Hersenen te vergelijken met computer en telefoon

Onze kleine hersenen verwerken informatie op een efficiënte manier

07-02-2020 | 16:12

Onze telefoons en computers gebruiken allerlei slimme trucs om de benodigde opslagruimte te beperken. Bijvoorbeeld, MP3 en JPEG-compressie voor geluid en beeldweergave laten delen weg die we als mensen niet kunnen waarnemen. Onze computers en telefoons gebruiken hiervoor de zogenaamde Fouriertransformatie die signalen kan splitsen in verschillende frequenties. We zien dit ook bij een prisma, die wit licht uiteen kan rafelen in afzonderlijke kleuren. Neurofysiologen van de Vrije Universiteit Amsterdam, Universiteit Leipzig, en Universiteit Straatsburg onderzochten of het brein een soortgelijke aanpak gebruikt en signalen splitst in frequenties. Hun onderzoek is gepubliceerd in eLife.

Korrelcellen
De kleine hersenen ontvangen signalen van sensorische organen zoals de ogen, oren en de huid. Deze signalen worden vrijwel onveranderd doorgegeven via zenuwcellen tot ze de ‘korrelcellen’ in de kleine hersenen bereiken. Deze signalen bevatten sterk verschillende frequenties. Sommige informatie komt aan met enkele impulsen per seconde, andere informatie met wel duizend impulsen per seconde. De wetenschappers ontdekten hoe een simpel en klein hersencelletje als de korrelcel zo’n grote diversiteit aan input kan verwerken.

Exacte positie
De onderzoekers onderzochten of korrelcellen een uniforme groep vormen zoals altijd werd verondersteld. Zij laten met elektrische en anatomische metingen aan korrelcellen zien dat er sterke verschillen zijn afhankelijk van de exacte positie van de korrelcel in de kleine hersenen. Deze verschillen zorgen ervoor dat sommige korrelcellen gevoelig zijn in een beperkt frequentiebereik, maar dat alle korrelcellen samen het gehele frequentiebereik kunnen verwerken. Met verder onderzoek laten zij zien dat het hele netwerk van de kleine hersenen gespecialiseerde banen heeft voor deze verschillen in frequenties. Computersimulaties laten tenslotte zien dat deze specialisaties van korrelcellen en van het netwerk ervoor zorgen dat de kleine hersenen meer informatie kunnen opslaan, of minder korrelcellen nodig hebben dan zonder de specialisaties.

Deze resultaten dragen bij aan het begrip van de kleine hersenen, maar ook hoe informatie opgeslagen kan worden in de hersenen in het algemeen en hoe hersencellen werken. Toekomstig onderzoek moet uitwijzen of het hier gevonden mechanisme een algemeen mechanisme is in de hersenen en of andere hersengebieden dezelfde aanpak gebruiken.

foto: Stefan Hallerman & Isabelle Straub
Er is een prisma te zien die signalen in korrelcellen (gekleurde cellen) kan splitsen. De achtergrond is een foto van een van de experimenten waarbij met een elektrode (linksonder) een cel gemeten wordt.