Hoe reageert het brein op voorspelbare informatie?

1 december 2016

Wat je als mens waarneemt, wordt beïnvloed door wat je daarvóór hebt gezien. Ons visuele systeem maakt gebruik van bestaande kennis over de wereld: welke visuele informatie ons brein ‘toont’ is gebaseerd op dingen die we al eerder zijn tegen gekomen. De taak die je op dit moment aan het doen bent is van invloed op het gebruik door je hersenen van ‘voorspellende’ informatie. Dat concludeerde Elexa St. John-Saaltink tijdens haar onderzoek aan de Radboud Universiteit met NWO-financiering uit de Vrije competitie. Zij promoveert op 5 december.

Beeld van de maan de horizon en de maan tussen treinrails. Foto: NASADe maan aan de hemel lijkt groter dan de maan tussen de treinrails. In werkelijkheid zijn ze even groot, maar het perspectief in de afbeelding laat ons visueel systeem een andere conclusie trekken. Onze uitgebreide ervaring met de wereld leerde ons dat waarnemen op afstand ervoor zorgt dat dingen er kleiner uitzien dan wanneer we ze van dichtbij bekijken. Door het perspectief van de afbeelding lijkt de maan aan de hemel veel verder weg dan de maan tussen de rails. Zodoende nemen we haar ook als groter waar. Foto: NASA (via Elexa St. John-Saaltink)

De vorming van onze waarneming

Elexa St. John-Saaltink onderzocht hoe onze verwachtingen van invloed zijn op hoe ons brein reageert op zintuiglijke informatie, en hoe dit vervolgens onze waarneming vormt. Zij keek met name naar de verwerking door ons brein van visuele invoer, afhankelijk van de omstandigheden waaronder die beelden binnenkomen: wat ervóór kwam, wat je verwacht te zien, en welke cognitieve systemen je tot je beschikking hebt.

Visuele informatie kan complex zijn. Talloze voorwerpen bevinden zich op verschillende afstanden, elk met andere belichting, waarbij het ene voorwerp ook nog eens deels het zicht op het andere kan ontnemen. Onze kennis van de wereld ontrafelt deze wirwar maar zorgt er ook voor dat onze waarneming soms onderhevig is aan illusies. Dit kleine nadeel weegt niet op tegen het grote voordeel dat we hierdoor complexe en vaak ambigue visuele informatie efficiënt (en gewoonlijk correct) kunnen verwerken.

Een ander soort verwachting over onze omgeving: de meeste dingen blijven van moment tot moment goeddeels hetzelfde. St. John-Saaltink: ‘Als je de skyline van Rotterdam bewondert vanaf de Maasoever en je kijkt even weg om je camera te pakken, dan zal wanneer je opkijkt de skyline er nog net zo uitzien als even daarvoor. Zo’n verwachtingspatroon kan er zelfs voor zorgen dat dingen méér lijken op wat je net gezien hebt dan op hun eigenlijke beeld! Pijlsnelle veranderingen in de wereld zijn meestal het gevolg van ruis. Stel je voor dat je naar die skyline kijkt dwars door een regenbui: je kunt voorwerpen beter herkennen wanneer je deze snelle veranderingen weg filtert.’

Voorspelbare informatie

St. John-Saaltink vond dat mensen hetzelfde voorwerp anders waarnemen afhankelijk van wat ze net daarvoor hadden gezien. ‘En dat niet alleen, ditzelfde effect was ook zichtbaar in de manier waarop het voorwerp door de hersenen werd verwerkt, zelfs al in de vroegste stadia. Dit suggereert dat de verwachtingen die we hebben over onze omgeving, op basis van onze kennis van de wereld, gevolgen hebben voor hoe sensorische informatie ‘eruit ziet’ volgens ons brein. Misschien zelfs al vanaf het moment dat zij binnenkomt.’

De promovenda liet 32 proefpersonen taken doen terwijl zij keek hoe hun brein reageerde op voorspelbare informatie. Onderwijl werden zij afgeleid door taken die verschillende cognitieve systemen bezighouden. Denk dan bijvoorbeeld aan het volgen van een gesprek terwijl je een telefoonnummer moet onthouden en het nummer daadwerkelijk intoetsen (belast het werkgeheugen), óf door een zware hoosbui rijden (belast je perceptuele systemen). ‘Ik heb proefpersonen dit soort taken laten doen en onderzocht of dat van invloed was op de reactie van de hersenen op (irrelevante) voorspelbare informatie in de omgeving.’

De resultaten lieten zien dat het brein gebruik maakt van voorspelbare informatie, ook wanneer je afgeleid wordt door een andere taak, maar alleen als deze taak je werkgeheugen niet belast. Dit suggereert dat het vormen en toepassen van verwachtingen waarschijnlijk een bepaalde mate van werkgeheugen vereist.

Meer informatie

Elexa St. John-Saaltink (1985) voltooide haar proefschrift ‘When the past influences the present: Modulations of the sensory response by prior knowledge and task set’ aan de Radboud Universiteit Nijmegen, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Centre for Cognitive Neuroimaging binnen het project ‘Neural Mechanisms of Human Perceptual Decision Making’ met financiering uit de Vrije competitie van NWO. Hoofdaanvrager was dr. F.P. (Floris) de Lange en co-begeleider was dr. Hakwan C. Lau. Promotor is prof. dr. P. (Peter) Hagoort.


Bron: NWO