Slechts een paar zenuwcellen hoefden onderzoekers in een muizenbrein te activeren om de beestjes lijnen te laten zien die er helemaal niet waren.
Hallucineren; iets waarnemen waarvoor een duidelijke, directe prikkel vanuit de buitenwereld ontbreekt. Anders gezegd, je ziet, voelt, hoort, ruikt of proeft dingen die er niet echt zijn. Het is best gek dat dit soort ‘schijnervaringen’ niet zo vaak voorkomen, vinden hersenonderzoekers aan de Stanford-universiteit. Ze hoefden namelijk maar een paar zenuwcellen in muizenhersenen te activeren om de beestjes lijnen te laten zien die er in het echt helemaal niet waren.
Lees ook:
Optogenetica
Voor het onderzoek, dat in vakblad Science werd gepubliceerd, maakten de Amerikanen gebruik van optogenetica; een techniek waarmee onderzoekers de activiteit van individuele zenuwcellen (neuronen) met behulp van licht kunnen beïnvloeden.
In neuronen in de visuele schors van muizen – een onderdeel van het brein dat een rol speelt bij de visuele waarneming – brachten de onderzoekers twee genen in. Het ene gen zorgt voor de productie van lichtgevoelige eiwitten die, als ze worden blootgesteld aan infrarood licht, de zenuwcellen activeren. Het andere gen codeert voor eiwitten die groen oplichten als die activatie plaatsvindt.
Likgedrag
De muizen kregen vervolgens een willekeurige serie horizontale en verticale lijnen te zien. Dankzij de ingebouwde genen konden de onderzoekers precies zien welke neuronen in beide gevallen ‘aan’ gingen.
Om na te gaan of dit proces omgedraaid kon worden, en de onderzoekers de muizen de lijnen konden laten ‘zien’ door de neuronen aan te zetten, leerden ze de diertjes aan een buisje te likken als ze verticale lijnen zagen. Langzaamaan schroefde het team de helderheid van de lijnen naar beneden, waardoor ze slechter te zien werden. Wat bleek; als het team de neuronen voor de verticale lijnen in de muizen met lichtpulsen ‘aan’ zetten, likten de muizen ook – zelfs als er geen echte lijnen meer te zien waren.
Oriëntatiekolommen
‘Bijzonder leuk en razendknap’, noemt psychiater en hoogleraar Jan Dirk Blom (Universiteit Leiden) gespecialiseerd in hallucinaties, de studie. “De onderzoekers hebben een nieuwe en sterk verbeterde manier gevonden om oriëntatiekolommen in de visuele schors van muizen te identificeren”, mailt hij. Oriëntatiekolommen zijn clusters zenuwcellen die reageren op lijnen.
Blom legt uit: “Als wij naar een huis kijken, dan komt licht in onze ogen terecht. Dat wordt daar omgezet in een elektrisch signaal en vertrekt vervolgens naar de visuele schors. Voordat we het huis echt zien, gaat het brein na uit welke componenten het signaal is opgebouwd; welke lijnen zijn er en in welke richting lopen ze.” Zo gaan de kolommen ‘aan’ die coderen voor verticale lijnen, voor horizontale lijnen en (als er een schuin dak is) ook voor schuine lijnen. “Pas als deze celkolommen ‘aan’ gaan, ‘zien’ wij die lijnen ook.”
Vervormingen
Dat deze clusters van cellen bestaan, werd in de jaren vijftig van de vorige eeuw ontdekt door David Hubel en Torsten Wiesel, die daarvoor later de Nobelprijs kregen toegekend. “In feite hebben de onderzoekers dit experiment nu overgedaan, maar dan bij genetisch gemanipuleerde muizen”, stelt Blom.
Écht hallucineren is wat de muizen deden overigens (dus) niet, legt Blom uit. “Het is verleidelijk om te denken dat de muizen tot ‘hallucineren’ werden gebracht, maar dat is niet zo”, vertelt hij. “Het wel of niet kunnen waarnemen van horizontale of verticale lijnen (ook als die er in werkelijkheid niet zijn) valt strikt genomen niet onder de hallucinaties. Wij noemen dat vervormingen.”
Deze vervormingen zijn kenmerkend voor onder meer het zogenaamde Alice in Wonderland-syndroom; een neurologische aandoening die waarneming beïnvloedt. “Met name daarvoor lijkt mij het werk van deze onderzoeksgroep van groot klinisch belang”, besluit Blom.
Bronnen: Science, EurekAlert!1, 2
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!