This post is also available in Engels.
Geheugen en navigatie: de casus van patiënt H.M.
Een gebied in de hersenen dat belangrijk is voor geheugen en ruimtelijke navigatie is de hippocampus. Veel van de onze kennis over de hippocampus is vergaard in de jaren vijftig, toen een jongeman voor zijn epileptische aanvallen een experimentele operatie onderging met onverwachte gevolgen. Bij deze zogenaamde lobectomie werd een groot deel van zijn mediale temporale kwab weggehaald, het hersengebied waarvan werd gedacht dat het de aanvallen veroorzaakte. Tot verbazing van de onderzoekers die deze behandeling uitvoerden, werd H.M.’s vermogen om nieuwe herinneringen te maken ernstig aangetast. Over zijn ervaringen in het ziekenhuis bleek hij geen nieuwe herinneringen te vormen. Ook zijn vermogen om zich in de ruimte te oriënteren was aangetast. Zelfs de wc kon hij niet vinden. Door deze ongelukkige gevolg van de ingreep verkregen we baanbrekende kennis over de essentiële rol die structuren in die mediale temporale kwab – en in het bijzonder de hippocampus – spelen bij het vormen van herinneringen en ruimtelijke navigatie.
Theoretische basis met Tolman’s mentale kaarten
In 1948 kwam cognitief psycholoog E. Tolman met het idee dat het vermogen om te navigeren gebaseerd is op de mentale representaties die we maken van onze omgeving, zogenaamde cognitieve kaarten. Hij observeerde ratten die hadden geleerd om vanaf een bepaalde locatie in een doolhof de weg naar het voedsel te vinden. Het bleek dat ze hun route naar het voedsel goed konden aanpassen als ze moesten starten vanaf een andere locatie. Dit suggereerde dat de ratten niet simpelweg een route onthouden, maar dat ze een mentale representatie van de omgeving maken waarmee ze zich kunnen aanpassen aan veranderingen. In de jaren die volgden werd ontdekt dat er in verschillende gebieden van de mediale temporale kwab gespecialiseerde hersencellen zijn die een essentiële rol spelen bij de vorming van deze mentale plattegronden.
Gespecialiseerde cellen voor ruimtelijke navigatie
Uit onderzoeken blijkt dat er van de hersencellen gespecialiseerd in navigatie meerdere soorten bestaan. Door de activiteit te meten in deze hersencellen van een rat die een onbekende ruimte verkent, ontdekten O’Keefe en Dostrovsky dat bepaalde cellen alleen werden geactiveerd wanneer het dier zich op specifieke locaties bevond. Deze video, uit een MIT-laboratorium, laat zien hoe verschillende hersencellen (aangeduid met verschillende kleuren) in de hippocampus actief zijn wanneer de rat zich naar een nieuwe locatie beweegt. Jaren later werd weer een ander type cel gevonden dat activeert bij meerdere locaties in een ruimte. Samen vormen die locaties een soort raster in de ruimte. Dankzij zulke rastercellen weten de ratten waar ze zijn en hebben ze een idee van afstanden in een ruimte. Daarnaast bestaan er in de entorhinale cortex grenscellen, die ruimtelijke grenzen detecteren. Als laatste werden ook hoofdrichtingscellen ontdekt die bij vooral activeren wanneer het hoofd van het dier in een specifieke richting gedraaid is. Deze cellen helpen het dier zich te oriënteren ten opzichte van zijn omgeving. Recent onderzoek, met onder andere functionele MRI en metingen onder de schedel, toont aan soortgelijke hersencellen ook bij mensen te vinden zijn.
Terwijl we in de duisternis van de nacht naar de wc zoeken, begeleidt de complexe interactie van de verschillende hersencellen ons veilig naar onze bestemming.
Credits
Auteur: Elena
Buddy: Swantje
Redactie: Vivek
Vertaling: Maartje
Redactie vertaling: Eline
Beeld van Sunil Ray via Unsplash
