woensdag, 31. mei 2017 - 14:00 Update: 31-05-2017 15:09

Visuele brein kan ook voorspellen

Visuele brein kan ook voorspellen
Foto: Screenshot YouTube/Radboud Universiteit
Nijmegen

Neurowetenschappers van de Radboud Universiteit hebben in een nieuw onderzoek aangetoond dat het hersengebied dat bepaalt wat je ziet, de visuele cortex, ook actief is bij het voorspellen van gebeurtenissen en niet alleen als voornaamste taak heeft om informatie afkomstig uit de ogen te verwerken. 'De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in Nature Communications', zo heeft de Radboud Universiteit bekendgemaakt.

Oversteken

Stel je voor dat je op de stoep staat, klaar om de straat over te steken. Er komt een auto aan en je moet beslissen of je wacht, of dat je oversteekt voordat de auto langskomt. Hoe voorspel je het toekomstige traject van de auto? Onderzoek door Matthias Ekman en collega-onderzoekers van het Nijmeegse Donders Institute laat zien dat onze visuele cortex niet alleen actief is bij het waarnemen van de auto, maar ook bij het voorspellen van diens toekomstige locaties.

Witte bolletjes

De Radboudwetenschappers ontwikkelden een experiment dat lijkt op de hierboven beschreven situatie. In plaats van een auto, zagen de proefpersonen een wit bolletje dat op een scherm van links naar rechts beweegt (figuur 1), terwijl ze in de fMRI-scanner lagen. Het patroon van de hersenactiviteit in de visuele cortex bleek opmerkelijk goed overeen te komen met het visuele patroon van de bolletjes op het scherm.

Reesken

Het cruciale gedeelte van het experiment begon nadat de proefpersonen het verspringende witte bolletje een aantal minuten bekeken hadden. Vervolgens kregen ze alleen het eerste bolletje uit de reeks te zien, en de rest niet meer. Verrassend genoeg liet de visuele cortex een activiteitspatroon zien waarin toch alle bolletjes, en niet alleen de eerste, te herkennen zijn. 

Ekman: ‘Onze resultaten laten zien hoe we verwachtingen over de toekomst vormen, en dat de visuele cortex met voldoende ervaring een reeks kan afronden op basis van incomplete input.’

Automatisch proces

Het voorspellende vermogen van de visuele cortex is ook duidelijk tijdens een extra experiment, waarbij proefpersonen helemaal niet op het witte bolletje hoefden te letten. Ze moesten een wisselende letter in de achtergrond in de gaten te houden en de witte bolletjes negeren. 

In de visuele cortex was tijdens dat experiment verrassend genoeg weer hetzelfde activiteitspatroon als tijdens eerdere condities te zien. ‘Het feit dat het voorspellende vermogen onafhankelijk is van de aandacht van de proefpersonen, toont aan dat het om een automatisch proces gaat’, legt Ekman uit.

Anticiperen

Natuurlijk is het experiment in de MRI-scanner simpeler dan het echte leven. Maar volgens Ekman zeggen de resultaten toch veel over hoe we anticiperen op de wereld om ons heen. ‘Onze visuele cortex voorspelt voortdurend de dagelijkse gebeurtenissen die continu plaatsvinden: de draaiende wieken van een molen, of hoe je een bal moet vangen die op je af komt, bijvoorbeeld'. 

'In een vervolgstudie wil Ekman onderzoeken met welke hersengebieden de visuele cortex samenwerkt bij het voorspellen van gebeurtenissen. ‘We verwachten dat de hippocampus hier een grote rol in speelt, een hersengebied dat van belang is voor het geheugen.’

Links: de witte stip beweegt van links naar rechts in 0,5 seconde. Het plaatje links onderaan toont het activiteitspatroon in de visuele cortex tijdens het zien van de stippen. Dat patroon lijkt op de visuele stippenreeks.

Rechts: in een andere conditie kregen proefpersonen alleen de eerste stip links op het scherm te zien. Het plaatje rechts onderaan is wederom het activiteitspatroon in de visuele cortex. Daarin zijn niet alleen de eerste stip, maar alle stippen uit de reeks terug te zien.

Categorie:
Provincie: