Browse Category: Experimentele psychologie

Ons digitaal geheugen. Maakt Google ons echt dommer?

Of ik nog weet wanneer de eerste mens op de maan landde. Dat googelen we even vlug. Maken we het onszelf en ons geheugen te gemakkelijk? Paradoxaal genoeg niet. Hoe meer we informatie opslaan op externe schijven hoe beter we informatie kunnen vasthouden in ons eigen geheugen. Dit blijkt uit een artikel dat onlangs verscheen in het toonaangevende tijdschrift Psychological Science. Een duo jonge wetenschappers verdiepte zich in het baten en schaden van ons geheugen door technologie. Een vooruitgang waar we elke dag mee geconfronteerd worden, en, toch niet te ontkennen, die ons af en toe een helpend handje biedt (1961!). Hoe kan dit ons niet interesseren? Laat ons de bevindingen even kort toelichten.

“[I do not] carry such information in my mind, since it is readily available in books… The value of a college education is not the learning of many facts but the training of the mind to think.” Einstein when answering the question “What is the speed of sound?” – Isaacson, 2007, p 229

Beter één boek in de hand of tien ipads in de lucht?

De auteurs baseerden zich op eerdere bevindingen dat het herinneren van informatie moeizamer verloopt als dit via digitale bronnen wordt geleerd. Anders gezegd, er zijn kosten verbonden aan de technologie. Maar om het vanuit een evolutionair oogpunt te bekijken: elke kost heeft ook een adaptieve functie. Vermoedelijk, aldus de onderzoekers, wordt door het opslaan van digitale informatie plaats gemaakt voor  het onthouden van andere nieuwe informatie (men spreekt van “cognitieve hulpbronnen”). Op deze manier vermijden we dat teveel informatie onnodig verstrengeld geraakt met nieuwe informatie en dus het opslaan van de nieuwe informatie bemoeilijkt. Men spreekt hier van proactieve interferentie, een woord dat niet goed in de mond valt dus.  Om deze mogelijkheid te onderzoeken, werden een paar eenvoudige opdrachten voorgeschoteld aan een groep studenten van de universiteit van Californië waarbij twee verschillende woordenlijsten, in pdf formaat, vanbuiten geleerd moesten worden. Dit zou later getest worden. Soms kregen de studenten echter te horen dat de eerste woordenlijst gedurende het ganse experiment beschikbaar bleef op de harde schijf van de computer.

To save or not to save?

In een eerste experiment werd gekeken naar het effect van het al dan niet digitaal opslaan van een lijst met pas geleerde woorden op het leren van nieuwe woorden erna. Alle studenten kregen te horen dat ze zesmaal twee woordenlijsten in PDF formaat zouden leren, waarbij ze ofwel de eerste lijst mochten opslaan op de computer voor latere her-studie, of niet. De laatste woordenlijst zou eerst getest worden. De eerste woordenlijst werd pas op het laatst getest. Dit “proces” werd zesmaal doorlopen. Of ze de eerste lijst al dan niet mochten opslaan op de computer, vernomen ze pas na het leren ervan. Zoals verwacht waren de studenten veel beter in het onthouden van de woorden uit de tweede lijst als ze de eerste lijst opgeslagen hadden op de computer dan als ze het niet hadden opgeslagen. To save dus.

To believe or not to believe?

In een tweede experiment, waren de onderzoekers geïnteresseerd of het belangrijk is dat de studenten geloven dat de eerste lijst beschikbaar blijft. Hiervoor werd een groep nieuwe studenten onder de loep genomen. Het experiment was nagenoeg hetzelfde als het voorgaande, met het enige cruciale verschil dat de studenten ofwel vernomen dat ze voor een betrouwbare computer zaten, ofwel voor een onbetrouwbare computer. Het opslaan van de woordenlijst was dus niet gegarandeerd. En inderdaad, het effect in het vorige experiment verdween met de noorderzon. To believe dus.

To interfere or not to interfere?

In een laatste experiment werd onderzocht of het effect van opslaan van digitale informatie afhangt van het gehalte waarmee het zou kunnen interfereren met nieuwe informatie. Dit werd onderzocht door voorgaande experiment opnieuw af te nemen aan een groep studenten maar deze keer bevatte de eerste lijst slechts 2 woorden (in plaats van 8 woorden). Een lijst van twee woorden is makkelijker te leren dan een lijst van acht woorden. Het risico op interferentie is dus klein, en opslaan op een externe schijf zou dus niet veel mogen uitmaken. En inderdaad, het effect verdween. To interfere dus.

Conclusie

Dit recent onderzoek toont aan dat het gemakkelijker is om nieuwe kennis in ons geheugen op te slaan als we voorgaande kennis digitaal opslaan. In ons dagelijks leven, wordt meer en meer informatie digitaal opgeslagen en komt dus meer en meer informatie alom beschikbaar. Dit komt ons geheugen, paradoxaal genoeg, ten goede. Er komen immers meer “hulpbronnen” vrij om nieuwe kennis op te doen.

Er zijn echter wel twee voorwaarden aan verbonden: We moeten er op kunnen rekenen dat de digitalisering betrouwbaar verloopt en dat er een risico is op vermenging met nieuwe kennis. Een eerste stap naar een vergoelijking van een almaar meer digitaliserende maatschappij is gemaakt. Het is bijlange niet zo slecht voor de menselijke cognitie als gevreesd was. Om het in Sherlock Holmes’ woorden samen te vatten “a man should keep his little brain-attic stocked with all the furniture that he is likely to use, and the rest he can put away in the lumber-room of his library, where he can get it if he wants it” (p. 488 ; The five Orange Pips). Mijn boodschap? Laat die smartphone voorlopig nog maar in je broekzak steken.

Referentie

  • Storm, B.C. and Stone, S.M. (2014). Saving-Enhanced Memory: The benefits of saving on th elearning and remembering of new information. Psychological Science, 26(2), p. 182-188.

Auteur

Eleonore Smalle is doctoraatsonderzoekster in de cognitieve psychologie. Ze is verbonden aan het Instituut voor Psychologisch Wetenschappelijk Onderzoek (IPSY) en het Instituut voor Neurowetenschap (IoNS) van de Université Catholique de Louvain (Louvain-la-Neuve). Daar bestudeert ze geheugenmechanismen aan de basis van taalverwerving. Aan de Universiteit van Oxford deed ze tevens onderzoek naar invloeden van de motorische cortex op spraakperceptie, door middel van Transcraniale Magnetische Stimulatie van het brein.

 

Mickey Mouse in de maak? Muizen worden slimmer door menselijke hersencellen.

Wat gebeurt er als je menselijke hersencellen in een dierenbrein injecteert? De vraag lijkt weggelopen uit een oude sciencefictionprent. Of, recenter, Rise of the Planet of the Apes, waarin wetenschappers in hun zoektocht naar een geneesmiddel voor Alzheimer apen intelligenter maken, tot die in opstand komen en zich tegen de mensen keren. Dezelfde vraag lijkt tevens de insteek van een artikel dat onlangs in het toonaangevende vaktijdschrift Journal of Neuroscience verscheen. Een team wetenschappers slaagde er namelijk in om muizen te kweken wiens hersenen deels menselijk waren. Deze ‘getunede’ muizen bleken dan ook nog eens slimmer te zijn dan hun soortgenoten die louter beroep deden op hun muizenbrein. In dit artikel worden deze bevindingen verder toegelicht.

Sterren in het brein

 Om de muizenhersenen menselijker te maken, namen de onderzoekers hun toevlucht tot zogenaamde gliacellen. Ook al nemen deze cellen minstens de helft van ons brein in beslag, toch werden ze door hersenwetenschappers jarenlang grotendeels over het hoofd gezien. In tegenstelling tot hun bekendere broertjes, de neuronen of hersencellen, kunnen gliacellen immers niet communiceren via elektrische signalen. Recent steeg de wetenschappelijke belangstelling, toen bleek dat een stervormig type gliacel, de astrocyten, over een eigen vorm van chemische communicatie beschikt. Wetenschappers vermoeden dat dit type cellen de neuronen ondersteunt en de informatiestroom in onze hersenen in goede banen leidt. Er gaan zelfs stemmen op dat deze cellen verantwoordelijk kunnen zijn voor ons bewustzijn. Bovendien zijn menselijke astrocyten, veel meer dan neuronen, mee geëvolueerd: in vergelijking met muizen, is de menselijke astrocyt opmerkelijk groter, met veel meer vertakkingen. Misschien, dacht neurowetenschapper Steven Goldmann, spelen deze astrocyten dan wel een belangrijke rol in wat ons als soort intelligenter maakt?

Slimme muizen

Onder leiding van Goldmann, nam een team onderzoekers de proef op de som door onvolgroeide menselijke gliacellen in het brein van pasgeboren muizen te brengen. De cellen groeiden en verspreidden zich snel doorheen het muizenbrein, waar ze de oorspronkelijke gliacellen verdrongen. Bovendien werden ze perfect geïntegreerd in het netwerk van muizenneuronen. Omdat de menselijke astrocyten een stuk groter zijn en meer vertakkingen hebben, voorspelden de onderzoekers dat het muizenbrein efficiënter zou gaan werken. Een grote testbatterij kon dit alvast bevestigen: zo vonden deze muizen bijvoorbeeld sneller hun weg doorheen een doolhof, en maakten ze een pak minder fouten. De gliacellen leken aldus het leren te verbeteren en het geheugen aan te scherpen.

Nieuwe behandelingen

Het doel van dit onderzoek, zo beweert Goldmann, is niet zozeer om muizen slimmer te maken, maar eerder om tot een beter begrip en mogelijk een nieuwe behandeling voor enkele hersenaandoeningen te kunnen komen. De werking en groei van gliacellen valt in deze muizen immers veel makkelijker te bestuderen dan in een petrischaaltje. Zo hoopt Goldmann bijvoorbeeld dat de muizen helpen om schizofrenie beter te begrijpen. Daarnaast ziet hij een toepassing in de behandeling van multiple sclerose. Deze neurologische aandoening wordt gekenmerkt door de aantasting van de myelineschede rond hersencellen. Dit eiwit isoleert de neuronen en garandeert een goede impulsgeleiding. Goldmann injecteerde onvolgroeide menselijke gliacellen in muizenjongen met een tekort aan myeline. Deze groeiden uit tot cellen die specifiek instaan voor het aanmaken van myeline, alsof ze het tekort detecteerden en ervoor compenseerden. Goldmann hoopt in de toekomst MS-patiënten met gliacellen te kunnen behandelen.

Ethische vragen

Desalniettemin roept deze studie duidelijk enkele ethische vragen op. Is het verantwoord om andere diersoorten als proefkonijn te gebruiken om onze hersenen beter te kunnen begrijpen? En maken we, door muizenhersenen meer menselijk te maken, muizen niet enkel slimmer, maar ook menselijker? Goldmann lijkt dit laatste alvast niet te onderschrijven. Hij benadrukt dat de proefdieren nog steeds over een muizenbrein, en geen mensenbrein, beschikken: de hersencellen blijven die van de muis. De menselijke cellen maken dit netwerk efficiënter, maar geven de muizen geen nieuwe vaardigheden die we als typisch menselijk zouden beschouwen. Toch kan je je de vraag stellen waar dan de grens van het ethisch aanvaardbare ligt. Wat als dieren door gelijkaardige interventies een hogere en dus meer menselijke vorm van bewustzijn beginnen te ontwikkelen? Goldmann blies alvast een soortgelijk onderzoek bij apen af wegens ethische bezwaren.

Besluit

Dat menselijke cellen in een muizenbrein kunnen worden opgenomen en groeien, is in wetenschappelijk opzicht opzienbarend.

Deze studie biedt perspectief om mensen met een hersenaandoening in de toekomst beter te behandelen. Maar bovenal toont dit onderzoek de nood aan van een maatschappelijk debat over wat al dan niet ethisch door de beugel kan.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Lezen, hoe doen we dat?

Het is herfstvakantie, dus gaan we weer met zijn allen naar de boekenbeurs om een voorraad lectuur in te slaan. Maar hoe doen we dat eigenlijk, lezen?

Het is niets voor ons

Lezen is uw ding niet, zegt u? Groot gelijk. Pas een slordige 6000 jaar geleden vonden de Chinezen het schrift uit, gevolgd door de Sumeriërs, Egyptenaren en Maya’s. Een peulenschil voor de evolutie. U heeft misschien zelfs nog een overgrootvader gekend die niet het geluk had om op school te leren lezen. Onze hersenen zijn dan ook eigenlijk niet gemaakt om te lezen. Ze zijn wel zo flexibel dat ze hersencellen in het ventraal occipitotemporaal gebied (onderaan en achteraan de hersenen dus) konden recycleren en gebruiken om letters te ontcijferen. Dichtbij dat gebied wordt ook andere visuele informatie verwerkt, zoals gezichten, huizen en allerlei andere voorwerpen. Woorden konden er dus nog wel bij.

Letters worden naar links gestuurd…

Wij Belgen lezen van links naar rechts. Als we dat bekijken met een eyetracker, een toestel dat onze oogbewegingen kan registreren, dan zien we dat onze ogen meestal in de eerste helft van een woord landen. Dat komt goed uit, want zo staan de meeste letters aan de rechterkant en worden ze naar onze linkerhersenhelft geprojecteerd. Onze optische banen kruisen namelijk deels waardoor visuele info naar de andere kant wordt gezonden. De meeste mensen hebben vooral hun linkerhersenhelft nodig als ze met taal bezig zijn (spreken, luisteren, …). Dus als de meeste letters al rechts staan, dan moeten er minder letters overgedragen worden naar de andere hersenhelft. Dat spaart tijd om nog een paar extra bladzijden te lezen voor het slapengaan.

… of toch naar rechts?

Als u linkshandig bent, heeft u 25% kans dat uw hersenen wat anders georganiseerd zijn en toch  woorden vooral aan hun rechterzijde verwerken (zie ook deze blogpost). Aangezien spraak de meest uitgesproken voorkeur voor links of rechts heeft, testten onderzoekers eerst de hersendominantie terwijl linkshandigen woorden opsomden die met een bepaalde letter beginnen (zoals het dierenspelletje op de achterbank van de auto). Daarna lazen de testpersonen woorden in stilte in de scanner. Degenen die de meeste spraakhersencellen rechts activeerden tijdens de opsomtaak, bleken ook rechtsdominant te zijn terwijl ze woorden lazen. Daar is een logische verklaring voor: Als je leest, is ook het spraakgebied actief. Probeer dat stemmetje in je hoofd maar eens te doen zwijgen terwijl je deze tekst in stilte leest. Het lees- en spraakcentrum liggen daarom best in dezelfde hersenhelft om optimaal te kunnen communiceren.
Bewegen de ogen van die atypische linkshandigen dan niet trager als de meeste letters nog van links naar rechts moeten gebracht worden? Nee, want ze zijn blijkbaar zo slim geweest om hun ogen iets meer naar het woordeinde toe te richten zodat het tijdverlies beperkt wordt. Apps voor snellezen zoals Spritz zouden dus beter voor hen een aangepaste versie maken, mochten die apps al werken.

En u?

Ben je nieuwsgierig geworden of jij nu meest je linker- of rechterhersenhelft gebruikt om deze tekst te lezen? Kom het dan zelf testen op 23 november tijdens iBrain, een festival over hersenen georganiseerd door Breinwijzer vzw. Nog meer informatie kom je te weten tijden hun lezing op 13 november, of door je als linkshandige kandidaat te stellen voor wetenschappelijk onderzoek via deze website.

Auteur

Lise Van der Haegen is post-doctoraal researcher aan de vakgroep experimentele psychologie van de UGent. Ze onderzoekt hoe onze linker- en rechterhersenhelft samenwerken tijdens taalverwerking (lezen, spreken, …). Daarnaast vergelijkt ze de hersenorganisatie van links- en rechtshandigen op het gebied van taal en gezichtsherkenning. Ze is lid van het Centrum voor Leesonderzoek en is medelesgever bij de vakken neuropsychologie en algemene psychologie.

 

Op zoek naar tekenen van bewustzijn.

Even vlug testen of je bij bewustzijn bent? Stel jezelf de vraag wie en waar je bent, en wat er om je heen gebeurt. Zo simpel is het. Voor wetenschappers blijft het bewustzijn echter niet zo makkelijk vast te pinnen. Ook in de klinische praktijk is het vaak moeilijker na te gaan. Want hoe meet je bewustzijn bij patiënten die niet meer kunnen spreken, en niet langer op prikkels lijken te reageren? Met behulp van geavanceerde beeldvormingstechnieken slagen hersenonderzoekers er steeds beter in om bewustzijn in het brein te herkennen, en de onderliggende netwerken in kaart te brengen. Door hersensignalen te decoderen, kunnen wetenschappers tegenwoordig ook de antwoorden op simpele ja/neen-vragen, de herkenning van bekende gezichten of de ervaren suspense tijdens een thriller rechtstreeks uit het brein aflezen. Deze wetenschappelijke doorbraken helpen ons niet alleen het mysterie van het bewustzijn te ontrafelen, maar zijn ook hoopgevend om sporen van bewustzijn te detecteren bij patiënten in een vegetatieve toestand. Een aantal van deze patiënten lijken immers wel degelijk bewust te zijn, ook al geven ze schijnbaar geen teken van leven meer.

Bewustzijn in het brein

Vermaard Belgisch neuroloog Steven Laureys doet al enkele jaren grensverleggend onderzoek naar minimaal bewustzijn in vegetatieve patiënten. Hij pleit voor de toepassing van hersenscans in de klinische praktijk, als aanvulling op de bestaande gedragstesten die de mate van bewustzijn in patiënten trachten vast te stellen. Laureys vond namelijk dat een aantal vegetatieve patiënten wel degelijk tekenen van bewustzijn vertonen op de hersenscans, ook al slagen deze patiënten er niet in om hun gedachten met de buitenwereld te delen. Door de scans van de patiënten te vergelijken met die van een gezonde controlegroep, kwam het achterste deel van de pariëtale hersenschors naar voor als een belangrijk bewustzijnscentrum. In rusttoestand toont dit hersengebied normaliter de meeste activiteit. Bij vegetatieve patiënten ziet men in dit gebied het minste energieverbruik. Sommige patiënten vertonen echter wel nog enige activiteit ter hoogte van dit bewustzijnscentrum. Bij hen is er sprake van een minimaal bewustzijn. Maar hoe kan men communiceren met iemand die geen teken van leven meer lijkt te geven?

Ja of neen

De uitdaging bestaat erin om gedachten rechtstreeks uit het brein af te lezen. En dat lukt hersenwetenschappers tegenwoordig al redelijk goed. In een recente studie met gezonde proefpersonen konden de onderzoekers alvast een goed rapport voorleggen: ze slaagden erin de antwoorden op simpele ja/neen-vragen uit de hersensignalen te ontcijferen met een precisie van ongeveer 90%. Daartoe legden ze de proefpersonen in de scanner enkele vragen voor (bv., ‘Ben je getrouwd?’) en vroegen hen daarna selectief hun aandacht richten op het juiste antwoord (‘ja’ of ‘neen’). Ook bij patiënten werd al een gelijkaardige, zij het iets meer omslachtige methode toegepast. De onderzoekers trainden de patiënten om zich voor te stellen dat ze ofwel aan het tennissen, ofwel door hun huis aan het wandelen waren. Opnieuw werden enkele eenvoudige vragen gesteld. Door of aan tennis (‘ja’), of aan hun wandeltocht door het huis (‘neen’) te denken, probeerden de patiënten te antwoorden. Enkelen onder hen slaagden daar effectief in. In een onlangs verschenen studie werd met behulp van elektroden de elektrische activiteit van de hersenen bij deze minimaal bewuste patiënten in kaart gebracht. De onderzoekers toonden dat de rijke hersenverbindingen en netwerken die bij gezonde proefpersonen in bewuste toestand teruggevonden worden ook bij deze patiënten grotendeels intact zijn. Onderstaande figuur geeft dit bewustzijnsnetwerk weer bij een vegetatieve patiënt (links), een minimaal bewuste patiënt (midden) en een gezonde controlepersoon (rechts). Deze techniek is een veelbelovend alternatief voor de complexere, duurdere en tijdrovende hersenscans.

Hitchcock in de scanner

Patiënten in een vegetatieve toestand lijken niet langer in staat connectie te maken met de buitenwereld. Ze herkennen de familie naast hun bed niet meer, en geven geen blijk van emoties. Recent onderzoek geeft echter aan dat bij een aantal van die patiënten het brein wel hevig reageert op deze prikkels. Zo toonden onderzoekers dat het hersengebied dat specifiek oplicht bij het zien van gezichten, ook actief werd wanneer de patiënten foto’s te zien kregen. Waren dat foto’s van vrienden of familie van de patiënt, merkten de onderzoekers op dat ook andere hersengebieden oplichtten die gelinkt zijn aan het autobiografische geheugen. Deze bevindingen suggereren dat sommige vegetatieve patiënten wel degelijk de mensen in hun nabije omgeving herkennen. Andere onderzoekers gingen nog een stap verder, en vergeleken hoe de hersenen van een vegetatieve patiënt en van een gezonde proefpersoon reageren op een kortfilm van Alfred Hitchcock, de meester van de suspense. Ze vonden dat de patronen in de hersenactiviteit van de patiënt heel gelijkaardig waren aan die van de gezonde proefpersoon. Het brein van de patiënt leek even hard mee te leven met het hoofdpersonage tijdens de spannende scènes. De onderzoekers concludeerden dat dit niet enkel aantoont dat de patiënt nog bij bewustzijn is, maar ook dat hij de film begrepen had. Deze bevindingen werden onlangs gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Besluit

De opmars van geavanceerde beeldvormingstechnieken stelt wetenschappers steeds meer in staat om het ogenschijnlijk ongrijpbare bewustzijn in kaart te brengen. Daarnaast zijn hersenscans van goudwaarde voor clinici om tekenen van bewustzijn op te sporen bij patiënten die door breinschade niet langer lijken te reageren op hun omgeving. Tezelfdertijd slagen onderzoekers er beter en beter in om gedachten en gevoelens rechtstreeks uit hersensignalen af te leiden. Deze ontwikkelingen helpen patiënten bij wie vroeger geen enkele communicatie mogelijk bleek, terug een stem te geven. Hierdoor groeit de hoop deze patiënten in de toekomst een betere zorg en behandeling aan te bieden.

Auteur

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

 

Telepathie: zeg eens hallo met je brein!

Tot op vandaag is telepathie vooral vertrouwd terrein voor schrijvers van sciencefictionverhalen en New Age-adepten. Mensen die met elkaar weten te communiceren zonder daarvoor hun stem, handen of andere hulpmiddelen nodig te hebben; het idee van zo’n zesde zintuig prikkelt de fantasie. Toch lijkt de wetenschap de fictie steeds meer bij te treden: onderzoekers slaagden er onlangs in een boodschap vanop 7500 kilometer afstand direct in iemands brein te laten toekomen. Er kwam geen spraak of lichaamstaal aan te pas, louter de elektrische activiteit onder onze hersenpan. De onderzoekers beweren dat dit soort hypercommunicatie in de erg nabije toekomst onze maatschappij drastisch kan veranderen. Maar wat vonden ze precies?

Hallo uit India

Het experiment zag er als volgt uit: een persoon in Kerala, India, seinde twee woorden (‘hola’, een Spaans hallo, en ‘ciao’, een Italiaans vaarwel) via internet naar een tweede persoon in Straatsburg, Frankrijk. Op zich niets wereldschokkends, ware het niet dat de persoon in Straatsburg geblinddoekt en met oordopjes de boodschap diende te ontcijferen. Om twee breinen met behulp van een computer rechtstreeks te laten communiceren, moesten de onderzoekers twee verbindingen tot stand zien te brengen: één tussen het ene brein en een computer, en een tweede tussen een computer en het andere brein.

Langs de kant van de zender in India, werden elektrische signalen omgezet in een reeks nullen en enen, die de binaire code van de woorden ‘ciao’ en ‘hola’ voorstelden. Hiertoe moest de proefpersoon in gedachten ofwel zijn handen, ofwel zijn voeten bewegen. Een elektrodenmuts pikte deze hersensignalen op en stuurde ze door naar de computer. Die vertaalde op zijn beurt het signaal in een binaire code, waarop de computer de informatie via Internet naar een mailbox in Frankrijk zond.

You’ve got mail

Daar toegekomen, werden de reeks nullen en enen gebruikt om een gerobotiseerde hersenstimulator aan te sturen. In het geval van een één, wekte de stimulator een magnetische puls op in het brein ter hoogte van de visuele cortex, de plek in de hersenen die visuele waarneming mogelijk maakt. Door de stimulatie kreeg de proefpersoon in Straatsburg kort een lichtflits te zien. In het geval van een nul, bleef die lichtflits uit. Zodoende slaagden de onderzoekers erin met een hoge nauwkeurigheid de korte boodschappen rechtstreeks van het ene brein in het andere te sturen. Ze publiceerden deze bevindingen recent in het vaktijdschrift PloS ONE (afbeelding © Giulio Ruffini, PloS ONE)

Baanbrekend?

De studie is in enkele opzichten uniek te noemen: het is de eerste keer dat wetenschappers erin slagen een rechtstreekse hersenverbinding tussen twee mensen tot stand te brengen. Over een grote afstand. En dat terwijl de proefpersonen volledig bij bewustzijn zijn. Vorig jaar nog werd het brein van een proefpersoon met succes aan dat van een verdoofde rat gekoppeld. Het opzet van dat experiment was in vele opzichten gelijkaardig. Alleen werden de hersensignalen gebruikt om de motorische cortex, het hersengebied verantwoordelijk voor beweging, van de rat aan te sturen. Aldus slaagden de onderzoekers erin om de proefpersonen een rattenstaart te laten bewegen met hun brein.

Ook al klinken deze experimenten behoorlijk futuristisch en baanbrekend, loopt men best niet té hard van stapel. Zo bestaat de technologie om elektrische informatie uit het brein op te vangen en hiermee een computer aan te sturen reeds vele jaren. Daarnaast is de techniek om via breinstimulatie visuele prikkels en bewegingen op te wekken ook niet bepaald nieuw. En dat je makkelijk binaire informatie via het internet kan verzenden, zal niemand nog verbazen. De grote technische meerwaarde van deze studies ligt vooral in het inventief combineren van deze technologieën. Hiermee werd een stevige fundering gelegd voor verder onderzoek.

Besluit

Het spannende idee om hersenen rechtstreeks met elkaar contact te laten maken, lijkt voor een stuk meer werkelijkheid en minder fictie te worden: onderzoekers stuurden met succes een boodschap rechtstreeks het brein binnen. Het doet ons fantaseren over een toekomst waarin gedachten, maar ook dromen en gevoelens veel makkelijker te communiceren vallen. Voorlopig blijft hypercommunicatie tussen hersenen echter vooral nog een hoop gedoe: de opstelling om de communicatie mogelijk te maken, is op zijn zachtst gezegd redelijk complex, terwijl de boodschap zelf erg eenvoudig blijft: een reeks enen en nullen. Toch blijft het een eerste, belangrijke stap in een ongelooflijk boeiend onderzoeksproject. Benieuwd wat de toekomst brengt.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Waarom je met Spritz niet vier keer sneller zult lezen.

De media werden de voorbije weken overspoeld door een uitgekiende reclamecampagne van Spritz, een bedrijf dat een app op de markt bracht waarmee men vier keer sneller zou kunnen lezen. De app wordt binnenkort standaard meegeleverd met de nieuwe Samsung Galaxy S5 smartphone. Ook gelijkaardige concurrenten zijn populair. Flash reader, een app die ongeveer hetzelfde doet, is momenteel de veertiende meest gedownloade betalende app in de Vlaamse iTunes winkel. Helaas zal Spritz u niet toelaten vier keer sneller te lezen. We vertellen u waarom.

Oogbewegingen

Spritz vertrekt vanuit twee uitgangspunten. Het eerste is de claim dat we slechts 20% van de tijd dat we naar een bedrukt blad papier kijken zouden bezig zijn met de verwerking van de tekst. De andere 80% van de tijd, zo claimt Spritz, zijn onze ogen bezig met bewegen door de tekst. Klopt dit?

Uit leesonderzoek (voor een overzicht, zie Rayner, 1998) weten we dat onze ogen tijdens het lezen niet als een volgspot door de tekst glijden. We kiezen een bepaalde plek uit en blijven daar enige tijd naar kijken. Dat noemen we fixaties. We doen dat ongeveer 3 à 4 keer per seconde, en elke fixatie duurt gemiddeld 250 milliseconden. Na elke fixatie wordt een nieuwe plek uitgekozen en bewegen de ogen naar de volgende fixatie. Dat noemen we saccades (zie filmpje).

Ze duren 20 tot 40 milliseconden, en tijdens die periode zijn we virtueel blind (wat we overigens niet merken). We slagen er zo in ongeveer 250 woorden per minuut te lezen. Spritz presenteert alle woorden van een tekst op dezelfde plaats. Dit is niet nieuw. Reeds sedert de jaren zeventig gebeurt leesonderzoek met snelle seriële visuele presentatie (rapid serial visual presentation). Met deze techniek kunnen Spritz lezers telkens op de zelfde plek fixeren, en spaart men dus die saccades uit. Dit levert een potentiële besparing op, die echter veel kleiner is dan wat Spritz beweert. De saccades nemen immers slechts een dikke 10% van onze leestijd in beslag, geen 80%. Bovendien is het zo dat de verwerking van de tekst de hele tijd doorgaat, zelfs al is er even geen visuele informatie. Het brein wacht dus niet op de ogen, en is zeker geen 80% van de tijd werkloos. Integendeel, de ogen volgen de snelheid van de cognitieve verwerking in het brein.

Fixatiepunt

Het tweede uitgangspunt van Spritz is interessanter. Spritz laat lezers telkens naar dezelfde plek kijken maar presenteert de woorden niet netjes rond het midden van deze plek. Men zorgt er integendeel voor dat mensen naar de linkerkant van het woord kijken, naar wat Spritz het “optimal recognition point” noemt. Dit is niet nieuw. In 1984 ontdekte O’Regan reeds het optimal viewing position effect: mensen herkennen woorden inderdaad sneller als ze de linkerkant van het woord fixeren. Dat komt omdat een woordbegin informatiever is voor welk woord er staat dan een woordmidden of –einde, en omdat informatie in het rechter visueel veld terecht komt in de linker hersenhelft, waar taal meestal verwerkt wordt. Allerminst nieuw dus, maar dit heeft Spritz goed gezien. Het levert echter geen enorm voordeel op, gezien ook bij normaal lezen onze ogen automatisch steeds zullen fixeren dicht bij die optimale plek. We doen dat sowieso, ook als we een boek lezen op papier.

Nadelen

De techniek van Spritz heeft ook enkele nadelen. Ten eerste is het zo dat lezers normaal gezien af en toe (10-15% van alle fixaties) terugkeren naar reeds gepasseerde woorden omdat de verwerking niet kon volgen. Dit is niet mogelijk in Spritz, en deze informatie zal dus verloren gaan. De woordenstroom gaat altijd verder. Sommige woorden (opnieuw 10-15%), die eerder lang of zeldzaam zijn, worden ook tijdens lezen meerdere keren gefixeerd. Ook dat is niet mogelijk in Spritz, en deze woorden zullen niet begrepen worden. Bovendien is het zo dat ons brein ook al enigszins de tekst verwerkt die rechts staat van waar we naar kijken, dus meer dan 1 woord tegelijk. De breedte van deze verwerking noemt men de perceptuele span. Die bedraagt 3-4 letters links van de fixatie maar 15 letters rechts van de fixatie (dit laat ons bijvoorbeeld toe de optimale plaats van de volgende fixatie te plannen). In Spritz wordt slechts 1 woord tegelijk gepresenteerd en dus wordt deze extra verwerking onmogelijk. Tenslotte, soms gaat de verwerking van tekst in het brein ook sneller dan verwacht. Het brein weet dan al wat er komt, en de oogbeweging wordt overeenkomstig geprogrammeerd. Woorden worden dan overgeslagen. Inhoudswoorden (bv. zelfstandige naamwoorden) worden bijvoorbeeld in 15% van de gevallen gewoon niet bekeken. Voor functie- en bijwoorden (zie het woordje ‘in’ in bovenstaande figuur) is dat zelfs 65%. Deze tijdswinst vervalt in Spritz, waar élk woord gepresenteerd wordt.

Kunnen we dan echt niet sneller lezen dan 250 woorden per minuut? Als je mensen 1000 woorden per minuut laat zien, zoals Spritz, zullen ze wel degelijk iets oppikken. Ook dat is niet nieuw. Ook bij het lezen op papier kan je mensen trainen om grotere saccades te maken en zo sneller door een tekst te gaan, maar ten koste van het aantal woorden dat bekeken of goed verwerkt wordt. In 1987 onderzocht men reeds of snellezen aan 600 woorden per minuut (dus bijna de helft trager dan wat Spritz claimt) leidt tot slechter tekstbegrip. Men vond dat oppervlakkige inhoud even goed begrepen werd, maar details, dieper tekstbegrip en het geheugen voor de tekst was wel degelijk veel slechter. Om het met Woody Allen te zeggen: “I took a speed-reading course and read War and Peace in twenty minutes. It involves Russia.”

Om de grote lijnen van een nieuwsbericht op te pikken kan dit dus volstaan, maar om een tekst goed te begrijpen, of te bestuderen, zeker niet. En zeker als men leest omwille van de esthetische ervaring (romans), gaat het hele punt van lezen natuurlijk in de techniek verloren.

Conclusie

De techniek van Spritz is interessant om tekst te presenteren op een heel klein scherm, zoals bijvoorbeeld bij digitale slimme horloges, of op Google Glasses. Maar het laat je niet toe om teksten vier keer sneller te lezen. De potentiële tijdswinst is beperkt, en zal ten koste gaan van het begrip.

Referenties

  • Just, M.A., & Carpenter, P.A. (1987). The Psychology of Reading and Language Comprehension. Boston: Allyn & Bacon.
  • O’Regan, J.K., Levy-Schoen, A., Pynte, J., Brugaillere, B. (1984). Convenient fixation location within isolated words of different length and structure. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 10 (2), pp. 250–257.
  • Rayner, K. (1998). “Eye movements in reading and information processing: 20 years of research.”. Psychological Bulletin 134 (3): 372–422

 

 

Dominante hersenhelft: de mythe doorprikt.

“Weten welke hersenhelft dominant is, kan wonderen doen voor je studies en/of je carrière”, beweerde hln.be recent. Want net zoals het gaat bij schrijven of voetballen, heb je bij het oplossen van problemen een voorkeur voor links of rechts. Klinkt logisch, toch?

Links versus rechts

Wie liefst elk probleem nauwgezet analyseert, zich graag verliest in de details, en daarbij telkens de ratio boven alles stelt, laat zich vooral leiden door de linkerhersenhelft. Wie daarentegen vooral vertrouwt op het buikgevoel en een creatieve oplossing verkiest, rekent vooral op de rechterzijde van het brein. Een eenvoudige tweedeling dringt zich op: de pragmatische analyticus versus de creatieve chaoot.

En het wordt nog mooier: aan de hand van een korte test vis je eenvoudigweg uit welk hersendeel bij jou de lakens uitdeelt. Zo weet je meteen welke studierichting of job jou best ligt. Want wat heb je te zoeken in de wiskunde, als de rechterhersenhelft bij jou de wet dicteert? En waarom zou je solliciteren voor een creatieve job, als de test de linkerkant van jouw brein als dominant bestempelt?

Niks dominant

Vooraleer je knopen doorhakt op basis van je testresultaat, kan het geen kwaad om de wetenschappelijke evidentie voor deze tweesplitsing onder de loep te nemen. Want wat blijkt? Neurowetenschappers vonden tot nog toe geen enkel bewijs voor een verband tussen persoonlijkheid en hersenhelftdominantie. Nochtans werden de grote middelen niet geschuwd: professor neuroradiologie Jeffrey Anderson en zijn team verbonden aan de Universiteit van Utah analyseerden breindata van maar liefst 1011 personen. Het meest opvallende resultaat van deze studie? Er was geen spoor te vinden van een meer en minder actieve hersenhelft; alle deelnemers gebruikten hun linker- en rechterbrein in gelijke mate.

Waar komt dit simplistische links-rechts-verhaaltje dan vandaan? Enerzijds zit het hokjesdenken ingebakken in de menselijke natuur. Anderzijds zijn sommige typisch menselijke functies inderdaad sterker geassocieerd met één bepaalde hersenhelft. Zo verwerken we taal vooral links, en sturen we onze aandacht grotendeels met de rechterhelft van ons brein.

Links én rechts

Los van de vraag of de ene hersenhelft de andere domineert, doet ook de opsplitsing in een creatieve rechter- en een analytische linkerhersenhelft de enorme complexiteit van ons brein oneer aan. Zo toonde een onderzoeksgroep van de Universiteit van Zuid-Californië onlangs aan dat we bij het zoeken naar creatieve oplossingen ook hard beroep doen op het linkerdeel van ons brein. En al in 1999 demonstreerden onderzoekers dat we wiskundige problemen vlotter oplossen wanneer beide hersenhelften samenwerken.

Het idee om persoonlijkheidstypes aan de twee hersenhelften te verbinden, is dus niet veel meer dan een hol marketingspraatje. Zelfhulphandboeken worden ermee volgeschreven, en de bedrijfswereld springt gretig mee op de kar: stimuleer het rechterdeel van je brein, en word creatiever! Ook op het internet schieten testjes gebaseerd op deze valse theorie blijkbaar als paddenstoelen uit de grond. Deze testen laten gelukkig meestal ook een derde uitkomst toe: ‘je gebruikt beide hersenhelften in gelijke mate’. Proficiat, heren testontwerpers, want dat is meteen ook de enige juiste uitkomst.

Auteur

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten

 

Seksisme in het brein.

Waarom de hersenen van mannen en vrouwen niet zo verschillend zijn als de wetenschap ons doet geloven.

‘Mannen komen van Mars, vrouwen van Venus’, luidt het cliché. Ze denken en handelen soms zo anders, dat ze wel van een andere planeet lijken te komen. Een groep wetenschappers verbonden aan de Universiteit van Pennsylvania kwam recent met een mogelijke verklaring op de proppen. In een grootschalig onderzoek lieten ze zien dat mannen en vrouwen een compleet ander patroon van hersenverbindingen vertonen. De onderzoekers publiceerden deze bevindingen in het toonaangevende vaktijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Het onderzoek werd door de media gretig opgepikt als ultieme bewijs voor enkele hardnekkige stereotypen: laat mannen vooral de kaart, en vrouwen eerder hun buikgevoel volgen. Kan men op basis van breinplaatjes wel dergelijke conclusies trekken? In dit artikel worden enkele bedenkingen op een rijtje gezet.

Mooie plaatjes

Diffusion tensor imaging (DTI) is een geavanceerde MRI-techniek die de structuur van zenuwbanen ontrafelt op basis van de beweging van watermoleculen in het brein. Het eindresultaat is een soort wegenkaart van hersenverbindingen, verpakt in fascinerende, kleurrijke plaatjes. Die plaatjes spreken overigens zo tot de verbeelding, dat ze zelfs op de albumcover van de populairste rockband van het moment prijken. Voor wetenschappers vormt DTI dan weer een rijke bron aan informatie: de techniek laat zien op welke manier hersendelen verbonden zijn en met elkaar kunnen communiceren.

In een recente studie (hier te vinden)  werd deze techniek op zeer grote schaal toegepast: maar liefst 949 vrijwilligers tussen 8 en 22 jaar, onder wie 521 vrouwen, lieten hun hersenen scannen. Toen de onderzoekers de hersenkaarten van mannen en vrouwen vergeleken, stelden ze enkele opmerkelijke verschillen vast. Bij mannen bleken er meer verbindingen binnen de hersenhelften te lopen dan bij vrouwen, terwijl bij vrouwen meer verbindingen tussen de beide hersenhelften liepen dan bij mannen. Voor het cerebellum, ook wel de kleine hersenen genoemd, bleek het plaatje dan weer gespiegeld: mannen hadden daar meer verbindingen lopen tussen de hersenhelften. Deze kleine hersenen sturen en coördineren bewegingen en spelen een belangrijke rol bij het aanleren van nieuwe motorische vaardigheden. Door de grote steekproef vrijwilligers in leeftijdscategorieën op te delen, konden de onderzoekers ten slotte ook aantonen dat deze verschillen rond de leeftijd van 13 jaar tot uiting komen.

Hersenverbindingen bij mannen (boven) en vrouwen (onder). (Ragini Verma, PNAS)

De onderzoekers lezen in deze structurele verschillen de verklaring waarom vrouwen uitblinken in bepaalde taken, terwijl mannen dan weer excelleren in andere taken. Een mannelijk brein vergemakkelijkt de coördinatie van bewegingen en vergroot de ruimtelijke vaardigheden, terwijl een vrouwelijk brein een beter evenwicht vindt tussen intuïtie en logisch denken. Volgens de auteurs sluiten hun bevindingen aldus opvallend goed aan bij enkele stereotiepe geslachtsverschillen: mannen kloppen vrouwen in kaartlezen en parkeren vlotter de auto, terwijl vrouwen dan weer schitteren in emotionele intelligentie, en gesprekken en gezichten beter zullen onthouden. Bovendien suggereren de onderzoekers dat deze verschillen verankerd liggen in het DNA, en dus niet aangeleerd zijn.

Enkele kanttekeningen

Het lijkt er evenwel op dat de onderzoekers, en in hun zog ook de populaire media, de bewijskracht en implicaties van deze resultaten sterk hebben overdreven. Ten eerste dreigt men de werkelijke grootte van de gevonden verschillen wat uit het oog te verliezen. De auteurs schermen met significante resultaten, maar laten na om ook effect sizes, een statistische maat voor de sterkte van het verschil, te rapporteren. Andere alerte onderzoekers voerden deze berekeningen wel uit. Die laten toe om de bevindingen meer in perspectief te plaatsen: indien louter op basis van de gemeten hersenverbindingen het geslacht zou worden voorspeld, ligt het percentage correcte classificaties maar net boven kansniveau (56%). De verschillen in hersenbedrading tussen de geslachten lijken aldus niet zo sterk uitgesproken te zijn. Het is dan ook geweten dat hoe groter de steekproef wordt, hoe sterker de kans toeneemt om een statistisch significant verschil te observeren. Dit wordt extra in de verf gezet door het uitblijven van geslachtsverschillen in een erg gelijkaardige studie, waarin ‘slechts’ 439 proefpersonen werden gescand.

Ten tweede hielden de onderzoekers in hun analyses geen rekening met de verschillen in hersenvolume, die mogelijk de gevonden resultaten kunnen helpen verklaren. De hersenen van een man zijn namelijk gemiddeld iets groter dan die van een vrouw. Om fysische redenen, die niet direct met sekseverschillen te maken hebben, moeten zenuwbanen in kleine en grote hersenen andere verbindingsroutes kiezen. In grote hersenen dienen immers grotere afstanden te worden afgelegd, waardoor het brein op zoek gaat naar een minder energieverslindende oplossing. De onderzoekers hadden voor deze alternatieve verklaring kunnen controleren door hersenvolume mee in de statistische berekeningen op te nemen.

Een derde kanttekening kan geplaatst worden bij de uitspraak van de auteurs dat de gevonden hersenverschillen hardwired zijn, en dus van bij de geboorte in het brein verankerd liggen. Intussen is echter algemeen bekend dat de hersenen een leven lang blijven evolueren en dat hersenverbindingen zich voortdurend aan externe invloeden aanpassen. Zo werd bijvoorbeeld gevonden dat het brein van muzikanten er compleet anders uitziet dan dat van niet-muzikanten. Opvoeding, hobby’s, en studiekeuze zijn maar enkele voorbeelden van invloeden die voor mannen en vrouwen duidelijk sterk uiteenlopen. Deze belangrijke contextuele factoren worden door de onderzoekers echter volledig over het hoofd gezien.

Ten slotte kan men zich vooral vragen stellen over de link die de auteurs leggen tussen de verschillen op hersenniveau enerzijds, en enkele stereotiepe geslachtsverschillen in denken en handelen anderzijds. De auteurs verwijzen naar een nog grootser opgezette gedragsstudie, waarin de scores van 3500 mannen en vrouwen op vlak van werkgeheugen, aandacht, en sociale cognitie werden vergeleken. Kritiek op dit onderzoek bleef evenmin uit: opnieuw bleken effect sizes van de gevonden verschillen in het algemeen triviaal klein. Ook wat persoonlijkheid betreft, valt het met geslachtsverschillen trouwens allemaal nog best mee. Begin dit jaar publiceerde een andere groep wetenschappers een onderzoek waarin meer dan 13000 personen op 120 karaktereigenschappen werden getest. De conclusie van de onderzoekers was duidelijk: de gelijkenissen tussen mannen en vrouwen zijn veel meer uitgesproken dan hun verschillen.

Conclusie

Op technisch vlak is deze studie, waarin de bedrading van mannelijke en vrouwelijke hersenen erg mooi in kaart werd gebracht, zeker een hoogstandje. De manier waarop de onderzoekers, en later ook de media, de resultaten ervan misbruikt hebben ter ondersteuning van voorbijgestreefde geslachtsstereotypen, is daarentegen van een veel bedenkelijker niveau. Voorlopig kan nog veilig besloten worden dat mannen gewoon van Aarde komen, en vrouwen ook.

Auteurs

Wout Duthoo is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de UGent. Hij onderzoekt hoe mensen optimaal hun aandacht weten te verdelen en sturen. Daarnaast probeert hij aan de hand van de EEG-methode de onderliggende hersenmechanismen beter te begrijpen. Ten slotte is hij ook geïnteresseerd in (afwijkende) aandachtsprocessen in neurologische patiënten.

Jelle Demanet is postdoctoraal onderzoeker aan de vakgroep Experimentele Psychologie van de Ugent en is gefascineerd door alles wat met de hersenonderzoek te maken heeft. Door middel van fMRI tracht hij de hersenmechanismen verantwoordelijk voor intentionele en cognitieve controle in kaart te brengen. Op twitter kan je hem volgen als @jeldeman.

 

Wat onze ogen horen en onze oren zien

Ooit vroeg een collega, nadat hij het licht in het auditorium had gedimd, aan zijn studenten: “Kunt u mij nog steeds horen?” Het schampere gelach van de toehoorders niettegenstaande, had mijn collega echter wel een punt, zo blijkt uit recent onderzoek op het gebied van de meervoudige zintuiglijke waarneming. Hoewel we traditioneel altijd leren dat we onze ogen gebruiken voor het zien en onze oren om te horen, wordt het langzaam maar zeker steeds duidelijker dat onze individuele zintuigen niet op zichzelf staan, maar dat er een veelvoud van interacties tussen op kunnen treden. In sommige gevallen kunnen deze zelfs tot opvallende illusies leiden.

Buikspreken

De meeste bekende van deze illusies is ongetwijfeld die van de buikspreker. Wanneer je ziet dat de pop van de buikspreker zijn of haar lippen beweegt dan hoor je ook daadwerkelijk de pop spreken en niet de buikspreker. Omdat beeld en geluid een vergelijkbaar patroon bevatten verplaatsen we het geluid als het ware naar de mond van de pop. Hoewel we de buiksprekersillusie feitelijk uit het theater kennen, zien we het effect van deze illusie ook in meer subtiele vormen terugkomen in ons dagelijks leven. Wanneer we bijvoorbeeld een film bekijken dan ervaren we meestal ook dat de stem van de acteur afkomstig is van de plek op het scherm waar we deze persoon zien. In werkelijkheid wordt het geluid echter gegenereerd door luidsprekers die zich niet op deze plek bevinden. De illusie is meestal zo sterk dat we ons niet eens bewust zijn van het feit dat de werkelijke geluidsbron zich ergens anders bevindt. De bewustwording vindt vaak pas plaats wanneer er iets mis is met één van de signalen, bijvoorbeeld wanneer het geluid flink uit de pas loopt met het beeld, zoals bijvoorbeeld het geval is bij een slecht nagesynchroniseerde film op de Duitse televisie.

Liplezen

Zelfs wanneer het beeld en geluid niet met elkaar overeenkomen kan het zijn dat we het niet eens opmerken dat de verschillende zintuigen ons conflicterende informatie verschaffen. Hoewel we liplezen vaak beschouwen als een techniek die door doven en slechthorenden worden gebruikt om spraak te kunnen verstaan blijkt uit onderzoek dat we eigenlijk allemaal profiteren van liplezen. Wanneer het lipbeeld overeenkomt met de spraakklank dan zal spraak over het algemeen beter verstaan worden dan wanneer het lipbeeld afwezig is. Een interessant fenomeen treedt echter op wanneer het lipbeeld en de spraakklanken niet met elkaar overeenkomen. Dit fenomeen werd in 1976 voor het eerst beschreven door de Britse onderzoekers Harry McGurk en John MacDonald. Het bestaat er uit dat wanneer we bijv. de klank “ba” gepresenteerd krijgen, maar we zien iemand een lipbeweging maken die overeenkomt met de klank “ga”we feitelijk een tussenvorm horen; namelijk “da”.

Botsende Ballen

Een nog extremer voorbeeld van hoe beeld en geluid elkaar kunnen beïnvloeden bestaat uit het zogenaamde bots/passeer experiment van Sekuler en collega’s. Deze onderzoekers lieten proefpersonen filmpjes bekijken van twee bollen die naar elkaar toe bewogen en elkaar kruisten. Vaak kunnen we dit beeld op twee mogelijke manieren interpreteren. Ofwel denken we dat de twee bollen door elkaar schuiven en vervolgens gewoon hun weg vervolgen ofwel denken we dat ze op elkaar botsen en vervolgens terugkaatsen. Nu blijkt dat een simpel geluidje, gepresenteerd op het moment dat de bollen elkaar raken, veel meer de indruk wekt dat de ballen botsen dan zonder het geluidje het geval is. Kortom, afhankelijk van het al dan niet horen van een geluid kunnen we exact dezelfde visuele scène op twee verschillende manieren interpreteren.

Aandacht

Hoewel de fenomenen op zich interessant genoeg zijn is het natuurlijk belangrijk de  onderliggende cognitieve mechanismen te kennen. Een groot deel van de vragen hierover is nog onbeantwoord en daarom is er veel onderzoek gaande. Wel is al gebleken dat we baat hebben bij zintuigen die elkaar aanvullen. We moeten dagelijks een enorme hoeveelheid zintuigelijke prikkels verwerken. Wanneer twee of meer zintuigen een prikkel van het zelfde object ontvangen dan kan dit ons helpen dit object beter te verwerken en zullen we daar automatisch meer aandacht aan schenken.

Inbeelding

Maar, het lijkt er op dat we zelf ook invloed kunnen uitoefenen op onze waarneming en de mate waarin we informatie van onze zintuigen combineren. Zelf heb ik dat onderzocht door proefpersonen verschillende combinaties van beeld en geluid aan te bieden en ze te vragen specifieke combinaties aandachtig waar te nemen en andere te negeren. EEG metingen lieten zien dat combinaties waar wel aandacht aan werd geschonken sterker aan elkaar gekoppeld werden dan  de combinaties die genegeerd werden. Het kan echter nog verder gaan. Recentelijk lieten de Zweedse onderzoekers Christopher Berger en Henrik Ehrson zien dat je de hierboven beschreven illusies ook kunt vinden wanneer proefpersonen zich bepaalde geluiden inbeelden. Zo herhaalden ze het bots/passeer experiment, maar in plaats van zelf een geluid aan te bieden vroegen ze hun proefpersonen het zich in te beelden. Ook nu vond er een toename plaats van het aantal botsingen wat werd gerapporteerd. Bij een versie van het buiksprekerseffect en bij het lipleesexperiment werd ook gevonden dat het inbeelden van een lipbeeld een invloed kan hebben op de waarneming van zowel de locatie als de klank van het geluid.

Conclusie

We kennen tegenwoordig een veelheid van manieren waarop beeld en geluid elkaar kunnen beïnvloedden. In de meeste gevallen zullen de zintuigen elkaar aanvullen en elkaars functie verbeteren. Afhankelijk van de aard van de interactie tussen de zintuigen kan echter onze interpretatie van een scène totaal veranderen. Kan geluid ons dus helpen om beter te zien? Meestal wel, maar het kan onze waarneming ook verstoren.

Referenties

  • Berger and Ehrsson, Mental Imagery Changes Multisensory Perception, Current Biology (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.06.012
  • Connor,S.(2000) Dumbstruck:A cultural history of Ventriloquism, Oxford UniversityPress
  • McGurk, H., & MacDonald, J. (1976). Hearing lips and seeing voices. Nature, 264(5588), 746-748.
  • Sekuler, R., Sekuler, A.B., and Lau, R. (1997). Sound alters visual motion perception. Nature 385, 308.
  • Talsma, D., Senkowski, D., Soto-Faraco, S., & Woldorff, M. G. (2010). The Multifaceted interplay between attention and multisensory integration. Trends in Cognitive Sciences, 14, 400-410.

Auteur

Durk Talsma is docent Geheugen & Cognitie bij de vakgroep experimentele psychologie. Hij is vooral geïnteresseerd in de wisselwerking tussen hogere cognitieve processen, zoals aandacht, inbeelding en geheugen op de perceptie. Met name de wisselwerking tussen de verschillende zintuigen (gehoor, gezicht, gevoel) staat hierbij centraal. Hij ontving zijn doctoraat in de psychofysiologie in 2001 van de Universiteit van Amsterdam en is met name gespecialiseerd in het gebruik van EEG en in iets mindere mate MRI gebaseerde meettechnieken.

 

Work it out! Feiten en fictie over werkgeheugentraining

Het werkgeheugen is de regiekamer van het menselijk geheugen die ervoor zorgt dat ons denken en handelen gecontroleerd en doelgericht verloopt. Het is de zetel van onze intellectuele vaardigheden en de vijand van het ouder worden. Problemen op niveau van het werkgeheugen zijn de oorzaak van talloze stoornissen zoals dyscalculie, ADHD of depressie. Werkgeheugentraining heeft dus een enorm potentieel om academische prestaties te stimuleren, geheugenverlies te compenseren en pathologieën te behandelen. Geen wonder dus dat het aantal wetenschappelijke studies naar werkgeheugentraining in de laatste 5 jaar is geëxplodeerd en dat commerciële toepassingen zoals ‘Cogmed Werkgeheugen Training’ het grote publiek bereiken.

Werkgeheugentraining: geen reden tot euforie

De potentiële impact van werkgeheugentraining op ons leven is zo groot dat de wijde belangstelling voor het concept en het succes van de toepassingen zeer begrijpelijk zijn. De onderzoeksresultaten, die uitgebreid worden samengevat in o.a. Shipstead, Redick, & Engle (2012), geven ons tot op heden echter weinig reden tot euforie. Om de effecten van geheugen training te begrijpen, moeten we het onderscheid maken tussen 3 niveaus van werkgeheugentraining: taakspecifieke training, dichte transfer training en verre transfer training. Om dit onderscheid goed te vatten nemen we u even mee naar de fitness zaal.

Work it out!

De hersenen zijn uiteraard geen spier maar om de effecten van werkgeheugentraining te meten is het wel handig om zich de vraag te stellen of het werkgeheugen trainbaar is, naar analogie met de spier. In de fitness zaal kan iemand biceps trainen op een aangepast toestel en door toename van het handelbare gewicht kan vastgesteld worden dat de persoon op dit toestel vooruitgang maakt: dit is in werkgeheugen termen taakspecifieke training. Zal dezelfde persoon dankzij de biceps training ook voordelen ondervinden op een toestel voor borstspieren, alhoewel dit toestel niet identiek dezelfde spiergroep traint? Dit is de vraag naar dichte transfer training in werkgeheugen-termen. Dezelfde persoon kan vooruitgang boeken op verschillende toestellen, maar zal deze training ook zijn vruchten afwerpen op een sportactiviteit zoals fietsen? Dit is in werkgeheugen-termen de vraag naar verre transfer training. Alhoewel niemand zal betwisten dat verschillende spiergroepen betrokken zijn bij het fietsen, zullen weinig mensen beweren dat een goede fietser in de fitness zaal wordt gevormd. In welke mate kan men deze realiteit extrapoleren naar werkgeheugentraining?

De data

Wat taakspecifieke werkgeheugentraining betreft zijn de resultaten éénduidig: een persoon die traint op een werkgeheugentaak (vb. span taak: reeksen letters onthouden) zal onder normale omstandigheden beter worden in die taak. Dus taakspecifieke werkgeheugentraining werkt. Zal diezelfde persoon ook beter worden in andere werkgeheugentaken? Wel, het hangt ervan af hoe gelijkend de taken zijn. Transfer van training naar een vrij gelijkende werkgeheugentaak (vb. reeksen van cijfers onthouden) zal positief zijn, terwijl transfer naar een verschillende werkgeheugentaak (vb. Stroop taak: zo snel mogelijk de inktkleur benoemen van kleurwoorden, zoals het woord groen in rode inkt) negatief zal zijn. Dus dichte transfer training van het werkgeheugen werkt gedeeltelijk. Zal diezelfde persoon na langdurige training op deze taken nu ook beter scoren op een intelligentie test, zal hij met stijgende leeftijd minder vlug vergeetachtig worden of zal hij minder vatbaar worden voor depressie? Daar is het antwoord op dit moment jammer genoeg negatief.

Er zijn toch studies die…

Er zou geen controverse bestaan in de literatuur mochten er niet enkele studies bestaan die toch beweren evidentie te hebben voor verre transfer effecten van werkgeheugentraining. Sommige van die studies rapporteren een positieve invloed van werkgeheugentraining op algemene intelligentie (verre transfer), maar dit echter terwijl de prestatie op werkgeheugentaken (dichte transfer) niet blijkt te veranderen. Dit lijkt te suggereren dat mensen beter worden op de intelligentie test (i.e. test-hertest effecten) maar zonder dat het werkgeheugen verantwoordelijk is voor deze verbetering. Andere studies maken systematisch gebruik van passieve controle groepen, dit zijn deelnemers die de werkgeheugentraining niet ondergaan maar die ook op geen enkele manier betrokken zijn in de onderzoeksprocedure. Nochtans weten we sinds 1953 dat mensen beter gaan presteren eenvoudigweg wanneer ze weten dat ze deelnemen aan een onderzoek (i.e. het Hawthorne effect). Zonder gebruik te maken van actieve controlegroepen die een ‘valse’ werkgeheugentraining ondergaan (naar analogie met placebo) kan men dus het Hawthorne effect niet uitsluiten en zijn bovengenoemde conclusies op zijn zachts gezegd voorbarig.

Conclusie

Kan men het werkgeheugen trainen? Wanneer mensen het werkgeheugen trainen, verbetert in de eerste plaats hun prestatie op de batterij van taken die gebruikt worden om het werkgeheugen te trainen. Maar tot op heden is er nog geen evidentie die aantoont dat het werkgeheugen in het algemeen daar een positieve invloed van ondervindt, laat staan dat deze trainingseffecten zouden transfereren naar de dagelijkse cognitieve, emotionele en sociale activiteiten die door ons werkgeheugen worden ondersteund. Toekomstig onderzoek zal moeten uitmaken of dit louter een kwestie is van het ontwikkelen van meer geschikte trainingsprocedures of dit eerder een gevolg is van het feit dat het werkgeheugen mogelijks beperkt trainbaar is. In afwachting mag u gerust uw werkgeheugen trainen – baat het niet, het schaadt niet – maar maak u voorlopig geen illusies over de uitkomsten.

Referentie

  • Shipstead, Z., Redick, T.S., & Engle, R.W. (2012). Is working memory training effective? Psychological Bulletin, 138(4), 628-654.

Auteur: Arnaud Szmalec

Arnaud Szmalec is professor in de psychologie aan de Université Catholique de Louvain. Zijn onderzoeksinteresses gaan uit naar taalontwikkeling, taalstoornissen, tweetaligheid, en het geheugen.