Wist je dat er in je klas op de basisschool een of twee kinderen zaten met een genetische taalafwijking? Dit zou in ieder geval statistisch zo kunnen zijn: 1 op de 20 basisschoolkinderen hebben ernstige problemen met dagelijks taalgebruik. Deze aandoening wordt ook wel ESM (Ernstige spraak- en taalmoeilijkheden) genoemd. Veel kinderen kunnen hiervoor behandeld worden en daarna normale taalvaardigheden ontwikkelen, dus je hebt het misschien niet eens gemerkt. Maar om ESM goed te kunnen behandelen en daarmee het leven van deze kinderen te verbeteren, moeten wetenschappers de oorzaak ervan begrijpen.

Hoe ‘patchwork families’ taalonderzoek kunnen helpen

marvin_author_templateIn het afgelopen decennium hebben we een hoop geleerd over verschillende taalstoornissen. Sommige zijn het gevolg van de omgeving waarin een kind opgroeit, terwijl andere een genetische oorzaak hebben. Om het verschil tussen deze twee aan te tonen is veel tweelingenonderzoek gedaan. Onderzoekers gaan op zoek naar kinderen met een taalstoornis die een eeneiïge tweelingbroer of -zus hebben, en vergelijken hun taalvaardigheden. De meeste eeneiïge tweelingen groeien samen op, maar er zijn ook tweelingen die apart van elkaar zijn opgegroeid. Zulke tweelingen bieden een unieke mogelijkheid voor de wetenschap: ze delen namelijk al hun genen, maar door hun verschillende achtergrond delen ze geen van hun ervaringen. Als beide tweelingbroers of -zussen nu dezelfde taalstoornis hebben, zelfs als ze niet samen zijn opgegroeid, dan weten we dat de oorzaak van de stoornis in de genen moet liggen. Zo’n taalstoornis wordt een genetische taalafwijking genoemd.

Met behulp van dit soort tweelingenonderzoek is het wetenschappers zelfs gelukt om specifieke genen aan te wijzen die verantwoordelijk zijn voor een bepaalde taalstoornis. Er is alleen nog maar heel weinig bekend over waarom bepaalde genen een taalstoornis veroorzaken.

Hoe we hersenen maken en laten praten

Om de relatie tussen genen en taalafwijkingen beter te begrijpen, hebben wetenschappers ontdekt hoe ze cellen kunnen kweken op een schoteltje in het laboratorium. We kunnen iemands huidcellen afnemen en deze terugbrengen tot stamcellen, die we vervolgens laten groeien tot groepjes neuronen. Een soort mini-brein dus – om precies te zijn, één miljoenste van de grootte van onze hersenen. Zulke bij elkaar gelapte groepjes cellen kunnen natuurlijk niet echt een bewustzijn hebben. Maar ze organiseren zichzelf en communiceren met elkaar op een manier die heel veel lijkt op de neuronen in onze hersenen. Deze neuronen zijn namelijk in staat om een netwerk te vormen, een infrastructuur die een beetje lijkt op een spinnenweb, en die ervoor zorgt dat neuronen onderling informatie uit kunnen wisselen – precies zoals de neuronen in je eigen brein.

neuron_network_petri_2
Van genen, naar neuronale netwerken, naar het ontstaan van taal.

Zulke laboratoriumbreintjes zijn ideale proefpersonen voor experimenten met echte mensenlijke neuronen zonder dat je iemand pijn hoeft te doen. We kunnen allerlei soorten neuronen kweken van verschillende combinaties van genen: zo kun je op het ene petrischaaltje neuronen kweken met de genen van een gezond persoon, en op het andere schaaltje neuronen die lijken op iemand met een taalstoornis.

Maar hoe kunnen we van deze minibreintjes nu iets leren over de relatie tussen genen en taal? Ze hebben geen oren, geen mond en geen bewustzijn, en ze zijn natuurlijk veel te klein om zoiets ingewikkelds als taal te verwerken. Wel kunnen we dingen leren van een minibrein en vervolgens doen alsof het een veel groter, realistischer brein is. Daar hebben we grote en krachtige computers voor nodig. Eerst bestuderen we de gezonde en afwijkende minibreintjes in detail, en vervolgens kunnen we ze simuleren. Dit werkt als volgt: we creëren een computerprogramma dat zich precies zo gedraagt als de neuronen in het minibrein. Zo’n gesimuleerd brein kunnen we vervolgens blootstellen aan echte taalstructuren (zinnen). Als alles volgens plan verloopt, zullen de gesimuleerde afwijkende neuronen zinnen anders verwerken dan de gesimuleerde gezonde neuronen. Omdat we dankzij de computer heel precies weten hoe de gesimuleerde neuronen werken, kan een verschil tussen gezonde en afwijkende computerbreinen ons iets leren over hoe taal wordt verwerkt en op welke punten het mis kan gaan.

Eerst bestuderen we de gezonde en afwijkende minibreintjes in detail, en vervolgens kunnen we ze simuleren.

Het combineren van onderzoek naar minibreintjes en computersimulaties staat nog in de kinderschoenen, dus we zullen vast nog tegen een aantal problemen oplopen die we moeten oplossen. Dit alles doet misschien een beetje denken aan een experiment van Dr. Frankenstein.. maar als het een succes wordt, hebben we een gloednieuw instrument in handen om de precieze invloed van de genen op ESM te achterhalen. En zodra we de oorzaken van ESM beter begrijpen, is dat een grote stap voorwaarts voor het behandelen van mensen die eraan lijden.

Advertenties