Voor muizen is goed zicht belangrijk voor het opmerken en vermijden van roofdieren. Nieuw onderzoek laat zien dat het daarbij cruciaal is om niet één, maar twee ogen hebben. Dat klinkt logisch, maar in de neurowetenschap was het grotendeels onbekend hoe informatie uit twee ogen in de hersenen wordt verwerkt om een snelle vluchtreactie te veroorzaken. Een team van neurowetenschappers, geleid door Robin Broersen van het Erasmus MC en de Australian National University en Greg Stuart van Monash University schijnt in het wetenschappelijke tijdschrift Current Biology voor het eerst licht op die kwestie.
In een experiment simuleerden de wetenschappers een aanval van een roofvogel en onderzochten hoe muizen daarop reageren. ‘We zagen dat muizen met twee ogen vaker kozen voor de flight-reactie, wat betekent dat ze snel ontsnappen naar een schuilplaats. Muizen met één oog vertoonden vaker een freeze-reactie: ze bleven doodstil zitten. Daarnaast ontsnapten muizen met twee ogen sneller en effectiever dan muizen met één oog’, vertelt Broersen.
Dit wijst er volgens de wetenschappers op dat zicht met twee ogen cruciaal is voor het inschatten van een dreiging en het opwekken van de meest effectieve overlevingsreactie.
Kruispunt
Bijzonder aan het onderzoek is dat de neurowetenschappers ook in kaart brachten hoe de informatie uit beide ogen geïntegreerd wordt in de hersenen. Daarbij is een belangrijke rol weggelegd voor een hersengebied genaamd de superior colliculus. Dit gebied coördineert bij muizen de freeze-or-flight-reactie. De wetenschappers ontdekten dat visuele informatie vanuit het oog via meerdere ‘snelwegen’ naar de superior colliculus reist. De superior colliculus vormt als het ware een kruispunt waarop de verschillende visuele wegen samenkomen.
‘Door ons onderzoek weten we nu beter hoe de superior colliculus informatie vanuit verschillende wegen samenvoegt om snelle beslissingen te nemen. Met deze studie komt de wetenschap weer een stap dichter bij het ontrafelen van de complexe werking van het brein en hoe zintuiglijke informatie wordt vertaald naar gedrag’, aldus Felix Thomas van de Australian National University.
Zenuwcellen aan- en uitzetten met licht
De neurowetenschappers gebruikten een techniek genaamd optogenetica. Daarmee is het mogelijk om zenuwcellen aan of uit te zetten door er met licht op te schijnen. ‘Met optogenetica hebben we de verbinding tussen het oog en de superior colliculus onderzocht, één van de snelwegen in de muizenhersenen’, legt Thomas uit. ‘Door deze verbindingen aan te zetten met licht konden we meten welke neuronen in de superior colliculus direct in verbinding staan met het oog, en welke neuronen hun informatie via een andere snelweg ontvangen.’
Mensen hebben ook een superior colliculus, maar deze is in relatie tot de gehele hersenen veel kleiner dan die van muizen. ‘Ondanks de verschillen speelt de superior colliculus bij mensen ook een rol van betekenis’, vertelt Broersen. ‘Mensen die blind zijn door schade aan de visuele hersenschors, kunnen soms nog bewegende objecten waarnemen – een fenomeen genaamd blindsight. We denken dat de superior colliculus daarbij belangrijk is. Daarnaast weten we dat het gebied bijdraagt aan het maken van oogbewegingen naar opvallende dingen in het gezichtsveld.’
Een artistieke interpretatie van het onderzoek. De afbeelding is gemaakt met enkele plakjes hersenen met fluorescerende neuronen, gefotografeerd met een confocale microscoop. Deze werden aangepast en gerangschikt in de vorm van een oog, wat het werk van de onderzoekers weerspiegelt. | © Yas Crawford, 2021. The Eye I. Yas Crawford is Fine Art Photographer en Visual Artist, die internationaal exposeert en meerdere internationale prijzen heeft gewonnen, waaronder de Art of Neuroscience Award in 2021. Zie ook Instagram en LinkedIn
Biomedisch onderzoek
Via biomedisch onderzoek werken Erasmus MC’ers aan het begrijpen van biologische en medische basisprincipes. Dit onderzoek vormt de kern van medische vooruitgang en legt de basis voor innovaties die de zorg verbeteren. Zoals beschreven in Koers28, de strategie van het Erasmus MC.
