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.