labrat

Nieuw onderzoek wijst erop dat het brein van ratten heel anders werkt wanneer de dieren zich in een virtuele werkelijkheid bevinden. Zo is het brein onder meer ietsje minder actief.

Wanneer we de deur uitstappen om een wandeling te gaan maken, maakt ons brein overuren. Het is voortdurend bezig om een ‘kaart’ van onze omgeving te maken, waardoor we ons kunnen herinneren waar we zijn en kunnen achterhalen hoe we van A naar B kunnen komen. Om zo’n kaart te maken, gebruikt ons brein tal van informatiebronnen. Bijvoorbeeld visuele aanwijzingen (de boom op de hoek, het witte huis halverwege de straat), maar bijvoorbeeld ook bepaalde geuren en geluiden. Onduidelijk is echter hoe al deze prikkels precies gecombineerd worden om vervolgens tot één kaart te leiden.

Virtuele wereld
Onderzoekers van de universiteit van Californië, Los Angeles besloten daar onderzoek naar te doen. Ze verzamelden daartoe een aantal ratten. Ook bouwden ze een virtuele wereld die ratten het idee gaf dat ze zich door deze wereld bewogen. In deze virtuele werkelijkheid misten heel veel prikkels: er waren bijvoorbeeld geen geuren en geluiden. De enige manieren waarop de ratten hun positie konden bepalen, was door af te gaan op de snelheid waarmee ze zichzelf bewogen. Een tweede groep ratten werd in een echte wereld geplaatst die identiek was aan de virtuele wereld, maar wel onder meer geuren en geluiden bevatte. Terwijl de ratten zich door de virtuele werkelijkheid of de echte wereld bewogen, bestudeerden de onderzoekers de hersenactiviteit van de dieren.

Resultaten
Het onderzoek levert verrassende resultaten op. Wanneer ratten zich in een echte wereld bewegen, geven de zenuwcellen een signaal af wanneer deze een kenmerkend object in de omgeving tegenkomen (bijvoorbeeld een boom). “In de virtuele wereld doen de zenuwcellen dat bijna nooit,” stelt onderzoeker Mayank Mehta. In plaats daarvan begonnen de zenuwcellen de relatieve positie van de rat te berekenen en vuurden ze bijvoorbeeld elke keer als de rat vijf passen vooruit of achteruit zette. Wanneer een rat bijvoorbeeld in zeven stappen van A naar B liep, dan vuurden de zenuwcellen op vijf stappen afstand van A. Maar keerde de rat terug (en liep hij van B naar A) dan vuurden de zenuwcellen op vijf stappen afstand van B. In de echte wereld vuurden de zenuwcellen altijd op hetzelfde punt, ongeacht of ze nu van A naar B of van B naar A reisden: namelijk wanneer ze vijf stappen verwijderd waren van A (zie ook de afbeelding hieronder).

De activiteit van zenuwcellen bij ratten in de echte wereld (links) en in de virtuele werkelijkheid (rechts). De rat rent van de ene naar de andere kant van de kamer. Het moment waarop de zenuwcellen van de rat vuren wanneer deze van links naar rechts loopt, ziet u bovenaan het witte balkje. De activiteit onderaan het witte balkje geeft de activiteit weer wanneer ratten van rechts naar links lopen. Zo ziet u dat de ratten in de echte wereld hun absolute positie bepalen, terwijl ratten in de virtuele wereld met hun relatieve positie bezig zijn. Afbeelding: UCLA.

De activiteit van zenuwcellen bij ratten in de echte wereld (links) en in de virtuele werkelijkheid (rechts). De rat rent van de ene naar de andere kant van de kamer. Het moment waarop de zenuwcellen van de rat vuren wanneer deze van links naar rechts loopt, ziet u bovenaan het witte balkje. De activiteit onderaan het witte balkje geeft de activiteit weer wanneer ratten van rechts naar links lopen. Zo ziet u dat de ratten in de echte wereld hun absolute positie bepalen, terwijl ratten in de virtuele wereld met hun relatieve positie bezig zijn. Afbeelding: UCLA.

Inactief
Maar het onderzoek levert nog een opvallende conclusie op. Bijna de helft van de zenuwcellen die actief zijn wanneer ratten zich door een echte wereld bewegen, werd inactief zodra de dieren in een virtuele wereld waren. Mogelijk komt dat doordat de inactieve zenuwcellen verantwoordelijk zijn voor het verwerken van onder meer geuren en geluiden: prikkels die er in de virtuele wereld toch niet zijn.

Het onderzoek kan ons dus meer inzicht geven in welke zenuwcellen verantwoordelijk zijn voor het verwerken van welke prikkels. Uiteindelijk kan het ons helpen achterhalen hoe ons brein leert en herinneringen aanmaakt. Maar het is nog te vroeg om te stellen dat de behaalde resultaten onder ratten ook representatief zijn voor mensen.