Analyse Dieren in de hersenscanner

Ligt een krokodil in de hersenscanner

Beeld Gregory Berns

Waarom alleen het menselijk brein onderzoeken met een hersenscanner? Drie voorbeelden van dieren in de MRI en de lessen die wetenschappers daarvan leerden.

1. Hoe onze hersenen een beetje lijken op die van krokodillen

Dieren in een scanner krijgen is niet zonder risico’s. Probeer het maar eens bij een krokodil zonder een hand te verliezen of de kostbare machinerie te beschadigen. Toch lukte het een onderzoeksteam geleid door biopsycholoog Felix Ströckens aan de Ruhr Universiteit in Bochum om een krokodil zonder problemen in de scanner te leggen.

Krokodil in hersenscanner. Beeld Mehdi Behroozi

De jonge Nijlkrokodillen waren licht verdoofd en met een speciale klem vastgezet. ‘Gelukkig bleken de dieren op hun gemak in de scanner’, zegt Ströckens. Dit kwam goed uit, want voor het maken van een hersenplaatje moet het proefdier compleet stil liggen. Het team publiceerde hun bevindingen onlangs in vakblad Proceedings of the Royal Society B.

Ströckens en zijn collega’s onderzochten welke hersenstructuren krokodillen gebruiken om geluiden te verwerken. Voor wetenschappers is het interessant om zulke gegevens te vergelijken met de hersenfuncties van recentere diersoorten, omdat dat inzicht biedt in de evolutie van hersenen. Het krokodillenbrein is namelijk primitief en een soort ‘basisversie’ van zoogdierhersenen.

Het team liet de dieren luisteren naar simpele tonen en Concerto No. 4 van Bach  terwijl ze onder de scanner lagen. Op de monitor was vervolgens te zien welke gebieden in de hersenen van de krokodillen door het geluid actief werden. Dat bleek bij Bach een heel ander hersengebied dan bij de simpele tonen. Ströckens: ‘Zo’n hersengebied om complexe geluiden te verwerken is terug te vinden in de hersenen van verder geëvolueerde dieren zoals vogels en zoogdieren, waaronder wij mensen.’ De resultaten wijzen er dus op dat dierenhersenen al vroeg in de evolutie complexe geluiden konden verwerken. 

2. Hoe honden van ons houden

De Amerikaanse hersenwetenschapper en schrijver Gregory Berns gaat een stuk verder dan de krokodillenmannen. Hij gebruikt hersenscans om het gevoelsleven van honden te ontrafelen. In zijn boek How Dogs Love Us beschrijft hij hoe hij dat deed bij een groepje honden, waaronder zijn eigen terriër Callie.

Berns en zijn collega’s lieten de honden geuren van mensen en soortgenoten ruiken terwijl de dieren in de scanner lagen. Al die geuren zorgden voor activiteit in de reukkolf, een hersenstructuur die betrokken is bij de perceptie van geur. Opvallend was dat de geur van het baasje ook een ander gebied deed oplichten, namelijk de nucleus caudatus, een gebied dat neurowetenschappers associëren met positieve verwachtingen.

Volgens Berns wijst dit erop dat honden meer gericht zijn op ons mensen dan op hun soortgenoten. In zijn boek beweert hij zelfs dat honden op een vergelijkbare manier van ons houden als wij van hen. 

3. Hoe een dode zalm kan dromen

De zalm was afkomstig uit de viswinkel en dus hartstikke dood. Maar toch zag de Amerikaanse neurowetenschapper Craig Bennett stukjes brein van de vis oplichten bij onderzoek in de hersenscanner. Bennett en zijn collega’s waren bezig met een psychologisch onderzoek en scanden de zalm om de machine te controleren. Ze ‘onderwierpen’ het dier aan een standaardtest: het moest naar gezichten kijken en beoordelen hoe de personen in kwestie zich voelden.

De zalm leek inderdaad te overwegen wat hij zeggen moest. Althans, dat suggereerde de scan. Een dood dier heeft vanzelfsprekend geen hersenactiviteit, dat wist Bennett natuurlijk dondersgoed. Hoe kan het dan dat het toch zo leek?

Om een scan om te zetten in beeld moet de computer duizenden punten in de hersenen met elkaar vergelijken en analyseren. Door deze overvloed aan vergelijkingen is de kans groot dat men activiteit vindt die niet bestaat. Door statistici worden zulke resultaten valse positieven genoemd. Als een onderzoeker daarvoor niet corrigeert, kan het dus lijken dat een dode zalm droomt. Bennett publiceerde dit bizarre breinonderzoek om collega’s in het veld te waarschuwen voor het hoge risico op valse resultaten bij hersenonderzoek.

Hersenscan onzinscan?

De onderzoeken van de krokodil, hond en zalm maakten allen gebruik van een type hersenscan genaamd functionele MRI. De apparatuur registreert de toename van zuurstofrijk bloed, wat duidt op verhoogde hersenactiviteit.

Het gebruik van zulke scans wordt sinds de fameuze dode zalm vaak bekritiseerd. De Zweedse statisticus en specialist op het gebied van functionele MRI Anders Eklund wijst in een onderzoek uit 2016 in Proceedings of the National Academy of Sciences op de nadelen van de techniek.

Maar volgens Serge Rombouts, hoogleraar cognitieve neuroimaging aan het LUMC en Universiteit Leiden, illustreert de studie met de dode zalm juist dat de techniek werkt als wetenschappers rekening houden met haar tekortkomingen. Bennett was erop uit om dit aan te tonen; hij gebruikte expres hoge drempelwaarden en onvolledige statistiek. Bij een herhaling van het experiment paste hij de foutmarges aan en bleef het brein van de dode vis donker en dood.

Het moeilijke van hersenonderzoek is dat er karrenvrachten data bij komen kijken. ‘De statistiek en de verwerking daarvan is vaak het probleem’, zegt neuropsycholoog Alexander Sack, verbonden aan de faculteit neurowetenschappen van de Universiteit Maastricht. Dit maakt de techniek niet onbruikbaar. Integendeel, zegt Sack: ‘Mits er rekening wordt gehouden met de kans op valse positieven is functionele MRI een zeer bruikbare methode’.

Rombouts en Sack delen de visie dat het te ver gaat om liefde voor het baasje toe te schrijven aan een oplichtende nucleus caudata van een hond. Sack: ‘We zijn nog bezig de hersenen op een basaal niveau te doorgronden, dus emoties zoals liefde zijn veel te complex om te kunnen duiden met een hersenscan.’ Over het krokodillenonderzoek waren Rombouts en Sack meer te spreken: de onderzoekers maten enkel objectief het effect van geluiden op de hersenactiviteit.

Net zoals alle wetenschappelijke disciplines moet functioneel hersenonderzoek bij dieren voldoen aan verschillende (statistische) eisen: genoeg proefdieren, correcties voor overvloed aan data en ruis. Als dat is geregeld, is het ineens geen gek idee om een krokodil naar klassieke muziek te laten luisteren in de naam der wetenschap. 

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.