dti
IzhikevichEdelmanThalamoCorticalModelOwn” by Ncousin

Het brein bestaat uit honderden onderdelen (modules) die elk hun eigen cognitieve functie hebben. Ik ontwikkel technieken om uit te vinden hoe deze modules met elkaar samenwerken. Welke verbindingen bestaan er tussen gebieden? En hoe worden die verbindingen tijdens bijvoorbeeld het lezen van zinnen gebruikt?

De verbindingen tussen modules bevinden zich in de zogenaamde witte stof. Je zou deze verbindingen kunnen zien als de kabels die verschillende onderdelen in je computer met elkaar verbinden. In het brein zijn deze verbindingen met behulp van een MRI scanner niet direct zichtbaar te  maken. Hoe kunnen we de witte stof verbindingen dan toch bekijken? Daarvoor hebben onderzoekers een handig trucje bedacht. We kunnen namelijk wel naar de snelheid van waterdiffusie kijken met een andere scantechniek: Diffusion Tensor Imaging (DTI). In de hersenen zit een hoop water, en de diffusie van water zal sneller zijn met de witte stof banen mee dan loodrecht erop. Door deze richting te volgen kunnen we witte stof banen reconstrueren. Ik probeer in mijn onderzoek precieze lokale modellen te ontwikkelen om de richting van witte stof banen uit te rekenen.

In plaatje A zie je dat watermoleculen alle kanten op kunnen bewegen (de blauwe lijntjes) als ze in een bolvormige ruimte zitten. In plaatje B zie je dat de watermoleculen beperkt worden in hun bewegingsvrijheid: ze bewegen vooral in de lengterichting van de cilinder, dus naar boven en naar beneden, omdat ze aan de zijkanten beperkt worden. Plaatje B is vergelijkbaar met de waterdiffusie in witte stof banen.

Dit is een van mijn interesses. Ik heb daarnaast veel onderzoek gedaan naar het brein in rust, door proefpersonen te testen die geen specifieke taak aan het doen zijn: zogenaamde resting-state fMRI. Heb blijkt dat de hersenactiviteit gedurende rust verrassend gestructureerd is en dat deze activiteit gebruikt kan worden om hersennetwerken te definiëren en verder te bestuderen. Zo heb ik, samen met Huadong Xiang, een gedetailleerde studie gedaan naar het menselijke taalnetwerk. We hebben laten zien hoe onderdelen van dit taalnetwerk met elkaar communiceren in de rusttoestand.

Momenteel ben ik bezig met een nieuwe techniek om de functionele modules binnen netwerken te bepalen. Tot nu toe werd het opdelen van het brein vooral gedaan aan de hand van anatomie, maar we weten dat deze opdeling niet perfect overeenkomt met een functionele indeling van hersenmodules. Door resting-state fMRI data gebruiken en deze met ‘clustering technieken’ op te delen, hoop ik de functionele modules beter te kunnen onderscheiden.

Hubert Fonteijn is als post-doc werkzaam in het Neurobiology of Language department van Peter Hagoort

Advertenties