Onderzoekers van Rockefeller University beschrijven een netwerk van neurale circuits dat samenwerkt om gezichtsexpressies te produceren. De studie, geleid door Winrich Freiwald in het Laboratory of Neural Systems en gepubliceerd in Science, focust op de generatie van gezichtsgebaren en niet louter op waarneming.
Met fMRI registreerden de onderzoekers hersenactiviteit bij makaakapen terwijl de dieren specifieke bewegingen uitvoerden. Zij brachten een gezichtsmotornetwerk in kaart dat de volgende corticale componenten omvatte:
- laterale primaire motorische cortex
- ventrale premotorische cortex
- mediale cingulate motorcortex
- primaire somatosensorische cortex
Het team riep drie acties op — dreigen, lipsmacking en kauwen — met stimuli die varieerden van directe interactie tot videobeelden en digitale avatars. De belangrijkste conclusie is dat zowel mediale als laterale corticale gebieden bijdragen aan emotionele en vrijwillige expressies; alle regio’s namen deel aan alle gebaarstypen maar op verschillende tijdschalen. Laterale gebieden vertoonden snelle neurale dynamiek op milliseconde-niveau, terwijl mediale gebieden langzamere, meer stabiele activiteit lieten zien. Een aanvullende analyse gepubliceerd in PNAS laat zien dat deze corticale regio’s een onderling verbonden sensorimotorisch netwerk vormen en de coördinatie aanpassen afhankelijk van de beweging. De auteurs noemen vervolgonderzoek naar gezamenlijke studie van waarneming en expressie, het lokaliseren van gebieden die emotionele toestanden aansturen en mogelijke klinische toepassingen, zoals verbeterde brain-machine-interfaces en meer naturalistische communicatieapparaten voor patiënten na hersenletsel.
Moeilijke woorden
- netwerk — verbonden groep onderdelen die samen werken
- gezichtsexpressie — bewegingen van gezicht die emotie of intentie tonengezichtsexpressies
- corticaal — betrekking hebbend op de hersenschorscorticale
- waarneming — proces van iets registreren met zintuigen
- dynamiek — snelheid en patroon van verandering in activiteit
- sensorimotorisch netwerk — verbonden systeem voor sensorische en motorische functies
- klinische toepassingen — praktisch gebruik in ziektebehandeling of revalidatie
- coördinatie — op elkaar afstemmen van bewegingen of processen
- tijdsschaal — periode of snelheid waarin activiteit veranderttijdschalen
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke voordelen zouden verbeterde brain-machine-interfaces kunnen hebben voor patiënten na hersenletsel? Geef twee voorbeelden en redenen.
- Waarom is het volgens het artikel belangrijk om waarneming en expressie samen te bestuderen?
- Op welke manier zou het verschil in tijdschalen tussen mediale en laterale gebieden de ontwikkeling van communicatieapparaten kunnen beïnvloeden?
Gerelateerde artikelen
Hersenactiviteit van muizen verandert tijdens de dag
Onderzoekers ontwikkelden nieuwe experimentele en computationele methoden om te zien welke delen van de muizenhersenen actief zijn tijdens de dag. Ze vonden dat activiteit zich verplaatst van binnenste hersenlagen naar de cortex en willen hiermee vermoeidheid beter begrijpen.
Onderzoekers: AI-bias komt door te simpele modellen
Onderzoekers van de University of Texas at Austin bestudeerden problematische AI-algoritmen. Zij vinden dat bias vaak ontstaat omdat modellen de complexe werkelijkheid niet goed vastleggen. Ze noemen drie belangrijke factoren en geven concrete voorbeelden.
Nieuw lichtactief materiaal reinigt water
Onderzoekers ontwikkelden een materiaal dat met licht veel verontreinigingen in water afbreekt, waaronder moeilijk te verwijderen stoffen. Het combineert twee dunne materialen en werkt zonder metalen; tests in stromend water waren veelbelovend.
Celtransplantatie verbetert hart en bloedvaten na ruggenmergletsel
Onderzoekers plaatsten onvolledig gedifferentieerde zenuwcellen in een rattenmodel met ruggenmergletsel. De circulatie verbeterde: de bloeddruk in rust stabiliseerde en de gemiddelde hartslag daalde. Hormonale reacties bleven aanwezig, en toekomstig werk wil die reacties verminderen.
Nieuwe AI-hulpmiddelen voor tuberculose getoond in Kopenhagen
Onderzoekers presenteerden op de Union World Conference on Lung Health (18-21 November) meerdere AI-hulpmiddelen voor opsporing en opvolging van tuberculose. De tools variëren van adem- en hoesttests tot kaarten en een röntgenhulpmiddel voor kinderen.