Als u deze RADblog volgt, dan is het u waarschijnlijk al opgevallen dat het brein een terugkerend onderwerp is. Onlangs werd er een blog gepubliceerd met als titel: “Verslaafde voelt beloning moeilijk aan!”. In deze blog zag u de volgende indrukwekkende plaatjes van het brein:
Iedereen heeft waarschijnlijk weleens zulke plaatjes gezien van de hersenen waarop bepaalde gebieden van het brein in kleur zijn weergegeven. In deze gekleurde gebieden is tijdens het onderzoek verhoogde (oranje) of verlaagde (blauw) hersenactiviteit gemeten. Toch weten maar weinigen hoe deze hersenplaatjes tot stand komen. Daarom leg ik in deze blog uit hoe je door middel van fMRI onderzoek zulke plaatjes kunt maken van het brein.
MRI staat voor Magnetic Resonance Imaging, ofwel beeldvorming van het brein met behulp van magnetische resonantie. Een MRI-scan laat de anatomie van het brein zien, ofwel hoe is de structuur van het brein, zijn de verschillende gebieden groot of klein, en is er veel of weinig witte of grijze stof. Zoals op het plaatje linksonder.
Een fMRI-scan is een functionele scan. Met functionele MRI kan de plaats van hersenactiviteit bepaald worden. Zoals op het plaatje rechtsonder. Om een beeld van de hersenen in actieve toestand te maken moet de deelnemer een (computer) taak uitvoeren terwijl hij/zij in de MRI scanner ligt.
Een MRI-scanner heeft de vorm van een buis. Om een fMRI-scan en dus plaatjes van het brein te maken, leggen we de deelnemer op een bed in de MRI-scanner. De deelnemer kan terwijl hij/zij in de scanner ligt taken uitvoeren, doordat hij/zij via een spiegeltje op een computerscherm kan kijken. Op het computerscherm staan de instructies voor de taak. De deelnemer krijgt vaak ook een knoppenkastje mee, waarmee hij/zij kan reageren.
Op het moment dat een specifiek breingebied actief wordt, zal er extra zuurstof nodig zijn in dit gedeelte van de hersenen. De fMRI scanner bestaat uit een sterke magneet die in staat is om het verschil tussen zuurstofrijk en zuurstofarm bloed te meten. Zuurstofrijk bloed heeft namelijk andere magnetische eigenschappen dan zuurstofarm bloed. Dit komt doordat je bloed bestaat uit rode bloedlichaampjes die zuurstof kunnen transporteren. Deze rode bloedlichaampjes bevatten ijzerionen en deze ijzerionen worden héél sterk aangetrokken door de MRI magneet op het moment dat ze geen zuurstof transporteren. Ze verstoren als het ware het magnetische veld, waardoor we minder signaal zien in niet actieve brein gebieden. Op het moment dat ze wel zuurstof transporteren naar actieve brein gebieden verbinden de ijzerionen van de rode bloedlichaampjes zich met zuurstof, waardoor ze geen aantrekkingskracht meer hebben tot de MRI magneet. Het magnetische veld is hierdoor méér uniform, waardoor we in actieve brein gebieden méér signaal zien. De verhouding tussen zuurstofrijk en zuurstofarm bloed wordt dus als signaal opgepikt door de scanner en zo weten we op welke plaatsen in het brein meer of minder zuurstofrijk bloed zit en waar het brein dus actiever is of minder actief. Dit is wat we, na statistische analyses, terugzien in de hersenplaatjes1.
In onze onderzoeken gebruiken we fMRI bijvoorbeeld om de effecten van meeroken te onderzoeken. We kijken of er verschillen zichtbaar zijn in de hersenen van jongeren die veel of weinig zijn blootgesteld aan tabaksrook in de omgeving, ofwel jongeren die meeroken. Om dit te onderzoeken ondergaan de jongeren een fMRI scan terwijl ze een taakje doen waarmee ze geld kunnen verdienen. Hierdoor zal het beloningssysteem actief worden en kunnen we zien of de functionaliteit van het beloningssysteem verschilt tussen jongeren die veel of weinig zijn blootgesteld aan tabaksrook in de omgeving.
Ben je na het lezen van deze blog enthousiast geworden en zou je ook wel een keertje mee willen doen aan MRI onderzoek? Dat kan. Voor verschillende onderzoeken zijn we opzoek naar deelnemers tussen de 12 en 18 jaar. Voor meer informatie zie http://www.rokersbrein.nl/aanmelden
Deze blog is geschreven door Joyce Dieleman (Trimbos Instituut/ Radboud Universiteit)
Referenties
1. John C. Gore (2003). Principles and practice of functional MRI of the human brain. J Clin Invest 112(1): 4-9.