Suche
Mein Konto
Hoe je brein onbewust alledaagse patronen herkent: Inzichten in automatische denkprocessen
De menselijke geest herkent gemakkelijk patronen in alledaagse ervaringen. Uit een recent onderzoek blijkt hoe de hersenen onbewust informatie verwerken om toekomstige gebeurtenissen te voorspellen.
Hoe je brein onbewust alledaagse patronen herkent: Inzichten in automatische denkprocessen
Het menselijk brein herkent voortdurend patronen in alledaagse ervaringen, en kan dit ook zonder bewust denken, zoals een studie 1 toont. Dit onderzoek analyseerde de neurale activiteit van mensen bij wie om medische redenen elektroden in hun hersenen werden geïmplanteerd.
Uit het onderzoek blijkt dat neuronen in belangrijke hersengebieden informatie combineren over wat er gebeurt en wanneer het gebeurt. Hierdoor kunnen de hersenen de patronen van gebeurtenissen in de loop van de tijd herkennen. Dit helpt de hersenen bij het voorspellen van aanstaande gebeurtenissen, zeggen de auteurs. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschriftNatuurgepubliceerd.
“De hersenen doen veel dingen waarvan we ons niet bewust zijn”, legt Edvard Moser uit, een neurowetenschapper aan de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie in Trondheim. “Dit is geen uitzondering.”
Een overmaat aan data
Om de wereld om ons heen te begrijpen, moeten de hersenen een stroom aan informatie verwerken: wat er gebeurt, waar het gebeurt en wanneer het gebeurt. De auteurs van het onderzoek wilden onderzoeken hoe de hersenen deze informatie in de loop van de tijd organiseren – een cruciale stap daarin Leren en geheugen.
Het onderzoeksteam bestudeerde er 17 Mensen met epilepsie die zich voorbereidden op een chirurgische behandeling. Met deze elektroden konden de auteurs rechtstreeks de activiteit van individuele neuronen in meerdere hersengebieden registreren.
Deze regio's omvatten de Hippocampus en de entorhinale cortex, die op het geheugen en de navigatie zijn betrokken. Deze gebieden bevatten tijd- en plaatscellen, die fungeren als de interne klok en het GPS-systeem van het lichaam door tijd en locaties te coderen. “Alle externe informatie die onze hersenen binnenkomt, moet door dit systeem worden gefilterd”, zegt Itzhak Fried, co-auteur van het onderzoek en neuroloog aan de Universiteit van Californië, Los Angeles.
Parade van gezichten
Ter voorbereiding op het hoofdexperiment lieten de onderzoekers elke deelnemer verschillende afbeeldingen van gezichten zien. Voor elke deelnemer identificeerden de wetenschappers er zes Gezichten die één enkel neuron in de hersenen van de deelnemer krachtig activeerden. Een deelnemer kan bijvoorbeeld een neuron 'man met zonnebril' hebben, maar ook een neuron 'vrouw met hoed' en vier anderen, die elk een bepaald gezicht prefereren.
Het team plaatste de zes afbeeldingen van elke deelnemer in een driehoek, met één afbeelding op elke hoek en een andere afbeelding aan elke kant. Elk beeld was verbonden door lijnen die de zijkanten van de driehoek en het interieur ervan kruisten.
In een experimentele proef bekeken de deelnemers een reeks gezichtsbeelden. Een eenvoudige regel dicteerde de volgorde van de afbeeldingen: elk gezicht werd gevolgd door een ander gezicht dat er in een driehoek mee verbonden was (zie 'Patroonherkenning'). Als het eerste vlak bijvoorbeeld het vlak in de linkerbenedenhoek van de driehoek is, zou het tweede vlak een van de twee directe buren zijn: het vlak in het midden van de basis van de driehoek of het vlak in het midden van de linkerkant van de driehoek. De onderzoekers hebben deze regel niet aan de deelnemers bekendgemaakt. Bovendien werden de deelnemers tijdens elke proef afgeleid doordat er vragen werden gesteld over de inhoud van de afbeeldingen.
Tijdens het experiment begonnen neuronen in de hippocampus en entorhinale cortex van elke deelnemer geleidelijk te reageren, niet alleen op het gepresenteerde gezicht, maar ook op gezichten die er in de driehoek direct mee verbonden waren. Toen aan de deelnemers werd gevraagd of ze een patroon in de volgorde van de afbeeldingen hadden opgemerkt, zeiden ze dat dit niet het geval was. Niettemin leerden hun hersencellen het patroon, wat aantoont dat de hersenen patronen kunnen herkennen zonder dat ze zich daar bewust van zijn. In de pauzes tussen de proeven speelden de 'gezichtsneuronen' van de deelnemers af wat ze hadden geleerd en doorliepen ze de patronen zelfstandig zonder gestimuleerd te worden.
"Dit is iets dat niet expliciet is, maar impliciet. En de hersenen detecteren het in essentie heel snel, en we kunnen deze veranderingen in individuele cellen waarnemen", zegt Fried.
Toekomstgerichte neuronen
De auteurs ontdekten dat de neuronen ook konden anticiperen welke beelden daarna zouden verschijnen. Dit suggereert dat de hersenen toekomstige gebeurtenissen leren voorspellen op basis van aangeleerde patronen.
“Het feit dat dit gebeurt zonder externe prikkels is echt interessant”, zegt Matt Jones, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Bristol, VK. “Veel van de resultaten komen opmerkelijk overeen met voorspellingen uit knaagdieronderzoek en benadrukken hoe hippocampale circuits zijn geëvolueerd om onze cognitieve kaarten te structureren”, voegt hij eraan toe.
Begrijpen hoe de hersenen informatie over reeksen gebeurtenissen organiseren, zou belangrijke klinische toepassingen kunnen hebben. Dat zou je bijvoorbeeld kunnen doen Geheugenverbeteringstherapieën doel om specifieke neurale patronen te bevorderen die belangrijke herinneringen vertegenwoordigen, legt Fried uit. "Het gaat uiteindelijk om het met elkaar verbinden van dingen in de tijd. Dat is echt de essentie van het geheugen."
-
Tacikowski, P., Kalender, G., Ciliberti, D. & Fried, I. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07973-1 (2024).