Een team Amerikaanse onderzoekers heeft de hersenschors in 180-verschillende regio's in kaart gebracht. van shutterstock.com Pankaj Sah, De universiteit van Queensland

In groot nieuws voor de neurowetenschappen, een team van Amerikaanse onderzoekers onlangs bracht de buitenste laag van de menselijke hersenen in kaart, de hersenschors, in 180 verschillende regio's.

Gebruik van beeldgegevens van de Human Connectome Project - een door de Verenigde Staten door de overheid geleid initiatief om de structurele en functionele verbindingen van de hersenen in kaart te brengen - neurowetenschappers analyseerden de hersenen van 210-gezonde jonge volwassenen. Het resultaat was een moderne atlas van het menselijk brein, waarvan 97-gebieden nog nooit eerder zijn beschreven.

De hersenschors is de gevouwen buitenlaag die de hersenen het kenmerkende rimpelige uiterlijk geeft. Het is verdeeld in linker en rechter hemisferen.

De primaire somatosensorische cortex is het belangrijkste gebied dat verantwoordelijk is voor ons tastgevoel. Wikimedia Commons / BodyParts3D - aangepast, CC BY-SA

We weten dat specifieke regio's van de cortex verantwoordelijk zijn voor verschillende rollen. De primaire somatosensorische cortex, gelegen op een verticale groef naar het midden van de hersenen, is het belangrijkste gebied dat verantwoordelijk is voor ons tastgevoel, bijvoorbeeld.

Het meeste van wat we begrijpen over de gedetailleerde architectuur van de hersenen komt uit knaagdierstudies. Hoewel de hersenen van ratten, muizen en primaten (ons) grotendeels dezelfde structuur hebben, hebben ze duidelijke verschillen.

In tegenstelling tot knaagdieren hebben mensen een grote prefrontale cortex, het gebied dat verantwoordelijk is voor hogere uitvoerende functies, zoals besluitvorming. We communiceren ook via taal en hebben als zodanig specifieke verwerkingsgebieden die verantwoordelijk zijn voor zowel spraak als begrip.

De frenologie stelde dat persoonlijkheidstrekken zich in specifieke delen van de hersenen bevonden. Wikimedia Commons

Verbeteringen in technieken, waaronder functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) - die de hersenactiviteit meet door bloedstroomveranderingen te detecteren - hebben ons in staat gesteld om levende wezens in realtime in ongekend detail in beeld te brengen.

Het eeuwenoude neurowetenschappelijk doel

Het in kaart brengen van de hersenen is eeuwenlang een doel geweest, daterend uit de pseudo-wetenschappelijke discipline van de frenologie in de 19-eeuw, waarbij werd beweerd dat persoonlijkheidstrekken zich in specifieke delen van de hersenen bevonden.

Voorstanders zouden de schedel meten over een corresponderend hersengebied om bijvoorbeeld te bepalen hoe gewetensvol, welwillend of strijdlustig iemand was.

Meer dan een eeuw geleden classificeerde de Duitse anatoom Korbinian Brodmann de hersenen in specifieke gebieden op basis van de structuur en organisatie van cellen in elke regio. Tot nu toe was dit de algemeen aanvaarde kaart van hersengebieden, bekend als Brodmann's gebieden.

In het nieuwe onderzoek gebruikten onderzoekers een combinatie van verschillende MRI-afbeeldingen om hersengebieden in kaart te brengen die verschillend zijn qua structuur en functie. Ze keken naar de fysieke structuur, zoals de dikte van de cortex, welke gebieden werden geactiveerd tijdens bepaalde taken en of deze activiteit werd gecoördineerd met activiteiten in andere regio's.

Sommige gebieden werden voornamelijk geassocieerd met een enkele functie, zoals visuele verwerking of beweging. Maar veel gebieden waren dat niet. Wetenschappers ontdekten zelfs dat netwerken van regio's worden geactiveerd, zelfs wanneer de hersenen zich in rusttoestand bevinden - wanneer er geen expliciete taak wordt uitgevoerd.

Een gedetailleerde hersenkaart - dus wat?

Het nieuw in kaart gebrachte brein is een mijlpaal voor de neurowetenschap. Een bijgewerkte hersenatlas geeft meer inzicht in hoe de hersenen het gedrag controleren en hoe aandoeningen in bepaalde regio's bijdragen aan hersenziektes.

Tot nu toe was de versie van Brodmann de algemeen aanvaarde kaart van hersengebieden. Wikimedia Commons

Hoewel knaagdierhersenatlassen afkomstig zijn van inteeltstammen van dieren die weinig variëren in hun hersenanatomie, is individuele variatie bij de mens gebruikelijk. Er zijn verschillen tussen de anatomie van iemands eigen linker en rechter hersenhelften, laat staan ​​de anatomische verschillen tussen individuen van verschillende leeftijden en geslachten.

Bijvoorbeeld een recente studie van 1,400-mensen vond de linker hippocampus, een gebied geassocieerd met geheugen, was meestal groter bij mannen dan bij vrouwen.

Vanwege deze variatie is het historisch gezien moeilijk geweest om de resultaten van afzonderlijke hersenafbeeldingsstudies te vergelijken en er zeker van te zijn dat de scans activiteit vertonen in hetzelfde hersengebied. Maar nu maken de fijnere indelingen van hersengebieden betere vergelijkingen mogelijk.

De hersenkaart heeft ook praktische toepassingen voor neurochirurgie. Momenteel gebruiken chirurgen een systeem van stereotaxische (3D) coördinaten om specifieke hersengebieden te bepalen en te opereren. Maar dit is niet ideaal, omdat hersengebieden van persoon tot persoon verschillen. Het algoritme dat is gebruikt om de nieuwe atlas te maken, kan nu worden gebruikt om individuele kaarten aan te passen om de chirurgie specifieker te begeleiden.

Verdere categorisatie

Het is waarschijnlijk dat de hersenen verder zijn gecompartimenteerd in nog meer regio's dan de 180 die al is beschreven. Naarmate de beeldvormingstechnologie verbetert, kunnen we andere afzonderlijke subregio's ontdekken die gespecialiseerd zijn in hun make-up of activiteit.

Maar de onderzoekers geloven ook dat sommige van de nieuw in kaart gebrachte gebieden later als subgebieden kunnen worden beschouwd, daarbij verwijzend naar de primaire somatosensorische cortex als voorbeeld. Deze cortex wordt gevormd door zogenaamde somatotopische subgebieden, die hersengebieden zijn die overeenkomen met punt voor punt sensorische receptoren op verschillende delen van het lichaam.

En verschillende groepen beginnen te breng de genomische architectuur in kaart van verschillende hersengebieden. Samen zullen deze nieuwe bevindingen leiden tot een gedetailleerde kaart van het hele menselijk brein.

Pankaj Sah, Directeur - Queensland Brain Institute, De universiteit van Queensland, Dit stuk was co-auteur van Donna Lu, een wetenschapsschrijver aan het Queensland Brain Institute.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.