De hersenen in kaart gebracht

Een Brain Map
Een Brain Map
Atlantis doet ook aan Brain Mapping. Wat mag dat dan wel wezen? De letterlijke vertaling, “in kaart brengen van de hersenen”, helpt u wellicht niet veel verder. Daarom zullen we u trachten uit te leggen wat een Brain Map is en hoe die wordt gemaakt.

Uitgangspunt is een eeg, een elektro-encefalogram; dit is een voorstelling van de elektrische spanningsschommelingen die zich voordoen bij hersenactiviteit. Een mens slaapt dan wel regelmatig, zijn hersenen niet – die werken enkel met wisselende ijver; als we wakker zijn, werken ze sneller dan wanneer we slapen. Omdat onze hersenen tijdens ons leven nooit nietsdoen, kunnen er elektrische spanningen, die de medische wereld potentialen noemt, uit worden afgeleid. Die spanningen veranderen voortdurend; net daarom toont een eeg geen rechte lijn, maar een op- en neergaande beweging die we golven noemen. De hoogte van de golven bepaalt de gemeten spanning. Ander kenmerk van een golf is de lengte; heel wat golven zijn kort en volgen elkaar in een hoog tempo op; andere zijn breder en duren dus langer. Om de golflengte te kunnen bepalen, wordt iedere seconde op de curve aangeduid met een verticale streep. Voor de golffrequentie volstaat het dan weer om het aantal golven per seconde te tellen. De medische wereld deelt de golven in bepaalde frequentiegebieden in:
  • De meest langzame golven zijn de deltagolven; daarvan komen er hoogstens 4 per seconde voor. Deltagolven hebben een frequentie van 1 tot 4 Hertz (Hertz, afgekort tot “Hz”, duidt het aantal oscillaties – of golven – per seconde aan).
  • Iets minder langzaam zijn de thètagolven, met een frequentie tussen 4 en 8 Hz.
  • Sneller zijn de alfagolven, die variëren tussen 8 en 12 Hz.
  • De snelste zijn, met 12 tot 30 Hz, de bètagolven.
Om de hersenspanningen te kunnen meten, worden elektroden op de schedel aangebracht. Omdat hun aantal – 19 bij Atlantis - behoorlijk kan oplopen, werken we met een muts waarin de elektroden zijn ingewerkt. Die zorgt er bovendien voor dat de elektroden steeds op de juiste plek zitten. Tot slot wordt nog een speciale gel aangebracht die voor een goed elektrisch contact met de hoofdhuid zorgt. Dan kan de meting starten.

De 19 elektroden leveren 19 curven van de elektrische hersenactiviteit op; die verschillen uiteraard allemaal min of meer, omdat ze op verschillende plaatsen op het hoofd werden geregistreerd. Neurologen moeten een lang leerproces doorlopen voor ze uit die, voor ons leken, wirwar van curven iets kunnen aflezen. Wij bij Atlantis analyseren deze curven met de computer. Die ordent de golven – afzonderlijk voor de 19 afleidingen – eerst volgens de frequenties in de vier frequentiegebieden, en controleert hoe sterk de curven uitzwenken, m.a.w. de spanningen. Vervolgens worden de spanningen in kleur omgezet: beperkte spanningen worden in het blauw weergegeven, sterkere in het groen of geel en hele sterke spanningen krijgen een rode kleur. Zo ontstaan 4 gekleurde voorstellingen van het schedeloppervlak, één voor ieder frequentiegebied; de zone van iedere elektrode wordt in de berekende kleur weergegeven. Het geheel ziet er een beetje uit als de temperatuurkaarten van de weerberichten. Dat zijn de Brain Maps; het onderzoek ervan heet “Brain Mapping”, met andere woorden het in kaart brengen van de hersenen. Doorgaans doen we die oefening tweemaal, een keer met open ogen, en een keer met gesloten ogen.

Omdat de patiënt de muts met de elektroden nog opheeft, grijpen we de gelegenheid aan om nog verdere, veelzeggende onderzoeken uit te voeren waarvan het eeg ook het uitgangspunt vormt: dit noemen we de “geëvoceerde potentialen”. Die maken het mogelijk om de elektrische reactie van de hersenen op een bepaalde prikkel te meten.

Het horen van een korte toon, bijvoorbeeld een “biep-” of “toetgeluid”, lokt ongetwijfeld een elektrische reactie in de hersenen uit. Die reactie zit heel zeker vervat in de op- en neergaande curve van een normaal eeg, alleen kan men die er niet uit distilleren omdat ze in de normale hersenactiviteit verdwijnt. Men kan dit zowat vergelijken met een vol voetbalstadion dat luidkeels “GOAAAAAL” schreeuwt, terwijl een enkele aanwezige “neen” zegt. Dit NEEN zit heel zeker vervat in het geschreeuw, alleen valt het onmogelijk te horen. De hersenen reageren dus elektrisch op een prikkel. Die prikkel moet niet noodzakelijk een toon zijn; het kan net zo goed om een lichtsein, een contactprikkel, enz. gaan. Enige voorwaarde is dat de prikkel waarneembaar en kort is en kan worden herhaald. Om de reactie van de hersenen terug te vinden, passen we een kunstgreep toe: niet alleen het antwoord op een enkele prikkel, maar op heel veel prikkels wordt geregistreerd. Vervolgens is het de beurt aan de computer om het gemiddelde te berekenen van de antwoorden; daarbij wordt de doorsnede van de op- en neergaande bewegingen van het normale eeg bepaald. Alleen het (gemiddelde) antwoord van de hersenen op de prikkel blijft over. Daarvan kan men heel duidelijk de spanningen berekenen en de tijdstippen van de hersenreactie bepalen (deze antwoordcurve toont heel typisch verschillende hoogte- en laagtepunten).

Een verder onderzoek van de geëvoceerde potentialen bestaat erin de patiënt niet steeds dezelfde, maar twee verschillende tonen (prikkels) te laten horen. Vervolgens wordt de onderzochte persoon verzocht heel aandachtig naar een bepaalde toon te luisteren en telkens als hij die hoort bijvoorbeeld een knop in te drukken. De prikkels waarop de patiënt moet reageren, komen minder frequent voor dan de andere en zijn bovendien onregelmatig verspreid. De computer berekent nu afzonderlijk de antwoordcurven voor de frequente prikkels waarop de patiënt niet diende te letten, en voor de minder frequente prikkels waarop hij net wel moest reageren. Dat levert twee verschillende antwoordcurven op, een voor het (gewoon) auditief waarnemen en een tweede voor het bewust luisteren. Dit geldt ook voor visuele of andere prikkels. Ook in dit geval kan men opnieuw de spanning en het tijdstip van de reactie in de twee curven meten.