Radio Een Vandaag 16 april 2014

16 april 2014 Actueel, BiB Public

Een samenvatting van de onderwerpen die Jeroen Geurts besprak in Radio Een Vandaag op 16 april: over moonwalkende fruitvliegjes, ‘nieuwschierigheidsgedreven’ studies, PET-scans bij comateuze patiënten en afnemende reactiesnelheid wanneer je ouder wordt.

Beluister de aflevering

Fruitvlieg ontwijkt gevaar net als straaljager

Als kleine fruitvliegjes aangevallen worden door roofdieren, reageren ze net zoals gevechtsvliegtuigen: ze gooien hun lichaam in een snelle gekantelde bocht om de aanvaller te ontwijken. Dat blijkt uit onderzoek van de University of Washington, waarover ze op vrijdag 11 april in Science publiceerden. De onderzoekers gebruikten drie hogesnelheidscamera’s rondom een plexiglas cilinder van 20 centimeter doorsnede met daarin vliegende fruitvliegjes. De camera’s legden met 7.500 beeldjes per seconde (40 beeldjes per vleugelslag) de reactie van een vliegje vast op een naderende dreiging. De camera’s stonden gericht op een klein gebied in het midden van de plexiglas cilinder met 40 tot 50 vliegjes. Zodra een vliegje het kruispunt van twee lasers passeerde, precies in het richtgebied, activeerden ze een expanderende schaduw op een LED-scherm. De vlieg ziet dat als naderend gevaar en maakt een ontwijkende beweging. Een probleem voor de onderzoekers was dat dit soort camera’s erg veel licht nodig heeft, maar dat dat licht ook de vliegjes zou verblinden. Dit losten ze op met zeer sterke infrarood-lampen. Dat licht zien de camera’s wel maar de vliegen (en mensen) niet. De onderzoekers ontdekten zo dat vliegjes hun lichaam rollen om zo een hellende bocht te maken, zoals een gevechtsvliegtuig dit ook doet. De vliegjes konden hun koers veranderen in minder dan een honderdste van een seconde. Het piepkleine brein van de vlieg blijkt in staat om in extreem korte tijd uit te rekenen waar het gevaar zit en wat de beste ontsnappingsroute is. De vlieg gedraagt zich anders als het gevaar van voren, van opzij of van achteren komt. De vraag is hoe een vlieg met hersens ter grootte van een zoutkorrel, gedrag kan vertonen dat bijna zo complex is als dat van een veel groter dier, zoals een muis.

Bronnen

TU Delft: Fruitvliegjes ontwijken gevaar net zoals straaljagers
Science: Flies Evade Looming Targets by Executing Rapid Visually Directed Banked Turns

Moonwalkende Fruitvlieg

Landdieren kunnen achteruit lopen wanneer ze gevaar of een obstakel tegenkomen. Echter, achteruit lopen is niet simpelweg het tegenovergestelde van vooruitlopen; onze knieën bewegen dezelfde kant op, maar de spieren in onze heupen die de dijbenen aansturen bewegen andersom, afhankelijk van de looprichting. Hoe deze verandering van looprichting precies werkt op neuronaal niveau is op 4 april gepubliceerd in het tijdschrift Science. De onderzoekers maakten gebruik van een nieuwe techniek in fruitvliegjes, genaamd ‘thermogenetics’. Met deze techniek kunnen neuronen worden geactiveerd bij een bepaalde temperatuur, 30 graden, en weer worden ‘gedeactiveerd’ bij 24 graden. De auteurs zorgden er met een speciaal systeem voor, dat in verschillende groepen fruitvliegen (3470 in totaal) de activiteit van verschillende groepen neuronen ‘temperatuurs-afhankelijk’ werd gemaakt. Dit werd gedaan door een speciaal ion-kanaal, TrpA1 tot expressie te brengen. Dit ion-kanaal gaat open bij een bepaalde temperatuur. Op deze manier vonden ze een groep fruitvliegen die achteruit liepen in plaats van vooruit! Het uitschakelen van deze neuronen, aan de andere kant, zorgde ervoor dat de vliegjes niet meer achteruit liepen en daardoor tegen dingen aanliepen. Vervolgens brachten de onderzoekers op dezelfde manier het ‘Green Fluorescent Protein’ tot expressie in de fruitvliegjes, om zo de neuronen die een rol spelen bij achteruit lopen te visualiseren. Uiteindelijk isoleerden ze twee groepen neuronen: een groep maakte verbinding vanuit het brein met de ventrale zenuwstreng (ventral nerve cord; VNC) en deze neuronen noemden ze Moonwalker Descending Neurons (MDN). Een andere groep neuronen maakte verbinding vanuit het VNC met het brein: de Moonwalker Ascending Neurons (MAN). Het lijkt erop dat MDN nodig zijn om te switchen van vooruit lopen naar achteruit lopen en dat MAN bijdragen aan de motorische uitvoering hiervan.

Bronnen

ScienceDaily: Moonwalker flies backing up
Science: Neuronal Control of Drosophila Walking Direction

Waarom zijn dit soort ‘nieuwsgierigheidsgedreven’ studies belangrijk?

Zoas de Nobelprijs laureaat Arthur Kornberg al mooi zei: “The future is invented, not predicted”.

Nieuwsgierigheidsgedreven onderzoeken zijn verantwoordelijk voor de grootste doorbraken in onder andere de wetenschappelijke wereld, geneeskunde en technologie. Zonder nieuwsgierigheidsgedreven onderzoek hadden wij nu bijvoorbeeld geen elektriciteit, televisie, computers, internet of de meerderheid van medische apparatuur gehad. Veel van deze studies waren aanvankelijk helemaal niet op doorbraken of toepassingen uit. Internet is bijvoorbeeld ontstaan omdat natuurkundigen van CERN gemakkelijker data wilden uitwisselen met andere groepen over de wereld. Ook computers zijn niet ontwikkeld omdat we ze nodig hadden. Ze zijn louter het gevolg geweest van een aaneenschakeling van ontwikkelingen in fundamenteel, natuurkundig en abstract wiskundig onderzoek.

Een mooi voorbeeld van een onderzoek dat eerst nutteloos leek maar later van grote waarde bleek, is het onderzoek dat leidde tot de ontdekking van Green Fluorescent Protein. Een onderzoeker aan Princeton University, genaamd Shimomura, wilde weten waarom bepaalde kwallen lichtgeven. Uit zijn onderzoek kwam een bepaald eiwit naar voren, wat later bekend werd als ‘green fluorescent protein (GFP)’. Hoewel hij nooit geïnteresseerd was in toepassingen van dit eiwit, bleek dit later enorm van pas te komen in de wetenschap. Na zijn vertrek naar een andere universiteit gingen twee andere onderzoekers met zijn resultaten verder. Dit leidde uiteindelijk tot de toepassing van het eiwit als ‘tracer molecuul’; het eiwit kan gebruikt worden om bijvoorbeeld bepaalde cellen op te laten lichten en zo beter zichtbaar te krijgen. Dit was een enorme doorbraak in de wetenschap en leverde in 2008 de Nobelprijs op voor de drie onderzoekers.

PET scan toont aan of comateuze patiënt bij bewustzijn kan komen

Een onderzoek van de universiteit van Luik publiceerde vandaag een studie in het gerenommeerde tijdschrift ‘The Lancet’ naar het voorspellend vermogen van PET-scans en fMRI-scans in comateuze patiënten. Uit de studie bleek dat de PET-scan, waarbij beelden worden gemaakt van de hersenen door middel van injectie van een licht radioactief product, het meest geschikt was om aan te tonen of de comateuze patiënt weer bij bewustzijn zal komen. Volgens de onderzoekers maakt de ontdekking het mogelijk om patiënten te identificeren die op de lange termijn opnieuw cognitieve processen zouden kunnen ontwikkelen, iets wat niet zichtbaar is op traditionele testen. De beelden van de PET-scan toonden bij 32 procent van de patiënten die zich volgens diagnoses in een vegetatieve toestand bevonden tekenen van bewustzijn. Negenenzestig procent van hen vertoonde de volgende maanden een positieve evolutie.

Bronnen

AD.nl: PET-scan toont aan of comateuze patiënt bij bewustzijn kan komen
The Lancet: Diagnostic precision of PET imaging and functional MRI in disorders of consciousness: a clinical validation study

Reactiesnelheid neemt af na 24ste levensjaar

Onderzoekers van de Simon Fraser Universiteit hebben op 9 april een studie gepubliceerd die reactiesnelheid in jongeren en ouderen onderzocht. De 3305 deelnemers die aan het onderzoek meededen hadden allen een leeftijd tussen de 16 en 44 jaar en werden gevraagd het spel ‘StarCraft 2’ te spelen. Uit de resultaten bleek dat deelnemers vanaf 24 jaar een kleine afname in reactiesnelheid vertoonden. Hoewel de ‘oudere’ deelnemers een fractie van een seconde langzamer waren dan de jongere deelnemers, 150 milliseconde om precies te zijn, leken ze hier wel voor te compenseren door hun spel strategieën aan te passen. Volgens de onderzoekers laat de studie daarom zien dat mensen goed in staat zijn om zich aan te passen aan de cognitieve achteruitgang die met ouder worden gepaard gaat.

Bronnen

PlosOne: Over the Hill at 24: Persistent Age-Related Cognitive-Motor Decline in Reaction Times in an Ecologically Valid Video Game Task Begins in Early Adulthood


< Terug