Omgaan met onzekerheden in het brein

This post is also available in Engels.

Normaal gesproken nemen we de wereld om ons heen waar als stabiel en accuraat. Maar de informatie van onze zintuigen kan ambigu en onzeker zijn. Waar komt deze onzekerheid vandaan? En hoe compenseert ons brein voor deze onzekerheid, zodat we de wereld toch goed kunnen waarnemen?

FedererFoto door Marianne Bevis (CC BY-ND 2.0 licentie)

Stel dat je aan het tennissen bent. Om de service van je tegenstander terug te slaan, moet je in kunnen schatten waar de bal ongeveer op de grond valt. Als er totaal geen onzekerheid in het brein en in de zintuigen zou zijn, zou je altijd precies kunnen bepalen waar de bal zal landen. Dit is niet het geval; we kunnen alleen schatten waar de bal zal gaan landen. Er is dus onzekerheid in onze zintuiglijke waarneming van de fysieke wereld om ons heen.

Neuronen geactiveerd door bewegende tennisbal
Om de oorzaak van deze onzekerheid te begrijpen is het belangrijk om te weten hoe het brein werkt. Ons brein bestaat uit groot aantal cellen die we neuronen noemen. Neuronen kunnen met elkaar communiceren door middel van elektrische signalen. De beweging van de tennisbal voor de ogen stuurt signalen naar de neuronen die verantwoordelijk zijn voor het detecteren van beweging. De activiteit van deze bewegingsneuronen hangt af van de richting en de snelheid van de tennisbal ten opzichte van de ogen. De neuronen vertonen verschillende patronen van activiteit, afhankelijk van de beweging van de tennisbal.  Met deze informatie kan ons brein uitvinden waar de bal ongeveer zal landen.

De bron van de onzekerheid
Jammer genoeg is de communicatie tussen neuronen vatbaar voor ruis. Ruis is eigenlijk niets anders dan ongewenste extra informatie op een signaal. Denk bijvoorbeeld aan wanneer je een radiozender probeert te zoeken, door aan de knop van de radio te draaien. Het sneeuwachtige geluid dat je hoort tussen de zenders door wordt veroorzaakt door de elektrische ruis die naar de speakers wordt gestuurd. Hetzelfde gebeurt in neuronen. Doordat de ruis de communicatie tussen neuronen subtiel verandert zal het brein iedere keer een andere landingspositie van de bal uitrekenen – ook al wordt steeds dezelfde beweging gezien.

Hoe kan het brein compenseren voor onzekerheid?
Meestal willen we zo zeker mogelijk zijn over de wereld om ons heen. Hiertoe moet ons brein compenseren voor de ruis in onze waarneming. Dat kan door gebruik te maken van een tweede informatiebron: onze eerdere ervaringen. We weten dat het zeer waarschijnlijk is dat de bal dichtbij de rand van het veld zal landen, omdat het voordelig is voor de tegenstander om daarop te richten. Ons brein kan deze ervaringsinformatie combineren met de onzekere schatting van de ogen om de positie van de tennisbal zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Zo kan de onzekerheid sterk verkleind worden met behulp van eerdere ervaringen.

In de neurowetenschap wordt steeds meer bewijs gevonden voor de stelling dat ons brein informatie uit de zintuigen combineert met kennis over eerdere ervaringen. Dit idee heet de hypothese van het Bayesiaanse brein, vernoemd naar de Engelse wiskundige en predikant Thomas Bayes. 

Dit blog is geschreven door James Cooke. James is een PhD student op het Donders Instituut en doet onderzoek naar perceptie in dynamische omgevingen. 

Bewerkt en vertaald door Romy

Add a Comment

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *