Taallerend brein is verrassend dynamisch

De hersenen van jongvolwassenen die een tweede taal leren, laten al vrij snel structurele veranderingen zien. Opvallend genoeg ook in de rechterhersenhelft. Later in het leertraject verdwijnen deze weer. De studie is onderdeel van het veelzijdige proefschrift van Huadong Xiang naar taalnetwerken in het brein. ‘We zijn verrast door de dynamiek.’ Xiang promoveert op 16 april.

11 april 2012

Als je iets leert, verandert er iets in je hoofd, zoveel is duidelijk. De vraag is: gaan bestaande hersencellen iets anders doen (functionele veranderingen), of verandert iets in de structuur van de hersencellen en de vezelbanen (structurele veranderingen). Dat eerste is zeker het geval, maar aarzelend komen er ook aanwijzingen voor structurele veranderingen.

Huadong Xiang, promovendus aan het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour van de Radboud Universiteit Nijmegen, toonde dit voor het eerst bij taalleren aan: hij vond een relatieve verschuiving in verbindingen tussen gebieden die belangrijk zijn voor taalverwerking. Hij kon dit ontdekken door een nieuwe techniek te gebruiken – diffusie tensor imaging, DTI – die laat zien hoe watermoleculen zich het brein bewegen. Dat doen ze namelijk niet willekeurig, maar bij voorkeur in de richting waarin de vezelbanen verlopen.

Dynamiek van taalleren

Na de eerste leerfase – Xiang maakte dankbaar gebruik van Duitse studenten die, voordat ze in Nijmegen mogen studeren, een intensieve cursus Nederlands moeten volgen – verschuift de dominantie van het Brocagebied in de linkerhersenhelft naar de rechterhersenhelft. De verbindingen in de rechter hersenhelft worden versterkt.

“Dat is een bijzondere ontdekking, we zijn verrast door de snelle dynamiek,” zegt Xiangs promotor Peter Hagoort. Hagoort, die woensdag 4 april de Prijs Akademiehoogleraren van de KNAW kreeg toegekend, is hoogleraar Cognitieve neurowetenschap. “De verschuiving naar de rechterhersenhelft is onverwacht. Typisch zo’n resultaat dat je graag door een collega gerepliceerd zou zien. We denken dat dat gebied in de rechterhersenhelft ingezet wordt om bewust taalregels toe te passen. Als de studenten nóg beter worden verdwijnt dit weer. Dan lijkt de verwerking van het Nederlands op die van de moedertaal van de Duitse studenten.”

Focus op netwerken

Xiangs onderzoek is een voorbeeld van een belangrijke ontwikkeling in het breinonderzoek: er wordt steeds meer gewerkt aan de hoe hersengebieden samenwerken. In de eerste jaren dat onderzoekers met MRI-scanners in het brein konden kijken, waren ze vooral bezig de geïsoleerde plaatsen te bepalen wat waar gebeurt. Nu zijn ze zo ver dat ze de wegen tussen die plaatsen kunnen zien en zelfs de verkeersdrukte kunnen meten. Naast DTI is resting state fmri daarvoor een belangrijke techniek. Terwijl de proefpersoon rustig ligt te niksen in de scanner, worden de signalen uit zijn hele brein vastgelegd. Ingewikkelde berekeningen achteraf laten dan zien welke gebieden in het brein met elkaar in contact staan. Want die seinen in hetzelfde ritme.

Broca en Wernicke zijn drukke knooppunten

Hiermee toonde Huadong in zijn proefschrift aan dat de gebieden van Broca en Wernicke, twee bekende taalgebieden, belangrijke knooppunten zijn in het taalnetwerk dat bestaat uit heel veel verschillende breingebieden. “In Broca en Wernicke komt de activiteit samen, zoals station Utrecht ons spoornetwerk aan elkaar verbindt,” legt Hagoort uit. “Eerder onderzoek van ons liet zien dat bijvoorbeeld het Brocagebied is onderverdeeld in zones die belangrijk zijn voor betekenis, klank en grammatica. We hebben nu laten zien dat die zones op specifieke wijzen verbonden zijn met andere gebieden in het brein die eveneens betrokken zijn bij de het analyseren van betekenis, klank, of grammatica. Het lijkt erop dat ook in de organisatie van functionele netwerken in het brein het principe geldt van soort zoekt soort.”

Taalklaar brein

“Het is duidelijk dat de anatomie van ons brein is toegesneden op taal. Dat wordt bepaald door onze genen en door de ervaringen die we op doen. We zijn druk bezig die genetische basis onder onze hersennetwerken uit te zoeken. Xiang toonde bijvoorbeeld aan dat varianten van al bekende taalgenen resulteren in een verschillend aantal verbindingen met de gebieden van Broca en Wernicke. Wat overigens helemaal niet wil zeggen dat je met de ene genetische variant taalvaardiger bent dan met de andere,” zegt Hagoort. “Zeker bij hogere cognitieve functies heeft het brein grote vrijheidsgraden. Hetzelfde gedrag, of dezelfde vaardigheid kan voortkomen uit een verschillende organisatie van het brein.”

Huadong Xiang (Hubei, China, 1978) deed een bachelor biologie en master psychologie. Hij werkte als onderzoeker aan de Shantou Universiteit in Kanton. In 2006 kweam hij naar Europa met een beurs van het Joint European Master Programme in Clinical Linguistic en studeerde in Milaan, Groningen en Potsdam en haalde een tweede master in Klinische linguistiek in 2007. Daarna startte hij zijn promotieonderzoek aan het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour aan de Radboud Universiteit. Naast zijn wetenschappelijke carrière – nu weer in China – begon hij de I lovebrain science-website 52brain.com (in het Chinees), die al snel de belangrijkste professionele website werd voor Chinese hersenonderzoekers. Momenteel is hij bezig om een bedrijf te starten op het science park van de Universiteit van Peking, dat geavanceerd hersenonderzoek gaat toepassen in het dagelijks leven. Voor zijn bedrijfsidee (genaamd 66nao) kreeg hij een prijs van de Chinese ministeries van Onderwijs en van Wetenschap en technologie.