This post is also available in Engels.
Het menselijk vermogen om te zien is een favoriet studieonderwerp van hersenwetenschappers. Het lijkt zo simpel: je legt een proefpersoon in de hersenscanner, laat haar/hem een plaatje zien en kijkt welke hersengebieden actief worden. Maar deze methode raakt langzaamaan achterhaald. Tijd voor een nieuwe techniek: decoderen.
Illustratie door Pim Mostert.
Hersenen door Bertyhell (CC BY-SA 3.0). Hoofd door Mouagip (publiek domein).
Hersenactiviteit meten
Sinds in de jaren ’90 de eerste hersenscanners werden gebouwd hebben we een unieke blik kunnen werpen op het functioneren van de hersenen. Hersenscanners stellen ons in staat om te meten welke hersengebieden wanneer actief zijn. Ze vormen dus een ideaal middel om te bestuderen wat het brein doet terwijl een persoon de buitenwereld ziet. Het idee is simpel: we veranderen de visuele input – bijvoorbeeld door een persoon naar afbeeldingen van verschillende voorwerpen te laten kijken – en meten ondertussen welke hersengebieden actief worden.
Blobologie
Deze strategie heeft tot veel inzichten geleid. Zo weten we bijvoorbeeld dat er specifieke hersengebieden zijn die sterk reageren op plaatjes van gezichten. Andere gebieden reageren juist specifiek op huizen of auto’s. Ook voor elementaire patronen, zoals geometrische figuren of simpele lijnen, hebben je hersenen speciale gebieden. Uiteindelijk leidt dit dus tot een soort ‘functionele kaart’ van het brein, die beschrijft welk delen van de hersenen waarvoor verantwoordelijk zijn.
Hoewel deze inzichten erg waardevol zijn, roepen ze ook een vraag op: weten we nu écht hoe het brein de signalen uit je ogen verwerkt? We weten nu waar in het brein de verwerking van visuele informatie plaatsvindt, maar nog niet hoe dat gebeurt. Deze sterke focus op de waar-vraag wordt wel eens spottend blobologie genoemd, naar de veelvoorkomende breinplaatjes waarop je kleurrijke blobs van activiteit kunt zien.
Decoderen van hersenactiviteit
Hoe kunnen we meer te weten komen over de vraag hoe je brein informatie verwerkt? Eén mogelijkheid ligt in een techniek die over de afgelopen jaren steeds meer in trek is geraakt bij hersenonderzoekers: het ‘decoderen’ van hersenactiviteit.
Het idee is als volgt. Stel, je laat een proefpersoon eerst een afbeelding van een hond zien en vervolgens een afbeelding van een kat. In beide gevallen heeft de persoon natuurlijk een andere waarneming; honden zien er immers anders uit dan katten. Er moet dus ook wel een verschil in hersenactiviteit zijn tussen deze twee gevallen. Dat verschil zit echter niet per se in de plaats van de hersenactiviteit – die kan hetzelfde zijn voor zowel de hond als de kat. Nee, het blijkt dat binnen een hersengebied het patroon van activiteit kan verschillen wanneer je twee verschillende dieren ziet. Er is dus een activiteitspatroon dat bij een kat past en een patroon voor de hond, hoewel deze patronen in hetzelfde hersengebied plaatsvinden.
Het ontcijferen van een activiteitspatroon noemen we decoderen. En heb je eenmaal de juiste code gevonden, dan kun je ook terugredeneren: als we patroon X tegenkomen in onze hersenscans, was de proefpersoon dan aan het kijken naar een plaatje van een hond of van een kat? Met decoderen kunnen we dus uit hersenactiviteit aflezen wat de persoon ziet!
Deze blog is geschreven door Pim Mostert. Pim is promovendus in de Prediction and Attention-groep van het Donders Instituut. Zijn onderzoek richt zich op visuele waarneming en de rol van verwachtingen daarin. Hij houdt van jazz en van katten.
