Op zoek naar wilskracht in de hersenen

Getalenteerde jonge wetenschappers krijgen van nwo vijf jaar lang jaarlijks zo'n drie ton om hun `dwarse' ideeën uit te voeren. Zesde en laatste deel van een zomerserieserie: de neurofysioloog Richard van Wezel.

In de aangrenzende wei lopen koeien van het proefstation. Het ruikt naar mest. Het `Smartlab' bevindt zich aan de rand van de Utrechtse universiteitswijk De Uithof. Het t-shirt van dr. Richard van Wezel (33), neurofysioloog, is op de rugzijde getooid met een tekening van een pad die door een auto is platgereden: `Should have used the tunnel'.

Van Wezel: ``Bij mijn onderzoek gaat het om aandacht, hoe dat werkt in de hersenen, in welke gebieden dat wordt gestuurd. Bij zo'n plaatje waarin twee vrouwen, een oude en een jonge, verborgen zitten, kun je met je aandacht verschuiven wie je wilt zien. Wat je ziet wordt niet alleen bepaald door het beeld dat op je netvlies valt, maar ook door wat je zelf verwacht of wilt zien, wat je hersenen er van brouwen. Het gaat mij er om: waar neem je die beslissingen en hoe werken die mechanismen?''

Tijdens zijn onderzoek vraagt Van Wezel iemand wel of niet de aandacht op iets te richten en hij meet dan het verschil tussen beide. ``Ik richt me daarbij vooral op het zien van beweging. Wanneer zie je iets bewegen en welke hersengebieden zijn daarbij betrokken bij mens en aap? Zijn het dezelfde hersengebieden? Het is interessant te weten wat zich in apenhersenen afspeelt. Wat is het bewustzijn van dieren, in hoeverre hebben ze dat? Beslissingen worden genomen in de frontaalkwab, een gebied waarin vroeger bij psychiatriache patiënten met lobotomie hersenverbindingen werden doorgesneden, waardoor ze willoos werden. Het onderzoek gaat om feedback van de frontaalkwab naar de mediotemporale cortex, ofwel MT. Dat gebied heeft specifiek te maken met het zien van beweging. Patiënten bij wie dit gebied niet functioneert, zien geen beweging.''

Hij start een computer. Op een laptop ernaast is een cirkel te zien met twee groepen van zes beurtelings verspringende groene balletjes het lijkt alsof ze een rondje lopen. Door je te concentreren kun je de richting omkeren. Van Wezel: ``Fysiek gezien is er helemaal geen beweging, maar een afwisseling van twee beelden. Toch ervaar je het wel als zodanig. Als je een beetje traint kun je de bewegingsrichting steeds wisselen. In de MRI-scan kun je de invloed meten van het frontale `beslissingsgebied' op MT, waarmee je beweging ziet. Dit soort onderzoek doen we ook bij apen.'' Hij vertelt dat hij vier verschillende onderzoektechnieken toepast. ``Dat onderzoek naar oogbewegingen. Ten tweede elektrofysiologisch onderzoek bij apen. De derde vorm ligt op het vlak van de humane psychofysica, waarbij we meten hoe mensen zien, zoals die proef met die bolletjes. Daarmee kun je de invloed van aandacht op het zien van beweging meten. En tenslotte als vierde onderzoek met fMRI-scans, zowel bij mensen als apen.''

We lopen naar een onderzoeksruimte. Van Wezel vertelt dat hij een pilot-studie verricht. ``Er zijn proeven gedaan die erop duiden dat mensen anticiperen op bewegingen die komen gaan en ze al zien.'' In de gang van het gebouw staat een aquarium en er hangt een fotosequentie van een rennende hazewindhond. In een kleine ruimte staat een testopstelling. De proefpersoon, stagiair Michiel, brengt op een U-vormig plastic plaatje pasta aan, die hij gemengd heeft met signaalrode verharder. Vervolgens bijt hij er in. Met dit plaatje wordt straks zijn hoofd gefixeerd, zodat alleen oogbewegingen geregistreerd worden.

Van Wezel: ``Ik ben bij dit onderzoek bezig met implied motion: welke oogbewegingen maak je als je kijkt naar een foto van een rennende persoon voor een muur. Het blijkt dat als je iemand vraagt waar de afgebeelde persoon zich bevindt de blik al is verschoven in de richting waarin die persoon loopt. Het is alsof je de richting van iemand al extrapoleert in de positie waarheen hij gaat.''

Van Wezel neemt me mee naar een aangrenzende ruimte. Ik krijg een mondkapje voor. Een student zit achter apparatuur terwijl in een ruimte voor hem, deels afgescheiden met een gordijn, een aapje naar een monitor kijkt. ``Hij moet naar dat rode stipje in het stippelveld kijken. Iedere keer dat hij er twee, drie seconden naar kijkt, krijgt hij appelsap aangeboden. We zoeken en meten de activiteit van die ene neuron in het MT-gebied, die reageert op beweging, terwijl het dier een cognitieve taak uitvoert.'' Van Wezel geeft de student aanwijzingen. Op een oscilloscoop zijn hersengolven te zien; het hoorbare geruis zijn groepen neuronen. Als het gezochte neuron is getraceerd, neemt het geluid duidelijk toe.

Intussen kruipt Michiel in de andere ruimte onder een tafel door, in een houten kistconstructie, waarop een vierkant metalen raamwerk is gemonteerd. Het gebitplaatje wordt in een standaard geklemd en op de juiste hoogte ingesteld. Van Wezel druppelt verdovingsvloeistof in Michiels oog en na enkele minuten brengt hij een ringvormige contactlens in. De pupil is uitgespaard en langs de buitenrand is koperdraad gewikkeld, waarvan het ragdunne uiteinde verbonden is met de meetapparatuur. ``Een ringetje in een magnetisch veld levert een inductiestroom op. Zo kun je nauwkeurig oogbewegingen bepalen, een techniek die ooit door Collewijn uit Rotterdam is ontwikkeld.''

Michiel krijgt een halfuur lang 28 beelden met bewegende en niet-bewegende personen aangeboden. Hij moet via oogbewegingen de contouren van die personen volgen. Een half uur later, na computerbewerkingen is het eerste resultaat zichtbaar. Op de monitor is links naast de lopende figuur een blauwe, schokkerige contourlijn te zien. Van Wezel: ``Dit komt nog niet overeen met de werkelijke positionering. Om dat goed uit te rekenen, te kalibreren, hebben we meer tijd nodig.''

We lopen terug naar zijn werkkamer. Op de vraag wat het nut van zijn onderzoek is, antwoordt Van Wezel: ``Als mens krijg je allerlei informatie binnen die je filtert. De vraag is hoe dat gebeurt en wat onderliggende mechanismen zijn. Die kennis kun je gebruiken in de robotica en andere vormen van informatiefiltering, zoals internet. Voor een informatiemaatschappij is het interessant te weten hoe de hersenen informatie verwerken. De kennis die we opdoen kan gebruikt worden bij therapieën voor bijvoorbeeld schizofrenie en ADHD. Een belangrijk gegeven is dat je met aandacht dingen kunt aansturen. Vorig jaar was er onderzoek in het nieuws, waarbij elektroden bij mensen waren geïmplanteerd, alleen al door te denken werd een activiteit gestimuleerd: Mind Control. Mensen met verlammingen konden door zich te concentreren voorwerpen of lichaamsdelen bewegen. Als je die lijn doortrekt is het binnen enkele jaren wellicht mogelijk door wilskracht een rolstoel te besturen.''

Van Wezel, afkomstig uit Bilthoven uit een academisch milieu, vertelt dat hij heeft getwijfeld tussen medicijnen, scheikunde en biologie. ``Medische biologie was toen net nieuw. Maar het lag me niet, ik vond het leuker met apparaten te werken. Er was een mogelijkheid een jaar lang informatica, natuurkunde en wiskunde te doen.'' Hij liep stage bij de vroegere professor van de vakgroep, prof. Van de Grind, en verrichtte metingen aan neuronen in het netvlies.

Zijn promotieonderzoek deed Van Wezel ook bij deze vakgroep, maar dan gericht op de visuele cortex. Daarna werkte hij drie jaar als postdoc in de VS, bij Kenneth Britten die experimenten deed, waarmee werd aangetoond dat het MT-gebied bij de aap inderdaad te maken heeft met het zien van bewegen. ``Ik raakte steeds meer gefascineerd door hogere cognitieve processen en dat raakt aan de vraag: wat is bewustzijn? Van het een kwam het ander Er zit een lijn in vanaf het netvlies ben ik steeds hogerop in de hersenen gaan kijken.''

Twee jaar geleden kwam hij terug uit de VS. ``In mijn geval heeft de toekenning van de NWO-subsidie goed gewerkt als je uitgaat van de doelstelling: voorkómen dat jonge wetenschappers wegtrekken. Ik stond op het punt iets anders te gaan doen, was net met een paar mensen een internetbedrijfje begonnen, waar ik nu nog aandeelhouder van ben. Toen kreeg ik dat geld in het kader van de vernieuwingsimpuls. Het mooiste dat er is voor een onderzoeker. Je krijgt een zak geld en mag er vijf jaar lang mee doen wat je wilt.''

Hij zegt dat het moeilijk is de juiste mensen te vinden. ``Maar omdat de IT-branche instort liggen banen nu iets minder voor het opscheppen, wat in mijn voordeel werkt. Bovendien komt dit onderzoek steeds meer in de belangstelling. Mensen willen weten hoe het brein in elkaar zit.'' Op de vraag wat hij hoopt over vijf jaar concreet bereikt te hebben, antwoordt Van Wezel: ``Dat ik meer weet over wat zich afspeelt in die hogere cognitieve gebieden en wat de link is met die lagere gebieden, in dit geval MT. Dat houdt verband met globalere vragen als: wat is perceptie en waar komt `de wil' vandaan? Daarnaast hoop ik een goede groep te kunnen vormen. Dat is een nieuwe uitdaging voor me: een onderzoeksgroep leiden.''