Het geheugennetwerk is betrapt in het menselijk brein

Hersenwetenschap Bij ratten was zoiets al eens gezien, maar nu zijn ook bij mensen geheugensporen in volle actie gemeten, bij een test bij epilepsiepatiënten.

Illustratie iStock

Het precieze netwerk van een specifieke herinnering is terug te vinden in het brein. In metingen bij epilepsiepatiënten die willekeurige woordcombinaties leerden, bleek dat het netwerk van hersencellen dat actief werd bij het leren precies zo actief werd als bij de ‘overhoring’ het juiste antwoord werd gegeven. Dat gebeurde niet bij een fout antwoord.

In de paar seconden voordat de patiënten het antwoord gaven, zagen de onderzoekers het brein ‘zoeken’ naar het goede antwoord. De activatie van de hersencellen ging dan steeds meer lijken op precies de activatie tijdens de eerdere leerfase, als daarna het juiste antwoord werd gegeven. Een team van Amerikaanse onderzoekers, onder leiding van Kareem Zaghloul (National Institutes of Health), schrijft dit in hun onderzoeksverslag in Science van vorige week.

Omgekeerde volgorde

Iedere woordcombinatie had zijn eigen sequentie van zenuwactiviteit, die ook per proefpersoon verschillend was. Opvallend was ook dat die sequentie hetzelfde bleef als de volgorde van de woorden omgekeerd werd (Crow Jeep in plaats van Jeep Crow). Het is dus niet een optelsom van twee losse netwerken van ieder woord apart. Deze herkenbare opeenvolging van vurende neuronen is dus „intrinsiek belangrijk voor de representatie van individuele concepten in het brein”, schrijven de onderzoekers. Ze zeggen niet dat de door hen gevonden patronen de concepten vormen, omdat ze weliswaar baanbrekende maar toch nog altijd beperkte metingen in het brein hebben gedaan.

Het onderzoek is gedaan bij zes zware-epilepsiepatiënten die ten behoeve van een operatie tijdelijk twee soorten meetapparatuur op en in hun brein geïmplanteerd kregen: een matje met elektroden (iEEG) onder het hersenvlies en een of twee kleine lokale meetapparaatjes. De ingrijpende hersenoperatie was nodig om te bepalen waar de bron van de epilepsie in hun brein lag. Bij vijf van de zes patiënten is daarom later ook een stuk hersenweefsel weggesneden. De apparaten konden onderwijl ook gebruikt worden voor wetenschappelijk onderzoek.

De ‘micro-arrays’ van 4 bij 4 millimeter meten heel lokaal hersenactiviteit met een spijkerbedje van 96 meetnaalden, in de voorste slaapkwab – een hersendeel waarvan bekend is dat het betrokken is bij herinnering. Van het grotere ‘matje’ met ruim honderd platina meetpunten gebruikten de onderzoekers ongeveer de helft die boven de mediale slaapkwab lag, eveneens betrokken bij herinnering.

Rimpelingen in hersenactiviteit

Met de iEEG werden de ‘ripples’ gemeten, waarvan bij ratten al was gevonden dat ze betrokken waren bij het geheugen. Ripples, rimpelingen in hersenactiviteit in een ritme van 1 of 2 hertz, zijn gebeurtenissen in het zoogdierbrein waarbij een groot aantal neuronen in specifieke opvolging actief worden. Die specifieke activiteit van kleine groepjes neuronen kon in detail worden gemeten met de micro-array (het ‘spijkerbedje’).

Het huidige onderzoek grijpt ook terug op metingen bij ratten, waarbij dit soort sequenties kon worden gemeten als herinnering aan een tocht door een labyrint. Die sequenties kwamen zelfs terug in hun dromen.

Luister ook naar deze aflevering van onze podcastserie NRC Onbehaarde Apen over de wonderen van het geheugen : Onbehaarde Apen #4: Hoe je de toekomst kunt onthouden

U kunt zich ook abonneren via Apple Podcasts, Stitcher, Spotify, Castbox of RSS.