Radboud Universiteit Nijmegen


Ruimte in het mensenbrein

Veelbelovend onderzoek van start in Nijmegen

Elke dag bewegen we ons door bekende en onbekende omgevingen. We vinden de weg terug naar huis, maken omwegen of snijden juist een stuk af. Speciale mechanismen in onze hersenen zorgen ervoor dat we ons kunnen oriënteren in de ruimte, en dat we weten hoe we van de ene naar de andere plaats kunnen gaan. Hoe die mechanismen precies in elkaar zitten, en hoe we die ontwikkelen, is echter nog nauwelijks bekend. Psychologe Gabriele Janzen start een uitgebreid, innovatief onderzoek om in de lacune te voorzien. De onderzoekster van de Radboud Universiteit krijgt hiervoor een Starting Grant van de European Research Council (ERC).

En dat is bijzonder: in een Europese competitie om deze nieuwe subsidie werd slechts 3 procent van de 9167 aanvragen uit heel Europa gehonoreerd. Met het geld kan Janzen een eigen onderzoeksgroep opzetten. In juli 2007 ontving zij al een NWO Vidi-subsidie. Na verrekening van beide subsidies heeft Janzen de komende vijf jaar ongeveer 1,5 miljoen euro te besteden aan dit project.

Ons hoofd zit vol informatie over ruimte, informatie die we continu aanvullen en bijstellen. Routekaarten, stadsplattegronden, de kamerverdeling op je werk, de indeling van de supermarkt en de ordening van je kast. Schijnbaar moeiteloos gebruiken we onze neurale TomTom, schakelen we van de ene kaart over op een andere en halen we de relevante informatie op uit ons geheugen.

Dat ruimtegeheugen heeft een eigen plek in het brein, ontdekte Janzen al in 2004 samen met Miranda van Turenout in het F.C. Donders Centrum in Nijmegen: de parahippocampale gyrus. 'Mensen kregen een tour door een virtueel museum met spullen van bekende Nederlanders. Ze kregen de opdracht om tijdens de tour zowel op de route als op het tentoongestelde speelgoed te letten. Na de tour werd in de MRI-scanner de hersenactiviteit gemeten terwijl mensen naar allerlei verschillende voorwerpen keken. Wat bleek? Het kijken naar voorwerpen die op een kruispunt in het museum hadden gestaan, leverde meer activiteit op in de parahippocampale gyrus dan het kijken naar voorwerpen die gewoon in een gang langs de muur hadden gestaan. Dit kon niet verklaard worden door meer aandacht: het maakte niet uit of het voorwerp wel of geen speelgoed was.'

Altijd alert op weg
'Volwassenen halen onbewust relevante informatie uit hun omgeving die hen helpt de weg te vinden', licht Janzen toe. 'Het rode huis bij het kruispunt onthouden we: óók als we er geen bewuste aandacht aan besteden.'

Janzen hoopt in haar experimenten veel gedetailleerder te ontdekken hoe dit speciale geheugen werkt, hoe informatie over de ruimte in het geheugen wordt gerepresenteerd en hoe we informatie uit dat geheugen ophalen als we ergens de weg zoeken.

Hersenonderzoek bij ratten heeft aangetoond dat dat werkt als een kaart die kan schakelen tussen verschillende schaalgroottes, afhankelijk van of er globaal genavigeerd wordt door een grote ruimte, of gedetailleerd in een kleine. Hoe dat bij mensen werkt, is nog onbekend.

Janzen gaat voor haar onderzoek een heel scala andere, non-invasieve technieken gebruiken: fMRI, EEG, het meten van oogbewegingen en reactietijden, en observaties van navigatiegedrag bij het leren van routes en het herinneren van de weg.

Nijmegen is een uitstekende plaats om dit onderzoek te doen, met de neuro-imaging faciliteiten van het FC Donders Centrum, het mobiele EEG-lab van het Behavioural Science Institute en de ervaring van het Baby Research Centre bij de hand. Want dat is een tweede belangrijk punt dat Janzen wil ontrafelen: hoe ontwikkelen kinderen de 'ruimtevaardigheden'? Werkt het speciale ruimtegeheugen bij kinderen net zo als bij volwassenen en hoe leren zij de relevante van de irrelevante objecten in de ruimte van elkaar te onderscheiden?

Uit de babybox de wereld in
Kinderen tot één jaar zoeken bij een verstopspelletje steeds op dezelfde plek, onafhankelijk van 'verpakking'. Het maakt niet uit of dat de ene keer bijvoorbeeld een doosje is en de volgende keer een doekje. Janzens collega Daniel Haun promoveerde vorig jaar bij het Nijmeegse Max Planck Instituut voor psycholinguïstiek (MPI) op onderzoek dat laat zien dat onze naaste evolutionaire verwanten dat net zo doen: ze kijken steeds op dezelfde plek. Maar terwijl mensapen hun hele leven deze 'spatial cues' blijven gebruiken, veranderen mensenkinderen tussen één en drie jaar van strategie. Ze kijken niet meer naar dezelfde plek, maar juist naar dezelfde verpakking. Gabriele Janzen wil de komende jaren die omslag in het kinderbrein registreren met EEG-experimenten.

'Ook ontstaat er in die jonge jaren variatie tussen mensen van verschillende culturen en taalgroepen, zoals Stephen Levinson van het MPI laat zien. Dat is een sterke aanwijzing dat taal een rol speelt in hoe ruimtelijke informatie wordt opgeslagen in ons brein. Er zijn talen die geen woorden hebben voor links en rechts. In plaats daarvan gebruiken zij de windstreken als referentie. Het is voor de hand liggend dat het voor de representatie van de ruimte nogal wat uitmaakt of je jezelf als referentie gebruikt of de wereld an sich. Dus ook het leren van taal is een factor die we bij het onderzoek betrekken.'

De resultaten die Janzen de komende jaren hoopt te boeken, zullen licht werpen op een alledaagse taak, die heel complex in het brein verankerd is. Dat op zich is al reden genoeg om het onderzoek te doen, maar Janzen denkt ook dat haar werk inzichten zal opleveren die kinderen kunnen helpen bij het leren van strategieën om de weg te vinden, en ook voor de revalidatie van patiënten met hersenbeschadigingen kan het onderzoek nuttige informatie leveren.