De hersenen, een ultrakort overzicht

‘Het meest complexe object in het universum’ weegt 1300 gram en bevat honderden miljarden hersencellen – neuronen – die kriskras met elkaar zijn verbonden via honderden biljoenen communicatieverbindingen. De anatomische structuur weerspiegelt in grote lijnen de evolutiegeschiedenis. Onze hersenen zijn een samengesteld geheel waarbij in de loop van de ontwikkeling steeds geavanceerdere structuren over elkaar heen werden gelegd.

Helemaal binnenin zitten onze meest primitieve delen, de kleine hersenen en de hersenstam. Die zorgen respectievelijk voor de basale controle over de bewegingen en voor het op gang houden van de hart- en longfuncties, en samen corresponderen ze grofweg met het reptielenbrein.

het limbisch systeem

Tijdens de ontwikkeling van reptiel naar zoogdier kwamen er andere structuren bij, die tegenwoordig boven de hersenstam gestapeld liggen. De binnenste daarvan zijn de basale ganglia, die voornamelijk betrokken zijn bij het regelen en aanpassen van beweging, en daarna komt het limbisch systeem, dat vaak wordt aangeduid als het fundament van ons gevoelsleven. Dit systeem bestaat uit gespecialiseerde structuren zoals de gyrus cinguli, hippocampus en amygdala en ook de thalamus en hypothalamus. Die laatste twee ontvangen signalen van de rest van het centrale zenuwstelsel en reguleren door middel van hormonen basale driften zoals honger, dorst en seksuele opwinding. De hippocampus is verantwoordelijk voor een aantal taken in verband met het geheugen, terwijl de amygdala op verschillende manieren betrokken is bij ons repertoire aan emoties.

cortex

Om die opeenstapeling van structuren heen ligt de hersenschors of de cortex – dat karakteristieke gekronkelde oppervlak – en het is daar dat de mens zich werkelijk onderscheidt. Onze cortex maakt maar liefst 80 procent van de gezamenlijke hersenmassa uit, terwijl dat bij bijvoorbeeld ratten maar 30 procent is. De cortex wordt grofweg in vier kwabben ingedeeld: de occipitale kwab achterin, de pariëtale kwab boven op het hoofd, de temporale kwab rond de slapen en oren en de frontale kwab aan de voorkant. De indeling weerspiegelt een zekere werkverdeling en specialisatie, in de zin dat de occipitale kwab het gezichtsvermogen bestrijkt terwijl de overige zintuigen in de pariëtale en temporale kwabben worden bestuurd, die ook verantwoordelijk zijn voor de spraak. Het is hier, in de ‘directeur van het brein’, zoals de frontale kwab wordt genoemd, dat bewuste beslissingen worden genomen, en elke handeling die een element van keuze bevat ontstaat hier.

De hersenschors heeft twee helften of hemisferen, die anatomisch elkaars spiegelbeeld lijken. Grof gezegd zijn alle onderdelen in een linker- en een rechterversie aanwezig, en de twee hersenhelften communiceren intensief met elkaar via drie massieve zenuwbundels, waarvan de grootste het corpus callosum of de hersenbalk wordt genoemd. Elke hersenhelft controleert de beweging van de tegengestelde lichaamshelft. Wat betreft mentale functies is er een zekere specialisatie: grammaticale taalverwerking en lineaire wiskundige berekeningen vinden bijvoorbeeld bij voorkeur in de linkerhemisfeer plaats, terwijl meer abstracte wiskunde, ruimtelijk inzicht en geluidsaspecten van spraak, zoals intonatie, voornamelijk tot de rechterhemisfeer behoren.

Onze kennis over welke hersengebieden verantwoordelijk zijn voor wat voor soort taken is gebaseerd op talloze onderzoeken door de jaren heen. Onderzoek van personen met specifieke hersenschade en dierproeven hebben een reeks functionele gebieden aangetoond, vooral de cortex, en de verbindingen daartussen in kaart gebracht. Toch is ons inzicht in het functioneren van de hersenen in werkelijkheid nog rudimentair. Met de moderne scantechnieken en experimenten op levende hersenen zijn de mogelijkheden explosief toegenomen voor een meer diepgaand inzicht in het ontstaan van functies via een samenspel van systemen van neuronen en hersengebieden. Onderzoekers staan voor een gigantische klus, en het werk is nog maar net begonnen.

Meettechnieken

PET. Positron Emission Tomography. Een scanmethode die de straling van geïnjecteerde radioactieve stoffen meet. Kan bijvoorbeeld het glucoseverbruik van de hersenen meten als indirecte indicatie van de mate van activiteit. FMRI. Functional Magnetic Resonance Imaging. Meet met behulp van radiogolven de doorbloeding van de hersenen, en daarmee de activiteit in de verschillende delen. EEG. Electroencephalography. Meet via elektroden buiten op de schedel elektrische ontladingen van grotere groepen hersencellen of gebieden binnen de hersenen.