Om bewegingen correct uit te voeren en in balans te blijven, moeten we als mensen constant inschatten hoe ons lichaam zich verhoudt tot de omgeving. Leunen we bijvoorbeeld tegen een muur of loopt de vloer schuin af, dan sturen de hersenen onze bewegingen onbewust bij. Uit nieuw onderzoek van het Erasmus MC blijkt nu dat die correcties ingewikkelder in elkaar zitten dan gedacht.
De neurowetenschappers onder leiding van Patrick Forbes lieten een groep vrijwilligers balanceren op een balansrobot (zie foto). De deelnemer staat op een plaat met sensoren. Een computer gebruikt de informatie uit die sensoren om de installatie aan te sturen en registreert alle bewegingen en krachten van de proefpersoon. De proefpersoon bestuurt zijn eigen bewegingen, alsof hij normaal staat, maar dan in synchronie met de robot.
Promovendus Matto Leeuwis demonstreert de balansrobot
Met de robot kunnen de wetenschappers evenwichtssituaties nabootsen en meten hoe proefpersonen daarop reageren. In dit geval leerden de proefpersonen eerst een pavlov-reactie aan: na het horen van een geluid werd hun balans verstoord door de robot. Als reactie daarop corrigeren ze hun houding om te voorkomen dat ze vallen.
Toen de wetenschappers de instellingen van de robot veranderen, merkten ze iets geks. Zonder het aan de proefpersonen te vertellen, nam de robot de controle over hun balans over. Ook in deze situatie, waarin deelnemers geen controle hadden over hun bewegingen, blijft de aangeleerde balanscorrectie na het horen van het geluid aanwezig.
Meerdere beelden van onszelf
Dat is opvallend, want uit eerder onderzoek weten neurowetenschappers dat de hersenen signalen van het evenwichtsorgaan wél onbewust onderdrukken als de controle over bewegingen wordt weggenomen. Dat is dus anders bij aangeleerde onbewuste balanscorrecties. Daar blijft de bijsturing van de beweging bestaan, ook als die in feite nutteloos is omdat de robot de controle heeft overgenomen.
Promovendus Matto Leeuwis legt uit: ‘De heersende theorie was dat hersenen inkomende signalen combineren om een enkel beeld van onszelf en de wereld te vormen. Onze resultaten suggereren dat het brein mogelijk niet vertrouwt op één begrip van ons lichaam en de wereld eromheen. In plaats daarvan kunnen in onze hersenen meerdere beelden van onszelf bestaan, om verschillende gedragingen te sturen.’
Cerebellaire ataxie
Dit is belangrijke informatie voor neurowetenschappers, omdat het hen op fundamenteel niveau iets leert over hoe het evenwichtssysteem in de hersenen werkt. Uit toekomstige studies moet blijken hoe de beelden van onszelf en de wereld worden gevormd in het brein. En hoe ze worden beïnvloed door aandoeningen zoals cerebellaire ataxie, waarbij beweging en evenwicht verstoord zijn doordat de kleine hersenen niet goed werken.
