Je hebt ze vast wel eens gezien, de gekleurde plaatjes van de hersenen waarmee onderzoekers aantonen welke hersengebieden verantwoordelijk zijn voor welke taken. Het apparaat waarmee dat deze afbeeldingen maakt heet de fMRI-scanner. Eén van de onderzoekers die als grondlegger wordt gezien is Nicolaas Bloembergen, omdat hij in zijn proefschrift (1948) uitlegt hoe NMR (Nuclear Magnetic Resonance) werkt. De resultaten over de NMR uit het proefschrift van Bloembergen worden nog steeds veelvuldig gebruikt en geciteerd. Zonder NMR, geen fMRI-scan. In deze machine kan de structuur van cellen worden onderzocht met behulp van een zeer sterk magnetisch veld. Niet iedereen is het echter eens over de werking van deze 'supermachine'.
Maar een bizar experiment riep twijfel op over de werking van fMRI, meet het apparaat wel wat het beoogt te meten? Wat begon als een test van een nieuwe fMRI-scanner groeide uit tot een wetenschappelijke discussie over de waarde van onderzoeksresultaten en de werking van fMRI.
Verrassend resultaat
Een aantal Amerikaanse onderzoekers legde een dode zalm in een fMRI-scanner waarna ze hem foto's van menselijke emoties voorhielden. De vis werd hierna “gevraagd” welke emoties dit waren. Tot grote verbazing van de wetenschappers bleek er significante hersenactiviteit aanwezig tijdens de vertoning van de foto's. Betekende dit dat de dode vis hersenactiviteit had en zelfs menselijke emoties kon waarnemen? Nee, zeiden de onderzoekers, het experiment toont aan dat er zoveel complexe data wordt verkregen met fMRI-onderzoek dat er veel verschillende statistische analyses nodig zijn voor de verwerking. Tijdens deze verwerking is het gemakkelijk een significant resultaat te vinden, als je maar de juiste analysemethoden toepast.
Wat heb je dan aan fMRI? fMRI is een meetinstrument om te kijken waar activiteit in de hersenen plaatsvindt. Aangenomen wordt dat een actief hersengebied meer zuurstof nodig heeft dan een hersengebied in rusttoestand. Zuurstof wordt aangevoerd door bloed, meer bloed staat dus voor meer activiteit. Tijdens een fMRI-scan wordt de ijzerdeeltjes in het bloed aangetrokken door de sterke magneten in de fMRI-scanner. Het verschil in aantrekkingskracht wordt op verschillende momenten gemeten om te kijken wanneer het bloed zich waarheen verplaatste. Op deze manier kan worden gezien welk hersendeel activiteit heeft vertoond. Dit gebeurt met een vertraging maar geeft een nauwkeurigere weergave van de plaats van de activiteit dan andere beeldvormende technieken. Waar gaat het dan fout?
Bloembergen heeft gelijk
Het probleem ontstaat in de analyse. Hoe groter een onderzochte steekproef is, hoe groter de kans is om een significant resultaat te vinden. De kans is bijvoorbeeld groter dat je iemand met rood haar vindt in een groep van 20 mensen dan in een groep van 5. Veel onderzoekers gaan er van uit dat een resultaat niet op toeval berust, en dus significant is, als het in meer dan 99% van de gevallen voorkomt. Dit geeft een betrouwbaar resultaat als je twee groepen van 40 personen met elkaar vergelijkt maar niet als je een vergelijking maakt tussen 100.000 punten in de hersenen, de kans is dan namelijk veel groter om een significant resultaat te vinden. Iets waar maar weinig hersenonderzoekers rekening mee houden en wat laat zien dat de theorieën over de NMR-machine van Bloembergen kloppen maar dat er kritisch moet worden blijven gekeken naar de gegevens die uit een fMRI-scanner komen.
Meer over de toepassingen van fMRI vertelt prof. dr. Iris Sommer in haar lezing 'Kijken in de geest' over haar onderzoek naar de hersenen van psychiatrische patiënten. Naast deze lezing zijn ook alle andere lezingen over Utrechtse Nobelprijswinnaars online terug te kijken.
