Nieuws

Een wereld van oscillaties

maandag, 12 september 2016

Figuur SEQ Figuur \* ARABIC 1:
De hersenen met de somatosensorische
cortex aangegeven in het blauw. [2]

Een wereld van oscillaties

Laten we beginnen met een klein experiment overgenomen van Mike Cohen’s ‘Cycles in the Brain’.[1] Hou je hand alsof je ergens naartoe wil wijzen. Beweeg nu met je wijsvinger heen en weer - alsof je een kind verteld dat hij iets niet mag doen. Maak deze beweging nu heel langzaam - ongeveer 6 seconden voor één keer heen en weer – en probeer deze beweging zo soepel mogelijk te maken. Focus op de vinger, de spieren en de beweging (je ogen dicht doen kan helpen). Voelt het ook daadwerkelijk als een soepele beweging?

Hoe hard ik het ook probeer, het lijkt wel of de beweging steeds houteriger verloopt. In principe voel je korte kleine schokjes in de beweging. Om precies te zijn bewegen je vingers in ongeveer 8 ritmische schokjes per seconde naar de andere kant. Naast dat je vinger met deze frequentie beweegt wordt er op datzelfde moment in de hersenen - in de somatosensorische cortex - ook met ongeveer 8 pulsaties per seconde gevuurd.               

Dit niet-zo-heel-erg-wetenschappelijke experiment laat zien hoe processen in je lichaam en hersenen eigenlijk niks anders dan oscillaties zijn. Ook al ben je er niet bewust van, zijn oscillaties overal. Ze besturen hoe we dingen zien, horen en voelen. Ze besturen hoe je herinneringen aanmaakt en emoties ervaart. En ze besturen de bewegingen van het lichaam.

Oscillaties zijn overal

Hoe meer ik met oscillaties te maken heb, hoe meer ik ze overal tegenkom. De aarde die om de zon draait en door een lichte draaiing van de as van de aarde de seizoenen ritmisch doet veranderen. De oceanen met eb en vloed. De trillingen van aardbevingen die met een snelheid van 3-5 kilometer per seconde over de aardkost bewegen. En 30 seconde later Twitter berichten over diezelfde aardbeving die via lichtgolven door glaskabel met een snelheid van 200,000 kilometer per uur de golven van de aardbeving inhalen. Maar oscillaties bevinden zich ook in je lichaam. Zo klopt mijn hart regelmatig met een ritme van ongeveer 60 pulsaties per minuut in rust. En je slaap-waak ritme dat door het hormoon Cortisol wordt geregeld, die op zijn beurt weer afhangt van de hoeveelheid zonuren op een dag. In de winter heb ik dan ook moeite met uit bed komen, terwijl ik in de zomer veel te vroeg wakker wordt.. erg handig allemaal.

                                

Figuur  SEQ Figuur \* ARABIC 2: De seizoenen van de aarde.[3]

En ze zitten dus ook in de hersenen. Berichten van neuronen - de cellen van de hersenen - worden door middel van elektrochemische signalen aan elkaar door gegeven. Vaak gaat het echter niet om het vuren van enkele neuronen, maar om grote hoeveelheden neuronen die tegelijkertijd vuren.  Elk van deze berichten creëert een klein elektrisch veld dat gemeten kan worden met sensoren. Dit is het principe dat wij als onderzoekers en artsen gebruiken om het elektro-encefalogram (EEG) te meten – het filmpje van de hersenen. En ook bij deze filmpjes wordt het duidelijk dat ook de hersenactiviteit sterk oscilleert.

                                      

Figuur  SEQ Figuur \* ARABIC 3 Een stukje van een hersenfilmpje.[4]

Het vastleggen van hersengolven

Als onderzoeker ben ik geïnteresseerd in het vastleggen van deze oscillaties en de betekenis erachter. Daarvoor plakken we een aantal sensors op het hoofd en meten we een hersenfilmpje. De sensoren werken als een soort antenne en vangen naast de hersenactiviteit ook het lichtnet op. De stroom uit het stopcontact is immers ook niks anders dan een elektrisch signaal dat (in Europa) met 50 trillingen per seconde oscilleert. Een probleem voor het maken van een hersenfilmpje is dat de hersenactiviteit behoorlijk klein is ten opzichte van de spier activiteit en het lichtnet. Deze verstoren het signaal waar we geïnteresseerd in zijn wat we meten met  de signaal tot ruis verhouding. Voor het afnemen van een goede meting moet eerst de opstelling goed getest worden zodat er niet teveel storing wordt opgevangen. Om dit te testen, doen we een zogenaamde fantoom meting. Dat is eigenlijk niks anders dan een proefmeting op een meloen.

                                        

Figuur  SEQ Figuur \* ARABIC 4 Fantoom meting op een meloen. De blauwe draden zijn de draden van de elektroden en de zwarte coil is een stimulator die we in het EGEL II onderzoek gebruiken.

Dat betekent dat we dus wat elektroden op een meloen aansluiten en de meloen met onze meetopstelling gaan ‘meten’, een bloedserieuze zaak. Zo komen we erachter of onze opstelling goed werkt en er niet te veel storing van het lichtnet word opgevangen met onze meting. Daarnaast was hij nog lekker ook!

Door Robert Helling

 

Bronnen tekst en afbeeldingen

[1] Mike X Cohen – ‘Cycles in mind: How brain rhythms control perception and action’ (2015)
[2] Overgenomen van Naima Khatoon – ‘General Psychology’ (2011)
[3] Aangepaste afbeelding, overgenomen van
www.glogster.com
[4] Overgenomen van https://www.imotions.com/