De Piano-oefening: Ontdekking van Hersenenplasticiteit
Het experiment was tamelijk eenvoudig, zeker voor wetenschappelijke standaarden, met vrijwilligers die het lab binnenkwamen van de Harvard Medical School om een eenvoudige oefening voor vijf vingers op een denkbeeldige piano te leren en oefenen. Neurowetenschapper Alvaro Pascual-Leone gaf één groep instructies om zo vloeiend mogelijk te spelen, terwijl ze het metronoomtempo van zestig slagen per minuut aanhielden. Elke dag, vijf dagen achter elkaar, oefenden de vrijwilligers twee uur lang. Daarna volgde een test.
Aan het einde van elke oefensessie zaten de deelnemers onder een spoel die een korte magnetische puls stuurde naar de motorische cortex in hun hersenen, in een strook die loopt van de kruin naar beide oren. De transcraniële-magnetische-stimulatie (TMS) test stelde wetenschappers in staat om de activiteit van neuronen net onder de spoel te meten. Bij de pianospelers liet de TMS-test zien welk deel van de motorische cortex verantwoordelijk was voor de vingerbewegingen die nodig waren voor de oefening. De wetenschappers ontdekten dat na een week oefenen het gebied van de motorische cortex voor deze bewegingen zich uitbreidde naar aangrenzende gebieden, als paardenbloemen die een grasveld overnemen.
Moeilijke Woorden en Uitleg
- Neuroplasticiteit: Het vermogen van de hersenen om hun structuur en functie te veranderen als reactie op ervaringen, zoals leren of herstel na letsel.
- Motorische cortex: Het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor het plannen, sturen en uitvoeren van vrijwillige bewegingen.
- Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS): Een niet-invasieve techniek waarbij magnetische pulsen worden gebruikt om de activiteit van specifieke delen van de hersenen te stimuleren of meten.
- Cognitieve Gedragstherapie (CGT): Een therapievorm die helpt negatieve gedachten en gedragingen te herkennen en te veranderen om psychische problemen te verlichten.
- Orbitofrontale cortex: Een hersengebied dat betrokken is bij het nemen van beslissingen en het verwerken van emoties.
- Hippocampus: Een structuur in de hersenen die een rol speelt in het opslaan van herinneringen en het reguleren van emoties.
- Somatosensorische cortex: Het gebied van de hersenen dat verantwoordelijk is voor het verwerken van zintuiglijke informatie van het lichaam, zoals aanraking en pijn.
- fMRI (Functionele MRI): Een type hersenscan die de hersenactiviteit meet door veranderingen in bloedstroom te detecteren.
- Visualisatie: Een mentale techniek waarbij iemand zich een specifieke handeling of situatie voorstelt, vaak gebruikt om prestaties te verbeteren of mentale rust te vinden.
- Compassiemeditatie: Een meditatievorm die gericht is op het ontwikkelen van empathie en mededogen voor anderen.
Effect van Mentaal Oefenen op het Brein
Dit resultaat sloot aan bij eerdere bevindingen die aantoonden dat intensief gebruik van een bepaalde spier de hersenen stimuleert om meer ruimte in de cortex aan dat gebied toe te wijzen. Pascual-Leone hield het echter niet hierbij en breidde het experiment uit met een andere groep vrijwilligers, die enkel nadachten over het oefenen van de piano-oefening. Deze deelnemers speelden het muziekstuk in gedachten af terwijl hun handen stil bleven, terwijl ze zich inbeeldden hoe hun vingers zouden bewegen. Vervolgens ondergingen ook zij de TMS-test.
Toen de wetenschappers de TMS-data van beide groepen vergeleken – degenen die werkelijk op de toetsen hadden gespeeld en degenen die dit alleen in hun gedachten deden – kwamen zij op een baanbrekend idee over de hersenen: de mogelijkheid dat enkel gedachten de fysieke structuur en functies van ons grijze hersenweefsel kunnen veranderen. De TMS-resultaten toonden namelijk dat ook in de hersenen van de deelnemers die enkel nadachten over het spelen, het gebied van de motorische cortex dat de pianospelende vingers controleert, zich had uitgebreid – net zoals bij de groep die daadwerkelijk had gespeeld.
De Kracht van Mentaal Oefenen
“Mentale oefening resulteerde in een soortgelijke hersenherstructurering,” schreef Pascual-Leone later. Als zijn resultaten gelden voor andere vormen van beweging (en daar is geen reden om aan te twijfelen), dan zou het mentaal oefenen van een golfswing, een pass in het voetbal, of een keerpunt in het zwemmen tot beheersing kunnen leiden met minder fysieke training. Nog ingrijpender toonde deze ontdekking aan dat mentale training de fysieke structuur van de hersenen kan veranderen.
Het Dogma Omverwerpen
Jarenlang was het heersende dogma binnen de neurowetenschap dat het volwassen menselijk brein in essentie onveranderlijk is: vast ingesteld, gefixeerd in vorm en functie, zodat we als volwassenen vrijwel vastzitten aan wat we hebben. Ja, het kan synapsen creëren (en verliezen) – de verbindingen tussen neuronen die herinneringen en leren coderen. En het kan letsel en aftakeling ondergaan. Maar de opvatting was dat als genen en ontwikkeling bepalen dat één groep neuronen signalen van het oog verwerkt en een andere groep de vingers van de rechterhand beweegt, zij dat blijven doen tot het einde van je leven. Dit idee was zo sterk dat hersenboeken de functies, grootte en locatie van hersenstructuren vaak in permanente inkt afdrukten.
De overtuiging dat het brein niet kan veranderen, had diepgaande gevolgen. Zo temperde het de verwachtingen over de waarde van revalidatie voor volwassenen met hersenschade door een beroerte, of over de mogelijkheid om de foutieve bedrading die ten grondslag ligt aan psychiatrische ziekten te herstellen. Daarnaast impliceerde het dat andere eigenschappen die samenhangen met het brein, zoals het ‘geluksniveau’ – het punt waar iemand volgens veel onderzoek weer op terugkomt na verdriet of intense vreugde – nauwelijks te veranderen zijn.
De Hersenen en Neuroplasticiteit
Onderzoek van de afgelopen jaren heeft het oude dogma omvergeworpen. In plaats daarvan is het besef gekomen dat het volwassen brein indrukwekkende vermogens van “neuroplasticiteit” behoudt – het vermogen om zijn structuur en functie aan te passen als reactie op ervaringen. Dit gaat niet om kleine aanpassingen. Iets fundamenteels zoals de functie van de visuele of auditieve cortex kan veranderen wanneer iemand bijvoorbeeld op jonge leeftijd doof of blind wordt. Zelfs als het brein op latere leeftijd een trauma oploopt, kan het zichzelf herindelen zoals een stad in een koortsachtige renovatiefase. Als een beroerte bijvoorbeeld het gebied van de motorische cortex beschadigt dat de rechterarm beweegt, kan een nieuwe techniek, genaamd ‘bewegingstherapie met beperkingen’, aangrenzende hersengebieden aanmoedigen om de functie van het beschadigde gebied over te nemen.
Lees ook: Deze Neville Goddard-techniek Zal Je Leven Veranderen
De hersenen kunnen worden herbedraad.
De eerste ontdekkingen van neuroplasticiteit kwamen uit studies die aantoonden hoe veranderingen in de signalen die de hersenen via de zintuigen ontvangen, hun structuur en functie kunnen beïnvloeden. Wanneer er geen signalen van de ogen komen bij iemand die vanaf jonge leeftijd blind is, kan de visuele cortex leren om te horen, te voelen of zelfs verbale herinneringen te ondersteunen. Wanneer signalen van de huid of spieren de motorische cortex of somatosensorische cortex (die aanraking verwerkt) bereiken, breidt het brein het gebied uit dat, bijvoorbeeld, de vingers beweegt. In dit opzicht weerspiegelt de structuur van onze hersenen – de relatieve grootte van verschillende gebieden, de sterkte van de verbindingen ertussen en zelfs hun functies – de levens die we hebben geleid. Net als zand op een strand, dragen de hersenen de voetsporen van de beslissingen die we hebben genomen, de vaardigheden die we hebben geleerd en de acties die we hebben ondernomen.
Het Verschijnsel van een Fantoomledemaat
Een extreem voorbeeld van hoe veranderingen in de signalen die de hersenen bereiken hun structuur kunnen veranderen, is de stilte die neerdaalt over de somatosensorische cortex nadat de eigenaar van een ledemaat deze heeft verloren. Kort nadat Victor Quintero zijn linkerarm boven de elleboog verloor bij een auto-ongeluk, vertelde hij aan neurowetenschapper V.S. Ramachandran van de Universiteit van Californië in San Diego dat hij zijn ontbrekende arm nog steeds kon voelen. Ramachandran besloot dit te onderzoeken. Hij liet Victor met gesloten ogen stilzitten en streek zachtjes met een wattenstaafje langs zijn linkerwang.
“Waar voel je dat?” vroeg Ramachandran. “Op mijn linkerwang,” antwoordde Victor – en aan de achterkant van zijn ontbrekende hand. Ramachandran raakte een ander deel van de wang aan. “Waar voel je dat?” “Op mijn ontbrekende duim,” antwoordde Victor. Ramachandran raakte de huid aan tussen Victors neus en mond. Victors reactie: “Mijn ontbrekende wijsvinger wordt aangeraakt.”
Een plekje net onder Victors linker neusgat veroorzaakte tintelingen in zijn pink. En wanneer Victor een jeuk voelde in zijn fantoomhand, hielp krabben aan zijn gezicht om de jeuk te verlichten. Ramachandran concludeerde dat bij mensen die een ledemaat hebben verloren, het brein zich reorganiseert: het gebied van de cortex dat input van het gezicht verwerkt, neemt het gebied over dat oorspronkelijk signalen ontving van een inmiddels verdwenen hand. Dit verklaart waarom het aanraken van Victors gezicht ervoor zorgde dat zijn brein zijn ontbrekende hand ‘voelde’.
Op een vergelijkbare manier, omdat de gebieden van de cortex die sensaties van de voeten verwerken grenzen aan die welke de oppervlakkige sensaties van de geslachtsorganen verwerken, geven sommige mensen die een been hebben verloren aan fantoomsensaties te voelen tijdens seksuele activiteit.
Denken over Denken
Naarmate wetenschappers de grenzen van neuroplasticiteit verkennen, ontdekken ze dat het brein zelfs zonder input van buitenaf kan worden gevormd. Het brein kan veranderen door de gedachten die we denken, zoals bij de virtuele pianospelers van Pascual-Leone. Dit heeft belangrijke gevolgen voor de gezondheid: iets dat zo ongrijpbaar lijkt als een gedachte kan het brein beïnvloeden, waarbij verbindingen tussen neuronen veranderen op een manier die psychische aandoeningen kan behandelen of misschien het vermogen tot empathie en medeleven vergroot. Het zou zelfs het zogenaamd vaste geluksniveau kunnen verhogen.
In een reeks experimenten ontdekten Jeffrey Schwartz en collega’s aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, bijvoorbeeld dat cognitieve gedragstherapie (CGT) de activiteit kan verminderen in het circuit dat obsessieve-compulsieve stoornis (OCD) veroorzaakt, op dezelfde manier als medicijnen dat doen. Schwartz raakte geïnteresseerd in de therapeutische mogelijkheden van mindfulness-meditatie, de boeddhistische praktijk waarbij men innerlijke ervaringen observeert alsof ze bij iemand anders plaatsvinden.
Zelfgestuurde Neuroplasticiteit
Wanneer OCD-patiënten werden geplaagd door een obsessieve gedachte, instrueerde Schwartz hen om te denken: “Mijn brein genereert weer een obsessieve gedachte. Weet ik niet dat dit gewoon wat ‘afval’ is dat een defect circuit opwerpt?” Na tien weken mindfulness-gebaseerde therapie hadden twaalf van de achttien patiënten een duidelijke verbetering. Voor- en na-scans van de hersenen lieten zien dat de activiteit in de orbitofrontale cortex, de kern van het OCD-circuit, aanzienlijk was afgenomen, precies zoals medicijnen effectief tegen OCD dat doen. Schwartz noemde het “zelfgestuurde neuroplasticiteit” en concludeerde dat “de geest het brein kan veranderen.”
De Invloed van Cognitieve Technieken op Depressie
Hetzelfde geldt wanneer cognitieve technieken worden toegepast om depressie te behandelen. Wetenschappers aan de Universiteit van Toronto lieten veertien volwassenen met depressie CGT volgen, waarbij patiënten leren hun eigen gedachten anders te zien – bijvoorbeeld om een mislukte date niet te beschouwen als bewijs dat “ik zal nooit geliefd worden,” maar als iets kleins dat simpelweg niet werkte. Dertien andere patiënten kregen paroxetine, de generieke vorm van het antidepressivum Paxil. Na de behandeling ervaarden alle patiënten vergelijkbare verbeteringen. Vervolgens maakten de wetenschappers hersenscans van de patiënten. “Onze hypothese was dat als je goed reageert op de behandeling, je hersenen op dezelfde manier veranderd zullen zijn, ongeacht de behandeling die je hebt gekregen,” zei Zindel Segal uit Toronto.
Maar dat bleek niet zo te zijn. De hersenen van mensen met depressie reageerden anders op de twee soorten behandelingen – en op een zeer interessante manier. CGT verlaagde de overactiviteit in de frontale cortex, het gebied voor redenering, logica en hogere gedachten, maar ook van eindeloos gepieker over die mislukte date. Paroxetine daarentegen verhoogde juist de activiteit in dat gebied. Aan de andere kant verhoogde CGT de activiteit in de hippocampus van het limbisch systeem, het emotiecentrum van de hersenen. Paroxetine verminderde de activiteit daar. Zoals Helen Mayberg uit Toronto uitlegt: “Cognitieve therapie richt zich op de cortex, het denkende deel van de hersenen, door de manier waarop je informatie verwerkt en je denkpatroon te veranderen. Het vermindert gepieker en traint het brein om andere denkwijzen te gebruiken.” Net zoals bij de OCD-patiënten van Schwartz veranderde het denken een patroon van activiteit in de hersenen – in dit geval een patroon dat wordt geassocieerd met depressie.
Geluk en Meditatie
Kan het denken over gedachten op een andere manier niet alleen afwijkende toestanden zoals ocd en depressie beïnvloeden, maar ook normale hersenactiviteit? Om dit te onderzoeken richtte neurowetenschapper Richard Davidson van de Universiteit van Wisconsin in Madison zich op boeddhistische monniken, ook wel de ‘Olympische atleten’ van mentale training genoemd. Sommige monniken hebben meer dan 10.000 uur van hun leven aan meditatie besteed. In het begin van zijn carrière ontdekte Davidson dat hogere activiteit in de linker prefrontale cortex, in vergelijking met de rechterkant, samenhangt met een hoger basisniveau van tevredenheid. Deze verhouding tussen links en rechts in de hersenactiviteit werd een indicator voor het gelukspunt, omdat mensen doorgaans naar dit niveau terugkeren, of ze nu de loterij winnen of hun partner verliezen. Als mentale training de kenmerkende activiteit bij OCD en depressie kan veranderen, zou meditatie of andere vormen van mentale training, zo vroeg Davidson zich af, kunnen zorgen voor veranderingen die leiden tot blijvend geluk en andere positieve emoties? “Dat is de hypothese,” zegt hij, “dat we emoties, stemmingen en toestanden zoals compassie kunnen beschouwen als trainbare mentale vaardigheden.”
Met steun en aanmoediging van de Dalai Lama haalde Davidson boeddhistische monniken naar Madison om in zijn functionele MRI-scanner (fMRI) te mediteren, terwijl hij hun hersenactiviteit mat tijdens verschillende mentale toestanden. Ter vergelijking nam hij studenten zonder meditatie-ervaring op, die een spoedcursus in basistechnieken kregen. Tijdens het oproepen van pure compassie, een standaard boeddhistische meditatieoefening, liet de fMRI zien dat de hersengebieden die het onderscheid maken tussen ‘zelf’ en ‘ander’ minder actief werden, alsof de deelnemers – zowel ervaren mediteerders als beginners – hun hart en geest openstelden voor anderen.
Effecten van Meditatie op Emotionele Verbindingen
Bijzonder waren de verschillen tussen de zogenaamde experts en de beginners. Bij de experts was er een aanzienlijk sterkere activiteit in een hersennetwerk dat verbonden is met empathie en moederlijke liefde. Verbindingen tussen de frontale hersengebieden, die tijdens compassiemeditatie zeer actief waren, en de emotionele hersengebieden leken sterker te worden naarmate er meer jaren meditatie-ervaring waren opgebouwd, alsof het brein stevigere verbindingen tussen denken en voelen had gevormd.
De Linker Prefrontale Cortex en Geluk
Het opvallendste verschil was zichtbaar in een gebied van de linker prefrontale cortex – het centrum voor activiteit dat geluk weergeeft. Terwijl de monniken gevoelens van compassie opwekten, overstemde de activiteit in de linker prefrontale cortex die in de rechterkant (geassocieerd met negatieve stemmingen) tot een niveau dat nog nooit eerder was waargenomen bij puur mentale activiteit. De studenten zonder meditatie-ervaring lieten geen dergelijk verschil zien tussen de linker- en rechter prefrontale cortex. Dit suggereert, aldus Davidson, dat deze positieve toestand een vaardigheid is die door training kan worden ontwikkeld.
Zowel bij de monniken als bij de patiënten met depressie of OCD leidde de bewuste handeling van het op een bepaalde manier denken over hun gedachten tot hersenveranderingen. De ontdekking van neuroplasticiteit, en in het bijzonder de kracht van de geest om het brein te veranderen, is nog zo nieuw dat zelfs wetenschappers – laat staan de rest van ons – de volledige betekenis nog niet kunnen bevatten. Maar terwijl het nieuwe therapieën voor psychische aandoeningen biedt, belooft het ook iets fundamenteels: een nieuwe kijk op wat het betekent om mens te zijn.
Ook lezen:
Veelgestelde vragen
Wat betekent neuroplasticiteit voor ons brein?
Neuroplasticiteit is het vermogen van het brein om zijn structuur en functies te veranderen door ervaringen, wat herstel en groei mogelijk maakt.
Kan mentale training het brein echt veranderen?
Ja, onderzoeken tonen aan dat mentale training zoals meditatie en visualisatie de hersenen kan herstructureren en zelfs emotionele patronen kan verbeteren.
Hoe kan meditatie bijdragen aan geluk?
Meditatie activeert gebieden in het brein die verband houden met positieve emoties, waardoor gevoelens van geluk en empathie kunnen worden versterkt.
Like ons op Facebook om meer artikelen zoals deze in je feed te zien verschijnen die je anders zou missen.
