Wat gebeurt er met een persoon als hij nog maar de helft van zijn hersenen over heeft? We denken dat het antwoord voor de hand ligt. Het orgaan dat verantwoordelijk is voor de belangrijkste levensprocessen is complex en het verlies van een aanzienlijk deel ervan kan tot vreselijke en onherstelbare gevolgen leiden. Zelfs neurowetenschappers verbazen echter nog steeds over de mogelijkheden van onze hersenen. Biopsycholoog Sebastian Ocklenburg deelt onderzoeksresultaten die klinken als de plot van een sciencefictionfilm.
Soms moeten artsen extreme maatregelen nemen om mensenlevens te redden. Een van de meest ingrijpende procedures in de neurochirurgie is hemisferectomie, de volledige verwijdering van een van de hersenhelften. Deze procedure wordt alleen uitgevoerd in zeer zeldzame gevallen van hardnekkige epilepsie als laatste redmiddel wanneer alle andere opties hebben gefaald. Wanneer het aangetaste halfrond wordt verwijderd, wordt de frequentie van epileptische aanvallen, die elk het leven van de patiënt in gevaar brengen, radicaal verminderd of verdwijnt volledig. Maar wat gebeurt er met de patiënt?
Biopsycholoog Sebastian Ocklenburg weet veel over hoe de hersenen en neurotransmitters het gedrag, de gedachten en de gevoelens van mensen beïnvloeden. Hij vertelt over een recente studie die helpt te begrijpen hoe de hersenen kunnen werken als er nog maar de helft van overblijft.
De wetenschappers onderzochten hersennetwerken bij verschillende patiënten, van wie bij elk in de vroege kinderjaren één hersenhelft was verwijderd. De resultaten van het experiment illustreren het vermogen van de hersenen om zelfs na ernstige schade te reorganiseren, als deze schade op jonge leeftijd optreedt.
Zelfs zonder specifieke taken zijn de hersenen erg actief: in deze toestand dromen we bijvoorbeeld
De auteurs gebruikten de neurobiologische techniek van functionele magnetische resonantie beeldvorming (MRI) in rust. In dit onderzoek worden de hersenen van deelnemers gescand met een MRI-scanner, een machine die veel ziekenhuizen tegenwoordig hebben. Een MRI-scanner wordt gebruikt om een reeks afbeeldingen van lichaamsdelen te maken op basis van hun magnetische eigenschappen.
Functionele MRI wordt gebruikt om beelden van de hersenen te maken tijdens een specifieke taak. De proefpersoon spreekt bijvoorbeeld of beweegt zijn vingers. Om in rust een reeks beelden te maken, vraagt de onderzoeker de patiënt om stil in de scanner te liggen en niets te doen.
Desalniettemin vertonen de hersenen, zelfs zonder specifieke taken, veel activiteit: in deze toestand dromen we bijvoorbeeld en onze geest "dwaalt". Door te bepalen welke hersengebieden actief zijn wanneer ze inactief zijn, konden de onderzoekers de functionele netwerken vinden.
De wetenschappers onderzochten de netwerken in rust bij een groep patiënten die in de vroege kinderjaren een operatie ondergingen om de helft van hun hersenen te verwijderen en vergeleken ze met een controlegroep van deelnemers waarbij beide hersenhelften werkten.
Ons ongelooflijke brein
De resultaten waren werkelijk verbluffend. Je zou verwachten dat het verwijderen van de helft van de hersenen de organisatie ervan ernstig zou verstoren. De netwerken van patiënten die een dergelijke operatie ondergingen, leken echter verrassend veel op die van de controlegroep van gezonde mensen.
De onderzoekers identificeerden zeven verschillende functionele netwerken, zoals die geassocieerd met aandacht, visuele en motorische vaardigheden. Bij patiënten met verwijderde halve hersenen was de connectiviteit tussen hersengebieden binnen hetzelfde functionele netwerk opmerkelijk vergelijkbaar met die van de controlegroep met beide hersenhelften. Dit betekent dat de patiënten een normale hersenontwikkeling vertoonden, ondanks de afwezigheid van de helft ervan.
Als de operatie op jonge leeftijd wordt uitgevoerd, behoudt de patiënt meestal normale cognitieve functies en intelligentie.
Er was echter één verschil: de patiënten hadden een duidelijke toename in de verbinding tussen verschillende netwerken. Deze verbeterde verbindingen lijken de processen van corticale reorganisatie te weerspiegelen na het verwijderen van de helft van de hersenen. Met sterkere verbindingen tussen de rest van de hersenen lijken deze mensen het verlies van het andere halfrond aan te kunnen. Als de operatie op jonge leeftijd wordt uitgevoerd, behoudt de patiënt meestal de normale cognitieve functies en intelligentie en kan hij een normaal leven leiden.
Dit is des te indrukwekkender als je bedenkt dat hersenbeschadiging op latere leeftijd, bijvoorbeeld door een beroerte, ernstige gevolgen kan hebben voor het cognitieve vermogen, zelfs als slechts kleine hersengebieden beschadigd zijn.
Het is duidelijk dat een dergelijke compensatie niet altijd en op geen enkele leeftijd plaatsvindt. De resultaten van het onderzoek leveren echter een belangrijke bijdrage aan de studie van de hersenen. Er zijn nog veel hiaten op dit kennisgebied, waardoor neurofysiologen en biopsychologen een breed werkveld hebben en schrijvers en scenarioschrijvers ruimte hebben voor verbeelding.
Over de expert: Sebastian Ocklenburg is een biopsycholoog.