Pascal Fries heeft op het Donders Instituut een haast mythologische status. Hij werkte daar van 2001 tot 2009 en was net naar Frankfurt vertrokken om zijn eigen hersenonderzoeksinstituut op te richten, toen ik mijn Donderscarrière begon. Mijn beeld van hem is gevormd door de verhalen die over hem rondgingen: dat hij al op zijn dertigste hoogleraar werd (klopt trouwens niet helemaal, hij werd dat ‘pas’ toen hij 36 was), dat hij alleen maar in de allerbeste wetenschappelijke tijdschriften heeft gepubliceerd (klopt), en dat hij geniaal, briljant, een wonderkind, en heel erg getalenteerd is.

Zo’n beeld schept nogal wat verwachtingen en dan kan een lezing van de held zelf bijna alleen maar tegenvallen, zou je denken. Niets is minder waar: de zaal vol taalwetenschappers hing een uur lang aan zijn lippen, terwijl zijn lezing eigenlijk niets met taal te maken had! Een verslag.

Fbrain_wavesries bestudeert de mechanismen waarmee hersengebieden met elkaar communiceren. Het basisidee is dat groepen hersencellen soms gezamenlijk actief, en soms gezamenlijk passief zijn. Dat levert golfbewegingen van activiteit en rust op (‘oscillaties’), die Fries ‘brain rhythms’ noemt. De golfbewegingen hebben namelijk niet allemaal in hetzelfde ritme (ook wel frequentie genoemd): sommige zijn heel snel, andere heel langzaam (zie het plaatje links). Fries onderzoekt of de ritmes met verschillende ‘frequentiebanden’ ook verschillende functies hebben in neuronale communicatie.

Wat gebeurt er bijvoorbeeld als je naar een appel kijkt? Fries laat zien dat er dan een toename van ‘gamma’ frequentie te zien is in de visuele cortex. Als je naast de appel ook een ander object ziet, bijvoorbeeld een blad, dan strijden die twee objecten eigenlijk om aandacht, omdat je niet met volle aandacht naar allebei tegelijk kunt kijken. Fries’ hypothese is dat het beeld van de appel als het ware doorgestuurd wordt naar hogere verwerkingsgebieden in de hersenen (in paars in het plaatje rechts) als de piek van de gamma activiteit in de vroege visuele cortex net voor het moment komt dat de gamma activiteit in de hogere visuele cortex piekt (zie rode en paarse oscillatie in het plaatje rechts). Als de twee gebieden op die manier mooi gesynchroniseerd zijn, kan er informatie worden verstuurd.fries

Wat gebeurt er nu met het andere object, het blad? In het plaatje zie je dat de groene oscillatie piekt juist als de paarse oscillatie zich op het laagste punt bevindt. Je zou kunnen zeggen dat het blaadje dan voor een dichte deur komt te staan: het hogere visuele gebied kan op dat moment even geen informatie ontvangen. Fries noemt dit met een mooie term ‘windows for communication’. Dit is natuurlijk een leuk idee, maar het bijzondere is dat Fries dit ook echt empirisch heeft onderzocht en het blijkt precies te kloppen.

En hoe zit het nu met die verschillende frequenties? Fries laat zien dat de gamma frequentie vooral belangrijk is voor het versturen van informatie van een vroeg gebied naar een hoger gebied (feed-forward) terwijl de ‘beta’ frequentie juist betrokken is bij feedback, het versturen van informatie van een hoger naar een vroeger gebied. Er zijn dus in de hersenen eigenlijk twee ‘kanalen’ voor communicatie, vergelijkbaar met verschillende frequenties van radiozenders.

Fries’ laatste interessante bevinding is dat er naast gamma en beta nog een derde, langzaam frequentiekanaal te zien is in het spectrum: de ‘theta’ frequentie. Waar is die dan voor nodig? Pas op, het wordt nu een beetje ingewikkeld: de theta frequentie heeft invloed op de synchronisatie van gamma. Denk even terug aan het plaatje met de appel en het blad: gamma in het ‘appelgebied’ liep mooi synchroon met gamma in het hogere (paarse) visuele gebied, terwijl gamma in het ‘bladgebied’ juist niet synchroon liep. Theta heeft invloed op precies de communicatie tussen twee hersengebieden.

En nu komt er een magisch gedeelte in Fries’ lezing: het theta ritme blijkt weer samen te hangen met hoe we de wereld waarnemen, hoe we onze aandacht verdelen over alles wat we om ons heen zien zien en horen. Als we namelijk een appel én een blad willen bekijken, zorgt theta ervoor dat we elke 250 milliseconden onze aandacht van het ene naar het andere object verplaatsen. Ondanks dat we ervaren dat we de twee dingen precies tegelijkertijd zien, is dat dus eigenlijk niet zo: in de hersenen wordt supersnel gewisseld tussen de appel en het blad.

Een fascinerend detail voor de taalonderzoekers: het blijkt dat dit thetaritme ook precies het ritme is waarop spraak is ‘afgesteld’. De frequenties van zinnen, conversaties, interviews en zelfs luisterboeken blijken allemaal op het thetakanaal te zitten. En dat niet alleen in Engels of Nederlands, maar ook in Frans en Chinees. De hersenen vinden dat gewoon een fijne zender om naar te luisteren!

f3ded0c8f5Fries vertelde ons dit allemaal met het grootste geduld en op een manier die voor iedereen te begrijpen was. Want ook voor taalonderzoekers was dit een complex en helemaal nieuw verhaal. Het deed me een beetje denken aan de Troonrede: Fries zat dan wel niet op een troon, maar hij sprak net zo gedistingeerd als koningin Beatrix altijd deed. En vanaf vandaag kan ook ik dus een verhaal toevoegen aan de Dondersmythologie over Pascal Fries: dat hij een Nature artikel kan veranderen in een sprookje.

Jolien Francken is promovenda in het Neurobiology of Language Department van Peter Hagoort

Advertenties