Een atlas is een verzameling van kaarten die vaak verschillende soorten informatie bevatten over landen, continenten, en de wereld. Is het mogelijk om een atlas te maken van het brein? Dit idee komt niet compleet uit de lucht vallen: al meer dan 100 jaar geleden maakte Korbinian Brodmann de eerste kaart van het brein aan de hand van celpatronen. Zoals atlassen van de aarde verschillen in hoogte, gewassen, wegen en verbindingen laten zien, proberen wetenschappers nu de structuren, celtypen en verbindingen van het brein in kaart te brengen.
Waarom er verschillende atlassen zijn
Het menselijk brein is enorm complex: er zijn honderden verschillende soorten cellen die beïnvloed worden door genen (net als iedere andere cel in je lichaam). En breinactiviteit omvat zowel elektrische als chemische processen en functies. Zo heb je het Human Connectome Project (HCP), dat verbindingen tussen hersengebieden in kaart heeft gebracht. Ook is er de Allen Human Brain Atlas (AHBA) die genexpressie over verschillende soorten hersencellen in kaart heeft gebracht en nu van plan is om een atlas te maken van alle cellen in het brein! Deze atlassen zorgen ervoor dat wetenschappers toegang hebben tot data die anders niet beschikbaar waren. Ik heb bijvoorbeeld via AHBA-informatie over genexpressie (hoe informatie in genen vertaald wordt naar functies) kunnen gebruiken om te verbinden aan MRI (magnetic resonance imaging) data van mijn eigen projecten.
Hoe atlassen van het brein gebruikt worden
Dankzij deze atlassen is het nu makkelijker dan ooit om te onderzoeken hoe verschillende hersenstructuren te maken hebben met verschillende functies. Een groot voordeel is dat deze atlassen ons tot in de kleinste details laten zien hoe het brein werkt in gezonde mensen. Dat kunnen we weer vergelijken met informatie van patiënten. Er is bijvoorbeeld nu een project dat bekijkt hoe cellen veranderen in de ziekte van Alzheimer, waardoor we betere medicijnen kunnen ontwikkelen. De grootschalige atlas-initiatieven hebben ook geleid tot technologische ontwikkelingen: het HCP heeft geleid tot de ontwikkeling van meerdere nieuwe MR-technieken. Een goed voorbeeld is de ontwikkeling van de functionele MRI-techniek genaamd ‘multi-band’ sequences (waarmee meerdere doorsnedes van het brein tegelijkertijd in beeld gebracht worden). Deze techniek is in het HCP ontwikkeld en is nu wereldwijd de voornaamste manier om fMRI-onderzoek te doen, omdat het sneller is én meer details over het brein in kaart brengt dan eerdere technieken.
De toekomst van de atlas – kan één atlas alles?
De vraag is nu: is het mogelijk om een complete kaart te maken van het brein waarin alles opgenomen is, van genexpressie, celtype, structuren, verbindingen, functies, tot hoeveelheden neurotransmitters?
Ik denk dat het antwoord is: nog niet. Het is erg moeilijk om überhaupt achter al deze informatie te komen. Stel je voor dat je zo’n atlas van de hele wereld hebt: alle rotsen, planten en dieren en alle cellen daarin, hoe de wind en het water bewegen… En dat alles in één. Maar gezien de continue technologische ontwikkelingen, kan ik me goed voorstellen dat we daar in de toekomst wel naartoe gaan: één complete atlas van het brein.
Auteur: Viola Hollestein
Buddy: Marlijn ter Bekke
Redacteur: Christienne Damatac
Vertaling: Wessel Hieselaar
Redacteur vertaling: Felix Klaassen
Foto van Daniel Öberg via Unsplash