Het in kaart brengen van de hersennetwerken die betrokken zijn bij visuele waarneming in het primaten brein
NTS-identificatiecode
NTS-NL-221625 v.2, 15-11-2021
Nationale identificatiecode van de NTS
Veld wordt niet gepubliceerd.
Land
Nederland
Taal
nl
Indiening bij EU
Veld wordt niet gepubliceerd.
ja
Duur van het project, uitgedrukt in maanden.
60
Trefwoorden
aandacht
cognitie
hersenschors
diepe hersenen
Neuropixels
Doel(en) van het project
Fundamenteel onderzoek: Zenuwstelsel
Doelstellingen en verwachte voordelen van het project
Beschrijf de doelstellingen van het project (bijvoorbeeld het aanpakken van bepaalde wetenschappelijke onduidelijkheden, of wetenschappelijke of klinische behoeften).
We leven in een complexe wereld waarin we onze aandacht moeten verdelen over vele prikkels en taken. Hersennetwerken verwerken deze prikkels, bepalen waarop we onze aandacht richten, en hoe we reageren op de prikkels. Hiervoor is de samenwerking tussen verschillende gebieden van de hersenen erg belangrijk. De controle van aandacht zorgt er bijvoorbeeld voor dat we ons kunnen concentreren op iets belangrijks, maar ook dat we soms snel kunnen schakelen en onze aandacht op iets anders richten. Aandacht is daarnaast ook de 'poortwachter' van het geheugen. We onthouden de informatie waarop we de aandacht richten en vergeten de rest.
De hersennetwerken die visuele prikkels verwerken en deze informatie omzetten in bewustzijn, aandacht en gedrag zijn grotendeels onbegrepen. Zelfs bij de meest eenvoudige taken blijken netwerken van hersencellen in vele gebieden van de hersenen samen te werken. Een aantal van deze gebieden liggen diep in het brein en zijn niet goed toegankelijk voor het meten van de activiteit van de zenuwcellen. Om de rol van deze diepe hersengebieden in de verwerking van visuele prikkels beter te begrijpen, willen we in resusapen de activiteit van grote groepen zenuwcellen in diverse hersengebieden registreren tijdens visuele taken. Dit onderzoek levert gedetailleerde nieuwe inzichten in de circuits die betrokken zijn bij het verwerken van wat we zien. De studie brengt de activiteit van gebieden in de hersenschors en die daaronder in kaart op een wijze die voorheen niet mogelijk was. De gegevens worden toegankelijk gemaakt voor alle onderzoekers zodat zij er hun voordeel mee kunnen doen.
Welke potentiële voordelen kan dit project opleveren? Leg uit hoe de wetenschap vooruit kan worden geholpen of mensen, dieren of het milieu uiteindelijk voordeel kunnen hebben bij het project. Maak, waar van toepassing, een onderscheid tussen voordelen op korte termijn (binnen de looptijd van het project) en voordelen op lange termijn (die mogelijk pas worden bereikt nadat het project is afgerond).
Menselijk gedrag wordt in belangrijke mate bepaald door het verwerken van prikkels. Een beter begrip van hoe deze prikkels worden verwerkt, hoe ze onze aandacht kunnen vangen en hoe ze het bewustzijn bereiken is van belang voor beter begrip, en op langere termijn ook het beter behandelen, van neurologische en psychiatrische aandoeningen. De opgedane kennis is voornamelijk fundamenteel wetenschappelijk van aard Deze studie is de eerste waarbij gedetailleerde informatie over de rol van zenuwcellen in een groot aantal samenwerkende hersengebieden tijdens belangrijke hersenprocessen zal worden geregistreerd. Dit zal nieuwe inzichten geven in de hersencircuits voor waarneming, bewustzijn en aandacht. Deze nieuwe kennis zal van belang zijn bij de ontwikkeling van prothesen om bijvoorbeeld blinden een vorm van zien terug te geven. Daarnaast zal kennis over de nog weinig onderzochte hersengebieden helpen bij het begrip van hoe aandoeningen van deze gebieden leidt tot problemen bij de waarneming en tot stoornissen van aandachtsprocessen zoals bij ADHD en autisme. Tot slot onderzoeken we ook hoe een prikkel het bewustzijn bereikt, wat van groot belang is om een onderscheid te kunnen maken tussen de verschillende vormen van bewustzijnsstoornissen die optreden in comapatiënten.
Voorspelde schade
In welke procedures worden de dieren gewoonlijk gebruikt (bijvoorbeeld injecties, chirurgische procedures)? Vermeld het aantal en de duur van deze procedures.
Voor de resusapen zal het ongerief matig zijn. Dit matige ongerief ontstaat omdat in de loop van de proef meerdere operaties onder anesthesie nodig zijn. Dit niveau van matig ongerief is telkens van korte duur. De rest van de tijd dat een aap in de proef zit, wordt het dier getraind om gedragstaken uit te voeren en worden metingen gedaan aan hersencellen. Hierbij is het ongerief geclassificeerd als licht.
Wat zijn de verwachte gevolgen/nadelige effecten voor de dieren, bijvoorbeeld pijn, gewichtsverlies, inactiviteit/verminderde mobiliteit, stress, abnormaal gedrag, en wat is de duur van die effecten?
Negatieve gevolgen voor het welzijn van proefdieren zijn 1) ongerief als gevolg van de chirurgische ingrepen verricht onder volledige anesthesie en adequate pijnbestrijding, 2) het ondervinden van stress tijdens het aanleren en uitvoeren van de taken onder gecontroleerde vochtopname. We laten de apen stap voor stap wennen aan alle procedures om stress te verminderen. In dit project zal in een periode van 5 jaar in verschillende hersengebieden van dezelfde dieren worden gemeten. Het ongerief zal met name in de beginperiode van het project optreden als het meetimplantaat chirurgisch wordt aangebracht en de dieren voor het eerst getraind worden. Trainingen en metingen in het verdere verloop van het project geven licht ongerief. In periodes waarin de dieren getraind worden of er metingen plaatsvinden krijgen de apen water of vruchtensap voor het uitvoeren van de taak. Door een zorgvuldig protocol zorgen de onderzoekers ervoor dat de apen altijd voldoende vocht krijgen. Tijdens trainingen voeren dieren taken uit door naar een scherm te kijken en met oog- of handbewegingen te reageren op wat zij zien. Tijdens metingen voeren de dieren dezelfde taken uit, maar wordt via dunne elektrodes in de hersenen de activiteit van hersencellen gemeten. De dieren ervaren geen pijn omdat hersenen zelf geen pijnreceptoren hebben. Na de meting wordt de elektrode weer verwijderd uit de hersenen.
Welke soorten en aantallen dieren zullen naar verwachting worden gebruikt? Wat zijn de verwachte ernstgraden en de aantallen dieren in elke ernstcategorie (per soort)?
Soort:
Totaal aantal
Geraamde aantallen naar ernstgraad
Terminaal
Licht
Matig
Ernstig
Rhesusapen (Macaca mulatta)
3
0
0
3
0
Wat gebeurt er met de dieren die aan het einde van de procedure in leven worden gehouden?
Soort:
Geraamd aantal te hergebruiken, in het habitat-/houderijsysteem terug te plaatsen of voor adoptie vrij te geven dieren
Hergebruikt
Teruggeplaatst
Geadopteerd
Geef de redenen voor het geplande lot van de dieren na de procedure.
Om inzicht te verkrijgen in de locaties van elektrodes in het hersenweefsel worden de dieren na afloop van de experimenten onder diepe narcose gebracht en gedood om de hersenen te kunnen onderzoeken onder de microscoop.
Toepassing van de drie V’s
1. Vervanging
Beschrijf welke diervrije alternatieven op dit gebied voorhanden zijn en waarom zij niet voor het project kunnen worden gebruikt.
Studies met niet-invasieve technieken bij mensen, zoals fMRI, leveren waardevolle informatie op over de hersengebieden die betrokken zijn bij visuele waarneming, bewustzijn en de controle van aandacht. Met deze technieken kan echter niet de gedetailleerde activiteit van individuele zenuwcellen worden bestudeerd. Dat is alleen mogelijk door de activiteit van deze hersencellen rechtstreeks te meten met elektroden die heel dicht bij de zenuwcellen komen. Incidenteel is dit mogelijk bij epilepsiepatiënten die tijdelijk elektrodes geïmplanteerd krijgen, maar er zijn ons geen studies bekend over de activiteit van hersencellen in de meeste gebieden die door ons zullen worden onderzocht. Voor dit onderzoek is een geschikt proefdier nodig dat de aandacht kan verschuiven zonder oogbewegingen te maken en met een anatomie van de hersenen die vergelijkbaar is met die van de mens. Knaagdieren worden vaak gebruikt voor neurowetenschappelijke studies, maar hun visuele waarneming is beperkt en zij kunnen aandacht niet richten of verschuiven op visuele objecten, waardoor het onmogelijk is deze processen in knaagdieren te bestuderen. Andere dieren, zoals katten of fretten, kunnen niet getraind worden om de aandacht te verschuiven zonder daarbij een oogbeweging te maken. Resusapen kunnen dit wel. Visuele waarneming en aandachtsprocessen in resusapen lijken op die in de mens en ook de anatomie van de betrokken hersengebieden is vergelijkbaar. Er is voor dit onderzoek daarom geen alternatief voor de resusaap beschikbaar.
2. Vermindering
Leg uit hoe de aantallen dieren voor dit project zijn bepaald. Beschrijf de stappen die zijn genomen om het aantal te gebruiken dieren te verminderen en de beginselen die zijn gebruikt bij het opzetten van de studies. Beschrijf, waar van toepassing, de praktijken die gedurende het hele project zullen worden toegepast om het aantal dieren die in overeenstemming met de wetenschappelijke doelstellingen werden gebruikt, tot een minimum te beperken. Deze praktijken kunnen bijvoorbeeld bestaan uit proefprojecten, computermodellen, het delen van weefsel en hergebruik.
Het voorgestelde aantal apen (twee, tot mogelijk maximaal drie) is het minimale aantal dat nodig is om statistisch betrouwbare resultaten te verkrijgen. Voor de metingen wordt een nieuwe methode gebruikt die het mogelijk maakt om tegelijkertijd de activiteit van een veel groter aantal cellen te meten, verspreid over diverse hersengebieden. Voorheen was dit niet mogelijk en zouden voor soortgelijke metingen veel meer dieren en experimenten nodig zijn. Door het gebruik van deze nieuwe techniek kunnen derhalve meer resultaten worden behaald in minder dieren.
3. Verfijning
Geef voorbeelden van de specifieke maatregelen (bv. verscherpte monitoring, postoperatieve behandeling, pijnbestrijding, training van dieren) die in verband met de procedures moeten worden genomen om de welzijnskosten (schade) voor de dieren tot een minimum te beperken. Beschrijf de mechanismen om gedurende de looptijd van het project nieuwe verfijningstechnieken in gebruik te nemen.
1) We beperken de hoeveelheid stress zoveel mogelijk door de apen geleidelijk te laten wennen aan alle aspecten van de gedragstaken. Dit is ook van belang voor het welslagen van de experimenten, daar gestreste dieren niet of nauwelijks zullen participeren.
2) De dieren worden getraind via een regime met gecontroleerde vochtopname. Ze krijgen de benodigde hoeveelheid vocht tijdens de training. We hanteren een zorgvuldig protocol om negatieve effecten van de gecontroleerde vloeistof opname te voorkomen. In onze ervaring leidt dit protocol tot gering ongerief en zijn er geen negatieve gevolgen voor de gezondheid.
3) Alle operaties worden uitgevoerd onder anesthesie door personen die goed zijn opgeleid en een ruime ervaring hebben. Na de operaties worden pijnstillers gebruikt om postoperatieve pijn te voorkomen.
4) De dieren worden sociaal gehuisvest in tweetallen in een verrijkte omgeving, om zo het ongerief van het leven in een kooi te beperken en om de cognitieve vermogens te verbeteren. Indien aan het einde van de proeven de dieren, moeten worden gedood, gebeurt dit onder volledige anesthesie.
Licht de keuze van de soorten en de bijbehorende levensstadia toe
Voor dit project worden in 5 jaar tijd twee, mogelijk maximaal drie, resusapen gebruikt. Er is veel bekend over de visuele hersenschors in de resusaap en de aap is het enige proefdier met een opbouw van de hersenschors en de gebieden onder de hersenschors die goed vergelijkbaar is met die van de mens. Ook lijken de visuele waarneming en de wijze waarop aandacht wordt aangestuurd voldoende op die van de mens.
Voor een beoordeling achteraf geselecteerd project
Project geselecteerd voor BA?
ja
Termijn voor BA
28-02-2027
Reden voor de beoordeling achteraf
Bevat ernstige procedures
Maakt gebruik van niet-menselijke primaten
ja
Andere reden
Toelichting van de andere reden voor de beoordeling achteraf
Aanvullende velden
Nationaal veld 1
Veld wordt niet gepubliceerd.
Nationaal veld 2
Veld wordt niet gepubliceerd.
Nationaal veld 3
Veld wordt niet gepubliceerd.
Nationaal veld 4
Veld wordt niet gepubliceerd.
Nationaal veld 5
Veld wordt niet gepubliceerd.
Startdatum project
Veld wordt niet gepubliceerd.
Einddatum project
Veld wordt niet gepubliceerd.
Goedkeuringsdatum project
Veld wordt niet gepubliceerd.
ICD-code 1
Veld wordt niet gepubliceerd.
ICD-code 2
Veld wordt niet gepubliceerd.
ICD-code 3
Veld wordt niet gepubliceerd.
Link naar de eerdere versie van de NTS buiten het EC-systeem