Blindzien

Deze keer niet 1 paper, maar 2! Spannend...

Het eerste paper zegt: Blindzien is afhankelijk van het corpus geniculatum laterale ("LGN"). Het tweede paper trekt dit sterk in twijfel.

De eerst vraag is natuurlijk, wat is blindzien? Onder de engelse term blindsight vind je misschien meer op internet. Het is een fenomeen waarbij iemand de ervaring heeft niets te zien, maar wel reageert op dingen die te zien zijn. Iemand is bijvoorbeeld legaal blind en gebruikt een stok enzo, maar als je die persoon vraagt om door een kamer te gaan waar willekeurig een paar dozen liggen, dan loopt die persoon er toch om heen of stapt er over heen.

Dat is geen truc. Het lijkt er op dat de primaire visuele schors ("V1") er voor nodig is om je bewust te zijn van de zichtbare wereld om je heen. Als die niet meer goed werkt zijn er nog een paar, evolutionair veel oudere hersendelen die visuele informatie al opvangen voordat V1 dit doet. Zij geven de informatie ook weer door aan andere gebieden die normaal hun informatie uit V1 krijgen, en daardoor kan er nog wel iets gedaan worden met de visuele informatie die door de ogen opgevangen wordt. Dit werkt natuurlijk niet als de netvlies zelf beschadigd is, of de zenuwbanen die vanuit de ogen naar de hersenen lopen.

Nu zijn er een paar van die oude hersenstructuren die kandidaat zijn voor de 'oorzaak' voor blindzien. Een daarvan is LGN, een ander is een onderdeel van het tectum, in het engels de superior colliculus ("SC"). De onderzoekers in het eerste paper (Schmid et al., 2010) hebben een experiment gedaan met twee apen die elk een stuk van V1 missen, de ene links, de andere rechts. Tijdelijk werd ook of LGN, of SC uitgeschakeld. Daarna werd de activiteit gemeten in andere visuele gebieden en het reactievermogen van de apen. Ze moesten aangeven of er wel of niet een draaiend schaakbord patroon in beeld was, ook als dat voor hen niet door V1 gezien kon worden. Zonder LGN ging dat niet goed en was er ook weinig activiteit in andere visuele gebieden. Het uitschakelen van SC had geen effect.

Dan lijkt het natuurlijk duidelijk dat LGN nodig is voor blindzien en SC niet. De schrijvers van het tweede paper (Tamietto en de Gelder, 2011) zeggen echter dat het experiment alleen dat LGN nodig is voor het blind zien van draaiende schaakbord patronen. Er zijn vele vormen van zicht die nog werken bij blindzien en dat zou heel goed kunnen via andere hersenbanen. Ze merken ook op dat die extra zenuwbanen niet gewoon informatie doorgeven, maar eerder in de evolutie ook allerlei specifieke functies hadden, wat er nog steeds een beetje in zit. Ze citeren de veelgeciteerde William James die (in 1893) stelde dat evolutionair oude delen van de hersenen nu de functie van 'wachters' hebben die de nieuwerwetse cortex waarschuwen dat er iets aan de hand is. Er zijn allerlei verschillende wachters met verschillende functies.

De conclusie van het paper in Nature dat blindzien alleen via LGN werkt is dus misschien nogal voorbarig. Hoe het precies zit is eigenlijk nog onbekend, maar iedereen die er onderzoek naar doet heeft een hypothese en beweert dat die 'waar' is. Op een gegeven moment blijft er eentje over als gevestigde theorie. Zo gaat dat in de wetenschap, en nu zitten we midden in een discussie over hoe blindzien nu eigenlijk werkt.

Michael C. Schmid, Sylwia W. Mrowka, Janita Turchi, Richard C. Saunders, Melanie Wilke, Andrew J. Peters, Frank Q. Ye en David A. Leopold (2010). Blindsight depends on the lateral geniculate nucleus. Nature, 466, pp 373-377.

Marco Tamietto en Beatrice de Gelder (2011). Sentinels in the visual system. Frontiers in behavioral neuroscience, 5(6), pp 1-2.

Vrije wil bestaat niet

Mijn oorspronkelijke plan was het om na de kerstvakantie iets te schrijven over hoe slecht we ons eigenlijk aan goede voornemens houden en wat betere manieren zijn om je gedrag te veranderen. Ironie, heet dat.

In plaats daarvan ga ik het hebben over het boek "De vrije wil bestaat niet" van Victor Lamme. Eerst even iets over de schrijver. Ik begon hem interessant te vinden toen ik zijn inaugurele rede las "Weg met de psychologie!" (als pdf te downloaden). Ik was toen net afgestudeerd bij psychologie en vond het heerlijk dat hij al het gewauwel in de psychologie en filosofie maar meteen overboord gooide om met knalharde neuroscience de vragen naar bewustzijn en dergelijke te lijf te gaan. Mijn stijl.

Dat probeert hij dus ook in dit boek. Omdat het oorspronkelijk een andere titel had (De zombie in ons) gaat het voor sommige mensen misschien niet genoeg over vrije wel. Of in ieder geval niet zoals ze gewend zijn. Er zijn geen hints uit de neuroscience om aan te nemen dat we een compleet vrije wil hebben (dwz, los van alle natuurwetten). Er zijn wel allerlei onderzoeken die er op wijzen dat heel veel van ons gedrag automatisch is.

Als leidraad neemt Victor Lamme een klein aantal rechtszaken waarbij een moord is gepleegd door iemand die zich daarvan niet bewust is, bijvoorbeeld tijdens een slaapwandeling. Dat gaat dus over toerekeningsvatbaarheid. Traditioneel is dat met het wel of niet hebben van vrije wil verbonden. De simplistische stelling is dat iemand die geen vrije wil heeft, ook niet voor zijn/haar beslissingen verantwoordelijk kan zijn. In het boek passeren vervolgens klassieke thema's zoals de Milgram experimenten en sublimale boodschappen de revue. Tot slot zingt Lamme nog de loftrompet over fMRI, een techniek waarvan hij schijnt te verwachten dat die alle vragen over het brein gaat beantwoorden. fMRI is uiterst cool, maar niet zaligmakend.

Helaas laat Lamme aan het eind van het boek de vraag open wat moderne neuroscience nu eigenlijk over vrije wil te zeggen heeft. Het was interessanter geweest te lezen hoe hij er zelf over denkt, zelfs al is niet iedereen het daar mee eens, of blijkt hij over 10 jaar ongelijk te hebben. Ondanks dat dit niet het beste boek is dat ik over het onderwerp gelezen heb, kan ik dit boek aanraden voor mensen die in de relatie tussen gedrag en hersenen geinteresseerd zijn en niet meteen te moeilijk willen beginnen. Of in het nederlands willen lezen. Alles is goed uitgelegd en je krijgt een kort overzicht van allerlei technieken die in de neurowetenschappen worden toegepast. Het is wel te zien als een stap op weg naar meer.

Victor Lamme (2010). De Vrije Wil Bestaat Niet. Bert Bakker: Amsterdam.

Hoe interpreteren we statistieken?

Ok, nu verwachten jullie misschien het saaiste blog ever want statistiek is niet het favoriete vak van de gemiddelde psycholoog. Maar dit gaat over het interpreteren van twee hele simpele lijntjes; zie hier op Google Ngrams.

Wat zeggen deze lijnen ons? Op het eerste gezicht zou je zeggen het aantal files die over de experimentele psychologie wordt geschreven op internet aan het afnemen is en daarvoor plaatsmaakt voor de neurosciences. Voordat we dit kunnen concluderen zijn er een aantal zaken van belang zijn:

- Is de categorie 'experimentele psychologie' vs. 'neurosciences' dichotoom; dwz, kan een studie niet in beide categorieën vallen of juist wel?

- Experimentele psychologie is interdisciplinair; vandaar ook dat deze studies mede onder neurosciences kunnen vallen.

- Voor neurosciences geldt dit natuurlijk ook, maar er is maar een klein deel van dit gebied dat onder experimentele psychologie valt.

De neuroscience wordt in heel veel disciplines toegepast en de groei is zo sterk omdat de techniek verbetert. Dit is goed in de curve te zien. De afname in de experimentele psychologie lijkt me dus eerder te wijten aan experimenteel psychologische onderzoeken die nu onder het neuroscience gebiedje vallen.

Conclusie: cijfers zijn maar van weinig betekenis als je ze niet kan interpreteren! Het interpreteren kan pas als er genoeg achtergrondinformatie bekend is.

Waar moet je kijken?

the juggler from Johannes Vockeroth on Vimeo.

In het oog is er maar een klein deel dat gevoelig genoeg is om de wereld in detail waar te nemen: de fovea. Zoals je in het filmpje hierboven kunt zien moet je dus steeds kiezen waar je naar moet kijken. We bewegen ons oog een paar keer per seconde naar een ander punt. Zo'n snelle oogbeweging is een saccade, een tijdje naar een punt kijken is een fixatie. Het uitkiezen van die punten, en het maken van die beweging gaat meestal onbewust. Toch zijn er wel goede redenen voor het uitkiezen van waar je naar kijkt. Door te bestuderen welk punten mensen kiezen om naar te kijken, kunnen we afleiden wat voor processen daar aan vooraf gaan.

Nu kun je dat in het laboratorium heel goed precies onderzoeken, door in detail te bepalen wat er te zien is. Het resultaat is meestal dat er maar enkele punten of lijnen op een beeldscherm te zien zijn. De vraag is natuurlijk in hoeverre wat je daar meet nog opgaat voor de echte wereld, die veel complexer is.

Brein web

Er zijn in de geschiedenis verschillende brein-metaforen gebruikt. Zo stammen uitdrukkingen als 'stoom afblazen' of 'er zit een schroefje bij iemand los' uit de tijd dat stoommachines net uitgevonden waren. De laatste tijd wordt meestal de computer gebruikt. Vorige week kwam er een paper uit dat een nieuwe metafoor erg letterlijk neemt: de internet-metafoor.

Op zich is het internet niet zo'n slecht beeld. We begrijpen steeds beter wat elk stukje van het brein doet. De vraag is nu hoe de stukjes van puzzel bij elkaar passen. Het antwoord zit waarschijnlijk in hoe de puzzelstukjes met elkaar communiceren, oftewel hoe ze met elkaar verbonden zijn in een netwerk. Dat idee bestaat al langer. Een nog vrij nieuwe techniek, 'Diffusion Tensor Imaging' maakt het bijvoorbeeld mogelijk om netwerken in een brein in actie in beeld te brengen. Je komt het hier vast nog wel eens tegen, want dat is echt cool om te zien!

De schrijvers van het artikel The Packet Switching Brain, gaan echter nog een stap verder. Ze stellen dat de manier waarop in het brein informatie verstuurd wordt, dezelfde is als die op het internet. Dat betekent dat een grote brok informatie eerst in stukjes gehakt wordt. Vervolgens worden die stukjes elk met een ontvangts-adres steeds naar een punt in het netwerk doorgegeven dat dichter in de buurt van het ontvangst-adres is. En eenmaal op het ontvangst adres aangekomen wordt alles weer gecombineerd, tot bijvoorbeeld een beeld of geluid.

Klinkt logisch. Maar er is geen enkele reden aan te nemen dat er in hersencellen informatie is over de structuur van het gehele netwerk. Dat betekent dat er niet zoiets is als een ontvangst adres, laat staan dat een hersencel een route naar dat adres kan uitkiezen voor een boodschap die langskomst. Daarvoor zou de hersencel slimmer moeten zijn dan het netwerk, en dat is nu juist precies niet mogelijk.

Het is ook moeilijk te rijmen met wat we weten over hoe de structuur van het netwerk in het brein ontstaat. De regel van Hebb stelt dat een neuron een ander neuron vaker zal 'uitlezen' als ze vaker tegelijk actief zijn. Van buitenaf kunnen we zeggen dat ze sterker verbonden zullen zijn als ze nuttige informatie voor elkaar hebben. In het brein worden de netwerken dus aangelegd op basis van de inhoud van informatie die door het netwerk verwerkt wordt. Terwijl dat in het internet niet het geval is, daar is elke verbinding geschikt voor alle mogelijke boodschappen.

Er is nog meer kritiek te uiten, maar het lijkt me duidelijk dat de internet-metafoor in dit paper te sterk is doorgetrokken. Nu is het op zich niet slecht om na te denken over hoe het netwerk in het brein werkt. De auteurs van het paper hebben wel gelijk als ze zeggen dat andere vormen van netwerken niet goed genoeg zijn, het telefoonnetwerk bijvoorbeeld. Hoe kun je informatie in een netwerk versturen waar geen IP-adressen of routers zijn? Blijkbaar is het netwerk in ons hoofd nog slimmer in elkaar gezet dan het internet. Als we weten hoe het werkt zouden we het misschien eens andersom kunnen doen: een internet bouwen naar voorbeeld van het brein.

Daniel Graham en Daniel Rockmore (2010). The Packet Switching Brain. Journal of Cognitive Neuroscience, 23(2), 267-276.

nieuw leven...

Deze post heeft niks met neuroscience te maken maar wel met iets anders wat mij en vele anderen interesseert. Groot nieuws was dat onderzoekster Felisa Wolfe-Simon met collega's van NASA in Science heeft gepubliceerd dat er een nieuwe vorm van leven is ontdekt. Er zijn bacteriën ontdekt die kunnen overleven in een meer vol met arseen (voor normale organismen giftig). Sterker nog, deze bacteriën schijnen in staat te zijn de fosfor component van hun DNA te kunnen uitwisselen met arseen. Dus is de conclusie dat arseen een ander element kan zijn dat betrokken is in het ontstaan van leven, naast koolstof, fosfor en de andere bekende elementen.

Er is al kritiek gekomen vanuit Nederland (Prof. Jef Huisman en Prof. Huub Schellekens), want er bleek in het experiment nog altijd een hoeveelheid aan fosfor te bestaan die meer dan genoeg was voor een bacterie om in te overleven.

Naast deze kritiek zie ik ook een logische fout in dit paradigma. De bacteriën zijn uit hun normale omgeving gehaald, op kweek gezet en aan steeds grotere hoeveelheden arseen blootgesteld. De conclusie dat arseen een element kan zijn waaruit leven kan ontstaan, klopt niet, ook al is het fosfor door arseen vervangen in het DNA. Om de conclusie te kunnen trekken dat er geen fosfor nodig is om leven te laten ontstaan moet er een bacterie gevonden worden die in de eerste plaats ontstaat zonder dat er fosfor in zijn omgeving aanwezig is. De redenatie van deze spannende conclusie is dus de verkeerde kant op gegaan lijkt me...

Ik moet bij dit bericht duidelijk vermelden dat dit helemaal buiten mijn expertise valt waardoor interpretatiefouten mogelijk zijn. Toch een interessant onderwerp waar ik me graag in verdiep!

Bang om rijk te worden

Vorige week stond dit berichtje op NU.nl: "Welgestelde mensen kunnen zich minder goed inleven." Je hebt het misschien al gelezen. Ik vond het wel interessant en heb de wetenschappelijke studie er bij gezocht.

Wat NU.nl schreef was dat welgestelde mensen (proefpersonen met meer geld en een hogere opleiding) meer moeite hebben met het herkennen van emoties dan anderen. De theorie van de onderzoekers was dat welgestelde mensen problemen eerder oplossen met geld, dan door hulp te vragen aan anderen. Daardoor zijn andere mensen minder belangrijk voor ze en heeft het minder zin om emoties van anderen goed in te schatten.

Dat stond ook allemaal in de studie. De onderzoekers hebben dit onderzocht door simpelweg foto's te laten zien aan hun proefpersonen en ze een inschatting te vragen van de emoties van de persoon op de foto. Ze hebben het daarnaast ook in een nagespeeld sollicitatiegesprek onderzocht, waarbij steeds twee proefpersonen tegelijk meededen en ze elkaars emoties moesten inschatten. Het gesprek werd wat serieuzer gemaakt door de belofte dat de 3 beste sollicitanten een behoorlijk geldbedrag zouden krijgen. Het effect bleef hier nog steeds heel goed te zien. Sterker nog, mensen met een lager inkomen maakten meer gebruik van tijdelijke informatie over de situatie van het gesprek om de emoties van de ander in te schatten, en minder van permanentere dingen als de persoonlijkheid van de ander. Het is dus niet alleen iets dat bij foto's optreedt, maar ook in echte situaties!

Een bijzonder detail was dat de proefpersonen beter waren in het inschatten van de emoties van 'europese amerikanen', oftwel blanken. Waarschijnlijk komt dit omdat ze die vaker tegenkomen. Dat zou dan een variant van het 'other race effect' zijn: het incorrecte idee dat mensen van andere rassen er allemaal hetzelfde uitzien.

Het is allemaal niet zo erg als je nu misschien denkt. Rijke mensen zijn niet gevoelloos. Wat bleek namelijk toen gevraagd werd aan mensen zich in te leven in iemand uit een andere inkomensgroep? Het effect was ook sterk afhankelijk van het ingebeelde inkomen! De onderzoekers vertellen niet of het net zo sterk is als bij echt inkomen, maar trekken wel de conclusie dat rijkere mensen, die zich inbeelden armer te zijn, alsnog goed de emoties van anderen kunnen inschatten. Wat ze niet vertellen is of het omgekeerde ook het geval is voor mensen met weinig geld. Kunnen die de emoties van anderen slechter inschatten als ze zich voorstellen rijk te zijn? Het is jammer dat ze dat niet beschrijven, want ze hadden er wel genoeg data voor verzameld.

Michael Kraus, Stéphane Côté en Dacher Keltner (2010). Social Class, Contextualism, and Empathic Accuracy. Psychological Science, 20(10), 1-8.