Hersenwerk

Het menselijk brein is het meest ingewikkelde organisme in het universum. In elk brein zijn zowat 100 miljard zenuwcellen met elkaar verbonden via een biljoen connecties. Geen enkele computer komt ook maar in de buurt van zo’n complexiteit, ook het volledige telecommunicatienetwerk niet, dat ‘slechts’ 5 miljard mobiele telefoons met elkaar verbindt. In absolute cijfers wordt het brein enkel geklopt door de Melkweg met zijn minstens 200 miljard sterren, maar die zitten niet verpakt in een schedel met een inhoud van anderhalve liter.

De nieuwe hersenscantechnologie, een voortzetting van de MRI-scanners die in vele ziekenhuizen aangetroffen worden, maakt het voortaan mogelijk in levende hersenen te kijken. Met de steun van de Amerikaanse National Institutes of Health werkt een consortium van wetenschappers uit de hele wereld onder leiding van de Washington University in Saint-Louis en de universiteit van Minnesota samen aan het Human Connectome Project. Het doel is de belangrijkste verbindingen in het brein in kaart te brengen, vast te stellen in hoeverre die tussen individuen verschillen en na te gaan welke delen van de hersenen samenwerken in netwerken. Nu de toestellen en programma’s er zijn om beelden van de verbindingen in het brein te maken, wordt het pas echt boeiend. Midden 2012 wordt het brein van de eerste van 1200 vrijwilligers gescand. De gegevens van het eerste honderdtal worden in de herfst openbaar gemaakt.

De hoofdwegen van de geest

De nieuwe technologie is er niet op gericht elke zenuwcel en haar verbindingen tot in het allerkleinste detail in kaart te brengen. De kaarten brengen details ter grootte van een kubieke millimeter hersenweefsel in beeld, die elk honderdduizenden zenuwcellen bevatten. Met zo’n resolutie moet het mogelijk zijn een begrijpelijk ‘macro-economisch’ beeld van het brein te maken en de voornaamste gebieden en de snelwegen die ze verbinden in kaart te brengen. Net zoals een kaart waarop aangegeven wordt hoe de wereldeconomie in elkaar zit, met landen, industriële centra en de handelsroutes die hen verbinden, maar niet elke werkende mens op de planeet.

Met veel belangstelling wordt uitgekeken naar de vergelijking van de hersenkaarten van de vrijwilligers. Velen behoren tot dezelfde families, die geselecteerd werden omdat ze identieke tweelingen en andere telgen bevatten, waardoor het gemakkelijker wordt uit te pluizen welke invloed de natuur en de opvoeding hebben op het bedradingsplan van de hersenen. “We kunnen niet alleen de typische verbindingen in het menselijk brein verkennen, maar ook zijn spectaculaire complexiteit, de verschillen tussen individuen die ons anders doen denken, voelen en handelen”, zegt dokter David Van Essenn, een neuroloog aan Washington University. Een en ander kan ook leiden tot nieuwe inzichten in hersenaandoeningen. Nu al zijn er aanwijzingen van afwijkende circuits bij autisme en schizofrenie.

De focus op de verbindingen in het brein, in plaats van gebruik te maken van scanners om gewoon na te gaan welke delen van de hersenen oplichten als we verschillende taken uitvoeren, weerspiegelt op zich al het toenemend inzicht dat complexe systemen – de hersenen, de economie of de samenleving – het best beschouwd worden als interactieve, dynamische netwerken die zich als één geheel gedragen. Olaf Sporns, een theoretisch neuroloog aan Indiana University, die de eerste was om voor te stellen het menselijke connectoom in kaart te brengen, is van oordeel dat het project een compleet nieuwe manier van denken over het brein op gang zal brengen. “Misschien krijgen we aan het einde een glimp van het basisplan van het brein te zien”, hoopt hij. “En dan wordt de hele structuur veel verstaanbaarder dan hij nu is.”

De auteur is wetenschapsjournalist en schrijver.

ALUN ANDERSON

Het project zal een compleet nieuwe manier van denken over het brein op gang brengen.