Deze camera neemt het denken van je hersenen op
Wat gebeurt er in je hoofd? Het is een vraag die neurowetenschappers al lange tijd beantwoord willen hebben. Van de weg naar huis weten tot herinneren waar je voedsel kan vinden, de manier waarop de hersenen informatie verwerken is al jaren grotendeels een mysterie.
Een reden waarom het moeilijk is voor wetenschappers om te leren wat er in de hersenen gebeurt, is dat ze niet kunnen zien hoe de informatiebewegende neuronen in realtime werken. “Dat is de heilige graal van begrijpen hoe de hersenen werken”, zegt Kunal Ghosh, oprichter van Inscopix, het bedrijf achter de live-streaming hersencamera die nu wereldwijd in laboratoriums gebruikt wordt.
De muiscamera die een paar jaar geleden voor het eerst geïntroduceerd werd, wordt zowel gebruikt in onderzoekslaboratoria als tijdens farmaceutisch testen. De eerste bevindingen worden nu langzaam aan gedeeld.
Het apparaat is onderdeel van een groeiend netwerk van technologie dat gebouwd wordt om de fundamentele vraag te beantwoorden: wat doen de hersenen? Deze vraag wordt niet alleen gesteld door wetenschappers in een lab, maar ook regeringen wereldwijd willen het antwoord weten. In de VS heeft men al meer dan 300 miljoen dollar geïnvesteerd in de eerste twee jaar van een tienjarig project, wat ze het “BRAIN initiative” noemen.
Het project werd in 2013 gestart door President Obama en is gericht op het begrijpen van de relatie tussen de activiteiten van de hersenen en het gedrag van mensen. Dr Thomas Insel, directeur van de National Institute of Mental Health geeft het volgende aan: “Het BRAIN initiative probeer de taal van de hersenen te decoderen met de snelheid van gedachte”.
Een nieuwe fluorescente camera
Deze eerste live-action hersencamera die gebouwd is om de grote bewegingen van de hersenen vast te leggen die we nog nooit eerder hebben gezien, is een onderdeel van een tweedelig systeem. Ten eerste worden muizen geïnjecteerd met een superdun naaldachtig objectief of ze gekweekt in het laboratorium met groepen van fluorescente cellen die oplichten voor de systeemcamera. Zodra een aantal hersenneuronen van de muizen gloeien, kunnen onderzoekers de knaagdieren zeer kleine camera’s bevestigen, welke de muizen dragen als een helm.
Professor Mark Schnitzer die hielp om de hersencamera uit te vinden, heeft zelf ook een aantal belangrijke ontdekkingen gedaan over hoe de hersenen coderen voor plaats en ruimte. Hij en zijn team bij de Stanford University ontdekten dat bepaalde neuronen alleen maar oplichten toen de muis op een bepaalde plek was. “Dus we kunnen zien hoe de hersenen zich aanpassen wanneer ze meer bekend raken in een omgeving en hoe deze neurale circuits werken wanneer dieren een bepaalde route herinneren.”
“Het gaat om meer dan begrijpen hoe de hersenen werken”, zegt Ghosh. “Het gaat om het begrijpen hoe de hersenen niet werken en compleet nieuwe therapeutische methodes kunnen ontwikkelen”, voor ziektes zoals Parkinson en Alzheimer, aandoeningen zoals Schizofrenie en zelfs nicotineverslavingen.
Professor Schnitzer zegt dat de camera grote gevolgen kan hebben op de manier waarop we deze ziektes behandelen en medicijnen ontwikkelen, zodat een meer geavanceerde aanpak voor behandelingen mogelijk is. Dit komt volgens hem omdat wanneer wetenschappers meer weten over waar en hoe geheugens en patronen gecreëerd worden, behandelingen meer kunnen doen dan alleen maar het aantal chemicaliën verhogen of verlagen. In plaats daarvan kunnen ze nadenken over hoe het gedrag gevormd is en die informatie gebruiken om een behandeling op te stellen.
En nu?
Momenteel is de camera alleen maar voor knaagdieren. Inscopix zegt dat primaten de volgende stap zijn. Maar Insel, de mentale gezondheidsexpert, zegt dat een manier vinden om een camera voor de menselijke hersenen te bouwen belangrijk zal zijn nu we steeds meer ontdekken over hoe deze werken (zolang een camera uiteraard veilig geplaatst en geïnstalleerd kan worden, zonder fluorescente mensenhersenen te kweken).
Insel geeft aan dat honderdduizenden Parkinson patiënten al diepe hersenstimulatoren in hun hoofd hebben. En alhoewel een live-action hersencamera niet een antwoord zal kunnen geven op de veelgestelde vraag: “Wat denk je nu?”, kan hij wel helpen om ontdekken over hoe we denken en hoe we neurale problemen effectiever aan kunnen pakken wanneer de hersenen beginnen te ontsporen.