Hersenen houden timing bij zonder klok

Amerikaans onderzoek verklaart hoe de hersenen ervoor zorgen dat we ritmisch mee kunnen klappen met muziek. De onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zagen dat het pad van het signaal in de hersenen hetzelfde blijft als een taak sneller of langzamer uitgevoerd moet worden. Maar dat pad blijkt te worden opgerekt als een taak langzaam moet en te worden ingekrompen als het tempo hoger ligt.

De timing in de hersenen wordt dus aangestuurd door een mechanisme dat meer lijkt op het uitrekken van een elastiekje dan op een metronoom.
Bron: Flickr, Paco.

Bij het spelen van een muziekinstrument of het vangen van een bal moeten de hersenen rekening houden met timing. De heersende gedachte was dat het ritme dat daarvoor nodig is, aangestuurd wordt door een centrale klok in de hersenen. Een soort interne metronoom. Uit het Amerikaanse onderzoek blijkt iets anders. Volgens de onderzoekers houden de neuronen die een bepaalde taak moeten uitvoeren zelf in de gaten welk tijdsinterval nodig is.

Een van de onderzoekers, postdoc Devika Narain, kon met dit project meewerken dankzij een Rubicon. Deze prijs wordt uitgereikt door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) aan recente gepromoveerde onderzoekers.

Oprekken of inkrimpen

De onderzoekers bestudeerden apen die getraind waren om met verschillende ritmes op een knop te drukken. Afhankelijk van de kleur en de vorm van het figuurtje dat ze op een computerscherm zagen moesten de dieren snel of langzaam op een knop drukken. Tegelijkertijd werd gekeken naar drie hersenengebieden die actief zijn bij timing: de dorsomediale prefrontale cortex, de staartkern en de thalamus.

LEESTIP Ons muzikale brein. De wetenschap van een menselijke obsessie Daniel Levitin, € 24,95 Bestel in onze webshop

Om een taak uit te voeren, zoals ritmisch in je handen klappen, vuren neuronen via een bepaald pad in de hersenen. Het signaal loopt dan bijvoorbeeld van punt A naar punt B. De onderzoekers zagen dat het pad dat wordt afgelegd in de dorsomediale prefrontale cortex en de staartkern niet verandert als de apen sneller of langzamer op de knopt moesten drukken. Wel bleek dat elke stap in het pad wordt opgerekt of ingekrompen als het klapritme vertraagt of versnelt.

Thalamus

Alleen in de thalamus gebeurde iets anders. Daar bleken de neuronen sneller of langzamer te vuren, afhankelijk van het ritme dat nodig was voor de taak. Volgens de onderzoekers komt dat doordat daar de rest van het pad wordt aangestuurd. In de thalamus komt de informatie van de meeste zintuigen namelijk samen en wordt het doorgestuurd naar de rest van de hersenen. Bovendien speelt de thalamus een rol bij de motoriek. Hoe de verwerking en aansturing van timing precies verwerkt wordt, hopen de onderzoekers volgende experimenten en computermodellen te achterhalen.

Maar het lijkt zeker dat de timing in de hersenen wordt aangestuurd door een mechanisme dat meer lijkt op het uitrekken van een elastiekje dan op een metronoom.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder:

Plaats een reactie