Nooit eerder brachten wetenschappers het volledige menselijke brein zo nauwkeurig in beeld. De gedetailleerde reconstructies leveren niet enkel unieke beelden op, maar ook talloze mogelijkheden voor de neuroanatomie.
De MRI-scan, een onderzoekstechniek die met behulp van magneetvelden en radiogolven beelden maakt van organen en lichaamsweefsels, kan het levend brein onderzoeken, maar anatomisch niet tot op celniveau in beeld brengen. Een microscoop heeft die mogelijkheid wel, maar kan enkel gebruikt worden om de hersenen van een overledene te bestuderen. Met de hulp van een internationaal team en na een zoektocht van vijf jaar, lukte het wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam om beide methoden met elkaar te combineren. Ze plaatsten twee aan de wetenschap gedoneerde breinen 21 uur lang in de MRI-scanner, en sneden ze nadien in hersenplakjes voor microscopisch onderzoek. Het eindresultaat zijn meerdere beelden die de bestudering van het volledige brein mogelijk maken op een detailniveau van 200 micrometer (0,2 millimeter). Iets wat erg uniek is, dat beaamt ook Sebastiaan Engelborghs, hoogleraar Neurochemie en Neurologie aan de Universiteit Antwerpen en Vrije Universiteit Brussel. ‘Dat de Nederlandse wetenschappers de twee methodieken samenvoegden, is echt een meerwaarde’, aldus Engelborghs. ‘Het geeft ons namelijk de mogelijkheid om de beelden van de scanner en de microscoop met elkaar te vergelijken. Het knappe aan dit onderzoek is ook dat ze de 3D-reconstructie van de breinen delen met onderzoekers over heel de wereld. Het is een jarenlang monnikenwerk om die samen te stellen.’
De UvA-onderzoekers gebruikten een ultrahoog-veld 7Tesla MRI-systeem voor het onderzoek, dat een krachtigere magneet heeft dan de MRI-systemen in het ziekenhuis. Verder werd de MRI-software zo geprogrammeerd, dat ze rekening kon houden met de verschillen tussen levend en geconserveerd weefsel. UvA-teamlid Anneke Alkemade is alvast erg enthousiast over de nieuwe initiatieven die de resultaten nu mogelijk zullen maken. ‘In de hersenatlassen van vroeger kan je al prachtige platen van het brein bestuderen, maar altijd vanuit één kant en in 2D. Met deze methode kunnen we voor het eerst gedetailleerde 3D-beelden van de hersenen afleveren.’ Docenten zouden die reconstructies kunnen gebruiken voor neuroanatomietrainingen en virtuele hersenontledingen. ‘We weten bovendien ook dat er kleine vervormingen kunnen optreden in het beeld van de hersenen bij een MRI-scan. Hoe groot die vervormingen zijn, konden we eerder niet in zijn volledigheid bestuderen. Door beide methodieken nu te combineren, kan dit wel’, legt Alkemade uit.
Hoogleraar Engelborghs ziet ook alleen maar voordelen. ‘Het is een stap vooruit binnen de neuroanatomie, een die tal van toepassingen mogelijk maakt. Zo zijn bepaalde kleine hersenkernen slecht zichtbaar op een MRI-scan, maar zeer goed zichtbaar onder de microscoop. Door de combinatie van de MRI-scan en het microscopisch onderzoek, kunnen we dergelijke hersenkernen beter lokaliseren. Dit is bijvoorbeeld nuttig voor behandelingen met diepe hersenstimulatie, die toegepast worden bij bepaalde stoornissen. De 3D-reconstructie laat ons ook toe om bepaalde verbindingen binnen de hersenen nauwgezetter te analyseren.’ De methode zou volgens Alkemade in de toekomst ook geschikt zijn om meer breinen te bestuderen, van bijvoorbeeld donoren die kampten met de ziekte van Parkinson of Alzheimer. De onderzoekers zullen dan naar schattig nog een jaar tijd nodig hebben om een brein te verwerken.
