Spiegeltje, spiegeltje

In het schilderij Venus voor de spiegel, ook wel de "Rokeby Venus" genoemd, van Diego Velázquez, zien we de godin Venus, die zich opmaakt en daarbij houdt haar zoon Cupido een spiegel omhoog. In de spiegel zien we het gezicht van Venus en het lijkt of Venus zichzelf bekijkt in de spiegel. Dat is echter onmogelijk, gegeven de opstelling. Venus zou eigenlijk alleen het gezicht van de toeschouwer kunnen zien. Onderzoekers van het Visual Perception Lab, van Marco Bertamini en Rebecca Lawson, hebben deze misinterpretatie in 2003 het "Venus effect" genoemd.

Spiegels komen in de natuur niet zo veel voor. Ondanks dat we ze tegenwoordig elke dag wel tegenkomen, hebben we er blijkbaar nog steeds moeite mee te begrijpen hoe ze precies werken.

Inmiddels hebben dezelfde onderzoekers een paar leuke experimenten gedaan om te zien of het effect ook optreedt in echte situaties of foto's daarvan. Daarover is dit jaar een artikel gepubliceerd. Als eerste deden ze een experiment met een mannequin in een kamer. Door een klein raampje in de deur kon via een spiegel het gezicht van de mannequin gezien worden. De mannequin kon zichzelf dus niet zien in de spiegel, en toch zeiden 16 van de 22 proefpersonen (73%) dat ze zichzelf kon zien! Bij 22 andere proefpersonen, die alleen een foto te zien kregen gaven nog steeds 14 van de 22 proefpersonen (64%) hetzelfde antwoord. De statistiek zegt dat die aantallen niet van elkaar verschillen (voor de liefhebbers: met een chi-kwadraat toets). Dat betekent dus dat het effect niet alleen bij schilderijen optreedt, maar ook bij foto's, en het belangrijkste voor de onderzoekers: foto's roepen het effect net zo sterk op als echte situaties. Alle andere experimenten deden ze namelijk met foto's.

In het eerste artikel uit 2003 schreven de onderzoekers nog dat het effect alleen bij schilderijen en andere plaatjes optrad. Dat is dus al niet zo. De eerdere verklaring was ook dat mensen het beeld in de spiegel zien als een plaatje, wat er van alle kanten hetzelfde uitziet. Dat blijkt ook niet echt het geval.

Nog 3 experimenten werden uitgevoerd met foto's van mensen die in een spiegel keken, en telkens vonden ze het effect. Ook als het gezicht van 'Venus' niet in de spiegel te zien was, maakte de proefpersonen verkeerde inschattingen van wat 'Venus' in de spiegel zou kunnen zien. In een laatste test moesten proefpersonen op een boven- of zijaanzicht van een kamer aangeven welk deel van de muur een poppetje via een spiegel zou kunnen zien. Ook hierbij maakten ze inschattingsfouten.

Spiegels zijn dus moeilijk! Het is lastig je voor te stellen wat een ander via een spiegel wel en niet kan zien.

Marco Bertamini, Rebecca Lawson, Luke Jones en Madeline Winters (2010). The Venus effect in real life and in photographs. Attention, Perception & Psychophysics, 72(7), 1984-1964.

actie en perceptie

Mijn eerste post houd ik dicht bij mijn eigen onderzoek maar ik zal ook over andere onderwerpen schrijven. De vraag die ik vooral gesteld heb tijdens mijn promotie is: wat voor invloed heeft ons handelen op onze waarneming?

Als je een nieuwe beweging wilt leren zal je vaak naar anderen om de beweging kunnen internaliseren. Je stelt je als het ware voor hoe jij deze (acrobatische) beweging zelf uitvoert, zodat je de beweging van de ander op je eigen lichaam projecteert. Je hebt zelf waarschijnlijk al ervaren dat dit soort trucjes helpt om jezelf te trainen. Kortom, perceptie beinvloedt actie (en dus de kwaliteit van je handelingen).

Hoe zit dit met de omgekeerde vraag: beinvloedt actie ook perceptie? Ik ben natuurlijk niet de eerste geweest die dit heeft onderzocht en van de vorige onderzoeken kan je een samenvatting vinden in twee van mijn publicaties (zie hieronder). Dit is een beknopte beschrijving van de bevindingen:

-> Het leren van een nieuwe beweging verbetert het discriminatievermogen van deze beweging. In het onderzoek werden mensen getraind om een a-typische beweging uit te voeren terwijl er geen visuele informatie van de beweging werd gegeven, en voor en na de training was er een visuele discriminatietest. In die test werden altijd twee bewegingen achter elkaar gepresenteerd en de proefpersonen gaven met een knopdruk aan of die identiek waren of verschillend. Na de training werd de getrainde beweging beter van andere bewegingen onderscheden dan voor de training. Bij proefpersonen die niet succesvol waren in het leren van de nieuwe beweging was dit effect er niet. Ook een controlegroep die een ongerelateerde beweging leerde, verbeterde niet in het visuele discriminatievermogen. Dit leert ons dat het brein informatie kan gebruiken vanuit het eigen motorische (output) systeem, om inkomende (input) informatie uit een andere modaliteit te interpreteren. Waarschijnlijk gebeurt de integratie in gebieden die meerdere modaliteiten met elkaar verbindt.

Dit tweede onderzoek hebben Marius en ik samen uitgevoerd (beide als 1st author).
-> Het uitvoeren van simpele bewegingen kan de perceptie van een tweeduidige stimulus beinvloeden. In dit onderzoek werd een filmpje getoond waarin veel puntjes in de vorm van een cylinder bewogen. Daardoor kon de cylinder als met de klok mee of tegen de klok in waargenomen worden. Dit percept wisselt bij iedereen en de wisselmomenten zijn bij iedereen anders (de stimulus blijft altijd gelijk). Wanneer mensen bewegingen maakten in dezelfde richting als de waargenomen stimulus bleef dit percept stabieler (de gemiddelde tijdsduur van een waarneming werd langer) dan wanneer mensen bewegingen moesten maken in de tegenovergestelde richting. Wanneer mensen een voorgedefinieerde beweging moesten maken dat niet aan het eigen percept gekoppeld was (maar met dezelfde rotatie-as), was dit niet het geval. Dit duidt er niet alleen op dat het brein graag informatie wil matchen, maar dat actie alleen een invloed heeft op perceptie als deze relevant zijn voor elkaar. Dit is op zich logisch, want het zou niet echt praktisch zijn als we al onze irrelevante bewegingen zouden matchen met onze omgeving.



Referenties:

Beets IAM, Rösler F, & Fiehler K (2010). Non-visual motor learning improves visual motion perception: Evidence from violating the two-thirds power law. Journal of Neurophysiology 104, 1612-1624.

Beets IAM, 't Hart BM, Rösler F, Henriques DYP, Einhäuser W, & Fiehler K (2010). Online action-to-perception transfer: only percept-dependent action affects perception. Vision Research, 50, 2633-2641.

Dorsaal vs. Ventraal

In de neurowetenschappen bestaat het idee dat visuele informatie gesplitst is in twee onafhankelijke ‘stromen’ (plaatje hieronder van Wikipedia). Bovenin de hersenen loopt de dorsale stroom (groen) die gespecialiseerd is voor het omzetten van visuele informatie in acties en onderin de hersenen loopt de ventrale stroom (paars) die gespecialiseerd is in het herkennen van objecten en de gewaarwording van onze visuele wereld regelt. Vooral na de experimenten van Milner en Goodale met patient DF is dit idee populair geworden. Deze patiente mist door een ongeluk de ventrale stroom en heeft dus geen gewaarwording van objecten. Toch kan ze moeiteloos een brief in een brievenbus gooien, ook als die brievenbus scheef staat.

Normale mensen ervaren iets soortgelijks bij de Ebbinghaus illusie (plaatje hieronder). De twee cirkels in het midden zijn exact even groot, maar door de andere cirkels eromheen zien we de linker cirkel als groter dan de rechter cirkel. Als je de cirkels nu van hout maakt en je laat mensen net zo lang een van beide middelste cirkels vervangen door een net iets grotere of een net iets kleinere totdat ze er even groot uitzien, dan liggen er toch twee verschillende houten schijven op tafel. Nu komt het interessante: als je dezelfde mensen vervolgens de schijven laat oppakken, dan zie je aan het begin van de handbeweging al verschil in de opening tussen de vingers. Je acties zijn dus gericht op de werkelijke grootte van de schijven, die anders is, terwijl je denkt dat ze even groot zijn.

De “twee stromen hypothese” is aantrekkelijk, omdat het een relatief simpele verklaring geeft voor wat we kunnen zien in experimenten en het komt behoorlijk goed overeen met wat er verder nog bekend is over de anatomie en functieverdeling van de hersenen. Toch vertrouwt niet iedere wetenschapper de hypothese. In de laatste editie van Vision Research vond ik een artikel van Thomas Schenk, van de Universiteit van Durham (toevallig staat een artikel van mij ook in die editie). Hij heeft een paar interessante punten, waaronder een met een illusie, en die zijn altijd leuk.

Het gaat om de illusies die je kunt maken met objecten met een bekende grootte. Ik heb twee foto’s gemaakt van twee van mijn koffiekopjes. Kijk eerst eens naar de eerste en probeer te zeggen welke groter is. In de foto, en op je netvlies, heeft het linker kopje een grotere oppervlakte. Toch zien de kopjes er ongeveer even groot uit. In ieder geval is het niet makkelijk te zeggen dat de rechter groter is. Kijk eens naar de tweede foto en probeer te zeggen welk kopje dichterbij staat. Ondanks dat ik weet dat ze exact even ver van de camera staan, lijkt het toch alsof het rechter kopje dichterbij is. Dat komt omdat we de twee kopjes als gelijk zien en dan kan het rechter kopje alleen een grotere netvlies oppervlakte hebben als het dichterbij is.

De illusie die Thomas Schenk bespreekt is een andere variant hiervan, die alleen werkt als je de objecten kent. De acties van patiente DF worden wel degelijk beinvloed door dit soort illusies, ondanks dat ze het hersengebied dat objecten voor waarneming verwerkt niet heeft. Dat betekent dus dat er ergens anders, misschien in de dorsale stroom, ook aan objectwaarneming gedaan wordt. In ieder geval is het niet zo simpel dat er twee stromen van informatie zijn die nooit meer bij elkaar komen.

In zekere zin is dit geen nieuw idee, anderen hebben er ook al eens over geschreven. Toch is het voor mij een mooie aanleiding eens stil te staan bij hoe het brein functioneert, en vooral hoe visuele waarneming geintegreerd is met de rest van het brein. Niet alle licht dat op het netvlies valt, wordt waargenomen. En datgene wat we waarnemen is niet altijd correct, zoals bij illusies. Illusies laten ons zien waar het brein een praktische short-cut maakt. In de meeste gevallen werkt die short-cut wel, en dat zijn de gevallen waarvoor het systeem is ingericht. Vaak komt dat er op neer dat je in de echte wereld nou eenmaal snel beslissingen moet nemen. Onze waarneming dient die functie. Maar dat wat we waarnemen is niet altijd de waarheid.

Thomas Schenk (2010). Visuomotor robustness is based on integration not segregation Vision Research 50:2627-2632.

Vergelijkende visuele wetenschap

Vandaag kwam ik een artikel tegen over comparative vision science (vergelijkende visuele wetenschap). Ik denk dat het 'comparative' heet naar analogie van 'comparative biology', dat is een tak van biologie die verschillende soorten met elkaar vergelijkt. De schrijvers begonnen met uit te leggen dat ze prestaties van mensen en vogels bij het doen van visuele taken (bijvoorbeeld iets zoeken in een plaatje) met elkaar willen vergelijken. Als je weet welke dingen vogels en mensen hetzelfde doen en wat ze anders doen, heb je iets over beide geleerd. Bepaalde principes in het begrijpen van onze visuele wereld zijn misschien algemeen, en worden daardoor door beide hetzelfde gedaan. Hoewel dat ook kan komen omdat we gemeenschappelijke voorouders hebben. En dingen de we anders doen, verraden iets over waar ons visuele systeem voor gebouwd is.

Ze beargumenteren verder dat het laten zien van 2D plaatjes aan vogels geen goede analogie is voor wat die in hun dagelijkse leven doen om hun brood te verdienen. Alleen mensen kennen namelijk 2D plaatjes, omdat ze die zelf maken en gebruiken in door hen zelf vormgegeven, kunstmatige omgevingen. Voor vogels, en de meeste andere diersoorten, hebben ze geen enkele relevantie. Ook is bijvoorbeeld een zoektaak waarbij een abstract symbool temidden van andere symbolen gezocht moet worden geen taak voor een vogel. De schrijvers hebben het er niet over dat de symbolen die wij begrijpelijk vinden misschien voor vogels helemaal niet zo intuitief zijn, of bijvoorbeeld dat ze andere kleuren waarnemen dan die door een computer scherm of tv kunnen worden weergegeven. Als je dus goede 'comparative visual science' wil doen, moet je dieren geen mensen-taak laten doen, maar een taak die voor hen natuurlijk is.

Waar de schrijvers van het stuk het niet over hebben is dat als je visuele waarneming bij mensen wil doen, je ze eigenlijk ook natuurlijke taken moet laten uitvoeren. Hoe vaak komt het in het dagelijks leven voor dat we een rechthoekje moeten zoeken tussen ander rechthoekjes die net een iets andere kleur hebben? Bij het zoeken van rechthoekjes kun je misschien denken aan bankpasjes in je portemonnee, of CD's in je muziekverzameling. Maar die rechthoekjes hebben meestal heel andere kleuren, zijn voorzien van handige logo's en teksten en bovenal zijn ze vaak door jou zelf geordend. Al met al kan er niet echt sprake zijn van 'zoeken' zoals dat vaak in een vision lab gedaan wordt.

Helaas zijn er geen experimenten of observaties beschreven die het oplossen van visuele taken door vogels en mensen met elkaar vergelijken. Ik zie wel dat ze een artikel gaan publiceren in een ander tijdschrift, misschien zijn daar echte resultaten te lezen.

Mensen vergelijken met andere diersoorten kan nieuwe inzichten opleveren. Maar voor elke soort geldt dat waarneming er toe dient om informatie te verzamelen waarmee competent gedrag vertoond kan worden. En wat competent gedrag is, hangt altijd van de soort en de context af. Er zijn steeds meer experimenteel psychologen, en andere neurowetenschappers, die echte taken in het lab halen, of zelfs het lab uit gaan om in de echte wereld te meten. De uitkomsten van dat soort werk zijn hopelijk relevanter voor het dagelijks leven. Het is allemaal nog niet zo lang bezig, misschien tien jaar, dus hoe nuttig het is moeten we nog afwachten. Zulk onderzoek heeft ook nadelen; omdat de echte wereld niet zo goed te controleren is als een laboratorium situatie, zit er altijd veel ruis in de data. In het lab werk je dus sneller en preciezer, en dat is natuurlijk goed als je je baan wil houden (wie wil dat niet?) maar het is ook goed dat we beginnen het lab onderzoek aan te vullen met onderzoek in de echte wereld.

Fabian A. Soto and Edward A. Wasserman (2010). Comparative Vision Science: Seeing Eye to Eye? Comparative Cognition and Behavior Reviews 5:148–154.

Open Access voordeel

Kwam vandaag via twitter dit artikel tegen op PLoS One: Self-Selected or Mandated, Open Access Increases Citation Impact for Higher Quality Research. Voor de niet ingewijden: Open Access gaat over het aan allen beschikbaar stellen van wetenschappelijke artikelen, in plaats van alleen aan abonnees. Ik was altijd voorstander van Open Access omdat de prijzen van abonnementen zo hoog zijn dat veel arme universiteiten (in de derde wereld bijvoorbeeld) ze niet betalen kunnen en hun onderwijs en onderzoek daar natuurlijk onder lijdt. Ook is het natuurlijk fair wanneer onderzoek dat van belastinggeld betaald wordt op een transparante manier publiek gemaakt wordt. Maar het heeft volgens dat artikel ook voor de schrijvers van wetenschappelijke artikelen voordeel om hun werk in Open Access tijdschriften te publiceren.

Overigens, PLoS One zelf is een zeer succesvol Open Access tijdschrift.

Het onderzoek in dit artikel laat zien dat artikelen waarvan de tekst zelf op internet staat, vaker geciteerd worden. Vaak geciteerd worden is een maat voor het succes van een wetenschapper, omdat een citatie altijd een teken is dat je werk relevant is, zelfs al is het niet gewaardeerd. En als je werk makkelijk te krijgen is, dan lezen en citeren anderen het ook makkelijker. Dit geldt overigens vooral voor onderzoek van hoge kwaliteit.

In dit onderzoek werden Open Access tijdschriften vergeleken met andere tijdschriften. Van de andere tijdschriften bekeken de onderzoekers of de schrijvers alternatieve manieren om artikelen openbaar te maken hadden gebruikt. In sommige vakgebieden bestaan er websites om voor publicaties alvast vroege versie van de tekst te uploaden. Dat is dan een versie waarover het tijdschrift geen copyright heeft, sowieso niet over de inhoud en zeker niet over de lay-out.

Dus: wetenschappers doen er niet alleen anderen een plezier mee als ze zorgen dat hun beste werk gratis te downloaden is, het helpt ze zelf ook.

Yassine Gargouri, Chawki Hajjem, Vincent Larivière, Yves Gingras, Les Carr, Tim Brody, Stevan Harnad (2010). Self-Selected or Mandated, Open Access Increases Citation Impact for Higher Quality Research. PLoS ONE, 5(10).