Sequentiële visuele stimuli verhogen hoogfrequente kracht in de visuele cortex

Waarom snelle hersenritmes ertoe doen

Onze hersenen zoemen met kleine elektrische ritmes die helpen dat cellen met elkaar communiceren. Sommige onderzoekers hopen dat zorgvuldig getimede lichtflitsen deze ritmes kunnen afstemmen en zo de hersengezondheid ondersteunen, bijvoorbeeld bij aandoeningen die met geheugenverlies samenhangen. Deze studie onderzoekt een nieuwe manier om lichtpatronen op een scherm te laten flitsen zodat ze effectiever zeer snelle hersenactiviteit opwekken in het deel van de hersenen dat visuele informatie verwerkt.

Een nieuwe manier om licht te laten flitsen

De meeste eerdere experimenten gebruikten eenvoudige flikkerende lichten die tegelijk over het hele scherm oplichten en dimmen. Die aanpak werkt goed voor langzamere hersenritmes, maar de bedrading van de hersenen dempt van nature zeer snelle signalen en functioneert als een laagdoorlaatfilter dat langzame golven gemakkelijker laat passeren. De auteurs vroegen zich af of ze deze grens konden overstijgen door niet alleen de snelheid van het schermflikkeren te veranderen, maar ook waar op het scherm er van moment tot moment werd geflitst.

Bewegende patronen voor de ogen bouwen

Het team maakte dambordpatronen die niet overal tegelijk oplichtten. In plaats daarvan werd het beeld in wiggen en banen opgesneden die één voor één op het gebogen scherm voor een muis oplichtten. Elk klein gedeelte verscheen slechts voor enkele duizendsten van een seconde en daarna schoof het patroon door naar het aangrenzende gedeelte, waarbij het zichtveld van het dier werd afgeruimd voordat het zich herhaalde. Door het aantal secties en de verversingssnelheid van het scherm af te stemmen, konden de onderzoekers zowel regelen hoe snel elke plek op het netvlies opnieuw werd bezocht als hoe strak in de tijd aangrenzende plekken met elkaar verbonden waren.

Luisteren naar duizenden hersencellen

Om te zien hoe de visuele cortex reageerde, gebruikten de auteurs Neuropixels-probes, kleine multi-sensor-elektroden die signalen uit veel lagen en locaties van hersenweefsel tegelijk kunnen opnemen. Ze registreerden zowel de spikes van individuele neuronen als de langzamere lokale veldpotentialen, die de gecombineerde activiteit van veel cellen weerspiegelen. Opnames werden gemaakt in wakker, met het hoofd gefixeerde muizen die getraind waren om rustig te blijven zitten terwijl ze de reeks visuele patronen bekeken, inclusief standaard volledig-veldflikkeringen, bewegende banen en de nieuwe sequentiële patronen.

Snelle kracht door langzame herhalingen

De belangrijkste maat was hoeveel vermogen er verscheen in zeer hoogfrequente banden tussen 100 en 190 hertz in de visuele cortex. De sequentiële patronen verhoogden betrouwbaar het vermogen in deze snelle band in specifieke regio’s die overeenkwamen met de gestimuleerde delen van het visuele veld. Tangentiële probe-inserties die een brede sreep van de visuele cortex overspanden, toonden aan dat deze hoogfrequente versterkingen zich over honderden micrometers weefsel konden uitstrekken. Opmerkelijk was dat patronen met lagere herhalingsfrequenties — waarbij elke locatie op het scherm minder vaak maar met iets langere flitsen werd bezocht — leidden tot sterkere hoogfrequente kracht en meer consistente timing van neuronvuren dan patronen met snellere herhalingen.

Vergelijking met klassieke flikkering

Toen de auteurs meer traditionele visuele stimuli testten, zoals afwisselende volledig-veld-damborden en bewegende banen, zagen ze matige verhogingen in middenbereik-gammaritmes tot ongeveer 60 hertz. Deze klassieke patronen produceerden echter niet dezelfde sterke, gelokaliseerde verhogingen in het bereik van 100 tot 190 hertz als de sequentiële stimuli. Dit suggereert dat de ruimtelijke ordening en timingverschuivingen tussen aangrenzende schermregio’s cruciale ingrediënten zijn om de visuele cortex naar hogere frequentie-activiteit te duwen, boven wat uniforme flikkering kan bereiken.

Wat dit kan betekenen voor toekomstige therapieën

Voor niet-specialisten is de belangrijkste boodschap dat hoe en waar licht over onze ogen flikkert, kan veranderen hoe snelle hersenritmes worden aangesproken. Door flitsen zorgvuldig te sequentiëren over aangrenzende plekken in plaats van alles tegelijk te verlichten, laat deze muizenstudie zien dat het mogelijk is zeer snelle elektrische activiteit in visuele hersengebieden te versterken ondanks de neiging van de hersenen om zulke signalen te dempen. Op de lange termijn zouden vergelijkbare ideeën kunnen worden aangepast en getest bij mensen en mogelijk worden uitgebreid naar gehoor en tast, wat nieuwe mogelijkheden opent voor niet-invasieve manieren om hersenritmes te beïnvloeden die met perceptie en cognitie samenhangen.

Bronvermelding: Keil, J., Hernandez-Urbina, V., Vassiliou, C. et al. Sequential visual stimuli increase high frequency power in the visual cortex. Sci Rep 16, 15228 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52253-9

Trefwoorden: visuele cortex, hersenritmes, gamma-oscillaties, zintuiglijke stimulatie, muizenneurowetenschap