hoewel het een centrale rol speelt in de controle van beweging en expressie van onze mentale vermogens, is onze kennis van het cerebellum beperkt. Hoewel het cerebellum klein is, is het zeer goed verbonden met het cerebrum en zijn cortex en is goed voor meer dan vijftig procent van de neuronen in de hele hersenen. Er is echter weinig bekend over zijn belangrijkste relais naar de hersenschors, de dentaatkern. Deze cluster van dicht opeengepakte neuroncellichamen integreert de informatie die door het cerebellum wordt verwerkt en verzendt het naar het cerebrum. Wetenschappers van het Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences (MPI CBS) in Leipzig zijn er nu in geslaagd een aanzienlijk deel van de routes die verbonden zijn met deze centrale controle in kaart te brengen—en hebben daarmee ons begrip van het “hart van de hersenen”verhoogd.het cerebellum is ongeveer zo groot als een tennisbal en bevindt zich helemaal achterin onze schedels onder de twee visuele hemisferen van het cerebrum, bestaande uit grijze en witte materie. Hoewel het cerebellum traditioneel bekend staat als een gebied dat belangrijk is voor motorische functies, heeft recent bewijs aangetoond dat het ook betrokken is bij meer cognitieve domeinen zoals taal en emotie. Als zodanig, kunnen verwondingen aan het cerebellum tot significante taal of emotionele wanorde leiden, of nauwkeurige bewegingen zoals het opheffen van een glas water aan de mond onmogelijk maken.
een van de belangrijkste structuren, diep in het cerebellum gelegen en uitgerust met een gekartelde tandachtige verschijning van de buitenste band van grijze materie, is de dentaatkern. Deze agglomeratie van zenuwcellichamen verwerkt de informatie die wordt verzonden van het cerebellum naar de hersenschors, op dezelfde manier als een interface. Hoewel we weten dat de dentaatkern de belangrijkste uitgangskern van het cerebellum is, is het tot nu toe onduidelijk hoe de grijze stof van het cerebellum, namelijk de cortex en de verschillende functionele gebieden, verbonden is met de dentaatkern.
de connectiviteit van het cerebellum. © A. Anwander / MPI CBS
” we zijn nu in staat geweest om de verbindingen te reconstrueren die gegevens transporteren van de verschillende gebieden van de cerebellaire corticale grijze materie naar de dentaatkern”, legt Christopher J. Steel, eerste auteur van de oorspronkelijke publicatie, uit. “Deze studie was de eerste om aan te tonen dat de twee soorten functies—controle van beweging en expressie van onze mentale vermogens—die grotendeels gescheiden zijn in de cerebellaire cortex zijn ook grotendeels gescheiden binnen de dentaatkern.”
dienovereenkomstig werpen deze bevindingen licht op het belang van zowel motorische als niet-motorische vezelconnectiviteit in de informatiekringen tussen het cerebellum en het cerebrum die ten grondslag liggen aan de bijdragen van het cerebellum aan het gedrag.
deze kennis is niet alleen cruciaal voor chirurgische ingrepen of in het geval van verwondingen, maar ook voor een beter begrip van de evolutie van de hersenen. Het stelt voor dat de connectiviteit van het cerebellum ook is geëvolueerd om veranderingen in de menselijke cortex bij te houden die in de loop van evolutie van niet-menselijke aan menselijke primaten zijn voorgekomen.
tot nu toe zijn de meeste inzichten in de bedrading van het cerebellum verkregen door invasieve en tijdrovende tracering van het witte-stofkanaal bij niet-menselijke primaten. In tegenstelling hiermee gebruikten Steele en collega ‘ s een niet-invasieve methode bij wakkere mensen die deze connectiviteit konden volgen zonder tracers of andere invasieve technieken: de combinatie van diffusiegewogen magnetic resonance imaging (DW-MRI) en probabilistische tractografie. Deze laatste is in staat om het geschatte pad van witte stof traktaten in de hersenen te reconstrueren door de precieze diffusiebewegingen van de watermoleculen te meten.
“Met deze resultaten hopen we ook een sjabloon te leveren voor verdere studies die de bedrading van het cerebellum en de rest van de hersenen onderzoeken”, zegt studiecoauteur Alfred Anwander, die de MRI-gegevens vertaalde in 3D-beelden en korte wetenschappelijke video ‘ s. Door te kijken naar deze beelden voegt neurowetenschapper Steel toe: “gezien de connectiviteit met de cortex en de opvallende gelijkenis met een 90 graden geroteerde dwarsdoorsnede van het menselijk hart, kan het cerebellum zelfs worden beschouwd als “het hart van de hersenen.”
Tractography of the cerebellum
hart van de hersenen
verdere informatie:
Bekijk hier een interactieve animatie van het cerebellum.
oorspronkelijke publicatie:
Christopher Steele, Alfred Anwander, Pierre-Louis Bazin, Robert Trampel, Andreas Schäfer, Robert Turner, Narender Ramnani, en Arno VillringerHuman cerebellar sub-millimeter diffusion imaging reveals the motor and non-motor topography of the dentate nucleus
Max Planck Institute voor menselijke cognitieve en hersenwetenschappen
