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.

Lezen van taal & gezicht

In onze maatschappij is het logisch dat we naar school gaan en leren te lezen. Het lezen gaat de meesten zo makkelijk af dat we het automatisch doen, bijvoorbeeld het lezen van ondertitels of moeite hebben met de kleur van een woord opnoemen als dit niet overeenkomt met de betekenis van het woord (ofwel het Stroop effect).

Stroop effect (Stroop 1935). Probeer de kleur van de
inkt te benoemen terwijl je het woord zelf negeert.

Recentelijk is er een studie in Science gepubliceerd met als doel te onderzoeken wat het effect van alfabetisme op het brein is. Er waren twee stellingen die getest werden. De eerste stelling gaat er vanuit dat lezen alleen maar een verrijking is voor de hersenen: Door plasticiteit in de hersenen worden er meer en betere netwerken gevormd om perceptuele informatie te verwerken. Lezen heeft dus alleen een gunstig effect op het brein. De tweede stelling gaat er vanuit dat lezen evolutionair gezien pas heel laat is begonnen, zodat er in onze anatomie nog geen onafhankelijke netwerken kunnen zijn ontstaan. Het lezen gebruikt dus capaciteiten van hersendelen die voor andere functies verantwoordelijk zijn. Dit zou ertoe kunnen leiden dat deze gebieden meer gespecialiseerd zijn in het lezen, de andere (oudere) functies meer achterwege laten.

Voor het experiment hebben de auteurs gebruik gemaakt van meerdere groepen proefpersonen: alfabeten die al van jongs af aan konden lezen; alfabeten die het zichzelf later aan hebben geleerd; analfabeten; en alfabeten die overeenkwamen waren op sociaal-economische status met de analfabeten. Deze mensen werden in de scanner getest tijdens de presentatie van verschillende stimuli; een visueel checkerboard; gesproken of geschreven woorden. Bij iedereen die kon lezen, werd een hersendeel actief dat al vaker gevonden is bij het zien van geschreven woorden; de visual word form area (VWFA). Ook andere gebieden die waarschijnlijk belangrijk zijn voor lezen werden in dit geval actief; bijvoorbeeld de linker frontale, de occipitale en de linker superieure temporale sulcus. Ook de VWFA wordt alleen links gevonden. Consistent met andere bevindingen is taal vooral een aangelegenheid voor de linker hersenhelft. Bij ex-illiterates (mensen die later leerden lezen) werden extra hersendelen actief (meer bilaterale, ventrale en parietale gebieden); een patroon dat vaak gezien wordt bij erg aandachtig lezen en kinderen die het net leren.

Interessanter wordt het als we kijken naar de andere functies die worden aangestuurd door hetzelfde netwerk als het lezen. De hersengebieden die daarvoor verantwoordelijk zijn verschuiven meer naar rechts! Lezen versterkt dus de lateralisatie (specialisatie van hersenhelften), niet alleen voor taalverwerking, maar dus ook voor andere meer ruimtelijke opgaves, zoals het detecteren van een gezicht, huis of een gereedschap (die worden nu meer rechts verwerkt). Bovendien wordt alleen het gebied dat verantwoordelijk is voor het verwerken van gezichten (fusiform gyrus) significant minder actief tijdens het zien van een gezicht. Een spannende hypothese is dus dat we misschien iets minder efficiënt worden in het lezen van gezichten, wanneer we taal kunnen lezen.

Stanislas Dehaene, et al. (2010). How learning to read changes the cortical networks for vision and language. Science 330, 1359-1364.