Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie,...

of 58 /58
Onderzoeksprogramma Hersenen & cognitie: een geïntegreerde benadering Journalistiek eindverslag van het NWO-onderzoeksprogramma BCIA over de verbinding van hersenen en cognitie

Transcript of Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie,...

Page 1: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

« Het is dus niet vanzelfsprekend dat kinderen taakjes het beste leren in interactie met anderen »

« Wij hebben ontdekt dat die kleine hersenen ’s nachts weldegelijk slapen en dan geheugensporen vastleggen »

« De dikte van de hersenschors houdt verband met ADHD-symptomen »

« Nu we opslaan en opdiepen van nieuwe woorden beterbegrijpen, kunnen we gaan kijken naar wat er gebeurt bij dementie of bij afasie »

« Effecten van beloning blijken al zichtbaar te zijn in devisuele schors »

Fundamenteel onderzoek financieren dat uiteenlopende disciplinesbinnen het hersen- en cognitie onderzoek samenbrengt. Dat was hetdoel van het programma Hersenen & cognitie: een geïntegreerde benadering (BCIA). Deze publicatie markeert de afsluiting van hetonderzoeksprogramma in 2016 en beschrijft op journalistieke wijze deopbrengst van het programma: met name de resultaten van veertiengrote onderzoeksprojecten, die alle een samenwerking kenden van twee onderzoeksgroepen van verschillende disciplines.

Aan de hand van de opbrengst van het BCIA programma probeert hetNIHC in deze publicatie het hersen- en cognitie onderzoek in een breed perspectief te zien. Belangrijke vragen zijn waar het onderzoekanno 2016 staat, in welke richting dit onderzoek zich ontwikkelt en wat daarbij nodig is.

Het programma BCIA werd in 2009 gezamenlijk gestart door de drie NWO gebieden Aard- en Wetenschappen, Geesteswetenschappen en Maatschappij-en Gedragswetenschappen plus ZonMw. Na deoprichting in 2010 van het Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie kwam het programma te vallen onder het NIHC.

ContactinformatieMeer informatie is verkrijgbaar bij:

Nationaal Initiatief Hersenen & Cognitie

Secretariaat onderzoeksprogramma Brain and Cognition: an Integrated ApproachNationaal Initiatief Hersenen en Cognitie

Postadres:Postbus 93014 2509 AA Den Haag

Bezoekadres:Laan van Nieuw Oost-Indië 300Den Haag

T: +31 (0)70 344 09 01 E: [email protected]: www.hersenenencognitie.nlTwitter: @BrainCognition

Onderzoeksprogramma

Hersenen & cognitie:een geïntegreerde benadering

Journalistiek eindverslag van het NWO-onderzoeksprogramma BCIAover de verbinding van hersenen en cognitie

Page 2: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog
Page 3: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

Onderzoeksprogramma

Hersenen & cognitie:een geïntegreerde benaderingJournalistiek eindverslag van het NWO-onderzoeksprogramma

over de verbinding van hersenen en cognitie

Page 4: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

ColofonTekst

Nienke Beintemawww.nienkebeintema.nl

Redactie

René Prop, NWO-NIHC

Vormgeving

Christy Renard, NWO

Foto omslag

Beeld uit het onderzoek van Harold Bekkering. © Kevin Lam

Juni 2016

Deze publicatie is een uitgave van NWO. De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) is een van de grootste wetenschapsfinanciers in Nederland. NWO staat voor kwaliteit en vernieuwing in de wetenschap. Jaarlijks financiert NWO met ca. 700 miljoen euro meer dan 5.800 onderzoeksprojecten aan universiteiten en kennisinstellingen. Het gaat zowel om onderzoek uit wetenschappelijke nieuwsgierigheid als onderzoek naar maatschappelijke vraagstukken. Op basis van adviezen van onafhankelijke wetenschappers uit binnen-en buitenland selecteert NWO de beste onderzoeksvoorstellen. NWO stimuleert nationale en internationale samenwerking, beheert nationale onderzoeksinstituten, investeert in grote onderzoeks-faciliteiten en bevordert het gebruik van onderzoeksresultaten.

Page 5: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

InhoudsopgaveInleiding 5

Hoofdstuk 1: Opbrengsten van BCIA-onderzoeksprojecten 7

1.1 Van genen naar cognitie: de kern van ADHD 71.2 Hersenontwikkeling bij kinderen 101.3 Stress en depressie 131.4 Aandacht, perceptie en actie 161.5 Geheugen en leren 22

Hoofdstuk 2: BCIA in het huidige onderzoeksveld 25

Hoofdstuk 3: Hersen- en cognitieonderzoek in de toekomst 33

3.1 Onderzoek naar een hoger plan tillen: een verlanglijst 333.2 Beloften van hersen- en cognitieonderzoek 38

Bijlagen

Bijlage 1: Gefinancierde onderzoeksprojecten (PfE) 47Bijlage 2: Joint Forces Network grants (JFN) 50Bijlage 3: Interdisciplinary Education / summer schools (IE) 52Bijlage 4: Programma commissie 54

Page 6: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

4

Page 7: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

5

InleidingNWO lanceerde in haar Strategie 2008-2011 het thema Hersenen en Cognitie. Het programma Hersenen & cognitie: een geïntegreerde benadering (Brain and Cognition: an Integrated Approach BCIA) was daarvan de uitwerking. Wetenschappelijk onderzoek naar de relatie tussen functie (cognitie en gedrag) en substraat (hersenprocessen) brengt een veelheid aan disciplines met zich mee: cognitie, neurowetenschappen, neurobiologie, psychologie, filosofie, taalkunde, artificiële intelligentie, (gedrags)genetica, (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog meer. Het BCIA programma beoogde verregaande integratie van deze te vaak nog apart opererende disciplines. Drie NWO gebieden (Aard- en Levenswetenschappen, Maatschappij- en Gedragswetenschappen, en Geesteswetenschappen) en ZonMw ondersteunden inhoudelijk en financieel dit programma. Met de start van het NWO regieorgaan NIHC (Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie) in 2010 besloten deze organisaties de verantwoordelijkheid voor BCIA over te dragen aan het NIHC.

Doel BCIAHet BCIA programma is gestart in 2008 en was de opvolger van het NWO Cognitie programma dat liep tot 2008. Een grote uitdaging in het hersen- en cognitie onderzoek, werd toen geconstateerd, is de integratie van uiteenlopende disciplines: verbanden leggen tussen de verschillende disciplines en bestaande ideeën integreren in meeromvattende theorieën over het menselijk functioneren, gedrag en de sociale interactie. Integratie gaat daarbij wezenlijke stappen verder dan vraagstukken met meerdere disciplines tegelijk onderzoeken. Onderzoeks-methoden worden gedeeld net als de daarmee verkregen data. De volgende belangrijke stap is dit te verbinden aan gedeelde theoretische modellen. In het verleden werkten onderzoekers vanuit het eigen disciplinaire perspectief. Ze deden dat zelden gezamenlijk. Dat is wel nodig als je wilt begrijpen hoe de hersenen het cognitieve functioneren mogelijk maken. Dit levert ook bruikbare kennis op, variërend van leren en onderwijs tot de strijd tegen neurologische en psychische aandoeningen, stress en antisociaal gedrag. Daarom ontwikkelden de vier partners dit fundamenteel, thematische onderzoeksprogramma BCIA. Samen maakten zij hiervoor 8,7 miljoen euro vrij. Via de realisatie van netwerk bijeenkomsten, summer schools en onderzoeksprojecten moest het programma interdisciplinariteit en integratie bevorderen en zo het Nederlandse hersen- en cognitie onderzoek naar een hoger plan brengen.

VerloopHet programma ging van start met de financiering van twintig netwerk bijeenkomsten (Joint Forces Network – JFN Grants): kleine subsidies van maximaal 10.000 euro. Daarmee konden mogelijke samenwerkingspartners vanuit verschillende disciplines kennis met elkaar maken en verkennen of ze als platform voldoende aanknopingspunten hadden om gezamenlijk een grote subsidieaanvraag (Programmes for Excellence – PfE) voor te bereiden. De mogelijkheid tot indienen van een PfE aanvraag was echter niet gelimiteerd tot de twintig JFNs. Er zijn veel meer aanvragen (110 vooraanmeldingen) ingediend en het viel sommige aanvragers tegen dat er zoveel competitie bleek te zijn gezien het uiteindelijke aantal te honoreren projecten (veertien).

Page 8: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

6

Een internationale en onafhankelijke beoordelingscommissie heeft de 110 vooraanmeldingen voor een PfE beoordeeld en geselecteerd. Op geleide van het advies van deze commissie heeft NWO 35 aanvragers uitgenodigd een uitgewerkt voorstel in te dienen. Uiteindelijk konden er via de gebruikelijke hoor-wederhoor procedure een groot aantal projecten met hoge kwaliteit voor honorering worden voorgedragen. Vanwege budgetbeperking zijn hiervan de best geprioriteerde 14 projecten toegekend door de Raad van Toezicht van het NIHC.

Het met deze call in Nederland aangeboorde potentieel aan kwalitatief sterk hersen- en cognitie onderzoek bleek verrassend groot. Daarmee bevestigde BCIA de sterke positie van het Nederlandse hersen- en cognitie onderzoek. Het aantal van 14 toekenningen had, op grond van de kwaliteit, gemakkelijk het dubbele kunnen zijn maar er was nu eenmaal niet meer budget in het programma. Door een budget per project van ongeveer een half miljoen euro kon BCIA veilig stellen dat er in ieder geval twee onderzoekers vanuit twee verschillende disciplines met elkaar gingen samenwerken.

Integratie van disciplines en wetenschappelijke inzichten was ook het doel van de in totaal twaalf summer schools die BCIA financieel mogelijk heeft gemaakt. Dit verliep door middel van een langdurig openstaande call for Interdisciplinary Education (IE). Deze summer schools hadden altijd een integratieve, multidisciplinaire opzet en vormden een ontmoetingsplek van jonge onderzoekers en gerenommeerde binnen- en buitenlandse onderzoekers. De programmacommissie beoordeelde de aanvragen voor summer schools, als onderdeel van haar takenpakket.

De programmacommissie had een multidisciplinaire samenstelling. De commissie heeft zich in de loop van het programma zeer betrokken opgesteld. Ze heeft de JFN grants uitgezet, de summer school aanvragen beoordeeld en de PfE call georganiseerd en geëvalueerd. Ze heeft op basis van de evaluatie van de PfE call het initiatief genomen tot een vervolg call. Deze zou zijn gericht op versterking van gedeelde theoretische concepten en het modelleren van mechanismen en functies ter ondersteuning van de experimentele (integratieve) benadering. Het pleidooi van de commissie voor financiering van deze call heeft in 2011 niet meer tot resultaat kunnen leiden. Vanwege het gewijzigde beleid (topsectoren) kreeg de NWO-financiering voor deze call een andere bestemming. De commissie heeft de voortgang van de 14 PfE's gemonitord via jaarlijkse rapportage, via twee grote programmabijeenkomsten en uiteindelijk door evaluatie van de eindrapportages. Ze heeft verder twee bijeenkomsten geïnitieerd en georganiseerd op gebied van de economische en maatschappelijke waarde van integratief hersen- en cognitie onderzoek. Eén van deze bijeenkomsten was in samenwerking met de voedingsmiddelenindustrie en heeft geleid tot programmering op het gebied van voeding, cognitief functioneren en (keuze)gedrag. Met financiële deelname van NWO, ZonMw en de voedingsmiddelenindustrie is een bedrag van circa 8 miljoen gerealiseerd voor het onderzoeksprogramma Food, Cognition and Behaviour.

EindverslagIn dit eindverslag wordt de balans opgemaakt van het BCIA programma én wordt ook naar het heden en de toekomst gekeken: waar staat het hersen- en cognitie onderzoek nu, hoe heeft BCIA daaraan bijgedragen, waar gaat het Nederlandse hersen- en cognitie onderzoek naar toe in de toekomst, wat is daarbij nodig? Hoe verhoudt het zich tot het topsectorbeleid en de Nationale Wetenschapsagenda? De betrokken onderzoekers en de programmacommissieleden zijn daartoe bevraagd. Het resultaat is dit onderliggende journalistieke verslag van het BCIA programma.

Page 9: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

7

Hoofdstuk 1: Opbrengsten van BCIA-onderzoeksprojecten

1.1 Van genen naar cognitie: de kern van ADHDHow does the neural architecture of cognition map on its genetic architecture?Hoofdaanvrager: Prof. dr. J.K. Buitelaar, hoogleraar Psychiatrie en kinder- en jeugdpsychiatrie, Radboud Universiteit Nijmegen

From genetic pathways to cognition in ADHD: a question of the right connections?Hoofdaanvrager: Prof. dr. B. Franke, hoogleraar Moleculaire psychiatrie, Radboud Universiteit Nijmegen

Towards an integrative theory of the genetically mediated neural substrates of ADHDHoofaanvrager: Prof. dr. D. Posthuma, hoogleraar Genetica van complexe eigenschappen, Vrije Universiteit Amsterdam

ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder) staat steeds meer in de belangstelling. Een op de twintig kinderen slikt medicijnen tegen ADHD – vier keer zoveel als tien jaar geleden. Dat roept allerlei vragen op: bestaat ADHD wel echt, is het geen modeverschijnsel dat samenhangt met een steeds drukkere maatschappij, tweeverdienende ouders en minder regels? Drie projecten binnen BCIA gaan over de biologische achtergrond van ADHD.

Page 10: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

8

Een heterogene aandoening – wellicht met verschillende subtypes‘We begrijpen niet goed hoe ADHD ontstaat’, zegt Jan Buitelaar. ‘We weten dat er genetische factoren zijn, maar in de meeste gevallen is de aandoening multifactorieel. Er zijn misschien wel tientallen of zelfs honderden genen die samen een effect hebben. Ze hebben elk een invloed die te klein is om vast te stellen. En dan zijn er nog omgevingsfactoren.’

De laatste jaren hebben hersen- en cognitiewetenschappers geprobeerd de biologische factoren in kaart te brengen. Op groepsniveau zijn er verschillen gevonden tussen kinderen met en zonder ADHD – vooral in de grootte van bepaalde hersengebieden, zoals de hersenschors en de kleine hersenen. Ook zijn er kandidaatgenen aangewezen die een rol lijken te spelen. Maar de verschillen tussen individuen zijn groot. Buitelaar: ‘Alles bij elkaar weten we nog onvoldoende om te begrijpen hoe al die factoren tot ADHD leiden.’

Prof. dr. Jan Buitelaar

Het project van Buitelaar richtte zich niet op individuele hersengebieden, maar juist op de samenwerking tussen die gebieden. ‘Daar lijken dingen anders te verlopen’, zegt hij, ‘en daar was voorheen nog niet naar gekeken.’ Buitelaar, zelf kinderpsychiater, kreeg hulp van experts vanuit de wiskunde, statistiek, imaging, genetica en cognitieve psychologie. Samen voerden de onderzoekers complexe analyses uit van imagingdata en combineerden die met genetische informatie. Ze keken naar de activatie van hersengebieden tijdens bepaalde taken, ook als de proefpersoon in rust was. ‘Dat geeft interessante informatie over de structuur van neurale netwerken’, zegt Buitelaar, ‘en toont dat er ook in rust al verschillen zichtbaar zijn tussen mensen met en zonder ADHD.’

Hersenstructuur andersAlle drie de ADHD-projecten van het BCIA-programma zochten naar structurele hersenverschillen tussen mensen met en zonder ADHD. Buitelaar en zijn collega’s zagen dat kinderen met ADHD minder witte en grijze stof hebben – evenals hun broertjes of zusjes zonder ADHD. ‘Heel intrigerend. Blijkbaar leiden die structurele verschillen dus niet bij iedereen tot ADHD.’ Ook de ontwikkeling van de hersenen verloopt bij ADHD-kinderen én hun broertjes en zusjes anders dan bij anderen. ‘Bij gezonde controlepersonen neemt het volume iets af tijdens het ouder worden, bij deze kinderen en hun broertjes en zusjes niet.’ Die bevinding wil Buitelaar verder gaan onderzoeken.

Barbara Franke deed vergelijkbaar onderzoek, juist bij volwassenen. ‘Tot nu toe gebeurde dit imagingonderzoek alleen bij kinderen’, zegt ze. ‘Toch weten we dat veel mensen ook op volwassen leeftijd nog ADHD hebben.’ Het team vond inderdaad verschillen. ‘Met name in de connecties tussen de verschillende hersengebieden. We denken dat het verschil zit in de isolatie van de zenuwver-bindingen, waardoor de signaaloverdracht net iets anders verloopt. Daarnaast zien we ook dat de gemiddelde grootte van bepaalde hersengebieden verschilt tussen volwassenen met en zonder ADHD – maar de verschillen tussen mensen zijn zo groot dat je op basis daarvan geen conclusies over individuen kunt trekken. Dit kan dus geen diagnostisch middel zijn.’

© Monique Buitelaar

Page 11: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

9

Prof. dr. Barbara Franke

Het project van Daniëlle Posthuma combineerde genetica en neurogenomics met kinder- en jeugdpsychiatrie, psychologie en epidemiologie. Het richtte zich niet specifiek op kinderen met en zonder ADHD, maar op een grote, bestaande onderzoekspopulatie van kinderen die langere tijd worden gevolgd op het gebied van allerlei gezondheids- en sociale aspecten, waaronder ADHD-symptomen: ‘Generation R’. ‘Net als veel andere aandoeningen in de psychiatrie is ADHD niet een zwart-wit-diagnose’, zegt Posthuma. ‘Er zijn veel patiënten die niet voldoen aan alle officiële criteria, maar die wel een paar van de symptomen hebben. Er is sprake van een glijdende schaal. De categorie in het grijze gebied mis je als je werkt met een ADHD- en een controlegroep. Dan heb je alleen de uitersten.’ Het imagingonderzoek van Posthuma’s promovenda Sabine Mous liet zien dat de dikte van de hersenschors verband houdt met ADHD-symptomen – en wel op een glijdende schaal.

« De dikte van de hersenschors houdt verband met ADHD-symptomen »

Op zoek naar afwijkende neuronale pathwaysBarbara Franke en Danielle Posthuma zochten beiden naar neuronale pathways – ‘informatieroutes’ – die verstoord zijn bij mensen met ADHD. In eerste instantie op basis van specifieke genen die eerder al in verband waren gebracht met ADHD, en met nieuwe kanshebbers. ‘We startten vanuit biologisch plausibele pathways’, vertelt Posthuma, ‘gestoeld op bekende genen en op biologische kennis over pathways die het doelwit zijn van bestaande medicijnen.’

Prof. dr. Daniëlle Posthuma

Opvallend genoeg kwamen daar geen duidelijke verbanden uit. ‘Dat wil niet zeggen dat die er werkelijk niet zijn’, nuanceert ze, ‘alleen dat we ze met onze beperkte dataset vooralsnog niet hebben kunnen aantonen. Gelukkig weten we dat er een grotere dataset aan zit te komen, door wereldwijde samenwerking waarin Nederland een leidende rol speelt. Daarmee brengen deze analyses hopelijk wél duidelijke relaties boven water tussen specifieke biologische processen en ADHD.’

Model voor ADHDBarbara Franke deed een deel van haar onderzoek niet bij mensen, maar bij fruitvliegen – samen met collega Annette Schenk. ‘Modelonderzoek met fruitvliegen is nog niet eerder gedaan in de context van ADHD’, vertelt de

© Claudia Coppen

Page 12: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

10

onderzoekster. ‘Je zou het misschien niet zeggen, maar fruitvliegen vertonen heel basale genetische overeenkomsten met mensen. Door bij deze fruitvliegen bepaalde genen te deactiveren, kunnen we gericht hun functie blootleggen. Bijvoorbeeld doordat de fruitvliegen actiever worden, of een verstoord dag-nachtritme krijgen – kenmerken die we ook zien bij mensen met ADHD.’ Het voordeel van onderzoek bij fruitvliegen is dat je daarmee ook relatief gemakkelijk en op grote schaal de invloed van potentiële medicijnen kunt testen. Dit ‘fruitvliegmodel voor ADHD’ noemt Franke een van de voornaamste onderzoeksresultaten.

« Door bij deze fruitvliegen bepaalde genen te deactiveren, worden ze actiever of krijgen en verstoord dag-nachtritme – net als bij mensen met ADHD »

ToepassingenDit onderzoek kent niet direct een praktische toepassing, benadrukt Franke. Toch is het voor diagnostiek en behandeling belangrijk dat we eerst beter weten waar ADHD precies vandaan komt. Daarover is veel discussie: is het niet een modegril, een opvoedingskwestie? Franke: ‘Natuurlijk is iemands gedrag een functie van zowel genen als omgeving, maar er is een biologische basis voor ADHD: aan-toonbare verschillen in de hersenen en in de genetica.’ Het uiteindelijke doel van dit soort onderzoek is toch het vinden van nieuwe behandelingen, merkt ze op, en daarbij is blootlegging van de biologische basis van ADHD cruciaal.‘In elk geval is nu al duidelijk dat ADHD buitengewoon heterogeen is’, merkt Jan Buitelaar op. ‘Het ontstaat niet door één fout in de hersenen. Ik vermoed dat er biologische subtypes zijn. Die subtypes wil ik graag gaan relateren aan klinische data. Dan kunnen we misschien gaan begrijpen waarom het ene kind beter reageert op behandeling dan het andere – en uiteindelijk voor individuele kinderen een behandeling op maat bieden.’

1.2 Hersenontwikkeling bij kinderenFunctional neural network plasticity in adolescent twins and sibsProf. dr. H.E. Hulshoff Pol, hoogleraar Neurowetenschappen, in het bijzonder psychiatrische stoornissen, Universiteit Utrecht

The (a)typical development of motor imagery: Neural correlates and therapeutical applicationsProf. dr. B. Steenbergen, hoogleraar Perception and Action Problems, Radboud Universiteit Nijmegen

De hersenontwikkeling tijdens de kindertijd houdt veel hersenen- en cognitiewetenschappers bezig. In een relatief kort tijdsbestek maken de hersenen een drastische structurele en functionele ontwikkeling door. Kinderen ontwikkelen zich binnen enkele jaren van zuigelingen met basale vaardigheden, zoals drinken en contact zoeken, tot individuen met complexe cognitieve vaardigheden. Die ontwikkeling verloopt zowel intern gestuurd als in reactie op de omgeving. Hoe dat samenspel precies verloopt, en wat daarbij fout kan gaan, was onderwerp van twee projecten binnen BCIA.

Page 13: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

11

TweelingonderzoekHilleke Hulshoff Pol gebruikte voor haar project het Nederlands Tweelingen Register, dat sinds 1987 bestaat. In 2004 werd daarbinnen een grote longitudinale dataset opgestart in samenwerking met VU-hoogleraar Dorret Boomsma, mede-aanvrager van dit project. ‘Binnen dit zogeheten BrainScale-cohort kijken wij naar de rol van genen en omgeving bij de hersenontwikkeling van kinderen’, vertelt Hulshoff Pol. Tweelingen lenen zich bij uitstek voor dit soort onderzoek, legt ze uit. Als eeneiige tweelingen onderling wat betreft een bepaalde eigenschap gemiddeld meer op elkaar lijken dan twee-eiige, dan weet je dat die eigenschap een sterke genetische component heeft. Bij een voldoende grote dataset kun je zelfs bepalen welk percentage van een eigenschap genetisch bepaald is. Met meer dan 87.000 tweelingen en hun familieleden is de dataset van het Tweelingenregister groot genoeg.Dit project van Hulshoff Pol, op het grensvlak van psychiatrie en biologische psychologie, volgde één- en twee-eiige tweelingen drie jaar lang, vanaf negenjarige leeftijd, én hun broers en zussen – in totaal zo’n driehonderd kinderen uit honderd families. Genetische data werden gecombineerd met imaging. ‘Over de hele ontwikkeling van neuronale netwerken van kinderen weten we nog niet veel’, vertelt de onderzoekster, ‘en al helemaal niet over de invloed van genen op die ontwikkeling.’

Prof. dr. Hilleke Hulshoff Pol

Steeds efficiënterHet onderzoek leverde duidelijke resultaten op. ‘De neuronale netwerken worden tijdens de adolescentie efficiënter’, zegt Hulshoff Pol, ‘en dat hangt samen met een toename in de hoeveelheid witte stof in de hersenen.’ Daarnaast is er een verband tussen de efficiëntie van die netwerken en intelligentie. ‘Dit alles ligt misschien voor de hand, maar was nog niet eerder aangetoond’, zegt ze. ‘Er is dus een duidelijke link tussen structuur en functioneren.’Ook bleek dat het cognitief functioneren van kinderen relatief stabiel is. Hoe een kind het op negenjarige leeftijd doet, is over het algemeen een goede voorspeller van dat cognitief functioneren drie jaar later. ‘Maar er waren ook kinderen bij wie de ontwikkeling van de neuronale netwerken stagneerde’,

vertelt Hulshoff Pol. ‘Dat kan een voorbode zijn van psychiatrische problemen.’ Om dat gegeven verder te onderzoeken wil ze graag kinderen langere tijd volgen, kijken hoe zij zich verder in de adolescentie ontwikkelen. Uiteindelijk hoopt ze dat dit gegeven bruikbaar is voor bijvoorbeeld vroege diagnostiek.

« Hoe een kind het op negenjarige leeftijd doet, is over het algemeen een goede voorspeller van dat cognitief functioneren drie jaar later »

© Ilco Kemmere

Page 14: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

12

Motorische beperkingHet project van Bert Steenbergen richtte zich op kinderen met een motorische beperking, bijvoorbeeld als gevolg van een eenzijdige beschadiging van de hersenen. ‘Revalidatie van die kinderen richt zich van oudsher op het oefenen van bewegingen’, vertelt hij. ‘Dat is niet verkeerd, alleen blijken niet alle kinderen daarvan te profiteren.’ Van oudere mensen met een herseninfarct is bekend dat zij baat kunnen hebben bij training via zogeheten motorische inbeelding (MI). Als je dénkt aan het uitvoeren van een bepaalde beweging, dan blijken daarbij dezelfde hersengebieden actief te zijn als tijdens het daadwerkelijk uitvoeren van die beweging. Ouderen kunnen die hersengebieden via MI trainen en daarmee hun motoriek verbeteren.

« Nu is het tijd om met Motorische Inbeelding een stap verder te gaan bij kinderen, richting behandeling »

‘Bij kinderen was dit nog nooit geprobeerd’, vertelt Steenbergen. ‘Er was zelfs niet bekend of kinderen eigenlijk in staat zijn zich bewegingen in te beelden. Wij wilden daarvoor aanwijzingen vinden met een combinatie van gedrags- en EEG-onderzoek.’Steenbergen en zijn collega’s volgden gedurende langere tijd zowel kinderen met een gemiddelde ontwikkeling als kinderen met een motorisch beperking. Ze gebruikten een eenvoudig testje om objectief te kunnen vaststellen of een kind zich motorisch iets kan inbeelden. ‘Dat ging op basis van reactietijden’, zegt hij, ‘waarbij duidelijk wordt of een kind zich kan voorstellen of een handeling met een rechter- of een linkerhand moet worden uitgevoerd.’

Prof. dr. Bert Steenbergen

Stap richting behandelingHet onderzoek liet zien dat kinderen grofweg tussen hun zesde en hun tiende jaar in staat zijn tot MI. De individuele spreiding is echter groot. De test die het team ontwikkelde, kan dienen als hulpmiddel om vast te stellen hoe ver een kind op dat gebied is. ‘Ook hebben we op neurofysiologisch niveau indicatoren gevonden die samenhangen met MI’, zegt Steenbergen. ‘Samen met internationale partners hebben we een protocol ontwikkeld waarmee we systematisch het effect van MI-training kunnen gaan onderzoeken.’Steenbergen, van oorsprong bewegingswetenschapper en nu werkzaam in de gedragswetenschappen, werkte binnen dit project samen met neurologen, ergo- en fysiotherapeuten en revalidatieartsen. ‘Dat moet ook wel, wil je die

koppeling met de praktijk goed kunnen maken’, zegt hij. ‘Het basale breinonderzoek heeft in het recente verleden een enorme vlucht genomen, en veel interessante dingen opgeleverd. Nu is het tijd om een stap verder te gaan, richting behandeling. Daaraan heeft dit project, en het BCIA-programma als geheel, zeker bijgedragen.’

Page 15: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

13

1.3 Stress en depressieMemory formation under stress: The emerging importance of the brain mineralocorticoid receptorHoofdaanvrager: Prof. dr. G.S.E. Fernández, hoogleraar Cognitive neuroscience, Radboud Universiteit Nijmegen

What antidepressant manuals do not tell: tampering with serotonin and consequences for fetal brain developmentHoofdaanvrager: Dr. J.R. Homberg, universitair hoofddocent Cognitieve neurowetenschappen, Radboud Universiteit Nijmegen

Bij het functioneren van de hersenen spelen talloze chemische stoffen een rol. Bekende voorbeelden zijn hormonen en neurotransmitters. Daarnaast zijn er stoffen die de werking van andere moleculen reguleren. Veel psychiatrische aandoeningen hangen samen met de werking van zulke moleculen in de hersenen. Dat biedt perspectieven voor medicijnen die die werking beïnvloeden. Twee BCIA-projecten richtten zich op het effect van specifieke moleculen in de hersenen in de context van psychiatrie.

HormoonreceptorenCorticosteroïden zijn bekende en veel onderzochte stresshormonen die een belangrijke functie vervullen: ze laten ons helder denken en snel handelen in gevaarlijke situaties. Ze kunnen op de lange termijn ook schadelijke effecten hebben, bijvoorbeeld bij psychologisch trauma of langdurige stress. Dan beïnvloeden ze cognitieve processen zoals geheugen en emotie – en kunnen ze bijdragen aan psychiatrische problemen. ‘Over de werking van corticosteroïden in de hersenen is al vrij veel bekend’, vertelt Guillén Fernández, ‘maar alleen in relatie tot één receptor waarop deze hormonen aangrijpen.’Er blijkt ook een andere receptor te zijn waarop corticosteroïden aangrijpen: de mineralocorticoïdreceptor, of MR. Die bevindt zich in de nieren, waar hij onder meer helpt de bloeddruk te reguleren – maar ook in de hersenen. Tot voor kort had niemand een idee welke functie die receptor daar heeft. Fernández’ project, op het grensvlak van neuroimaging, neurobiologie en farmacologie, bracht daar verandering in. Het combineerde gedrags- en fysiologisch onderzoek bij muizen en bij mensen.

Prof. dr. Guillén Fernández

Aangeleerde angst-associatieFernández is vooral geïnteresseerd in de rol van de MR bij het aanleren van angst-associaties. Je kunt mensen en muizen bijvoorbeeld trainen om een bepaald signaal (een plaatje of een geluid) te associëren met een elektrisch schokje. Ze zullen dan alleen al bij het zien of horen van dat signaal een stressreactie vertonen. MR in de hersenen is daarbij cruciaal, ontdekte het team van Fernández. Mensen die een trauma hebben meegemaakt, of altijd onder hoge druk werken, zoals ambulancemedewerkers, blijken een overactieve MR te hebben. Zij associëren onschuldige signalen in hun omgeving eerder met gevaar, en vertonen daardoor voortdurend fysiologische stresssymptomen. ‘Die receptor kun je blokkeren met Spironolactone, een bestaand medicijn dat de bloeddruk reguleert’, zegt hij. ‘Ik vermoed dat je dat medicijn zou kunnen gebruiken om de vorming van schadelijke angst-associaties in de hersenen te

© Eric Scholten

Page 16: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

14

beïnvloeden.’ Maar voordat je dat medicijn daarvoor kunt gebruiken, moet er nog veel onderzocht worden, waarschuwt hij. ‘We weten bijvoorbeeld dat mensen een grote individuele variatie vertonen wat betreft de link tussen stress, geheugen en emotie’, zegt hij. ‘Bij sommige mensen kan een bepaalde aanpak juist averechts werken. In elk geval hebben we nu belangrijke stappen gezet in het begrijpen van dat systeem in de hersenen.’

« Mensen die een trauma hebben meegemaakt, of altijd onder hoge druk werken, blijken een overactieve MR te hebben die je zou kunnen blokkeren met een bestaand medicijn »

Effecten van antidepressivaHet project van Judith Homberg richtte zich op heel andere moleculen. Een veelgebruikte klasse van antidepressiva zijn de zogeheten selective serotonin transporter inhibitors, of SSRI’s zoals Prozac. Twee tot drie procent van de Nederlandse zwangeren slikt anti-depressiva, voornamelijk SSRI’s. Weliswaar lijkt dat geen significant effect te hebben op de groei van hun kinderen, aldus Homberg, toch is het effect van SSRI’s op de hersenontwikkeling van het ongeboren kind nog nauwelijks onderzocht. ‘Er zijn wel gedragsstudies geweest bij knaagdieren’, zegt ze. ‘Die lieten zien dat de nakomelingen van moeders die aan SSRI’s zijn blootgesteld, later een groter risico lopen op angst en depressie. Maar de onderliggende mechanismen zijn nooit onderzocht.’

Dr. Judith Homberg

Homberg en haar collega’s combineerden daarom gedragstests, neuro-anatomie, elektrofysiologie en neuroimaging. Ze bestudeerden specifiek de werking van het gen dat codeert voor eiwitten die serotonine transporteren – een belangrijke neurotransmitter. Dit is het gen waarop SSRI’s aangrijpen. De onderzoekers werkten met ratten die in de baarmoeder zijn blootgesteld aan SSRI’s en ratten waarbij het serotoninetransportergen is uitgeschakeld. ‘De effecten van farmacologische en genetische inactivatie van het seronotinetrans-port zijn vergelijkbaar’, zegt Homberg. ‘Beide condities leiden tot overgevoelig-heid voor externe prikkels. In het vroege leven zien we een achterstand in de motorische ontwikkeling, tijdens de puberteit zijn er milde autisme-gerelateerde symptomen. Op volwassen leeftijd zijn deze symptomen verdwenen maar vertonen deze ratten meer angstgerelateerde symptomen en zijn ze sociaal wat teruggetrokken.’

De onderzoekers toonden ook aan dat de ratten waarbij het gen was uitgeschakeld, veranderingen vertoonden in de structuur en fysiologie van de somatosensorische cortex – het gedeelte van de hersenen waar zintuiglijke informatie wordt verwerkt. Homberg: ‘Dit gaat gepaard met veranderingen in de waarneming van sensorische informatie. Die kunnen mogelijk bijdragen aan de gedrags-veranderingen.’

© Jorg Bruijn

Page 17: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

15

Gefundeerde afweging makenDaarnaast ontdekten de onderzoekers, in een studie met mensen, dat de activiteit van het serotoninetransportergen bij de moeder de ontwikkeling van de hersenen van haar kind beïnvloedt tijdens de zwangerschap. ‘De kinderen van moeders die weinig serotonine-transportereiwitten aanmaken, vertonen een verandering in de structuur van de somatosensorische cortex, en ook een verandering in het visuomotorisch functioneren’, zegt ze. Dat is het omzetten van visuele informatie in bewegingen. Moeten artsen dan maar helemaal geen SSRI’s voorschrijven aan zwangeren? Zo simpel is het niet, zegt Homberg. ‘Dan wordt het ongeboren kind blootgesteld aan de effecten van de depressie van de moeder.’ Ze onderzocht hoe maternale depressie de ont-wikkeling van de amygdala bij ongeboren kinderen beïnvloedt. Dit hersengebiedje speelt een belangrijke rol bij het verwerken en reguleren van emoties, met name angst. ‘Kinderen van depressieve moeders blijken een actievere amygdala te hebben’, zegt Homberg. ‘Omdat een actieve amygdala uiteindelijk kan leiden tot symptomen van stressgerelateerde stoornissen, zijn de consequenties van SSRI-gebruik door de moeder voor het kind daarom wellicht milder dan die van depressie bij de moeder. We willen nu verder onderzoeken wat het effect van maternale depressie op langere termijn is.’

« Maar als je zwangeren geen SSRI’s voorschrijft, dan wordt het kind blootgesteld aan de effecten van depressie van de moeder »

Daarnaast doet ze mee aan een internationaal, interdisciplinair onderzoek waarbij serotonineniveaus kunnen worden gevarieerd. Ook dat is vooralsnog vrij fundamenteel maar in de toekomst moet het volgens haar mogelijk zijn om op basis van dit soort kennis beter gefundeerde afwegingen te maken bij het voorschrijven van antidepressiva tijdens de zwangerschap. ‘Nu tasten artsen feitelijk in het duister’, stelt ze, ‘zonder te weten wat op lange termijn het beste voor kinderen is.’

Page 18: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

16

1.4 Aandacht, perceptie en actieHow do neurons in the visual cortex code motivation? A multidisciplinary approach: from mice to humansHoofdaanvrager: Prof. dr. P.R. Roelfsema, directeur Nederlands Herseninstituut

Pooling and prediction in visual cortexHoofdaanvrager: Dr. F.W. Cornelissen, hoogleraar visuele neurowetenschappen, Rijksuniversiteit GroningenGeïnterviewde/medeaanvrager: Prof. dr. S.O. Dumoulin, hoogleraar Perceptie, cognitie en neurowetenschappen, Universiteit Utrecht

Joint Action: The Role of Motor Simulation and Cognitive Control in Young Children and AdultsHoofdaanvrager: Prof. dr. H. Bekkering, hoogleraar Cognitieve psychologie, Radboud Universiteit Nijmegen

What is a mental simulation?Hoofdaanvrager: Prof. dr. I. Toni, hoogleraar Intentie en actie, Radboud Universiteit Nijmegen

Cognitive and motivational components of adaptive and maladaptive decision-making: an integrative approachHoofdaanvrager: Prof. dr. B. Hommel, hoogleraar Algemene psychologie, Universiteit Leiden

Veel van onze emoties en gedragingen zijn een reactie op informatie die binnenkomt vanuit de omgeving. Er is nog relatief weinig bekend over hoe die signalen precies worden verwerkt, en hoe bepaalde stoornissen daarmee samenhangen. Vijf projecten binnen BCIA richtten zich op die schakels tussen hersenen, cognitie en gedrag.

Perceptie gedreven door beloningDe visuele cortex is het hersengedeelte dat visuele signalen verwerkt. ‘Sinds kort weten we dat daar meer aan de hand is’, vertelt Pieter Roelfsema. ‘Er vinden ook cognitieve processen plaats die te maken hebben met aandacht en motivatie. De visuele cortex lijkt bijvoorbeeld relatief gevoelig te zijn voor informatie over beloning. Daar is nog nauwelijks onderzoek naar gedaan.’

« Effecten van beloning zijn al zichtbaar in de visuele schors. Dat is nieuwe informatie »

Roelfsema en zijn collega’s, neurobiologen en cognitieve neurowetenschappers, gebruikten verschillende technieken om de activiteit van de visuele cortex te meten; met elektroden en met cellular imaging: een techniek die hersenactiviteit op celniveau kan meten. Ze zagen daarbij dat objecten die iemand associeert met beloning, meer activiteit opleveren. En ook aandacht verandert de activiteit van de visuele schors. Roelfsema: ‘Onze aandacht gaat dus uit naar waar een beloning is. Dat klinkt logisch; toch is het verrassend dat de effecten van beloning al zichtbaar zijn in de visuele schors, op heel basaal niveau. Dat is nieuwe informatie.’

Page 19: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

17

Prof. dr. Pieter Roelfsema

De onderzoekers combineerden computermodellen met gedrags- en neuro-logisch onderzoek bij muizen, makaken en mensen. Zo bestudeerden hoe beloningen de netwerkverbindingen tussen de neuronen in de visuele cortex en die in andere hersengebieden veranderen. Roelfsema: ‘Relatief fundamenteel onderzoek, maar we ontdekten ook de effecten van elektrostimulatie van bepaalde visuele hersengebieden. Met die kennis komt een soort prothese voor blinde mensen wellicht binnen handbereik.’ Daaraan werkt hij nu verder met een ERC Advanced Grant. Kennis over hoe onze aandacht precies wordt gestuurd, kan uiteindelijk bijvoorbeeld nuttig zijn voor het onderwijs. ‘Los daarvan willen we gewoon graag de invloed begrijpen van beloning op de vorming van nieuwe associaties in de hersenen. En hoe mensen leren om ingewikkelde afwegingen te maken.’

De puzzel van de visuele waarneming Het onderzoek van Frans Cornelissen, een combinatie van neurobiologie en psychonomie, richtte zich op de vraag hoe binnen-komende visuele informatie in de hersenen wordt samengevoegd tot één geheel. ‘Het visuele veld is een puzzel’, vertelt zijn mede-aanvrager Serge Dumoulin. ‘Individuele neuronen verwerken elk daarvan slechts een klein stukje. Maar hoe combineren zij die puzzelstukjes? Hoe communiceren ze met elkaar?’

Prof. dr. Frans Cornelissen

Cornelissen gebruikte daarvoor modelberekeningen, zogeheten ‘smart pooling’. Dumoulin voegde daaraan neuroimaging toe. ‘Tegenwoordig kunnen we de activiteit van groepjes neuronen meten’, vertelt hij. ‘Je ziet dan waar de visuele informatie binnenkomt. Het blijkt dat groepjes neuronen die informatie doorgeven aan andere groepjes, die er niet eens vlakbij in de buurt hoeven te liggen. Wij willen graag weten wat de eigenschappen zijn van groepjes neuronen die met elkaar communiceren.’Die informatie helpt, zo vertelt hij, om te begrijpen wat er op dat niveau precies aan de hand is bij mensen met bepaalde visuele aandoeningen. Bijvoorbeeld macula-degeneratie of aangeboren afwijkingen in de visuele informatieverwerking. ‘Daarbij zie je dat bepaalde groepjes neuronen inactief zijn in vergelijking met visueel gezonde mensen’, zegt Dumoulin. ‘Soms blijken

de hersenen zich daaraan aan te passen, soms niet. Zo krijgen we inzicht in de mate van plasticiteit van de hersenen.’Dat is informatie waaruit uiteindelijk klinische toepassingen kunnen voortkomen, geeft hij aan. Evenals Pieter Roelfsema noemt hij de mogelijkheid specifieke groepen van neuronen in de ogen en in de hersenen te stimuleren. Daarmee zou je het gezichtsveld van blinde mensen gedeeltelijk kunnen herstellen. ‘Dan moet je wel weten waarmee je zo’n device precies moet verbinden’, zegt Dumoulin. ‘De eerste klinische trials zijn al bezig. Zo futuristisch is het dus niet.’

Page 20: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

18

Prof. dr. S.O. Dumoulin

Dumoulin is enthousiast over zijn onderzoeksveld. ‘Het brengt modelleren en methodologieontwikkeling samen met gedragsstudies en imaging. Het combineert radiologie, wiskunde, psychologie, neurologie, oogheelkunde en hersenen- en gedragsonderzoek. Dat maakte dit project echt interdisciplinair.’

Leren samenwerkenSamenwerken met anderen is een cruciale menselijke vaardigheid. Hoe we als jong kind leren samen te werken was de onderzoeks-vraag van Harold Bekkering en zijn collega’s. ‘Samenwerking bestaat uit twee componenten’, zegt hij. ‘Je plant je eigen handelingen, observeert wat een ander doet en stemt die twee dingen op elkaar af. Die combinatie van waarnemen en doen gaat niet

vanzelf. Hoe de natuurlijke ontwikkeling daarvan verloopt, op hersen- en op gedragsniveau, is nog grotendeels een raadsel.’Bekkering en zijn collega’s – cognitieve psychologen en neurowetenschappers – deden daarom een serie experimenten met jonge kinderen waarbij ze de hersenactiviteit volgden met EEG. ‘Kinderen van 10 maanden oud blijken een handeling anders waar te nemen als ze die zelf hebben uitgevoerd dan na het leren van de handeling door observatie van anderen’, vertelt Bekkering. Dat klinkt logisch, geeft hij aan, maar nu is voor het eerst aangetoond aan de hand van de activiteit in het motorische deel van de hersenen dat handelingen op verschillende manieren worden waargenomen.

Prof. dr. Harold Bekkering

De volgende stap was kijken hoe een kind een gezamenlijke handeling het beste leert, zo vertelt Bekkering. Dat deden de onderzoekers met een test waarbij een driejarig kind ofwel samenwerkt met een ander kind, ofwel met een machine die voorspelbaar handelt. ‘Opvallend genoeg blijkt uit het EEG-onderzoek dat het eerste voor een kind lastiger is’, zegt Bekkering. ‘Misschien komt dat doordat het moeilijker is je eigen acties te plannen rond de onvoor-spelbaarheid van de ander. Of doordat je door de sociale interactie sneller wordt afgeleid en minder aandacht op de taak richt.’

« Het is dus niet vanzelfsprekend dat kinderen taakjes het beste leren in interactie met anderen »

© Nadine Maas

Milette Raats

Page 21: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

19

Samenwerking is dus niet per se de beste manier om een taak te leren, concludeert Bekkering. In elk geval niet als het leren van de taak an sich belangrijker is dan het leren samenwerken. Leren van anderen werkt in de hersenen kennelijk anders dan leren door zelf te ervaren, of door te observeren. ‘Dit soort kennis is vooralsnog vrij fundamenteel’, zegt hij. ‘Wij willen weten hoe de hersenen sociale interacties verwerken. Als we dat beter begrijpen, kunnen we aanbevelingen doen over hoe je sociale interacties tijdens het leren optimaal kunt inzetten. In het onderwijs wordt leren van anderen nog te weinig gebruikt – tegelijkertijd is het dus niet vanzelfsprekend dat kinderen taakjes het beste leren in interactie met anderen.’

Een mentale voorstelling makenVooruit denken, je ergens een voorstelling van maken: mensen doen het voortdurend. Bijvoorbeeld als ze taal verwerken, bewegingen uitvoeren en zich inleven in anderen. Hoe werkt dat mentale voorstellingsvermogen? ‘Daarover wordt al dertig jaar gediscussieerd’, zegt Ivan Toni, ‘maar we weten nog weinig ervan.’ Hij ziet twee mogelijke verklaringen. De eerste: het berust op taalgestuurde denkprocessen. De tweede: het mentale plaatje wordt op dezelfde manier samengesteld als het beeld van de echte situatie. Als voorbeeld noemt hij een denkbeeldige wandeling door je eigen huis, waarbij je in je hoofd de bank in je woonkamer tegenkomt. Je ziet dan bijvoorbeeld voor je dat de bank bij het raam staat, maar waar zetelt die voorstelling in de hersenen? Is taal daarbij betrokken, of is het bijna net als echt zien?

Prof. dr. Ivan Toni

‘Wij hebben onderzocht welk deel van de hersenen actief is bij zo’n mentale oefening’, zegt Toni. ‘Het blijkt dat dat vooral de visuele cortex is – dus het gedeelte van het brein waarmee je de woonkamer en de bank in het echt zou waarnemen. Maar als we mensen vragen het mentale plaatje om te draaien, bijvoorbeeld de bank in hun verbeelding andersom neer te zetten, dan wordt het verhaal complexer.’Het project – een combinatie van neurobiologie, neuroimaging en psychonomie – richtte zich ook op de werking van ingebeelde bewegingen. Die inbeelding vindt plaats in het motorische gedeelte van het brein, zoals ook bleek uit het project van Bert Steenbergen (hoofdstuk 1.2). ‘Wij waren geïnteresseerd in het tegenhouden van bewegingen die je niet wilt uitvoeren’, vertelt Toni. ‘Daarbij keken we niet zozeer naar de hersenactiviteit, als wel naar de fysiologie. Je

blijkt die inhibitie van ongewilde bewegingen te kunnen remmen of juist versterken door elektrische stimulatie.’ Dat gegeven is erg interessant in de kliniek, merkt hij op, bijvoorbeeld bij patiënten die ongecontroleerde bewegingen maken als gevolg van een hersen-aandoening.

« Dat gegeven is erg interessant in de kliniek, bijvoorbeeld bij patiënten die ongecontroleerde bewegingen maken als gevolg van een hersenaandoening »

© Radboud Universiteit Nijmegen

Page 22: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

20

Die methodologie is zelfs breder inzetbaar. ‘Bij mensen met ernstige epilepsie haalt een chirurg soms het hersengedeelte weg waarin die aanvallen ontstaan’, vertelt hij. ‘Om dan van tevoren te kijken of er ook andere functies zouden uitvallen, kun je delen van de hersenen even tijdelijk stilleggen met elektrische stimulatie, en kijken welk effect dat heeft op bepaalde taken. Concrete taken en inbeeldingstaken.’ Uiteindelijk kun je die techniek zelfs inzetten voor diagnostiek, vermoedt hij. En om tijdelijk hersengebieden stil te leggen die leerprocessen verstoren, ter versterking van de effecten van een training. Toni: ‘Dat zijn mooie voorbeelden van hoe je van een abstracte, fundamentele vraag naar een klinische toepassing kunt komen.’

Wil versus gewoonteEen koffiekopje optillen, een deur openen: we maken voortdurend bewuste bewegingen om iets gedaan te krijgen wat we willen doen. Hoe die intentionele bewegingen in de hersenen worden ingezet, is nog niet precies bekend. Bernhard Hommel en collega’s onder-zochten het. ‘Er zijn twee modellen die proberen te verklaren hoe wij bewegen’, zegt hij. ‘Het eerste is het zogeheten ideomotorische principe: dat we ons een beeld vormen van wat we willen bereiken, en op basis daarvan de motoriek aansturen.’ Dat leren we al als baby: als je je hand op een bepaalde manier beweegt, dan blijk je iets te kunnen oppakken. Je onthoudt de associatie tussen dat idee en het motorische gevoel. De volgende keer hoef je dan alleen nog het idee op te roepen, de motoriek volgt vanzelf.

Prof. dr. Bernhard Hommel

‘In het dieronderzoek en de klinische en farmacologische psychologie gaan we ervan uit dat elke handeling wordt gestuurd door de beloning die erop volgt’, zegt Hommel. ‘Handelingen hangen dus samen met motivatie – en dat werkt op hersenniveau heel anders. Wij wilden graag uitzoeken hoe je die twee para-digma’s met elkaar kunt verbinden.’ Beide worden traditioneel met een ander type experiment getest, legt hij uit. ‘Heel verschillende werelden. Daarom hebben wij verschillende mensen bij elkaar gezet. Iemand die vanuit het beloningsparadigma is opgeleid, ikzelf vanuit de ideomotorische benadering, en een klinisch psycholoog met ervaring in het verslavingsonderzoek. Een goede basis voor ruzie’, zegt Hommel lachend. ‘Dit BCIA programma was bij uitstek geschikt om die werelden te overbruggen.’

De onderzoekers deden ideomotorische experimenten waarbij beloningselementen waren ingebouwd, en andersom. Daarbij brachten ze met neuroimaging in kaart welke hersengebieden actief waren vlak voor en na een bewuste handeling. ‘Daar kwamen verrassende dingen uit’, zegt Hommel. ‘Bijvoorbeeld dat je vooral de perceptieve gevolgen ziet van de handeling. In het voorbeeld van het oppakken van het koffiekopje: de sensorische ervaring dat je een warm kopje in je hand houdt. Daarnaast zijn duidelijk de affectieve gevolgen zichtbaar: koffie is lekker, dus het is fijn om dat kopje in je hand te houden.’

« Blijkbaar zijn wil en gewoonte meer met elkaar geïntegreerd dan altijd wordt aangenomen »

Page 23: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

21

Daarbij bleek het uit te maken of er sprake is van een externe stimulus (er is een kopje koffie onder handbereik) of een interne stimulus (je zit op de bank en denkt: ik heb zin in koffie). Hommel: ‘In het laatste geval wordt de handeling “koffie halen” vooral gestuurd door de affectieve gevolgen, dus het idee: koffie is lekker en daar heb ik zin in. Wanneer de koffie echter al voor je neus staat, dan is dat veel minder sterk het geval.’Die bevinding komt overeen met ervaringen uit de verslavingszorg: zelfs als iemand cognitief wéét dat drugs niet goed zijn, en er eigenlijk ook geen zin in heeft, dan gaat hij of zij toch vaak de fout in als er drugs voorhanden zijn. Mensen op de bank zullen het ook herkennen: je zit eigenlijk al vol, toch ga je door met pinda’s eten, omdat ze nu eenmaal voor je neus staan. Hommel. ‘Het eten wordt gedreven door gewoonte, en niet door zin op dat moment. De externe stimulus overheerst andere overwegingen.’Dat klinkt allemaal logisch, geeft Hommel toe, maar tot nu toe was nog niet onderzocht hoe deze zaken op hersenniveau met elkaar samenhangen. ‘De grote vraag is: waarom doen we dingen die we eigenlijk niet willen doen?’ zegt hij. ‘Die vraag is relevant in veel contexten: eetstoornissen, verslaving, maar ook agressie en misdaad. Hij raakt ook aan filosofische zaken: wat is ‘wil’ eigenlijk? Hoe werkt dat in de hersenen? Kennelijk “wil” je die zaken op dat moment wél.’ Blijkbaar zijn wil en gewoonte meer met elkaar geïntegreerd dan altijd wordt aangenomen. En welke van de twee de overhand heeft, kan per situatie verschillen. ‘Dat is informatie waar bijvoorbeeld onderwijs en verslavingszorg misschien iets mee kunnen, besluit Hommel. ‘Voor nu is het al mooi dat we dat theoretische kader flink hebben verbeterd. En lijntjes hebben kunnen trekken tussen die uiteenlopende benaderingen.’

Page 24: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

22

1.5 Geheugen en lerenMechanisms underlying consolidation of procedural memory formationHoofdaanvrager: Prof. dr. C.I. de Zeeuw, hoogleraar Neurowetenschappen en anatomie, Erasmus Universiteit RotterdamGeïnterviewde/medeaanvrager: Dr. Y.D. van der Werf, universitair hoofddocent Anatomie en neurowetenschappen, VUmc

Magic moments in word learning: Memory formation and consolidation across ages and language settingsHoofdaanvragers: Prof. dr. A.G. van Hell, hoogleraar Taalontwikkeling, Radboud Universiteit Nijmegen/hoogleraar Psychologie en Linguïstiek, Pennsylvania State University en Prof. dr. J. McQueen, hoogleraar Psycholinguïstiek, Radboud Universiteit Nijmegen

De werking van het geheugen is een aansprekend raadsel in de hersenwetenschappen. Stukje bij beetje wordt meer erover bekend. Twee projecten binnen BCIA onderzochten de vorming en consolidatie van verschillende vormen van geheugen.

Slaap en de kleine hersenenOnthouden hoe je iets doet, zoals fietsen, een muziekinstrument bespelen of sporten, is een belangrijke vaardigheid. Hoe dit zogeheten procedurele geheugen wordt vastgelegd, onderzochten Chris de Zeeuw en Ysbrand van der Werf. ‘Dit soort handelingen leer je het beste door ze vaak te doen’, vertelt Van der Werf. ‘Je leert door trial and error, waarbij je probeert bij iedere volgende keer de fout kleiner te maken.’Het procedurele geheugen ontwikkelt zich voortdurend. ‘Het blijkt vooral te zetelen in onze kleine hersenen, het cerebellum’, zegt Van der Werf. ‘We weten dat slaap een belangrijke rol speelt bij de consolidatie van andere leerprocessen. Maar hierbij wisten we dat nog niet. We wisten niet eens of het cerebellum eigenlijk slaapt.’

Prof. dr. Chris de Zeeuw

Kennis over het cerebellum is niet alleen belangrijk voor leeronderzoek. De kleine hersenen zijn ook betrokken bij andere cognitieve processen, zoals aandacht, taal en rekenen. ‘Wij hebben ontdekt dat die kleine hersenen ’s nachts wel degelijk slapen’, zegt de onderzoeker, ‘en bezig zijn om geheugen-sporen vast te leggen. Dat is belangrijke informatie voor mensen die onder-zoeken hoe leren werkt. We hebben een nieuw mechanisme blootgelegd.’

« Wij hebben ontdekt dat die kleine hersenen ’s nachts wel degelijk slapen en bezig zijn geheugensporen vast te leggen »

© Elize Haasdijk

Page 25: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

23

Dit soort onderzoek gebeurt traditioneel bij proefdieren met elektroden in de hersenen. ‘Daardoor weten we dat de opgedane kennis ’s nachts verhuist van de buitenste hersenlagen naar de diepere kernen’, zegt Van der Werf. ‘Bij mensen wil je dat soort dingen non-invasief onderzoeken. Dat kan met fMRI. Maar een MRI-scanner maakt erg veel lawaai. Daarin kunnen mensen niet rustig slapen. Daarnaast meet je met MRI toch net iets andere dingen dan met elektroden.’ Daarom werken De Zeeuw en Van der Werf nu aan een systematisch overzicht van proefdier- en humaan cerebellumonderzoek om die twee benaderingen zoveel mogelijk bijeen te brengen.

Dr. Ysbrand van der Werf

‘Wel konden we experimenten doen die eerder al bij vergelijkbare vormen van leren en geheugen waren gedaan’, vertelt Van der Werf. ‘We hebben aangetoond dat mensen ook nieuw geleerde procedurele taken beter doen als ze na het aanleren daarvan de kans krijgen om te slapen.’ Deze nieuwe kennis over de werking van het cerebellum is vooralsnog fundamenteel, zo geeft hij aan. ‘Toch zijn er toepassingen denkbaar. Er zijn bijvoorbeeld mensen met een aangeboren afwijking aan het cerebellum. Nu we beter weten hoe dat functioneert en hoe je dat kunt meten, kunnen we in de toekomst wellicht behandelingen daarop richten.’

Nieuwe woorden opslaan en weer opdiepen‘Het leren van nieuwe woorden is een intrigerend verschijnsel’, zegt Janet van Hell. ‘Hoe dat werkt is voorheen wel gedragsmatig onderzocht, bijvoorbeeld op basis van reactietijden en accuratesse. Er was weinig bekend over de neurale basis: hoe nieuwe woorden worden gecodeerd, opgeslagen en weer opgediept.’ Van Hell en haar collega’s – psychologen, taalkundigen, gedragswetenschappers en neuroimaging-experts – combineerden traditionele reactietijdmetingen met EEG, fMRI en MEG. Ze deden onderzoek bij kinderen en volwassenen, en keken ook of er verschillen waren tussen één- en tweetalige mensen. ‘Nieuw aangeleerde woorden lijken te worden gecodeerd in de hippocampus, die een rol speelt bij het episodisch geheugen’, vertelt Van Hell. ‘Na 24 uur zijn ze geïntegreerd in het lexicaal-semantisch geheugen, met name de ‘left posterior middle temporal gyrus (pMTG)’ en de ‘superior temporal gyrus (STG). Als je het woord dan opnieuw aanbiedt, dan activeert dat hersengebieden die betrokken zijn bij lexicaal-cognitieve vaardigheden. Dan heeft er consolidatie plaatsgevonden.’Het project wilde ook factoren vinden die van invloed zijn op de magische momenten van woordleren. ‘We ontdekten bijvoorbeeld dat met het integreren van nieuwe woorden in het lexicale systeem bestaande woorden zich soms anders gaan gedragen”, vertelt Van Hell. “En dat de instructiemethode – bijvoorbeeld leren van nieuwe woorden via plaatjes of definities – tot andere neurale integratie- en consolidatieprocessen leidt.’

Page 26: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

24

Prof. dr. Janet van Hell en Merel

Een andere opvallende bevinding was dat nieuwe woorden leren voor twee-talige mensen niet makkelijker is dan voor eentaligen – iets wat wel vaak wordt aangenomen. Van Hell: ‘Tweetaligen zouden flexibeler zijn. Doordat ze zo snel kunnen switchen tussen verschillende talen, en meer ervaring hebben met het leren van taal, zouden nieuwe woorden bij hen beter beklijven. Maar daarvoor hebben we geen enkele aanwijzing gevonden.’ Het kan natuurlijk zijn dat tweetaligen een ander voordeel hebben bij het leren van talen – anders dan het sneller kunnen aanleren van nieuwe woorden. ‘Dit is in elk geval een interessant gegeven in de discussie rond de voordelen van meertaligheid.’ Ook ontdekten Van Hell en haar collega’s dat het basale patroon van encoderen, opslaan, en integreren van nieuwe woorden vergelijkbaar was voor kinderen voor en na de puberteit en jong-volwassenen. Volwassenen bleken overigens verrassend goed te zijn in het aanleren van nieuwe woorden. ‘We gaan er vaak vanuit dat een nieuwe taal leren op oudere leeftijd een opgegeven zaak is, maar ook volwassen hersenen blijken steeds weer veel plastischer dan we denken.’

« Een andere opvallende bevinding was dat nieuwe woorden leren voor tweetaligemensen niet makkelijker is dan voor eentaligen »

Het onderzoek is gepubliceerd in zowel linguïstische als neurowetenschappelijke en psychologische tijdschriften, vertelt Van Hell trots. ‘Daarmee zijn we erg blij. Het laat zien dat het onderzoek echt interdisciplinair is geweest.’

Page 27: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

25

Hoofdstuk 2: BCIA in het huidige onderzoeksveld

Het programma Brain and Cognition – an integrated approach (BCIA) loopt in 2016 ten einde. Dan zijn onder meer veertien onder-zoeksprojecten afgerond, twintig proefschriften verschenen, en zeker honderd artikelen gepubliceerd in wetenschappelijke tijd-schriften.

Een brug tussen disciplinesDie concrete, zichtbare oogst is groot en laat zien dat het programma veel nieuwe kennis heeft opgeleverd, meent Frank Verhulst, hoogleraar Kinder- en jeugdpsychiatrie in Rotterdam en voorzitter van de BCIA-programmacommissie. Ook over minder tastbare zaken is hij tevreden. ‘Dit programma is er bijzonder goed in geslaagd mensen bij elkaar te brengen uit totaal verschillende disciplines’, zegt hij, ‘van genen tot gedrag. Er waren onderzoekers die met fruitvliegjes werkten, met muizen, met computers en geavanceerde scanners. Mensen die naar volwassenen keken, naar kinderen, naar gezond en naar afwijkend functioneren. Clinici en theoretici. Allen zijn met een opvallende betrokkenheid en inhoudelijke drive met elkaar aan de slag gegaan.’

Prof. dr. Frank Verhulst

Die drive zag hij concreet tijdens de vier bijeenkomsten die NWO organiseerde in het kader van BCIA, in 2011, twee in 2012 en in 2014. Tijdens deze bijeenkomsten presenteerden de onderzoekers hun resultaten aan elkaar en gingen ze rond de tafel om ideeën uit te wisselen en te brainstormen over mogelijke nieuwe richtingen of concrete plannen.

Ook programmacommissielid Niels Schiller, hoogleraar Psycho- en neurolinguïstiek aan de Universiteit Leiden, was onder de indruk tijdens die bijeenkomsten. ‘Deze jonge onderzoekers kunnen al zo goed met elkaar samenwerken’, vertelt hij, ‘ook als ze daar vanuit geheel andere achtergronden zitten. Ze inspireren anderen met hun manier van kijken en redeneren. Heel interessant om te zien.’

© Levien Willemse

Page 28: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

26

Nieuwe banden gesmeed‘Ik denk dat dit programma ervoor gezorgd heeft dat onderzoekers elkaar hebben leren kennen’, vervolgt Verhulst. ‘Onbekend maakt onbemind, en dat geldt zeker in de wereld van het wetenschappelijk onderzoek. Als je niet weet wat andere onderzoekers doen, dan weet je evenmin waar je elkaars werk kunt aanvullen en samen tot nieuwe resultaten kunt komen.’Die kennismakingen geven het hersen- en cognitieonderzoek in Nederland volgens Verhulst een blijvende impuls. ‘Bijvoorbeeld, een promovenda die vanuit het basale onderzoek komt, gaat nu als postdoc aan de slag op onze klinische afdeling in Rotterdam. Dat levert wederzijds voordelen op. De kennis en ervaring die in dit programma zijn opgedaan, gaan in de toekomst dus zeker van nut zijn.’

Commissielid Marc Slors, hoogleraar Cognitiefilosofie in Nijmegen, beaamt dat. ‘Helaas zijn hersen- en cognitieonderzoek nog erg van elkaar gescheiden’, zegt hij. ‘Dat is wereldwijd een probleem. In de cognitiewetenschappen zijn er interessante modellen over hoe menselijke cognitie zou kunnen werken, maar we willen natuurlijk weten hoe het écht zit. Dat kun je alleen uitzoeken door hersen- en cognitieonderzoek werkelijk met elkaar te combineren.’ Die trend is gelukkig ingezet, geeft hij aan. Er zijn steeds meer onderzoeksgroepen die samenwerken met collega’s buiten hun eigen discipline, niet alleen op projectbasis maar ook structureel. Die ontwikkeling is natuurlijk niet direct toe te schrijven aan het BCIA-programma, relativeert Slors, toch heeft het programma wel degelijk eraan bijgedragen. ‘Een aantal van deze projecten is er goed in geslaagd een brug te slaan tussen de disciplines. Bijvoorbeeld het onderzoek van Janet van Hell over nieuwe woorden leren, en dat van Bernhard Hommel over de rol van motivatie bij beslissingen nemen.’

Prof. dr. Marc Slors

Internationale samenwerkingDie horizonverbreding heeft voor de onderzoekers directe positieve gevolgen. Verschillende onderzoekers, onder wie Barbara Franke, Judith Homberg, Pieter Roelfsema en Jan Buitelaar, geven aan dat ze mede dankzij hun BCIA-project aansluiting hebben gevonden bij Europese projecten, onder meer via ERC-beurzen en Horizon 2020 (het Europese stimuleringsprogramma voor onder-zoek en innovatie) – of bij het wereldwijde ENIGMA-programma. Dat laatste, waarvan Franke mede-oprichter is, integreert imaging en genetica en maakt meta-analyses mogelijk van grote datasets. Onderzoeker Jan Buitelaar, die zocht naar de neuronale basis voor ADHD (hoofdstuk 1.1), vertelt: ‘Als je in Nederland een groot neuroimagingproject doet, dan heb je misschien 400 kinderen met ADHD en 400 zonder die je in een scanner onderzoekt. Maar als je

subtiele verschillen aan het licht wilt brengen, dan is dat aantal nog lang niet groot genoeg. Voor statistische kracht moet je duizenden kinderen onderzoeken en daarvoor heb je internationale samenwerking nodig. ‘Dit programma heeft ons geholpen aansluiting te zoeken bij projecten in het buitenland’, vertelt hij. ‘Vanuit BCIA zijn we begonnen een database op te zetten die we nu gaan uitbouwen met Europese subsidie. Dat geeft ons de kans een mooie longitudinale dataset op te zetten.’ Deze plannen kunnen worden ingebed in het ENIGMA-programma, en ook in het grote, internationale ‘Psychiatric Genomics Consortium’. ‘Dan wordt het statistisch gezien opeens veel kansrijker om ADHD-genen te vinden’, zegt Buitelaar. ‘Heb je die eenmaal gevonden, dan kun je weer terug naar je eigen lab om de mechanismen verder te onderzoeken.’

© Marieke de Lorijn

Page 29: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

27

Positionering van het veldCommissielid Pieter Medendorp, hoogleraar Sensomotorische Neurowetenschappen in Nijmegen, noemt nog een andere verdienste. ‘Het programma heeft geholpen het Nederlandse hersen- en cognitieonderzoek te verbinden, door het stimuleren van wetenschap in teamverband’, zegt hij. ‘Dat sluit nauw aan bij de huidige ontwikkelingen in de wetenschap: de grote vragen kunnen alleen beantwoord worden met onderzoeksconsortia, niet door enkele onderzoeksgroepen.’ Daarnaast heeft BCIA volgens Medendorp ook concreet bijgedragen aan de vorming van de Nationale Wetenschapsagenda. ‘Die is weliswaar vrij toepassingsgericht’, zegt hij, ‘maar er zitten opvallend veel fundamentele vragen in. Dat vind ik een goede zaak.’

Prof. dr. Pieter Medendorp

Het blijft natuurlijk de vraag hoe die agenda geoperationaliseerd gaat worden, relativeert hij, en hoeveel middelen ervoor beschikbaar komen en waar die precies vandaan komen. ‘Ik heb goede hoop dat dit op een evenwichtige manier gaat gebeuren. We moeten niet de waan van de dag laten regeren, maar wetenschappers op de goede manier betrekken bij het bepalen van de onderzoeksvragen. De mooie resultaten van dit programma zijn wat dat betreft zeker een steun in de rug.’

Nieuwe generatie opgeleidEen van de grote verdiensten van dit programma, zo geven verschillende onderzoekers en programmacommissieleden aan, is dat het een groot aantal jonge promovendi heeft opgeleid tot interdisciplinaire onderzoekers. ‘Dit is een erfenis van het programma’, zegt commissielid Willem Verwey, hoogleraar Psychologische functieleer aan de Universiteit Twente. ‘Die vormt een stevige basis voor toekomstig onderzoek.’

Prof. dr. ing. Willem Verwey

De kwaliteit van die promovendi was opvallend hoog, merkt Verwey op. ‘Ik heb als lid van de Veni-commissie een aantal BCIA-promovendi voorbij zien komen en ik was diep onder de indruk: zo jong en dan al zoveel op hun cv. Ik denk zeker dat dit programma daaraan heeft bijgedragen.’

« Ook de oudgedienden hebben daarvan geleerd.Die zijn destijds binnen één discipline opgeleid. Ik zelf ook »

Page 30: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

28

Janet van Hell, die het leren van nieuwe woorden onderzocht (hoofdstuk 1.5): ‘Dankzij dit programma is er een hele generatie jonge mensen getraind in het beheersen van verschillende onderzoekstechnieken en theoretische invalshoeken. Dat is erg belangrijk – en dat zie je niet altijd terug in statistieken over de opbrengsten van dit soort onderzoek. En niet alleen jonkies, maar ook de oudgedienden hebben daarvan geleerd. Die zijn destijds binnen één discipline opgeleid. Ik zelf ook – en ik heb in de afgelopen jaren ontzettend veel geleerd van andere paradigma’s en technieken.’

Het belang van interdisciplinariteitNederland staat internationaal hoog aangeschreven wat betreft het onderzoek naar hersenen, cognitie en gedrag. ‘Wij zijn absoluut een van de koplopers’, zegt commissievoorzitter Verhulst. ‘We hebben disproportioneel veel wetenschappers die internationaal goed bekend staan.’Ook commissielid Verwey benadrukt de vooraanstaande positie van het Nederlandse onderzoek. Hij noemt een mogelijke verklaring: ‘We zijn al relatief lang bezig meer interdisciplinair te werken, verbindingen te leggen tussen bijvoorbeeld psychologie en neurowetenschappen. Een aantal van onze onderzoeksinstituten op dat gebied zijn echt top of the bill. Het Donders Instituut in Nijmegen bijvoorbeeld, ook Maastricht, UvA, VU. En dan noem ik ze niet eens allemaal.’Hilleke Hulshoff Pol, die tijdens dit programma onderzoek deed aan hersenontwikkeling met behulp van het Nederlands Tweelingenregister (hoofdstuk 1.2), vindt dat interdisciplinariteit al redelijk goed is ingebed in het Nederlandse onderzoek. ‘Wij hebben een lange traditie van samenwerking tussen psychologen, sociologen, neurowetenschappers, fysici, wiskundigen en computerwetenschappers’, zegt ze. ‘Die samenwerking heeft vrijwel altijd een meerwaarde maar gaat niet vanzelf. Daarom zijn programma’s als BCIA zo nuttig: die kunnen net even dat zetje in de juiste richting geven.’ Dit programma is daarin wat haar betreft goed geslaagd. ‘Maar de kruisbestuiving en translatie naar de praktijk kunnen beter’, merkt ze op. ‘Er liggen bijvoorbeeld nog veel kansen in de combinatie van imaging en genetica.’

Ook Verwey geeft aan dat interdisciplinair werken niet altijd gemakkelijk is. Mensen zijn opgeleid om vanuit hun eigen expertise te werken, ze gaan liever de diepte in dan de breedte. ‘Dat is begrijpelijk’, zegt hij. ‘In eerste instantie ligt het voor de hand dat je daar nieuwe resultaten boekt, nieuwe dingen ontdekt. Het idee van interdisciplinariteit is nu juist dat er nieuwe kennis ontstaat op het raakvlak van vakgebieden. Dit programma is goed erin geslaagd om die manier van denken vooruit te helpen. En dat er inhoudelijk een flinke impuls is gegeven aan het hersen- en cognitieonderzoek in Nederland.’

Vooruitgang dankzij technologieDe hersen- en cognitiewetenschappen hebben de laatste jaren een stormachtige ontwikkeling doorgemaakt. Onderzoek dat vijf jaar geleden ondenkbaar was, is nu standaard praktijk. ‘Dat is grotendeels te danken aan technologieontwikkeling’, zegt commissielid Christiaan Levelt van het Nederlands Herseninstituut, tevens hoogleraar Moleculaire en cellulaire mechanismen van corticale ontwikkeling en plasticiteit aan de VU Amsterdam. ‘We hebben nu nieuwe tools om de hersenactiviteit in specifieke hersengebieden te meten en te beïnvloeden, bijvoorbeeld bij muizen. Dat heeft een ongelooflijke revolutie teweeg gebracht.’

Als voorbeeld noemt hij de optogenetica: met licht bepaalde hersencellen in het muizenbrein aan- en uitzetten. ‘Daardoor kun je nu gedetailleerd de functies van hersengebieden bestuderen’, zegt hij, ‘en kijken hoe die netwerken in verschillende hersengebieden met elkaar samenwerken. Dat kan nu met een kracht die vijf jaar geleden ondenkbaar was.’

Page 31: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

29

Prof. dr. Christiaan Levelt

Dankzij die nieuwe technologieën kunnen onderzoekers uit verschillende aandachtsgebieden met elkaar communiceren, legt hij uit. ‘Puur omdat het nu mogelijk is verbanden te leggen tussen wat je ziet gebeuren in verschillende hersengebieden.’Serge Dumoulin, die tijdens een BCIA-project de puzzel van de visuele waarneming probeerde te ontrafelen (hoofdstuk 1.4), is onlangs begonnen als directeur van het nieuwe Spinoza Centre for Neuroimaging in Amsterdam. ‘Daar beschikken we over een nieuwe MRI-scanner met een veel sterkere magneet dan gangbare scanners’, vertelt hij. ‘Daarmee kunnen we in steeds kleiner detail naar de hersenen kijken. Bijvoorbeeld naar hoe groepjes neuronen zijn georganiseerd binnen een bepaald hersengebied. Daarvan weten we nog nauwelijks iets terwijl dat soort informatie relevant is om bepaalde hersenaandoeningen te begrijpen.’

« Optogenetica als kansrijk nieuw hulpmiddel »

Pieter Roelfsema, die binnen BCIA de invloed onderzocht van motivatie op visuele waarneming (hoofdstuk 1.4), beaamt dat. ‘Nieuwe technieken maken nu onderzoek mogelijk waarvan we eerst alleen maar konden dromen’, zegt hij. ‘We kunnen bijvoorbeeld nu cellen in de visuele cortex selectief stimuleren om te kijken welke waarneming dat oplevert.’ Ook hij noemt optogenetica als kansrijk nieuw hulpmiddel: ‘Daarmee kunnen we heel selectief bepaalde cellen stimuleren en bijvoorbeeld ook nieuwe verbindingen weer afbreken. Zo kun je selectief bepaalde geheugensporen uitwissen met licht. Fascinerend, toch? Dat soort doorbraken volgen elkaar nu steeds sneller op. Binnen tien jaar zien we daarvan de eerste toepassingen.’

© Marieke de Lorijn

Page 32: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

30

Voor de filmwedstrijd Mind Matters, die het NIHC in 2014 organiseerde voor het Europees Jaar van het Brein, verbeeldden èn zongen de aio’s Anke Hammerschlag en Sabine Mous wat het project van Daniëlle Posthuma over ADHD inhoudt. https://www.youtube.com/watch?v=AcfcLnIRU1s

Page 33: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

31

Noortje van der Knaap (aio op het project van Judith Homberg) maakte een filmpje waarin ze met klei haar onderzoek uitbeeldt naar het zich ontwikkelende kinderbrein en de invloeden daarop tijdens de zwangerschap.https://www.youtube.com/watch?v=rLBtdmL2IuI

Page 34: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

32

Page 35: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

33

Hoofdstuk 3: Hersen- en cognitieonderzoek in de toekomst

Het BCIA-programma heeft een sterke impuls gegeven aan interdisciplinair onderzoek in Nederland – daarover zijn de onderzoekers en de leden van de programmacommissie het eens. ‘En die trend zal alleen maar doorzetten’, zegt commissievoorzitter Frank Verhulst. ‘Dat komt onder meer door het toenemende belang van Europese beurzen in de structuur van de onderzoeksfinanciering. Al die beurzen hebben als eis dat je samenwerkt in consortia.’ Samenwerken gaat niet vanzelf, merkt hij op. ‘Het moet groeien. Je moet geleidelijk de expertise en de kracht opbouwen om in samenwerkingsverbanden een gelijkwaardige partner te zijn. Je moet onderzoek uitvoeren waarbij de samenwerking een duidelijke inhoudelijke meerwaarde heeft. Niet samenwerken om het samenwerken, dus.’

3.1 Onderzoek naar een hoger plan tillen: een verlanglijstHet gaat goed met de hersen- en cognitiewetenschappen in Nederland, daarover zijn alle BCIA-betrokkenen het eens. Het niveau is hoog en de reputatie van de Nederlandse onderzoekers en hun werk reikt tot ver buiten de landsgrenzen. Toch zijn er zorgen en wensen. Eén daarvan is dat het onderzoek nóg meer interdisciplinair moet worden, wil het werkelijk aansluiten bij behoeften vanuit de maatschappij.‘Die koppeling maken tussen hersenen en cognitie is lastig’, zegt Niels Taatgen, lid van de BCIA-programmacommissie en hoogleraar Cognitieve modellering aan de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Neurowetenschappers kijken nu vaak naar wáár processen in de hersenen plaatsvinden. Ik denk dat we ook veel meer zouden moeten uitzoeken wát daar precies gebeurt in relatie tot een bepaalde taak of een bepaald gedrag. Dan pas kun je echt naar toepassingen toewerken, bijvoorbeeld in het onderwijs en rond gezond ouder worden.’

« Naar toepassingen toewerken in onderwijs en rond gezond ouder worden »

Investeren in fundamenteel onderzoekEr zijn zorgen over de toekomst van het hersen- en cognitieonderzoek in Nederland. Niet omdat de kwaliteit niet voldoende is, of omdat er onvoldoende ambitie is, maar vanwege de financiering. ‘Er is een steeds grotere focus op toegepast onderzoek’, zegt commissielid Willem Verwey. ‘Dat zie je in het Topsectorenbeleid en in de Nationale Wetenschapsagenda. Die hebben allebei waardevolle elementen, begrijp me niet verkeerd. Maar we moeten de waarde van fundamenteel onderzoek niet uit het oog verliezen. Daarin moeten we blijven investeren, willen we de kwaliteit handhaven die we nu hebben.’

Page 36: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

34

Prof. dr. Niels Taatgen

Voorzitter van de programmacommissie Frank Verhulst onderschrijft die zorg. ‘Het aardige van BCIA was nu juist dat het de basale en toegepaste kant met elkaar verbond’, zegt hij. Financiering van dit soort onderzoek zal in de toekomst steeds moeilijker worden, vreest Verhulst. ‘Geld binnenhalen zal steeds meer op Europees niveau moeten gebeuren’, voorspelt hij, ‘en daarbij is samenwerking met de industrie vaak een vereiste. Aan de ene kant is dat wel goed – we worden gestimuleerd om niet l‘art pour l’art onderzoek te doen. Aan de andere kant is het ook heel belangrijk om vrij en interessegestuurd onderzoek te kunnen blijven doen.’De programmacommissie vatte al eerder samen wat er zoal de afgelopen jaren is bereikt in het hersen- en cognitie onderzoek. Zo is er software ontwikkeld om zoveel mogelijk informatie uit de veelheid van moderne beeldvormende

technieken (o.a. fMRI) te halen, te visualiseren en tevens te gebruiken voor toepassingen. Die kunnen liggen bijvoorbeeld in het onderwijs of ten behoeve van locked-in patiënten die bijna alle mogelijkheden tot communicatie hebben verloren. Patiënten met bepaalde protheses kunnen deze besturen en gebruiken door middel van hersensignalen, de Brain-Computer Interfacing (BCI) technieken. De Elana techniek, die met behulp van lasers in bloedvaten van de hersenen vaatomleidingen maakt zonder de bloed-toevoer te stoppen, heeft honderden patiënten het leven gered en wordt nu verder ontwikkeld voor toepassing in de cardiochirurgie. Internet technieken hebben succesvolle virtuele werelden en online spellen gecreëerd voor het aanleren en oefenen van taal en reken-methoden. Onderzoek naar onbewuste processen in het brein die ons gedrag bepalen, stonden aan de basis voor de neuromarketing technieken en bedrijven. Neuromarketing kan helpen bijvoorbeeld bij de blijvende keuze voor gezonde voedingsproducten, naast toepassingen uit onderzoek naar smaak, geur of textuur van voedingsmiddelen.

« Samenwerking in consortia met de industrie is vaak een vereiste bij Europese beurzen »

Fundamenteel onderzoek, zo benadrukken alle onderzoekers, legt letterlijk het fundament onder toekomstige toepassingen. Ook als je nu nog niet weet waar onderzoek toe kan leiden, is het belangrijk om de werking van hersenen en cognitie tot in detail te leren begrijpen. Vaak levert het ongestuurde onderzoek verrassende nieuwe inzichten op die later cruciaal blijken voor een vertaling naar de praktijk. Onderzoekers noemen verschillende voorbeelden van toepassingen die min of meer door toeval voortkomen uit fundamenteel onderzoek, waaronder optogenetica, diepe hersenstimulatie en corticale prothesen. Commissievoorzitter Verhulst: ‘Neem bijvoorbeeld het fundamentele onderzoek van Dumoulin in dit programma naar het stimuleren van specifieke groepen van neuronen. De ontdekking dat dit kan, biedt wellicht bij mensen met maculadegeneratie de mogelijkheid het zicht gedeeltelijk te herstellen. Of het onderzoek van Van Hell naar de neuronale mechanismen achter het aanleren van woorden. Zij vond bij toeval dat een nieuwe taal leren op oudere leeftijd geen opgegeven zaak hoeft te zijn en dat volwassen hersenen veel plastischer zijn dan we denken. Zulke bevindingen kunnen voor de praktijk belangrijk zijn.’Programmacommissielid Christiaan Levelt voegt daaraan toe: onderzoek en de financiering daarvan zouden dynamischer georganiseerd mogen worden. ‘Dus niet per se programmatisch’, zegt hij. ‘De kwaliteit van onderzoek hangt sterk af van die van de individuele onderzoekers. Je kunt gedeeltelijk daarop sturen van bovenaf, door te pushen in bepaalde onderzoeksrichtingen, maar je

© Gerhard Taatgen

Page 37: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

35

kunt beter zeggen: we financieren de beste fundamentele onderzoeksvoorstellen, dan komen de belangrijkste onderzoeksgebieden vanzelf bovendrijven.’Langjarige en voorspelbare financiering, met daarbij voldoende ruimte voor fundamenteel onderzoek – daarvan zal de kwaliteit van het toekomstige onderzoek afhangen, concluderen alle betrokkenen. Ook andere voorwaarden voor goed onderzoek, bijvoorbeeld kwalitatief hoogwaardig onderwijs, zijn uiteindelijk afhankelijk van voldoende financiering. Maar zodra ze iets langer erover nadenken, weten de meesten meer factoren te noemen die het hersen- en cognitieonderzoek naar een hoger plan kunnen tillen.

Naar buiten treden‘We moeten zorgen dat het belang van dit soort onderzoek goed verankerd wordt in het bewustzijn van de Nederlanders’, zegt programmacommissielid Willem Verwey, ‘niet alleen bestuurders en beleidsmakers, ook het brede publiek. PR is wat mij betreft heel belangrijk, ook in de context van de Nationale Wetenschapsagenda. We moeten voortdurend naar buiten blijven treden met interessante verhalen, mooie voorbeelden, die duidelijk maken waarom dit soort onderzoek zo belangrijk is.’ Commissielid Christiaan Levelt beaamt dat. ‘Aandoeningen die te maken hebben met ons brein, zoals ADHD, dementie en verslaving, kosten de maatschappij jaarlijks vijf keer zoveel als kanker. Maar het budget voor hersenonderzoek is een fractie van dat voor kankeronderzoek. Zeker in een tijd waarin het brein steeds meer in de belangstelling staat, met allerlei boeken en slogans zoals ‘wij zijn ons brein’, moet het toch niet moeilijk zijn om duidelijker het belang te laten zien van hersenonderzoek.’

« Neem bijvoorbeeld diepe hersenstimulatie, een rechtstreekse uitkomst vanproefdieronderzoek »

De interesse is er wel, ook bij het brede publiek, meent commissievoorzitter Verhulst: ‘Er komt steeds meer kennis naar buiten over hoe onze hersenen werken. Mensen raken erdoor gefascineerd, ja zelfs geïnspireerd. Die interesse moeten we levend blijven houden, zelfs bij heel theoretisch of fundamenteel onderzoek, dat ver van de doorsnee burger af staat. Los van die verwondering aanwakkeren kunnen we tonen waartoe dat soort kennis kan leiden. Ik denk dat dat zich uiteindelijk terugbetaalt – misschien niet in vijf jaar, wel op de langere termijn. Je moet laten zien waarmee je bezig bent.’Onderzoeker Pieter Roelfsema (hoofdstuk 1.4) voegt nog toe: ‘We moeten laten zien dat het gebruik van proefdieren daarbij essentieel is. Ik schrik soms ervan hoe slecht mensen daarover geïnformeerd zijn. Neem bijvoorbeeld diepe hersenstimulatie, een methode die al is toegepast bij honderdduizenden parkinsonpatiënten: een rechtstreekse uitkomst van proefdieronderzoek.’‘Het momentum is er absoluut’, zegt zijn collega Ysbrand van der Werf (hoofdstuk 1.4). ‘Er is een duidelijke niche voor nieuwe behandelingen van hersen- en psychiatrische aandoeningen. Mensen zijn huiverig voor pillen, want die hebben vaak bijwerkingen. Psychotherapie heeft vaak een beperkt effect. Nu openen zich mogelijkheden van een ander kaliber, namelijk hersengebieden gericht stimuleren.’ Dat kan bijvoorbeeld met behulp van niet-invasieve magnetische of elektrische stimulatie, benadrukt hij, dus zonder de schedel te hoeven openen. ‘Door dat toekomstbeeld te laten zien, kun je goodwill kweken en uiteindelijk financiering vrijmaken. Daarvan ben ik overtuigd. Maar daarvoor moeten we echt zelf zorgen.’

« We moeten zelf ervoor zorgen het toekomstbeeld te laten zien »

Page 38: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

36

Speerpunten kiezenProgrammacommissielid Niels Schiller noemt een andere factor: keuzes maken. ‘Dit programma heeft ruimte geboden aan een ongelooflijk breed spectrum aan onderzoeksprojecten’, zegt hij. ‘Aan de ene kant is dat natuurlijk goed, want daardoor hebben verschillende disciplines in Nederland de kans gekregen zich te profileren en kon er ook nieuwe interdisciplinaire samenwerking ontstaan. Maar aan de andere kant is het soms nodig om speerpunten te kiezen. Bepaal waar je als land het sterkste in bent, en ga dáár dan voor.’ Dat maakt het ook makkelijker de schaarse middelen verstandig te verdelen, merkt hij op. ‘Een paar speerpunten, en dan wellicht ook kiezen voor langduriger projecten waarin samenwerking echt kan worden bestendigd en investeringen in dure infrastructuur zichzelf werkelijk kunnen terugverdienen.’

Tijd nemen voor theorievormingCommissielid Slors ziet nog wel een belangrijke uitdaging voor de toekomst. ‘Het vele onderzoek levert een pakhuis aan data op. We weten niet altijd wat we daarmee moeten. Er is een schrijnend gebrek aan theorievorming.’ Het vraagt om een mindset die niet iedere onderzoeker van nature heeft. ‘Weinig mensen koppelen theorievorming aan experimenten’, zegt Slors. ‘Dat komt ook doordat mensen daarin niet opgeleid zijn. De opleidingen zijn nog gescheiden. Ze mogen van mij meer multidisciplinair zijn en elementen bevatten van neurowetenschappen, cognitiewetenschappen, ook bijvoorbeeld filosofie. Daarnaar is onder studenten veel vraag, en terecht. Wij moeten uitkijken dat we geen kansen missen.’ Er zijn mensen die weerstand voelen tegen een verregaande integratie van disciplines. Die weerstand is niet altijd inhoudelijk gemotiveerd, eerder historisch zo gegroeid, vermoedt Slors. ‘Natuurlijk moet die integratie in de opleidingen niet ten koste gaan van de kwaliteit’, zegt hij, ‘maar je moet kritisch kijken naar wat het wetenschapsveld nu nodig heeft en hoe we die nieuwe generatie onderzoekers het beste daarvoor kunnen opleiden.’Die paradigmaverandering heeft tijd nodig, geeft hij toe, ook op individueel niveau. ‘Dat is lastig. Je moet de tijd nemen om je te verbreden. Dat verhoudt zich slecht met je carrièreperspectief: tijd immers waarin je niet kunt publiceren. Daartoe moet je als onderzoeker bereid zijn. Die keuze zouden we collectief moeten maken. Een waar business dilemma. Maar we komen er wel, hoor.’

Databanken faciliterenEen voorwaarde voor grootschalig onderzoek is de brede beschikbaarheid van biologische data. Dat zegt onderzoeker Jan Buitelaar (hoofdstuk 1.1). ‘Wat mij betreft mag biobanking hoger op de agenda komen te staan’, zegt hij. ‘Investeren in goede databases en het management en onderhoud daarvan.’ Dat is niet alleen een kwestie van geld, benadrukt hij. Er zal ook wat moeten veranderen op het gebied van bio-ethiek. ‘Nu mag je in Nederland geen materiaal opslaan zonder bijbehorende specifieke vraagstelling’, geeft hij als voorbeeld. ‘En je mag het materiaal niet zomaar delen met internationale collega’s.’

« Investeer in goede databases en het management en onderhoud daarvan »

Onderzoeker Daniëlle Posthuma (hoofdstuk 1.1) deelt die zorg. ‘We werken veel samen met Scandinavische landen, waar de wetgeving veel soepeler is’, zegt ze. ‘Je kunt daar gemakkelijker databases aan elkaar koppelen. In Denemarken zijn gegevens van hielprikonderzoek bijvoorbeeld gekoppeld aan medische dossiers. Dat kan ongelooflijk waardevolle informatie opleveren over de relatie tussen genen en aandoeningen. In Nederland worden die hielprikdata na vijf jaar vernietigd – en we mogen ze al helemaal niet linken aan medische dossiers. Doodzonde. Daarmee gaat enorm veel waardevolle informatie verloren.’

Page 39: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

37

Britse onderzoekers, vertelt Posthuma, zijn bezig met de koppeling van 200.000 genetische en medische dossiers; het moeten er uiteindelijk 500.000 worden. De Britse overheid financiert dit initiatief; voor een relatief klein bedrag mag iedereen gebruik ervan maken. Posthuma: ‘In Nederland zou zoiets ook waardevol zijn. Onderzoekers zitten van oudsher als een moederkloek op hun eigen data – de wil om zonder eigenbelang je data te delen is er niet altijd. Dat moet je echt via de overheid stimuleren.’ Hilleke Hulshoff Pol (hoofdstuk 1.2) noemt daarbij nog een andere factor: ‘Los van de benodigde governance over data delen is er werk aan de winkel qua technologieontwikkeling. Data makkelijker kunnen delen, technologische belemmeringen wegnemen, bijvoorbeeld door met behulp van snelle netwerken en een goede infrastructuur het combineren van data op afstand te realiseren. Echt een voorwaarde om big data naar een hoger plan te tillen.’

« In andere landen mag je makkelijker databases aan elkaar koppelen »

Groter denkenGrotere datasets, grootschalige samenwerking in consortia – alle onderzoekers vinden dat nodig om het hersenen- en cognitieonderzoek naar een hoger plan te tillen. ‘Ons brein is ons meest individuele orgaan’, zegt onderzoeker Guillén Fernández (hoofdstuk 1.3). ‘De individuele variabiliteit is enorm. Veel klinische studies gaan daaraan voorbij. Twee mensen met dezelfde psychiatrische symptomen kunnen totaal verschillende onderliggende aandoeningen hebben.’ Wil je dat soort effecten blootleggen, dan moet je volgens hem grootschaliger, gestructureerde studies opzetten – bij proefdieren en bij mensen. Dat is niet eenvoudig. ‘Wetenschap is nu te veel een kwestie van individuele prestaties’, zegt hij. ‘Het gaat erom hoeveel jíj publiceert. Daarop is het financieringsmodel gebaseerd. Daar moeten we vanaf. Wetenschap moet een groepsinspanning worden. Natuurlijk, briljante ideeën van individuen zijn nodig, maar zeker ook grotere, gemeenschappelijke projecten.’

Daarvoor is volgens Ivan Toni (hoofdstuk 1.4) ook op een ander gebied een cultuuromslag nodig: we moeten het niet erg vinden dat resultaten lang op zich laten wachten. Onderzoek is een kwestie van een lange adem, benadrukt hij. ‘Als je pusht richting resultaten op de korte termijn, dan krijg je resultaten die alleen op de korte termijn relevant zijn’, zegt hij. ‘We moeten de tijd nemen om de culturen van fundamentele wetenschap en de kliniek te integreren, elkaar te leren kennen, gezamenlijk op te trekken. Dan pas krijg je valide en nuttige resultaten. Je hebt wel een financieringsstructuur nodig die dat toelaat.’

« We moeten de tijd nemen om de culturen van fundamentele wetenschap en de kliniekte integreren »

Betere methodologie‘Gedragsonderzoek maakt vaak gebruik van diermodellen’, zegt Judith Homberg, die het effect van antidepressiva tijdens de zwanger-schap (hoofdstuk 1.3) onderzocht. ‘Daarbij wordt vaak te gemakkelijk de vertaalslag naar mensen gemaakt.’ Overgevoeligheid meet je bij ratten bijvoorbeeld met elektroden in de hersenen, en bij kinderen met fMRI. ‘Ben je dan wel hetzelfde aan het meten?’ vraagt Homberg zich af. ‘Dat geldt misschien nog wel sterker voor specifieke taken. Cognitieve flexibiliteit bij ratten meten we met een andere taak dan cognitieve flexibiliteit bij kinderen. Kun je de resultaten dan met elkaar vergelijken?’

Page 40: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

38

Volgens haar moet er daarom meer aandacht komen voor methodologie ontwikkeling. ‘Het moet mogelijk zijn om tests te ontwikkelen waarbij je dat soort onzekerheden weghaalt’, zegt ze. ‘Maar methodologie verbeteren is niet sexy. Het kost veel tijd en de benodigde financiering is lastig. Daarin zou ik graag verandering zien zodat publicaties op dat gebied de waardering krijgen die ze verdienen.’

« Onderzoekers moeten meer en in een eerder stadium in contact treden met relevantedoelgroepen »

Met eindgebruikers om de tafelBert Steenbergen, die binnen BCIA onderzoek deed aan motorische inbeelding bij kinderen (hoofdstuk 1.2), zou graag zien dat onderzoekers meer en in een eerder stadium in contact treden met relevante doelgroepen – in zijn geval: kinderen met een motorische beperking en hun ouders. ‘Betrek ze bij de opzet van het onderzoek,’ zegt hij, ‘laat ze meedenken over hoe je interventieprogramma’s beter kunt laten werken.’ Daarvoor moet je soms ook samenwerking zoeken met andere professionele partijen, zo meent hij, zoals scholen, zorginstellingen en gemeenten. ‘Daaraan denken onderzoekers in eerste instantie niet’, zegt hij, ‘toch denk ik dat het een enorme meerwaarde kan opleveren.’

3.2 Beloften van hersen- en cognitieonderzoekDe hersenen- en cognitiewetenschappen lenen zich bij uitstek voor dagdromen: waartoe kan dit onderzoek uiteindelijk leiden? Fascinerende toepassingen die nu nog ver weg zijn. ‘Hoe fundamenteel je vragen ook zijn, je hoopt natuurlijk dat er mooie dingen uit dit onderzoek komen’, zegt programmacommissielid Marc Slors. ‘Anders is het onderzoek niet de moeite waard.’ En dan bedoelt hij niet per se praktische toepassingen – maar ook simpelweg inzicht in hoe onze hersenen werken, op het alledaagse niveau. ‘Dat is al waardevol’, meent hij. ‘Die vraag houdt veel mensen bezig: hoe werken de hersenen, wat bepaalt wie we zijn en wat we doen?’

Omgaan met een steeds complexere wereldFrank Verhulst, voorzitter van de programmacommissie, verheugt zich nu al op wat we over tien jaar waarschijnlijk weten. ‘Onze kennis van de cognitie in een steeds complexere omgeving neemt nog altijd snel toe’, zegt hij. ‘Hoe gaat zich dat vertalen naar ons dagelijks leven? We leren bijvoorbeeld steeds meer over de invloed van voeding op de hersenen – en ook andersom, de rol van de hersenen bij onze voorkeuren voor bepaald voedsel.’ Of neem nu de vraag hoe een mens beslissingen neemt in het steeds drukkere verkeer. ‘Dáár kan onderzoek veel winst behalen’, aldus Verhulst. ‘Niet alleen in onze goed georganiseerde, rijke westerse wereld, maar ook elders op aarde. Hoe nuttig zou het zijn als wij onze kennis dáárvoor zouden kunnen inzetten: onderzoeken hoe dingen als macht en agressie in het brein nu eigenlijk werken.’

Dat levert natuurlijk niet direct concrete oplossingen op, realiseert hij zich. ‘Het is bijna een wetenschapsfilosofisch vraagstuk: hoe kun je kennis inzetten om de wereld te verbeteren? Daarop heb ik zeker niet direct een antwoord. Maar soms moet je jezelf die vraag stellen.’

Page 41: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

39

Hersenen simulerenCommissielid Willem Verwey kijkt uit naar de mogelijkheid om hersenen te simuleren. ‘Zoals het Human Brain Project probeert’, zegt hij. ‘Het gaat om computersimulaties van de netwerken van miljarden neuronen. Uiteindelijk gaat dat richting intelligente systemen gebaseerd op de werking van de eigen hersenen.’ Dit zijn niet de zogenaamd ‘intelligente systemen’ zoals die nu al op de markt zijn, benadrukt Verwey. ‘Die zijn gebaseerd op andere algoritmen, en zijn nog weinig creatief en flexibel.’Ook zijn collega-commissielid Pieter Medendorp ziet daar mooie kansen. ‘Als we beter de netwerken in de hersenen kunnen ontrafelen en begrijpen hoe neuronen met elkaar samenwerken’, zegt hij, ‘dan kunnen we misschien manieren ontwikkelen om die processen te manipuleren.’ Dat biedt fascinerende mogelijkheden, bijvoorbeeld in de context van virtual reality, merkt hij op. Er zijn al initiatieven op het gebied van robotica die kennis over de menselijke cognitie gebruiken. ‘Prachtig als je die kennis ook zou kunnen inzetten in het onderwijs en in de kliniek’, zegt hij, ‘maar daarvoor moeten we geduld hebben. Je bouwt niet in één dag een huis.’

« In onderwijs en kliniek robotica initiatieven inzetten die kennis over de menselijkecognitie gebruiken »

Verwey durft nog een stapje verder te fantaseren dan Medendorp. ‘Maar’, zo benadrukt hij, ‘dan hebben we het echt over toekomstmuziek. Een stip op de horizon.’ Hij denkt aan een artificieel systeem, gebaseerd op de menselijke cognitie, dat kan rekenen aan complexe maatschappelijke problemen en een optimale oplossing kan presenteren gebaseerd op vele duizenden factoren. ‘Op die manier grootschalige wereldproblemen oplossen, zaken waarop wij als individu nooit grip kunnen krijgen – dat vind ik fascinerend.’

Taal beter begrijpenCommissielid Niels Schiller verwacht dat er in de komende vijf à tien jaar grote doorbraken komen op het gebied van taalonderzoek. ‘We kunnen nu bij proefpersonen in het lab goed onderzoeken wat er in de hersenen gebeurt bij eenvoudige taaltaken’, vertelt hij, ‘zoals plaatjes benoemen. Ik verwacht dat we in de toekomst meer kunnen kijken naar de grotere samenhang. Dat we niet alleen het vormen of het begrijpen van geïsoleerde woorden in beeld kunnen brengen, maar dat van hele zinnen of zelfs redeneringen. En dan niet alleen in het lab, ook terwijl iemand thuis alledaagse dingen doet.’

« In de toekomst brengen we niet alleen geïsoleerde woorden in beeld, maar ook helezinnen of zelfs redeneringen »

Dat kan bijvoorbeeld met mobiele EEG-apparatuur, legt hij uit. ‘We krijgen langzamerhand de technologische mogelijkheden die dat soort vragen aanpakken. Dus weg van de kleine eenheden, en richting de validatie in alledaagse situaties.’ Dat is relevant voor taal onderzoek en ook bijvoorbeeld voor onderzoek naar aandacht en geheugen. Die vakgebieden vertonen overigens overlap, vertelt hij. Bij zinnen vormen zijn ook functies als geheugen en executieve controle betrokken. ‘Nu kunnen we gaan kijken hoe die functies met elkaar samenhangen, hoe bepaalde hersennetwerken samenwerken, in real time.’

Page 42: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

40

Dergelijk onderzoek, merkt hij op, is sterk technologie-gedreven. ‘De theorieën zijn nu nog te complex om experimenteel te testen. We komen wel steeds dichterbij. Ontzettend spannend.’Ook onderzoeker Janet van Hell, die het aanleren van nieuwe woorden onderzocht (hoofdstuk 1.5), verheugt zich op nieuwe ontwikkelingen in het taalonderzoek: ‘Nu we beter weten hoe nieuwe woorden worden opgeslagen en weer opgediept, kunnen we gaan kijken naar wat er gebeurt bij dementie of bij afasie – feitelijk het omgekeerde. Wat gaat er mis bij mensen die moeite hebben met het ophalen van kennis? Moeten we dat zoeken in dezelfde cognitieve mechanismen? Dát uitzoeken lijkt me een geweldige uitdaging.’

« Nu we opslaan en opdiepen van nieuwe woorden beter begrijpen, kunnen we gaankijken naar wat er gebeurt bij dementie of bij afasie »

De link tussen computatie en hersenenWat onze hersenen doen als we bijvoorbeeld denken, bewegen of praten, is in feite een vorm van computatie: onze hersenen lossen problemen op, plannen vooruit en verwerken taal. Commissielid Niels Taatgen verwacht dat onderzoek op het raakvlak van hersenen en computatie in de nabije toekomst mooie nieuwe dingen gaat opleveren. ‘Dan praten we over model-based neuroscience. Een vrij theoretisch vakgebied, met riskante projecten’, zegt hij. ‘Riskant in de zin van dat je van tevoren geen idee hebt wat het gaat opleveren.’ Toepassingen zijn misschien nog ver weg, maar kennis levert zo’n aanpak volgens hem ongetwijfeld op. Die kennis zou in elk geval helpen bij initiatieven als het Human Brain Project. Daarbij proberen onderzoekers computers te bouwen die hersencellen simuleren. Taatgen: ‘Voor mijn gevoel ontbreekt er een stap tussen die toepassing en de traditionele neurowetenschappen.’ Daar ligt volgens hem een kans voor het Nederlandse onderzoek. ‘Aansluiting bij dergelijke bestaande initiatieven zou goed zijn’, zegt hij. ‘Projecten kiezen, onderzoek opzetten dat aansluit bij dat soort veelbelovende projecten.’

Anatomie aan functie koppelen op het kleinste niveau Commissielid Christiaan Levelt vindt speculeren over toekomstige doorbraken moeilijk, omdat die zo sterk afhankelijk zijn van het beschikbaar komen van nieuwe technologie. En dat is slecht te voorspellen. Toch doet hij een paar voorspellingen. ‘Door steeds krachtiger DNA-technieken kunnen we de genetische handtekening van bepaalde cellen beter vaststellen’, zegt hij, ‘en genexpressieprofielen maken onder verschillende omstandigheden. Als je dat kunt, dan kun je ook specifieker de werking van bepaalde genen gaan beïnvloeden. Bijvoorbeeld met CRISPR, een nieuwe DNA-manipulatietechniek. Die aanpak kan een storm teweeg brengen in het bestuderen van neurale netwerken.’

« Specifieker de werking van bepaalde genen gaan beïnvloeden, bijvoorbeeld metCRISPR »

Daarnaast voorziet hij nieuwe toepassingen van recent ontwikkelde optische technieken die de activiteit meten van individuele zenuwcellen, zelfs van synapsen. ‘Niet alleen op één moment’, zegt hij, ‘ook in de loop van weken of maanden. Dan kun je leerprocessen in beeld gaan brengen en kennis opdoen over de basisorganisatie van onze hersenen.’

Page 43: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

41

Daarbij blijft het niet. Er komen ook steeds betere computermodellen dankzij kennis die wordt gegenereerd met geautomatiseerde elektronenmicroscopie in steeds grotere stukjes hersenweefsel. Met tracing techniek, die virussen gebruikt, kunnen onderzoekers zien welke hersencellen verbonden zijn met andere hersencellen. En dankzij sequencing neemt de kennis toe over het effect van genen op de neurale netwerken van individuele mensen. ‘Dan krijg je big data-achtige analyses en kun je bijvoorbeeld ziektebeelden beter gaan begrijpen’, zegt Levelt. ‘Met dit soort ongelooflijk spannende technieken kunnen we écht de link gaan leggen tussen hersenen en cognitie.’

Vroege diagnostiek en behandeling op maat De psychiatrie is een van de laatste medische disciplines waarbij diagnostiek afhangt van vraaggesprekken. Objectief meten is moeilijk. Barbara Franke, die een BCIA-project leidde rond de genetische pathways die leiden tot ADHD (hoofdstuk 1.1), ziet dat in de toekomst graag veranderen. ‘Diagnostiek en behandeling zijn nog te veel een kwestie van trial and error. Ik heb goede hoop dat dat gaat veranderen, dat je kunt zien: dít gaat er mis in de hersenen van deze persoon – en vervolgens een behandeling op maat kunnen bieden.’ De toepassingen zijn eindeloos, merkt ze op: van ADHD tot depressie en van agressie tot leerproblemen. Want de mogelijkheden liggen niet alleen in de psychiatrie, maar ook in het onderwijs. ‘Als we weten hoe de hersenen werken, dan kunnen we beter beoordelen hoe kinderen op verschillende leeftijden het beste leren en hoe je in het onderwijs daarop kunt inspelen. Ja, ook op individueel niveau.’

Ook Hilleke Hulshoff Pol (hoofdstuk 1.2) ziet concrete kansen voor vroege diagnostiek door het volgen van de hersenontwikkeling van kinderen. ‘Ons onderzoek toonde dat stagnatie in die ontwikkeling een voorbode kan zijn van psychiatrische aandoeningen’, zegt ze. ‘Hoe mooi zou het zijn als je daaraan al vroeg iets kan doen, voordat er symptomen optreden. Of nog een stapje verder: dat je ieder kind zijn eigen optimale ontwikkeling kunt laten doormaken op basis van wat dat kind nodig heeft. Dat je ziet: híer heeft dit kind extra stimulatie nodig, of juist extra rust. Dat is mijn droom: dat we die hersenplasticiteit beter begrijpen en met die kennis levens kunnen verbeteren.’

« Dat is mijn droom: hersenplasticiteit beter begrijpen en met die kennis levens kunnenverbeteren »

Bert Steenbergen (hoofdstuk 1.2) heeft hoge verwachtingen wat betreft op maat gesneden revalidatie op basis van neurofysiologische inzichten. ‘Als je weet hoe de motoriek in de hersenen precies werkt’, zegt hij, ‘en je kunt testen hoe het ervoor staat bij een individuele patiënt, dan kun je in de toekomst wellicht zeggen: deze persoon zou zus en zo moeten trainen voor een optimaal effect. Met die doorbraken moeten we aan de slag – en dat kan ook echt.’

Page 44: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

42

3.3 Een maatschappelijke rol voor hersenwetenschappen – integratie als sleutelwoord

De maatschappelijke en economische betekenis van wetenschap staat tegenwoordig sterk in de schijnwerper. Wetenschap moet een toepassingswaarde hebben, of in elk geval zicht daarop. Die visie komt mede tot uitdrukking in het Topsectorenbeleid, dat een sterke verbinding legt tussen wetenschap en het bedrijfsleven, en sinds kort ook in de Nationale Wetenschapsagenda.Veel van de BCIA-onderzoekers en –commissieleden volgen deze ontwikkeling kritisch. Nadruk op de maatschappelijke en economische waarde van de hersen- en cognitiewetenschappen is goed, zolang er óók ruimte blijft voor fundamenteel, interesse-gestuurd onderzoek. Dat legt de basis onder toekomstige toepassingen en levert vaak in de kantlijn onverwachte ontdekkingen op die later toepassingswaarde blijken te hebben.

Hoe zorgen we nu dat beide benaderingen gewaarborgd zijn in het toekomstige onderzoek? Het antwoord, aldus de betrokkenen, ligt in een integratieve benadering van hersen- en cognitiewetenschappen. Verdergaande samenwerking op meerdere niveaus (bijvoorbeeld tussen disciplines, tussen fundamenteel onderzoekers en clinici en tussen onderzoekers van verschillende instituten en uit verschillende landen) zorgt enerzijds ervoor dat de juiste vragen ter tafel komen, en anderzijds dat de uitkomsten de weg naar de praktijk vinden.

Basaal onderzoek blijft nodig‘Natuurlijk moet onderzoek betaald uit publieke middelen maatschappelijk nuttig zijn’, zegt BCIA-commissielid Willem Verwey. ‘De kennis die ontwikkeld wordt met zo’n integratieve benadering van de hersen- en cognitiewetenschappen, kun je toepassen bij de behandeling van neurologische en psychiatrische patiënten.’ Daarnaast, zo vervolgt hij, levert deze kennis nieuwe inzichten op, bijvoorbeeld in wat intelligentie eigenlijk is. ‘Gewapend met die kennis kunnen we in de nabije toekomst intelligente machines ontwerpen die ons helpen bij routinematige arbeid in bijvoorbeeld de zorg, en ook bij het vinden van creatieve oplossingen voor kleine en grote maatschappelijke problemen.’ Sommige van deze toepassingen worden nu al ontwikkeld, aldus Verwey. Gezien de enorme complexiteit van het menselijk brein zullen andere toepassingen veel meer basaal onderzoek en dus tijd vergen. ‘Voor onze concurrentiekracht is het belangrijk dat Nederland aan het voorfront van dit soort onderzoek blijft’, besluit Verwey, ‘en zo tot de meest innoverende economieën in de wereld kan blijven behoren. Onontbeerlijk is daarbij dat cognitie- en hersenonderzoekers nauw samenwerken in onderzoeksprogramma’s die zowel fundamentele als toegepaste kennis ontwikkelen.’

Integratie op verschillende niveausOok commissielid Christiaan Levelt vindt nadruk op integratie kansrijker dan enkel sturen op toepassingen. In een integratieve benadering kan het fundamenteel onderzoek gehandhaafd blijven, en komen de waardevolle toepassingen vanzelf bovendrijven. ‘Door de snelle opmars van krachtige methoden voor het bestuderen de functionele anatomie van het brein wordt verbinding van hersenonderzoek en cognitieonderzoek steeds beter mogelijk’, zegt hij. ‘Dit zal ongetwijfeld leiden tot belangrijke nieuwe toepassingen met groot maatschappelijk en economisch belang in de toekomst.’

« In een integratieve benadering kan het fundamenteel onderzoek gehandhaafd blijvenen komen de waardevolle toepassingen vanzelf bovendrijven »

Page 45: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

43

Onderzoeker Judith Homberg (hoofdstuk 1.3) ziet vier concrete manieren waarop de integratie van hersen- en cognitiewetenschappen de maatschappelijke, en mogelijk ook economische impact van wetenschappelijke bevindingen kan vergroten. ‘Met zo’n integratieve benadering kun je een proces op verschillende biologische niveaus bestuderen’, zegt ze, ‘maar ook bijvoorbeeld een (fundamenteel) proces bestuderen in het kader van een theorie of concept uit een ander (klinisch) onderzoeksveld. Ten derde kun je hypothesen vanuit humaan onderzoek testen in dierexperimenten, en vice versa, dierexperimentele bevindingen weer vertalen naar de mens. En ten slotte kun je processen natuurlijk beter bestuderen door gebruik van dezelfde methoden of metingen door een grotere groep onderzoekers.’

Verder dan alleen de kliniek ’Een integratieve benadering is de enige weg vooruit’, zegt Barbara Franke (hoofdstuk 1.1). ‘Alleen zo kunnen we begrijpen hoe de hersenen werken en verwerven we kennis om de ziekten van de hersenen – die van alle humane ziekten intussen de grootste ziektelast veroorzaken – in de toekomst succesvol te behandelen en mogelijk zelfs te voorkomen.’Ook commissievoorzitter Frank Verhulst onderschrijft de waarde van integratie in de hersen- en cognitiewetenschappen. Hij ziet vooral kansen voor de toepassing van kennis in de klinische praktijk, zoals in de neurologie, oogheelkunde, KNO en psychiatrie. Zijn collega Pieter Medendorp noemt nog meer maatschappelijke domeinen waar deze benadering zijn vruchten kan afwerpen: gezondheid, sport, onderwijs en educatie, voeding, technologie, natuurlijke en artificiële intelligentie, informatieverwerking en big data.

‘Hersen- en cognitieonderzoek levert voor al deze domeinen actuele en vernieuwende input op’, zegt Medendorp. ‘Zaken als autonome perceptie en actie, virtuele cognitie en patroonherkenning zijn bijvoorbeeld zeer relevant. Denk aan autonoom rondrijdende auto’s of de vele expertsystemen die ontwikkeld worden in de gezondheidszorg en rechtspraak.’ Andere thema’s, zoals dyslexie, geheugenprocessen en -netwerken, plasticiteit en de rol van emoties bij leren, krijgen steeds meer impact op de organisatie van onderwijsleerprocessen – en daarbij zijn de uitkomsten van integratief hersen- en cognitieonderzoek onontbeerlijk. Jan Buitelaar (hoofdstuk 1.1) noemt betere diagnostiek en op maat gesneden behandeling van psychiatrische en neurologische aandoeningen; ontwikkeling van individuele vormen van onderwijs; en preventie en behandeling van leerproblemen. Commissielid Niels Taatgen voegt toe: ‘Daarnaast tonen nieuwe vindingen in de Kunstmatige Intelligentie (zoals deep learning, een manier om machines te laten leren) dat kennis van de hersenen en cognitie aan de basis kunnen staan van revolutionaire ontwikkelingen.’

Model van de menselijke geestCommissielid Marc Slors is positief over de mate van integratie in de hersen- en cognitiewetenschappen – maar hij waarschuwt dat er nog veel werk aan de winkel is. ‘Een groot deel van de maatschappelijke waarde van cognitief-neurowetenschappelijk onderzoek staat of valt bij de mogelijkheid om de onderzoeksresultaten te vertalen naar de taal waarin mensen elkaar in het dagelijkse leven begrijpen’, zegt hij, ‘ de taal waarin we elkaar beschrijven in termen van intenties, overtuigingen, gedachtes, waarnemingen, bedoelingen, et cetera.’ Die vertaalslag gebeurt nu ‘met de natte vinger’, vindt hij, en dat leidt tot miscommunicatie en een verkeerd begrip van de resultaten van wetenschappelijk onderzoek. ‘Voor een goede vertaalslag moeten we de vaak gedetailleerde onderzoeksresultaten relateren aan ‘het grotere geheel’’, benadrukt Slors, ‘dat wil zeggen aan een wetenschappelijk model van ‘de menselijke geest’. Zo’n model is er nog niet. Met de integratie van cognitiewetenschappelijk en neurowetenschappelijk onderzoek zetten we daarvoor wel de eerste stappen.’

Page 46: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

44

Page 47: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

45

Bijlagen

Page 48: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

46

Page 49: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

47

Bijlage 1: Gefinancierde onderzoeksprojecten

Programmes for Excellence PfE

Joint Action: The Role of Motor Simulation and Cognitive Control in Young Children and Adults Prof. dr. H. Bekkering, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Mede-aanvrager: Prof. dr. C. Keysers, Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen

How does the neural architecture of cognition map on its genetic architecture?Prof. dr. J.K. Buitelaar, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Mede-aanvragers:Dr. B. Franke, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourProf. dr. H.J. Kappen, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourDr. J. Oosterlaan, Vrije Universiteit Amsterdam, Faculteit der Psychologie en Pedagogiek, Klinische Neuropsychologie

Pooling and prediction in visual cortexProf. dr. F.W. Cornelissen, Universitair Medisch Centrum GroningenMede-aanvrager: Dr. S.O. Dumoulin, Universiteit Utrecht, Faculteit Sociale Wetenschappen, Psychologie Helmholtz Instituut

Memory formation under stress: The emerging importance of the brain mineralocorticoid receptorProf. dr. G.S.E. Fernández, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Mede-aanvragers:Prof. dr. M. Joëls, Universiteit van Amsterdam, Swammerdam Institute for Life Sciences (SILS), Instituut voor NeurobiologieProf. dr. M.S. Oitzl, Leiden/Amsterdam Center for Drug Research, Medical Pharmacology

From genetic pathways to cognition in ADHD: a question of the right connections?Dr. B. Franke, Universitair Medisch Centrum St RadboudMede-aanvragers:Prof. dr. J.K. Buitelaar, Universitair Medisch Centrum St Radboud, PsychiatrieProf. dr. D.G. Norris, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourDr. A. Schenck, Universitair Medisch Centrum St Radboud, Humane Genetica

Page 50: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

48

Magic moments in word learning: Memory formation and consolidation across ages and language settingsProf. dr. A.G. van Hell, Radboud Universiteit Nijmegen Mede-aanvragers:Dr. G. Janzen, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourProf. dr. J. McQueen, Radboud Universiteit Nijmegen, Faculteit der Sociale Wetenschappen, Gedragswetenschappelijk Instituut (BSI)Dr. A. Takashima, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour

What antidepressant manuals do not tell: tampering with serotonin and consequences for fetal brain developmentDr. J.R. Homberg, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Mede-aanvragers:Prof. dr. G.S.E. Fernández, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourProf. dr. A. Heerschap, Radboud Universiteit NijmegenDr. A. Kiliaan, Radboud Universiteit NijmegenProf. dr. R. Kötter, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourDr. D. Schubert, Radboud Universiteit NijmegenDr. H.W. Tiemeier, Erasmus MC, EpidemiologieDr. A Valles, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour

Cognitive and motivational components of adaptive and maladaptive decision-making: an integrative approachProf. dr. B. Hommel, Universiteit Leiden, Cognitieve PsychologieMede-aanvrager: Prof. dr. R.W. Wiers, Universiteit van Amsterdam, Psychologie, Psychologische Methodenleer

Functional neural network plasticity in adolescent twins and sibsDr. H.E. Hulshoff Pol, Universitair Medisch Centrum UtrechtMede-aanvrager: Prof. dr. D.I. Boomsma, Vrije Universiteit Amsterdam, Faculteit der Psychologie en Pedagogiek, Biologische Psychologie

Towards an integrative theory of the genetically mediated neural substrates of ADHDDr. D. Posthuma, VU Medisch Centrum AmsterdamMede-aanvragers:Dr. S. Durston, Universitair Medisch Centrum Utrecht, Psychiatrie, Kinder- en JeugdpsychiatrieProf. dr. P. Heutink, VU Medisch Centrum Amsterdam, Klinische Genetica en Anthropogenetica, Medische GenoomanalyseDr. H.W. Tiemeier, Erasmus MC, Instituut voor Epidemiologie & BiostatiekProf. dr. M. Verhage, Vrije Universiteit Amsterdam, Center for Neurogenomics and Cognitive Research (CNCR), Functionele GenoomanalyseDr. T. White, Erasmus MC

How do neurons in the visual cortex code motivation? A multidisciplinary approach: from mice to humansProf. dr. P.R. Roelfsema, Nederlands Instituut voor NeurowetenschappenMede-aanvrager: Prof. dr. C.M.A. Pennartz, Universiteit van Amsterdam

Page 51: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

49

The (a)typical development of motor imagery: Neural correlates and therapeutical applicationsProf. dr. B. Steenbergen, Radboud Universiteit NijmegenMede-aanvragers:Dr. M.L.A. Jongsma, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourDr. G.J. van der Kamp, Vrije Universiteit Amsterdam, Faculteit der Bewegingswetenschappen

What is a mental simulation?Dr. I. Toni, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour Mede-aanvragers:Dr. H.C. Dijkerman, Universiteit Utrecht, Faculteit Sociale Wetenschappen, Capaciteitsgroep PsychonomieDr. F.P. de Lange, Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and BehaviourF.S.S. Leijten MD PhD, Universitair Medisch Centrum Utrecht, Rudolf Magnus Institute

Mechanisms underlying consolidation of procedural memory formationProf. dr. C.I. de Zeeuw, Erasmus Medisch CentrumMede-aanvrager: Dr. Y.D. van der Werf, Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen

* Gegevens uit 2010, ten tijde van de projectaanvraag

Page 52: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

50

Bijlage 2: Joint Forces Network grants (JFN)

Methods and challenges in developmental neuroimagingDr. E.A.M. Crone, Universiteit Leiden

Information Attribution in Humans and Other AnimalsProf. dr. C.K. Hemelrijk, Rijksuniversiteit Groningen

Response selection and decision making in natural environments: from neuron to behaviourDr. S.F.W. Neggers, Universitair Medisch Centrum Utrecht

IMPACT, the International Multicentre Persistent ADHD CollaboraTionDr. B. Franke, Universitair Medisch Centrum St. Radboud

The social brain at work; an integrated pharmaco-neuroimaging approachDr. G. Jager, Universitair Medisch Centrum Utrecht

Neurochemistry modulation of cognitive function in galactosemia Dr. M.E. Rubio, Academisch Ziekenhuis Maastricht

Dyslexia: integrating developmental trajectories, early detection and intervention, and comorbidityDr. B.A.M. Maassen PhD, Universitair Medisch Centrum St. Radboud

Decisions and EmotionsDr. R.J.A. van Wezel, Universiteit Utrecht

Merging Senses in the BrainProf. dr. J. Theeuwes, Vrije Universiteit Amsterdam

Joint Action: New Perspectives from Cognitive NeuroscienceProf. dr. H. Bekkering, Radboud Universiteit Nijmegen

Epigenetic determinants of memory Dr. W.J. Riedel, Universiteit Maastricht

Page 53: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

51

From genes to disordered emotions: genetic polymorphisms and the neural basis of emotion regulation in schizophrenia Prof. dr. A. Aleman, BCN Groningen

Shedding light on the brain’s dark energyDr. K. Linkenkaer-Hansen, Vrije Universiteit Amsterdam

An integrated approach towards understanding attention dysfunction in ADHD patientsDr. D. Posthuma PhD, Vrije Universiteit Amsterdam

Learning about vocal structure: comparative approaches to language and song learning in humans and birdsProf. dr. C.J. ten Cate, Universiteit Leiden

Brain Connectivity Workshop 2009Dr. A.F. Roebroeck, Universiteit Maastricht

The cognitive and neuropathological basis of hallucinations in neurological and psychiatric conditionsDr. M.J.E. van Zandvoort PhD, Universiteit Utrecht

A multidisciplinary ‘dream team’ discussion on the paradoxical effects of perinatal exposure to antidepressantsDr. J.R. Homberg, Universitair Medisch Centrum St. Radboud

Glucocorticoid-endocannabinoid interactions in traumatic memory and posttraumatic stress disorder: a translaterional approachProf. dr. B. Roozendaal, Universitair Medisch Centrum Groningen

Grounding Social Interaction: From Neurons to Shared Cognition and CultureProf. dr. G.R. Semin, Universiteit Utrecht

Page 54: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

52

Bijlage 3:Interdisciplinary Education / summer schools (IE)

2009CSCA Summerschool 2009: Consciousness and the BrainDr. L. Wenting, Universiteit van Amsterdam

2010Language meets Brain and Cognition: LOT summer school Language, Brain and Cognition Prof. dr. A.M.C. van Kemenade, Radboud Universiteit Nijmegen

ACT-R Spring School and WorkshopProf. dr. N.A. Taatgen, Rijksuniversiteit Groningen

CSCA summer school on neuroeconomicsDr. N.G. Peters-van Gemert, Universiteit van Amsterdam

2011CSCA Summer School in Cognitive Science (2011): To Head or to Heed? Cross-Disciplinary Approaches to Impulsivity and the Inhibition of Thought and Action Prof. dr. R.W.H.J. Wiers, Universiteit van Amsterdam Perception, Action and Control: Methods, Concepts, and ChallengesDr. W.P. Medendorp, Radboud Universiteit Nijmegen Plasticity in the adult brainDr. G.M.J. Ramakers, Universitair Medisch Centrum Utrecht

Summer School on Auditory Cognition Dr. T.C. Andringa, Rijksuniversiteit Groningen

Page 55: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

53

The Neuroscience of Communicative Meaning – a summerschoolProf. dr. J.J.A. van Berkum, Universiteit Utrecht

2012Digital Winter School Brain Lifestyle and LearningDr. R.H.M. de Groot, Open Universiteit Nederland

IVO Master Class Addiction 2012Dr. D. van de Mheen, Erasmus MC

CSCA summer school 2012: Emotional memory: from patient to synapse Dr. N.G. Peters-van Gemert, Universiteit van Amsterdam

Page 56: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

54

Bijlage 4: Programma commissie

Programma commissie 2016

VoorzitterProf. dr. F.C. Verhulst, Erasmus Medisch Centrum

LedenProf. dr. ing. W.B. Verwey, Universiteit Twente Prof. dr. N.O. Schiller, Universiteit LeidenProf. dr. H.A.G. Aarts, Universiteit UtrechtProf.dr. W.P. Medendorp, Donders Centre for CognitionProf. dr. N.A. Taatgen, Rijksuniversiteit GroningenProf.dr. Ch.N. Levelt, Nederlands Instituut voor NeurowetenschappenProf. dr. M.V.P. Slors, Radboud Universiteit Nijmegen

Programma commissie 2008

VoorzitterProf. dr. C.C.A.M. Gielen, UMC St Radboud

LedenProf. dr. M. van Lambalgen, Universiteit van Amsterdam Prof. dr. ing. W. B. Verwey, Universiteit TwenteProf. dr. A.J. Dijksterhuis, Radboud Universiteit Nijmegen Prof. dr. F. C. Verhulst, Erasmus Medisch CentrumDr. L.C. Verbrugge, Rijksuniversiteit Groningen Prof. dr. H.D. Mansvelder, Vrije Universiteit Amsterdam Prof. dr. N.F. Ramsey, Universiteit Medische Centrum Utrecht Prof. dr. N.O. Schiller, Universiteit Leiden

In de tussenliggende periode maakte ook prof. dr. Sarah Durston, Universiteit Medische Centrum Utrecht , deel uit van de programmacommissie.

Page 57: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog
Page 58: Meer informatie is verkrijgbaar bij: Onderzoeksprogramma ... · (neuro)ethologie, neuroanatomie, neuro-endocrinologie, neurofysiologie, bewegingswetenschappen, antropologie en nog

« Het is dus niet vanzelfsprekend dat kinderen taakjes hetbeste leren in interactie met anderen »

« Wij hebben ontdekt dat die kleine hersenen ’s nachts weldegelijk slapen en dan geheugensporen vastleggen »

« De dikte van de hersenschors houdt verband metADHD-symptomen »

« Nu we opslaan en opdiepen van nieuwe woorden beterbegrijpen, kunnen we gaan kijken naar wat er gebeurt bij dementie of bij afasie »

« Effecten van beloning blijken al zichtbaar te zijn in devisuele schors »

Fundamenteel onderzoek financieren dat uiteenlopende disciplines binnen het hersen- en cognitie onderzoek samenbrengt. Dat was het doel van het programma Hersenen & cognitie: een geïntegreerde benadering (BCIA). Deze publicatie markeert de afsluiting van het onderzoeksprogramma in 2016 en beschrijft op journalistieke wijze de opbrengst van het programma: met name de resultaten van veertien grote onderzoeksprojecten, die alle een samenwerking kenden van twee onderzoeksgroepen van verschillende disciplines.

Aan de hand van de opbrengst van het BCIA programma probeert het NIHC in deze publicatie het hersen- en cognitie onderzoek in een breed perspectief te zien. Belangrijke vragen zijn waar het onderzoek anno 2016 staat, in welke richting dit onderzoek zich ontwikkelt en wat daarbij nodig is.

Het programma BCIA werd in 2009 gezamenlijk gestart door de drie NWO gebieden Aard- en Wetenschappen, Geesteswetenschappen en Maatschappij-en Gedragswetenschappen plus ZonMw. Na de oprichting in 2010 van het Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie kwam het programma te vallen onder het NIHC.

ContactinformatieMeer informatie is verkrijgbaar bij:

Nationaal Initiatief Hersenen & Cognitie

Secretariaat onderzoeksprogramma Brain and Cognition: an Integrated ApproachNationaal Initiatief Hersenen en Cognitie

Postadres:Postbus 93014 2509 AA Den Haag

Bezoekadres:Laan van Nieuw Oost-Indië 300Den Haag

T: +31 (0)70 344 09 01 E: [email protected] W: www.hersenenencognitie.nl Twitter: @BrainCognition

Onderzoeksprogramma

Hersenen & cognitie:een geïntegreerde benadering

Journalistiek eindverslag van het NWO-onderzoeksprogramma BCIAover de verbinding van hersenen en cognitie