Met de huidige technieken kunnen we vaak niet precies aanwijzen waar en hoe bepaalde processen in het brein plaatsvinden. De Universiteit van Amsterdam boekt op dit gebied vooruitgang.

Miljoenen neuronen brengen data over tussen het brein en de rest van het lichaam. “Hierdoor kunnen mensen denken, zingen en wetenschap beoefenen”, zegt Iris Groen, universitair hoofddocent Informatica aan de Universiteit van Amsterdam. Samen met collega’s wil Groen deze processen nauwkeurig in kaart brengen.

Inmiddels hebben ze al een flinke stap gezet. Ze hebben namelijk een manier gevonden om een scherper beeld van de hersenen te krijgen. Met deze kennis zouden artsen beter kunnen zien wat er aan de hand is bij ziektes, maar het helpt ook bij het ontwikkelen van nieuwe computertechnologieën.

Lees ook:

• Nieuw bewijs voor vorming hersencellen in volwassen brein
• ChatGPT toont overeenkomsten met mensen met hersenschade

Epilepsiepatiënten

Om de hersenen in kaart te brengen, werd halverwege de vorige eeuw het elektro-encefalogram (EEG) ontwikkeld, waarmee je hersengolven kunt meten. Een volgende stap was de functionele MRI (fMRI), waarbij je de bloedtoename in de hersenen kunt volgen en zo kunt zien welke gebieden actief zijn. Beide technieken hebben hun beperkingen, vertelt Groen: “Met een EEG zie je wel activiteit, maar je weet niet precies waar het vandaan komt. Een fMRI is wel heel nauwkeurig over de plek, maar meet relatief traag en loopt daardoor activiteit mis.”

Idealiter zou Groen een techniek vinden om elk neuron individueel te meten. In simpele organismen zoals wormen en ratten is dit al mogelijk. Maar hiervoor zijn wel sensoren nodig die in het brein worden geplaatst, iets wat bij mensen lastiger is. Gelukkig vonden de onderzoekers toch een manier: “Sommige epilepsiepatiënten krijgen elektrodes in hun hersenen om hun aanvallen te behandelen. Ze moeten dan in het ziekenhuis wachten tot ze weer een aanval krijgen, zodat artsen precies weten waar in het brein hun epilepsie zit. Wij hebben deze patiënten gevraagd om tijdens het wachten ook wat testjes met ons te doen, en ondertussen konden we met deze elektrodes heel precies meten wat er gebeurde.”

Visueel brein

Groen en haar collega’s lieten deze patiënten visuele testen doen, waarbij ze verschillende plaatjes zagen. Het ene heel kort, het andere lang, en soms hetzelfde plaatje een paar keer achter elkaar. Met de verzamelde data hebben ze een computermodel van het visuele brein gemaakt. “Het is een beschrijving van hoe een gezond brein visuele dingen verwerkt. Dat kan nuttig zijn voor mensen met problemen op dit gebied.”

Het is ook een stap voor het verbeteren van AI-modellen. “We streven ernaar AI-modellen te maken die op ons brein lijken, maar ze verbruiken veel meer energie voor dezelfde denkkracht. Wij willen elementen van ons computermodel in visuele AI-modellen bouwen, die bijvoorbeeld plaatjes herkennen, zodat ze hopelijk efficiënter worden.”

Een voorbeeld van een verbeterslag is het verwerken van herhaalde informatie. “Als ons brein iets voor de tweede keer ziet, vertoont het veel minder activiteit, omdat het het beeld al kent. Bij AI is dat nog niet het geval.” Daar valt dus mogelijk veel energie te besparen.

Beschikbaar gesteld

Groen verwacht dat ze over een paar jaar een efficiëntere AI hebben gemaakt. Maar zo efficiënt als het menselijk brein? Dat is misschien wat te hoog gegrepen: “Dat is zo’n complex systeem, ik betwijfel of we dat ooit in een computer kunnen vangen. En of je dat moet willen.” De onderzoekers hebben de modellen en de unieke hersenmetingen beschikbaar gesteld voor iedereen. “We hopen dat anderen hier wat mee kunnen, en onze resultaten op meerdere plekken nut hebben.”

Dit interview met Iris Groen komt uit onze gloednieuwe special over het menselijk lichaam. Daarin lees je meer over de werking van ons brein, maar ook wat te veel stilzitten met je spieren doet, waarom seks zo lekker is, en hoe zweten onze soort verder bracht. Bestel deze special in onze webshop, of eenvoudig via de knop hieronder.

Tekst: Renée Moezelaar