoop voor mensen met een motorische stoornis.
Het onderzoek van Sabine Beurze maakt onderdeel uit van het onderzoeksproject van Vidiwinnaar Pieter Medendorp. Hij ontving in 2003 een Vidi uit de Vernieuwingsimpuls van NWO. Vidi is gericht op de excellente onderzoeker die na het promoveren al een aantal jaren succesvol onderzoek heeft verricht. De Vidi's hebben daarbij laten zien dat zij met vernieuwende ideeën kunnen komen én deze succesvol en zelfstandig tot ontwikkeling kunnen brengen. Met de Vidi kunnen zij vijf jaar lang onderzoek doen en een eigen onderzoeksgroep opbouwen..
Over NWO
NWO is dé nationale wetenschapsfinancier en heeft tot taak het wetenschappelijke onderzoek in Nederland te laten excelleren via nationale competitie. Jaarlijks geeft NWO ruim 700 miljoen euro uit aan subsidies voor toponderzoek en toponderzoekers, vernieuwende instrumenten en apparatuur, en aan instituten waar toponderzoek wordt bedreven. NWO financiert het onderzoek van ruim 5300 getalenteerde wetenschappers aan universiteiten en instellingen. Selectie door middel van peer review is in handen van onafhankelijke deskundigen. NWO bevordert de overdracht van kennis naar de maatschappij.
---