Wat gebeurt er als er niets gebeurt? Het meten van hersen activatie tijdens rust

Wat gebeurt er in je hersenen als je niets bijzonders aan het doen bent?
Moderne neuroimaging technieken zoals functionele MRI pogen juist taak
gerelateerde veranderingen in hersenactivatie niveau op te pikken. Bijvoorbeeld
de toename van activiteit in de motor cortex wanneer je op een knop drukt. Dit
is echter een relatieve toename ten opzichte van het gemiddelde hersensignaal.
Dit gemiddelde hersensignaal wordt bepaald door het activatieniveau tijdens het
niet drukken op de knop (dus tijdens rust). In het voorbeeld zal de activiteit
in de motor cortex laag zijn wanneer er niet wordt gedrukt en juist hoog
wanneer er wel wordt gedrukt.
De meeste neuroimaging studies zijn uitgevoerd juist om zulke taak-gerelateerde
toenames in activiteit te meten. Echter, in zulke studies wordt ook vaak een
significante afname in activiteit gevonden tijdens het uitvoeren van een taak.
Dus sommige gebieden lijken actiever te zijn tijdens rust dan tijdens de taak.
Hoewel dit een heel consistente bevinding is, is men het er niet over eens wat
de achterliggende oorzaak van deze activatie toename is.

Het hoofddoel van deze studie is erachter te komen wat de achterliggende
oorzaak van rust activiteit is. Gaat het om activiteit die wordt veroorzaakt
door cognitieve processen of slechts het aansturen van het lichaam (ademhalen
etc)?

Om deze vraag te beantwoorden gaan we hersenactiviteit meten met functionele
MRI terwijl proefpersonen een taak uitvoeren. Deze taak bestaat uit drie
niveaus van moeilijkheid en een rust conditie. Het hersen netwerk dat meer
activatie laat zien tijdens rust dan tijdens de taak (default-mode netwerk) zal
worden gedefinieerd als die gebieden die meer actief zijn tijdens rust dan
tijdens de moeilijkste taak conditie. We verwachten dat als activiteit in dit
netwerk echt betekenisvol is dat dan de gebieden in het netwerk een coherente
activatie laten zien tijdens rust periodes en niet tijdens het uitvoeren van de
taak. Om een onderscheid te maken tussen activiteit die veroorzaakt wordt door
cognitieve processen en fysiologische processen (bijv. ademhaling) gaan we
kijken naar deze coherentie tijdens de verschillende taak condities. We
verwachten dat als de activiteit in het netwerk veroorzaakt wordt door
cognitieve processen de coherentie zal afnemen als de taak moeilijker wordt.
Echter, wanneer de activatie wordt veroorzaakt door het aansturen van puur
fysiologische processen, dan zal de coherentie intakt blijven in alle taak
condities.

Deze aanpak levert echter alleen maar coherentie-maten op, maar geen
hersenactivatie maten. Daarom willen we proberen of we een absolute maat van
hersenactivatie kunnen verkrijgen door naar bloodflow te kijken, terwijl
proefpersonen dezelfde taak als bij de functionele MRI uitvoeren. Dit gaan we
doen door middel van ASL (arterial spin labelling). Functionele MRI is hiervoor
niet geschikt aangezien het functionele MRI signaal een relatieve maat is van
taak versus rust. Verschillen in baseline activatie zouden daarom de
functionele MRI maat kunnen verstoren.

Het scannen zal ongeveer 1 uur in beslag nemen. Functionele MRI en ook ASL zijn
non-invasieve technieken, zodat er geen noodzaak voor speciale voorbereiding
voor de proefpersonen is. Voor zover ons bekend zijn er geen risico's verbonden
aan het acquireren van zowel functionele MRI als ASL data. De data worden
primair gebruikt voor onderzoeksdoeleinden. Echter, als er ernstige afwijken in
het brein worden gevonden, dan zal een specialist (radioloog) om advies worden
gevraagd. Als de specialist ingrijpen noodzakelijk acht, dan zal de
proefpersoon op de hoogte worden gebracht.

Behalve de financiele vergoeding zijn er geen onmiddelijke voordelen voor
proefpersonen aan het meedoen aan de studie. De resultaten van deze studie
vergroten het inzicht in de mechanismen die neuronale activatie veroorzaken
wanneer iemand eigenlijk niets aan het doen is. Wanneer we deze mechanismen
beter begrijpen en kunnen manipuleren in gezonde proefpersonen, dan kunnen we
onderzoek gaan doen bij psychiatrische patienten. Deze patienten vertonen
namelijk afwijkingen in deze neuronale activatie patronen.