|
Maurits van
den Noort
Katholieke Universiteit
Nijmegen
In dit
artikel zal in het bijzonder
worden ingegaan op de vraag
in hoeverre brainimaging
technieken een interessante
aanvulling kunnen zijn voor
de (para)psychologie.
Achtereenvolgens worden de
volgende technieken
besproken: ERP, PET en fMRI.
Er zal kort worden ingegaan
op de technieken zelf.
Verder zullen de voor- en
nadelen van deze technieken
besproken worden. Tenslotte
zullen een aantal
toepassingen van deze
technieken in de
parapsychologie besproken
worden.
De
parapsychologie kenmerkt
zich van oudsher door twee
verschillende
onderzoeksrichtingen. Aan de
ene kant zijn er de
kwalitatieve onderzoekers.
Een voorbeeld hiervan was
professor Tenhaeff. Deze
onderzoekers richten zich
met name op het in kaart
brengen van paranormale
ervaringen, die gemeld
worden door de mensen. Zo is
professor Tenhaeff in het
bijzonder bekend geworden
door het in kaart brengen
van de ervaringen van de
paragnost Gerard Croiset.
Aan de andere kant zijn er
de kwantitatieve
onderzoekers. Deze
onderzoekers proberen door
middel van wetenschappelijk
verantwoorde experimenten
paranormale vermogens aan te
tonen. Deze meer
kwantitatieve benadering
werd in het verleden gestart
door dr. Rhine die met
behulp van de Zener-kaarten
paranormale vermogens van
proefpersonen probeerde aan
te tonen. Door middel van
kansberekening kon hij
bepalen of proefpersonen
boven kans presteerden en
dus een zekere mate van
paranormaliteit aan de dag
legde. Vandaag de dag heeft
deze meer kwantitatieve
onderzoeksrichting zich
vooral laten inspireren door
de Quantumfysica. De
psychologie en de
natuurkunde zijn altijd al
de wetenschapsgebieden
waartussen de
parapsychologie zich heeft
bewogen.
De laatste
tien jaar zien we een nieuwe
wetenschappelijke
ontwikkeling waarvan ook de
parapsychologie kan gaan
profiteren. Dit
onderzoeksgebied wordt ook
wel 'the cognitive
neuroscience' genoemd.
Gesteund door de technische
ontwikkelingen worden er de
laatste jaren binnen de
neurowetenschappen veel
doorbraken gemaakt. Deze
doorbraken zijn deels de
verdienste van de
samenwerking van
verschillende
wetenschappelijke
disciplines: Geneeskunde,
Psychologie, Biologie,
Natuurkunde & Informatica.
Deels zijn ze de verdienste
van de grote technologische
vooruitgang die de laatste
tien jaar geboekt is.
Hierdoor werd het mogelijk
om tijdens het
wetenschappelijk onderzoek
gebruik te maken van
technieken als: ERP,
PET-scans en fMRI-scans.
Zowel de technologische
ontwikkelingen als de
samenwerking van de
wetenschappelijke
disciplines zullen in de
toekomst nog voor grote
doorbraken gaan zorgen. Niet
voor niets noemde professor
Hagoort (directeur van het
fcDonderscentrum(1)) de 21e
eeuw 'de eeuw van de
neurowetenschappen'.
Maar van
welke technieken maken de
cognitieve
neurowetenschappers dan
gebruik? Eigenlijk passen
zij een heel scala van
technieken toe. Hier valt te
denken aan: CT, MRI, PET,
fMRI, EEG, ERP, MEG, Eco
etc. Omdat het niet de
bedoeling van dit artikel is
om al deze technieken te
bespreken, zullen alleen de
drie belangrijkste
technieken: ERP, fMRI en PET
besproken worden. Misschien
vraagt U zich bij het lezen
van de technieken meteen al
af
1) Het
fcDonderscentrum is een
onlangs geopend
hersenonderzoeksinstituut te
Nijmegen. Hier wordt met
behulp van 1,5 Tesla en 3
Tesla hersenscans onderzoek
gedaan naar allerlei
relevante deelgebieden:
taal, emotie, geheugen,
mentale rotatie etc.
waarom
gebruiken de
neurowetenschappers zoveel
technieken? Het antwoord
hierop is eigenlijk vrij
voor de hand liggend. Alle
technieken hebben namelijk
voordelen en nadelen. Bij de
behandeling van de
technieken zal daarom ook
kort worden ingegaan op
enkele voor- en nadelen van
de techniek.
ERP
De afkorting ERP staat voor
Event Related Potential.
Deze techniek ontwikkelde
zich uit een techniek die al
langer binnen de psychologie
werd toegepast namelijk het
EEG (Electro Encephalo
Gram). Wetenschappers hadden
in het brein ontdekt dat de
zenuwcellen wanneer ze in
rust waren een negatieve
elektrische lading (ongeveer
-70 mV) hadden. Er is
namelijk een ongelijke
verdeling van ionen tussen
de binnenkant en de
buitenkant van de zenuwcel.
Dit elektrische potentiaal
van een zenuwcel in rust
wordt ook wel 'resting
potential' genoemd. Een
belangrijke vondst was dat
deze resting potential ook
daadwerkelijk te meten was
met behulp van een
micro-elektrode. Wanneer de
zenuwcel nu geactiveerd
wordt, zien we een
tijdelijke ontlading (tot
+20 mV) dit wordt het
'action potential' genoemd.
Enkele milliseconden na de
ontlading wordt weer de
oorspronkelijke elektrische
lading bereikt. De meting
tijdens het EEG en het ERP
zijn op dit beginsel
gebaseerd. De ontwikkeling
van de elektronica maakte
het mogelijk om de
elektrische activiteit van
de hersenen en van
afzonderlijke neuronen te
meten. Zo registreerde Hans
Berger al in 1928 voor het
eerst met succes de
elektrische activiteit van
het schedeldak van mensen.
Indien twee
elektroden op de schedel
worden aangebracht en
verbonden worden met een
EEG-apparaat, dat bestaat
uit een versterker en een
schrijver, kan de spanning
tussen deze twee elektroden
worden geregistreerd. Een
dergelijke registratie van
het EEG kan worden
vastgelegd door een pen, die
verticale uitslagen maakt
die corresponderen met de
grootte van het
spanningsverschil. Deze
worden weergeven op een
papier dat met constante
snelheid loopt. Tijdens een
EEG-experiment krijgt de
proefpersoon een aantal
elektrodes op zijn/haar
hoofd geprojecteerd. Het is
voor de registratie van het
signaal van belang dat de
elektrodes direct op de huid
worden geplaatst anders zit
er in de meting te veel
ruis. De elektrodes worden
volgens een vast schema
geprojecteerd, zodat er bij
eventuele afwijkingen in het
signaal ook duidelijk wordt
waar deze activatie in het
brein ongeveer plaatsvindt.
Op het beeldscherm
verschijnen nu allerlei
golven van hersenactivatie.
Wanneer de proefpersoon
bijvoorbeeld slaapt worden
er andere hersengolven
zichtbaar (hoofdzakelijk
Delta-golven) dan wanneer de
proefpersoon aan het rennen
is (Theta-golven). De
patronen van hersengolven
zijn bij EEG-registratie
direct zichtbaar. Nu vroegen
wetenschappers zich af of er
veranderingen zichtbaar zijn
wanneer een proefpersoon een
specifieke taak moet
uitvoeren? Dit bleek
inderdaad het geval. Wanneer
proefpersonen naar een
lampje keken dat aan en uit
ging bleken de hersengolven
inderdaad te veranderen.
Echter, dit
signaal was niet direct
zichtbaar. Hiervoor was het
nodig om de proefpersoon een
heel aantal keren ditzelfde
lampje aan te bieden.
Wanneer men nu alle
EEG-registraties middelde
dan zag men een duidelijk
patroon dat was ontstaan
door de blootstelling van de
proefpersoon aan de
gebeurtenis (in dit
voorbeeld het aangaan van
het lampje). Deze techniek
zou men in het vervolg dan
ook Event Related Potential
(ERP) noemen. Het moge
duidelijk zijn dat deze
techniek inmiddels al in
heel wat onderzoeken is
toegepast. De grote kracht
van ERP zit hem in het feit
dat de registratie van zeer
snelle processen mogelijk is
(ook wel goede temporele
resolutie genoemd). Een
voorbeeld hiervan is
bijvoorbeeld de toepassing
van ERP bij veel
taalonderzoek. Een ander
voordeel zijn de relatief
lage kosten die ermee
gemoeid zijn. Echter een
groot nadeel aan ERP is dat
de precieze lokalisatie van
de processen in het brein
(ook wel spatiele resolutie
genoemd) wel ongeveer
aangeven kan worden, dit is
echter voor bepaalde
onderzoeken absoluut
ontoereikend. De
ERP-techniek bleek een
nuttig hulpmiddel voor de
neurowetenschappers, maar
was zeker niet optimaal.
PET
De ontwikkeling van de
PET-scans (Positron Emission
Tomography) hangt nauw samen
met de ontwikkeling van de
natuurkunde en de nucleaire
geneeskunde. PET is
gebaseerd op het unieke
radioactieve verval van
positronen. Het gaat hier te
ver om de precieze
natuurkundige processen
waarop deze techniek
gebaseerd is uit te leggen.
Kort samengevat komt het er
op neer dat wanneer mensen
zuurstof inademen, die
zuurstof is opgebouwd uit 16
O dwz. 8 protonen en 8
neutronen. De radioactieve
stof die bij PET wordt
gebruikt, wordt voordat het
onderzoek start bij
proefpersonen ingespoten.
Deze stof
bestaat uit 15 O dwz 8
protonen en 7 neutronen.
Deze stof wordt vrijwel
direct in het bloed
opgenomen. 15 O is een
onstabiele stof. Dit heeft
tot gevolg dat de extra
positron botst tegen een
elektron en de energie die
bij deze botsing vrijkomt
zorgt voor de verwijdering
van twee fotonen. Deze
fotonen gaan in een richting
die men zou kunnen aanduiden
als de baan die een hoek van
90 graden maakt met de baan
van waaruit het elektron en
het proton zijn gekomen. De
registratie van die fotonen
vindt plaats aan de hand van
radiatie detectoren. Deze
detectoren zijn verwerkt in
de scanner. Nadat bij de
proefpersoon de radioactieve
stof is toegediend, vinden
er een heel aantal botsingen
van de positronen en de
elektronen plaats. De
fotonen die in dezelfde
richting worden gedetecteerd
wijzen op een radioactieve
gebeurtenis.
De
botsingen die op hetzelfde
tijdstip plaatsvinden worden
door een computer
geregistreerd en
geconverteerd naar een beeld
van de bloedspiegel in het
brein. Wanneer proefpersonen
in de scanner een
experimentele taak
uitvoeren, registreert men
dus indirect de wijzigingen
van de bloedspiegel in het
brein. Hieruit kan worden
afgeleid welke delen van het
brein geactiveerd worden bij
het uitvoeren van de taak.
Er dient hier opgemerkt te
worden dat de radioactieve
stof snel weer vervalt,
zodat toediening hiervan
voor de proefpersoon niet
schadelijk is.
De
PET-scanners hebben het de
neurowetenschappers mogelijk
gemaakt om bij levende
hersenen de verwerking van
bepaalde experimentele taken
te bestuderen. Ook bleek het
mogelijk om de locatie waar
een activatie plaats vond
beter in kaart te brengen
dan tot dan toe mogelijk
was. Echter, het grote
probleem van de PET-scanners
bleek de slechte temporele
resolutie te zijn. De
registratie van de hiervoor
besproken ERP-techniek vindt
in milliseconden plaats,
terwijl de PET-scanners
slechts op secondeniveau
kunnen registreren. Een
ander groot nadeel van deze
techniek bleken de erg hoge
kosten te zijn. Voor de bouw
van een PET-scanner is een
aparte atoomkelder nodig,
hetgeen de kosten al gauw in
de miljoenen Euro doet
lopen.
fMRI
De afkorting fMRI staat voor
functional Magnetic
Resonance Imaging. Bij
fMRI-onderzoek nemen
proefpersonen in een
fMRI-hersenscanner plaats.
In tegenstelling tot bij de
PET-scanner hoeft men de
proefpersoon geen stof toe
te dienen. De hersenscanner
bestaat uit een grote
magneet. De sterkte van de
magneet is relatief klein
(1,5 Tesla of 3 Tesla),
zodat de magnetische
straling voor de
proefpersoon niet schadelijk
is. Opnieuw wordt met behulp
van de scanner op een
indirecte wijze onderzoek
gedaan naar eventuele
bloedspiegel veranderingen
in het brein. Proefpersonen
liggen in de scanner waar ze
een experimentele taak
krijgen aangeboden. Voordat
de proefpersonen de taak
uitvoeren wordt er eerst een
anatomische scan van de
hersenen gemaakt.
Tijdens de
experimentele taak worden er
non-stop beelden gemaakt.
Tevens moet de proefpersoon
een controle taak uitvoeren.
Doormiddel van de
subtractiemethode wordt de
controle taak van de
experimentele taak
afgetrokken. De activatie
die dan over blijft, is de
activatie die nodig is voor
het uitvoeren van de
experimentele taak. fMRI
heeft als groot voordeel dat
de spatiele resolutie
uitstekend is. Op
millimeters kan bepaald
worden waar in het brein de
activatie heeft
plaatsgevonden. Het nadeel
van de fMRI-techniek is de
relatief zwakke temporele
resolutie. Echter deze
resolutie is wel een stuk
beter dan bij de PET-scanner
(ongeveer 1 seconde). Ook
hier zijn de hoge kosten van
deze techniek een groot
probleem. Een fMRI-scanner
en de bijbehorende techniek
kost ook al gauw een paar
miljoen Euro.
De laatste
jaren wordt in de
Neurowetenschappen getracht
de technieken te combineren.
Op deze manier worden de
sterke kanten van de ene
techniek met de sterke
kanten van de andere
techniek gecombineerd. Zo
wordt er veel onderzoek
gedaan naar de combinatie
van ERP en fMRI. Hoewel er
grote voordelen zitten aan
deze ontwikkeling, zal er
toch nog wel een tijdje
voorbij gaan alvorens alle
methodologische problemen
die hiermee gepaard gaan
zijn opgelost.
De
parapsychologie heeft wat
het kwantitatief onderzoek
betreft altijd voor hard
onderzoek gekozen. Deze
experimentele aanpak heeft
er onder andere toe geleid
dat een aantal (para)normale
verschijnselen konden worden
aangetoond. Een belangrijke
nieuwe vraag is, naar mijn
mening, waar in de hersenen
in dat geval deze processen
plaatsvinden? Stel dat
mensen inderdaad in staat
zijn helderziende
waarnemingen te doen, zoals
Ganzfield onderzoek heeft
aangetoond, wordt er in het
brein dan ook activiteit in
de primaire- en andere
visuele gebieden gevonden?
Het zou bijvoorbeeld
interessant zijn om het
Ganzfield experiment, na de
nodige aanpassingen(2), in
een fMRI-scanner uit te
voeren.
Dit kan
meer informatie opleveren
welke hersengebieden bij de
helderziende waarneming
betrokken zijn. Ook zou het
interessant zijn om in zo'n
onderzoek ERP-data mee te
nemen. Misschien geeft dit
ons ook enige informatie in
welk tijdsbestek een
eventuele waarneming wordt
gedaan. Het zou kunnen dat
bijvoorbeeld eerst de meer
emotiegerichte
hersengebieden actief worden
(de gyrus parahippocampales,
gyrus limbiscus), waarna de
visuele gebieden worden
geactiveerd. Een ander
interessant onderzoeksgebied
zou het onderzoek naar
psychokinese kunnen zijn. In
zo'n experiment krijgen
proefpersonen de stimuli, na
enige aanpassing, in de
scanner aangeboden. Er kan
dan worden gekeken of
proefpersonen tijdens het
experiment gebieden
activeren waarvan binnen de
neurowetenschappen bekend is
dat zij betrokken zijn bij
motoriek (bijvoorbeeld de
motorische cortex,
cerebellum etc). Dit zijn zo
maar twee voorbeelden van
onderzoek, er zijn
natuurlijk nog een heel
aantal andere experimenten
voor de parapsychologie
denkbaar.
Persoonlijk
denk ik dat de
parapsychologie erg gebaat
is bij de neuroimaging
technieken die ik in dit
artikel besproken heb. Er
zijn veel toepassingen
hiervan denkbaar die ons
kunnen helpen bij de
beantwoording van vragen
als: Waar in het brein
vinden paranormale processen
plaats? Welke hersengebieden
zijn hierbij betrokken? Het
lijkt me dan ook zinvol dat
parapsychologen zich deze
materie eigen maken.
Daarnaast kan de
samenwerking met andere
wetenschappelijke
disciplines, zoals dat
binnen de neurowetenschappen
gebruikelijk is, ook de
parapsychologie erg dienen.
Want juist door sommige
verschijnselen vanuit
verschillende invalshoeken
te bekijken, komt men vaak
tot wetenschappelijke
doorbraken!
2) Het
stimulusmateriaal wordt in
een fMRI-scanner via een
spiegeltje aangeboden. Dit
spiegeltje zit vast aan een
soort helm. Tijdens het
scanen liggen proefpersonen
namelijk in een soort helm,
dit om ervoor te zorgen dat
proefpersonen tijdens het
onderzoek niet met hun hoofd
kunnen bewegen. Met een
diaprojector is het
vervolgens mogelijk om via
dit spiegeltje de informatie
van een computerbeeldscherm
aan te bieden.
Gazzaniga,
M.S., Ivry, R.B., & Mangun,
G.R. (1998). Cognitive
Neuroscience: the Biology
of the Mind. New York: W.W.
Norton & Company.
Hobson, J. (1989). Slapen en
Dromen. Maastricht:
Wetenschappelijke
Bibliotheek.
Kalat, J.M. (1995).
Biological Psychology. New
York: Brooks Cole Publishing
Company.
Posner, I.P., & Raichle, M.E.
(1996). Images of Mind. New
York: Scientific American
Library.
Noort, M.W.M.L. van den,
Tesink, C., Vandemaele, P.,
Deblaere, K., Van Borsel, J.,
Vingerhoets, G., & Achten,
E. (2002). Processing of
multiple languages in the
brain:
an fMRI study (in press).
|