I.2.2.1 Neurobiologische organisatie: hemisferen, schorsen en structuren

Figuur 2. Drie gezichtspunten van de hersenen: linksboven van de zijkant; rechtsboven een doorsnede; rechtsonder van boven.1

Wat is de neurobiologische organisatie van de hersenen? De figuur (figuur 2) hierboven geeft rechtsonder een blik op de hersenen van boven. Aan de voorkant van de hersenen is een (kleine) inkeping te zien. Deze inkeping geeft een belangrijke indeling aan. De hersenen bestaan namelijk uit twee gepaarde helften (hemisferen). De communicatie tussen de twee hemisferen vindt plaats via het corpus callosum (figuur 2, rechtsboven aangegeven (het witte deel)), dat de verbinding en communicatie tussen de twee hemisferen verzorgt. De twee hemisferen zitten neurobiologisch organisatorisch hetzelfde in elkaar, maar er bestaan bepaalde specialisaties tussen de hersenhelften (hemisferische specialisatie of lateraliteit genaamd). Op lateralisatie – en lokalisatie van functies – wordt later ingegaan.

Elke hemisfeer bestaat uit vier schorsen: de frontale, pariëtale, temporale en occipitale schors (figuur 2, linksboven). Vooral de scheidingen tussen de frontale kwab en de pariëtale kwab enerzijds en de frontale kwab en de temporale kwab anderzijds zijn goed waar te nemen. Twee groeven (sulci) scheiden deze schorsen. Op de afbeelding linksboven (figuur 2) zijn de centralsulcus en de lateral sulcus met stippel aangegeven. De scheidingen tussen de pariëtale, temporale en occipitale schorsen zijn minder duidelijk waar te nemen omdat deze kwabben niet worden gescheiden door een groef. De verschillende schorsen zijn – net zoals de hemisferen – ‘gespecialiseerd’ in bepaalde (cognitieve) taken en functies. Hieronder volgt een korte beschrijving van de belangrijkste rollen die de verschillende kwabben spelen.

De frontale kwab omvat de prefrontale cortex en het werkgeheugen en wordt ook wel de ‘chief executive’ genoemd.2 Deze kwab is actief bij executieve taken, zoals bij het herkennen van mogelijke gevolgen van handelingen, het afwegen tussen meerdere keuzes, het paraat houden van kennis en het inhiberen van sociaal onwenselijk gedrag. Met andere woorden, het speelt een essentiële rol bij het plannen en ‘goedkeuren’ van (toekomstig) gedrag. De pariëtale kwab – die posterieur aan en tegen de frontale kwab ligt – integreert verschillende zintuigelijke informatie en is daarom belangrijk bij het ruimtelijk denken. Daarnaast bevat de pariëtale kwab de primaire en secundaire somatosensorische cortex. Deze cortices zijn verantwoordelijk voor de verwerking van tast. De temporale kwab ligt onder de pariëtale kwab en ligt tussen de twee oren. Niet verwonderlijk gezien de locatie, bevat de temporale kwab de primaire en secundaire auditieve cortex, het hersengebied dat betrokken is bij de verwerking van auditieve informatie. In het midden van deze kwab liggen verder hersenstructuren uit het limbische systeem, zoals de hippocampus en de amygdala. De hersenstructuren in het limbische systeem zijn actief bij het verwerken, ervaren en aansturen van emoties en motivatie. In de occipitale kwab – het achterste gedeelte van de hersenen – bevinden zich de visuele cortices. Dit gebied is voornamelijk actief bij het verwerken van visuele informatie.

Binnen de schorsen wordt een hoeveelheid aan verschillende structuren onderscheiden. Zo bevinden zich in het midden van het brein, bij de verbinding met de hersenstam en ruggenmerg onder andere de medula, thalamus, hypothalamus en amygdala. Hoe lager een bepaalde kern in de hersenen ligt (dus hoe dichterbij de hersenstam en ruggenmerg), des te belangrijker is de rol van de betreffende kern bij de vitale functies van ons lichaam. Deze structuren (zoals de medula) zijn voor een groot deel al volgroeid bij de geboorte (omdat natuurlijk de hartslag, ademhaling en transpiratie direct essentieel zijn voor het overleven).

Ondanks dat de verschillende hemisferen en schorsen organisatorisch hetzelfde in elkaar zitten, is wel sprake van specialisatie van verschillende functies tussen de helften en bepaalde kwabben. Zo is een schors voornamelijk betrokken bij de verwerking van auditieve informatie (de pariëtale kwab) en een andere bij de verwerking van visuele informatie (de occipitale kwab). Daarnaast stuurt de linkerhemisfeer, meer specifiek de linker motor cortex, de rechterkant van het lichaam aan en vice versa voor de rechter motor cortex. Naast een sagittale verdeling tussen een linker- en rechterhersenhelft en lokalisatie van functies in één hemisfeer, bevatten de hersenen ook een onderscheiding in functies tussen het voorste en achterste gedeelte (de sulcus lateralis en central sulcus zijn de grens).3 De input regio van de hersenen bevindt zich achter deze sulci. Dit zijn de gebieden die waargenomen informatie verwerken, auditieve informatie in de temporale schors; visuele informatie in de occipitale kwab; tast in de pariëtale schors. Het voorste deel van de hersenen is het output gedeelte, het deel van de hersenen dat voornamelijk betrokken is bij het plannen en uitvoeren van gedrag. Hier bevinden zich de motor en frontale cortices die betrokken zijn bij het plannen en uitvoeren van gedrag.

Doordat hemisferen, schorsen en structuren in verschillende mate betrokken zijn bij onderscheidende functies en taken is het mogelijk om te onderzoeken welke gebieden actief zijn bij geheugenactiviteiten die met een neurogeheugendetectietest in kaart worden gebracht. Voor de neurogeheugendetectietest is te verwachten dat (een deel van) de temporale of occipitale kwab actief is bij respectievelijke een auditieve of visuele afname van de test. De (pre)frontale cortex, de ‘chief executive’ is ook betrokken bij geheugentaken omdat daar het zoeken naar, ophalen van en paraat houden van kennis plaatsvindt. Hiermee zijn enkele belangrijke gebieden voor neurogeheugendetectie geïdentificeerd.

Kennis van de organisatie van de hersenen is echter niet voldoende om neurogeheugendetectie te begrijpen. Met neurogeheugendetectie wordt namelijk de communicatie tussen hersencellen in bepaalde hersengebieden in kaart gebracht. Zowel de communicatie (een elektrisch signaal) als de lokalisatie (van de functie ‘herkennen’) zijn essentieel voor het onderzoek doen naar ‘het schuldige geheugen’. Hieronder volgt daarom eerst een korte introductie in de communicatie in de hersenen. Vervolgens gaat het hoofdstuk verder met het lokaliseren van functies en dan voornamelijk het aanmaken, opslaan en herinneren in en uit het geheugen.