Acht publicaties per dag. Het aantal fMRI-studies is sinds de ontwikkeling van de techniek in 1990 exponentieel gestegen. Het neuropsychologisch onderzoek heeft een enorme boost gekregen omdat het eindelijk mogelijk werd om in levende proefpersonen de activiteit van specifieke hersengebieden te bekijken. Iedere dag linken studies zulke veranderingen aan de meest uiteenlopende condities, zoals de hoeveelheid slaap die iemand heeft gehad, de neiging tot het rechtvaardig verdelen van voedsel of pijngevoelens in geamputeerde lichaamsdelen.

Toch is de techniek controversieel. In het boek The new phrenology stelde een psychologie-hoogleraar het gebruik van fMRI gelijk aan de knobbelkunde uit de negentiende eeuw, waarin persoonlijkheidskenmerken werden verklaard aan de hand van onregelmatigheden van de schedel. Op 12 juni verscheen in Nature een grote review van de (on)mogelijk-heden van fMRI, waarin vooral de variabiliteit van de data-analyse het moet ontgelden, maar de auteur ook stelt dat de hersenen in beginsel te complex georganiseerd zijn om er met fMRI zinnige conclusies over te trekken.

Functionele MRI geeft verschillen in hersenactiviteit weer. Omdat die niet direct te meten is gebruikt fMRI een afgeleide van die activiteit, namelijk meetbare verschillen in het metabolisme van de hersenen. De meest gebruikte methode is het meten van veranderingen in de zuurstofconcentratie in het bloed. Zuurstof is voor het transport door rode bloedcellen gebonden aan hemoglobine, maar kan in de organen daarvan loskomen om voor gebruik bij de stofwisseling. Actieve hersendelen krijgen automatisch meer zuurstofrijk bloed aangevoerd, meer nog dan ze uiteindelijk gebruiken. Het bloed bevat dan lokaal minder hemoglobine zonder zuurstof. Dat hemoglobine zonder zuurstof verstoort het fMRI-signaal. In een actief hersengebied treedt dus minder verstoring op, wat op de scan zichtbaar is als extra signaal.

Na een hele serie ingewikkelde berekeningen op de ruwe data ontstaat een soort topografische kaart waarop alleen de activiteitsverschillen nog te zien zijn. De onderzoekers moeten meerdere opnames maken terwijl een proefpersoon gedachtetaakjes uitvoert. Daarvan dienen ze vervolgens de activiteit voor een sterk vergelijkbare controletaak af te trekken.

Patiënten hebben nog nauwelijks baat bij de techniek. De enige klinische toepassing van fMRI is tot nu toe het screenen van gebieden van de hersenen waar tijdens een operatie niet in mag worden gesneden. Voorafgaand aan neurochirurgische ingrepen, bijvoorbeeld om een hersentumor te verwijderen, moeten patiënten dan in de scanner opdrachten uitvoeren die te maken hebben met de coördinatie van bewegingen en spreken. De chirurg probeert dan op de operatiekamer de hersenregio’s die bij die taken actief waren te sparen.

Uniek aan fMRI is dat het processen in de hersenen kan lokaliseren, zonder dat de onderzoeker daarvoor het lichaam zelf hoeft te veranderen. Anders dan bijvoorbeeld bij een PET-scan is inspuiten van een radioactieve stof niet nodig, en de magneetstralen zijn niet gevaarlijk. De magneetvelden worden steeds krachtiger, waardoor de resolutie van de plaatjes inmiddels zo goed is dat ze gebieden van ongeveer één millimeter kunnen onderscheiden.

Harde data

Erno Hermans gebruikt al jaren fMRI, en ziet vooral de mogelijkheden van de scanners. Hij is postdoc aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, en doet onderzoek naar angst en agressie. Hermans: ‘Voordat neuroimaging bij mensen mogelijk was, kwam vrijwel alle kennis over de neurobiologie van angst en agressie uit dieronderzoek. We hadden heel veel theorieën over welke hersendelen bij deze emoties betrokken zijn. fMRI biedt voor het eerst de mogelijkheid deze theorieën in menselijke vrijwilligers te toetsen. Daarnaast hebben fMRI en andere neuroimaging technieken ook veel inzichten opgeleverd over processen die juist erg moeilijk in dieronderzoek bekeken kunnen worden, zoals de bewuste sturing en onderdrukking van emoties.’

Hij denkt dan ook dat fMRI wel degelijk harde data oplevert. ‘fMRI heeft een aantal inherente beperkingen, maar onderzoekers zijn zich daar meestal zeer bewust van. In zijn huidige vorm is fMRI bij uitstek nuttig om processen op systeemniveau te bestuderen: bijvoorbeeld het lokaliseren van breed gedefinieerde functies in het brein, en hoe activiteit in grotere gebieden met elkaar samenhangt.’

Andere wetenschappers denken daar anders over. Hun kritiek op fMRI is meerledig: de complexiteit van de data-analyse leidt tot artefacten, de hersenen zijn complexer dan de resolutie van de MRI aankan en de techniek meet alleen veranderingen in bloedstroom, zonder dat bekend is hoe die veranderingen precies samenhangen met de hersenfunctie. En bovenal vinden ze dat fMRI-onderzoekers veel te verstrekkende conclusies aan hun studies verbinden.

John van Opstal is een van die critici. Hij is hoogleraar systeembiofysica aan de Radboud Universiteit, en werkt op het niveau van enkele zenuwcellen aan de elektrofysiologie van de hersenen. ‘Het met fMRI bestuderen van hersenprocessen is vergelijkbaar met vanaf de maan naar de bewolkte aarde kijken, en dan proberen iets te zeggen over wat er in onze huizen allemaal gebeurt. Met een boel statistische aannames en aanpasbare instellingen wordt er gezocht tot men wat significants ziet. fMRI-studies geven vaak antwoorden op enorm complexe vragen, maar die overinterpretatie neemt af en toe groteske vormen aan. Natuurlijk geeft fMRI fascinerende plaatjes, maar het blijft een hype. Er zijn te veel beperkingen, te weinig toetsbare hypothesen, te veel bewolking.’

Van Opstal is vooral bang dat fMRI de rest van het neurobiologisch onderzoek schade zal berokkenen doordat fMRI de beloften niet kan waarmaken. ‘De hersenwetenschappen zijn nog niet toe aan het soort vraagstukken waar fMRI-onderzoekers zich nu op werpen. Natuurlijk profiteert de hele neurobiologie van de extra aandacht die fMRI oproept, maar we moeten ervoor waken dat het andere onderzoekslijnen verdringt. Voor bijvoorbeeld het grofweg lokaliseren van bepaalde processen is het een heel nuttig instrument, maar fMRI kan onmogelijk meer vertellen over bijvoorbeeld de communicatie tussen neuronen. Dat soort fundamentele problemen kunnen we op dit moment alleen met neurofysiologisch onderzoek benaderen.’

Hersenknobbelkenners

Gert-Jan Lokhorst sluit zich aan bij de kritiek van Van Opstal, en gaat zelfs nog verder. De filosoof en neuro-ethicus aan de Technische Universiteit van Delft betoogt dat de psychologie structureel de mogelijkheden mist om iets zinnigs te zeggen over fMRI-plaatjes van de hersenen. ‘fMRI geeft de illusie van nabijheid. We zien allerlei prachtige landschappen, maar niemand weet wat ze precies betekenen. We beschrijven dingen die we niet kennen in een taal die er niet voor bedoeld is. Eerst maakt de MRI een bak ruwe data van processen die op een nog onvolkomen begrepen manier samenhangen met hersenactiviteit. Daarna moet de computer die getallen interpreteren om er fMRI-plaatjes van te maken. Tot slot vertalen de onderzoekers die plaatjes weer in psychologische huis-, tuin- en keukentermen. Dan krijg je dingen als de koopkwab en de pijnpit. De hersenknobbelkenners in de negentiende eeuw hadden het over een knobbel voor broederliefde, en moderne fMRI-onderzoekers doen in zekere zin hetzelfde. We kennen de elementen van het denken immers helemaal niet.’

De kritiek op fMRI en andere neuropsychologische onderzoeksmethoden is zo fundamenteel dat ethici een nieuw tijdschrift zijn begonnen. Lokhorst zit in de redactie. Het eerste nummer van Neuroethics is inmiddels online beschikbaar, en bevat ook een stuk over de beperkingen van fMRI. De auteur, een oud-redacteur van Neuron, roept daarin op tot waakzaamheid bij de interpretatie van de plaatjes. Volgens haar suggereren fMRI-beelden dat het mogelijk is denkprocessen als een foto af te beelden, terwijl dat praktisch maar vooral ook filosofisch onmogelijk is. Elektrische stroompjes van zenuwcellen kun je immers niet fotograferen, en de pretentie iets ongrijpbaars als gedachten in afbeeldingen te kunnen vangen is voor filosofen conceptueel onaanvaardbaar.

Ondanks alle bezwaren die ze tegen fMRI hebben denken zowel Lokhorst als van Opstal dat de techniek bij zorgvuldig gebruik ook zeker voordelen heeft. Die genuanceerdere mening deelt ook Serge Rombouts, een van de eersten die de methode in Nederland gebruikten. ‘Door fMRI te gebruiken als een complementaire methode, naast fundamenteel onderzoek en psychologische studies, kunnen we geïntegreerd hersenonderzoek doen. Een goede onderzoeksvraag is echter cruciaal. Bijna iedere universiteit heeft een scanner, dus er zit tussen al die studies ook slecht werk. Op congressen zie je honderden fMRI-posters, waarbij je aan een groot deel direct voorbij kunt rennen.’

Lees ook

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/fmri/index.atom?m=of", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}