Wat gebeurt er in ons brein wanneer we anderen observeren?

Wanneer we sociale interacties aangaan, zoals het schudden van handen of het praten met elkaar, is het cruciaal om de acties van anderen te observeren. Maar wat gebeurt er precies in ons brein tijdens dit proces: hoe praten de verschillende hersengebieden met elkaar? Onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut geven voor het eerst antwoord op deze vraag: onze waarneming van wat anderen doen hangt meer af van wat we verwachten, dan van wat we daadwerkelijk zien.

Al langere tijd proberen onderzoekers te begrijpen hoe onze hersenen de handelingen van anderen verwerken. Zo is het bekend dat er bepaalde gebieden in de hersenen actief zijn wanneer we naar acties kijken, vergelijkbaar met wanneer we dezelfde handelingen zelf uitvoeren. Er werd gedacht dat hersengebieden geactiveerd worden in een bepaalde volgorde: eerst activeert het zien van wat anderen doen de visuele hersengebieden (betrokken bij zicht), en later de pariëtale en premotorische gebieden die we gebruiken om vergelijkbare handelingen zelf uit te voeren. Dit is onderzocht door de hersenactiviteit bij mensen en apen te meten terwijl ze eenvoudige handelingen bekeken, zoals het oppakken van een mes. In het echte leven gebeuren deze handelingen meestal niet geïsoleerd; ze volgen een voorspelbare volgorde om een doel te bereiken, zoals ontbijt maken. Hoe gaat ons brein hiermee om?

Chaoyi Qin, Frederic Michon en hun collega’s, onder leiding van Christian Keysers en Valeria Gazzola proberen te ontrafelen welke netwerken er betrokken zijn bij het observeren van anderen die dagelijkse handelingen uitvoeren. ‘Ons brein negeert vaak wat binnenkomt via onze ogen en vertrouwt meer op voorspellingen van wat er zou moeten gebeuren’, zegt Christian Keysers, een van de hoofdauteurs van de studie en directeur van het Social Brian Lab. Het team kon dit, in samenwerking met Jichi Medical University Japan, onderzoeken door naar de hersenactiviteit van epilepsiepatiënten te kijken die voor medische doeleinden intracranieel eeg-onderzoek moesten ondergaan. Dit is een onderzoek naar de elektrische activiteit van de hersenen, waarbij de elektroden niet op de schedel, maar onder de schedel zitten.

Unieke kans

De techniek heeft als voordeel dat het mogelijk is om direct opnames van het brein te maken en wordt daarom vaak ingezet als laatste stap voor medicatieresistente epilepsiepatiënten, om de exacte bron van epilepsie vast te kunnen stellen. Deze patiënten hebben een periode waarbij de diagnostiek voorbij is, maar ze nog steeds de elektrodes onder de schedel hebben. Dit biedt de mogelijkheid om tijdens dit tijdsframe ander onderzoek te verrichten, en hier hebben de onderzoekers dankbaar gebruik van gemaakt.

De deelnemers voerden tijdens het experiment een simpele taak uit: ze keken naar een video waarin verschillende dagelijkse handelingen uitgevoerd werden, zoals het maken van ontbijt of het vouwen van een shirt. Tijdens het kijken werd ondertussen hun hersenactiviteit geregistreerd via de geïmplanteerde elektroden in de gebieden die betrokken zijn bij het waarnemen van de handelingen. Er werden twee verschillende condities getest, die allebei resulteerden in verschillende hersenactiviteit tijdens het kijken. Bij de één werd de video in normale volgorde getoond: je ziet iemand een broodje pakken, dan een mes, dan het broodje opensnijden, dan wat boeter erop smeren, enzovoort. Bij de ander werden de afzonderlijke handelingen herschikt in een willekeurige volgorde. Mensen zagen dezelfde handelingen in beide omstandigheden, maar alleen in de natuurlijke volgorde kon hun brein voorspellen welke handeling erna komt.

Andere informatiestroom

Met behulp van geavanceerde analyses in samenwerking met Pascal Fries van het Ernst Strüngmann Instituut (ESI) in Duitsland kon vastgesteld worden dat wanneer deelnemers naar de onvoorspelbare volgorde keken, de hersenen inderdaad een informatiestroom hadden zoals het klassieke model voorspelde: van visuele hersengebieden (belangrijk voor zicht) naar pariëtale en premotorische gebieden, die ook onze eigen handelingen aansturen. Maar toen deelnemers naar de natuurlijke sequenties keken, veranderde de activiteit dramatisch. “Nu kwam de informatie eigenlijk van de premotorische gebieden, die weten hoe we zelf ontbijt klaarmaken, naar de pariëtale cortex, en onderdrukte de activiteit in de visuele cortex,” legt Valeria Gazzola uit. “Het is alsof ze stopten met zien met hun ogen en begonnen te zien wat ze zelf zouden hebben gedaan.”

Hun bevinding maakt deel uit van een bredere realisatie in de neurowetenschappelijke gemeenschap dat onze hersenen niet eenvoudigweg reageren op wat binnenkomt via onze zintuigen. In plaats daarvan hebben we een brein dat continu voorspelt wat erna komt, en hiernaar handelt. We zien de wereld van binnenuit, in plaats van buitenaf. Pas wanneer we iets zien dat in strijd is met onze verwachtingen, worden we ons bewust van wat we daadwerkelijk zien in plaats van wat we verwachten.

Figuur: In het geval van voorspelbare situaties zullen je verwachtingen bepalen wat je uiteindelijk ‘ziet’, gebaseerd op eerdere kennis. Bij onvoorspelbare situaties is dit anders en leunt het brein meer op wat we daadwerkelijk met onze ogen waarnemen.

Bron: Cell Reports

Bekijk hier ook onze infographic