Wie kiest er eigenlijk: wij of onze hersenen? Stan Gielen Afd. Biofysica Radboud Universiteit Nijmegen
Contents Supervised en unsupervised leren? Wat is een neuron en hoe werkt het Hoe maken wij keuzes? Bewust en/of onbewust? Welke delen van onze hersenen zijn daarbij betrokken?
Lengte nek strepenpatroon
Lengte nek strepenpatroon
Lengte nek strepenpatroon Unsupervised leren
Conclusie Voor leren heb je geen leermeester nodig (hoewel het soms wel handig kan zijn!) Het is een klein wonder dat je, zonder verdere instructies, zelf in staat bent om informatie/patronen te leren, te klassificieren, en te ordenen.
Various types of neurons
Hebb-learning rule 1ms
Leren: Pavlov-reflex
Leren dmv correlatie Hebb-leerregel : gebaseerd op correlatie in activiteit tussen neuronen Als 2 neuronen steeds samen actief zijn, hebben ze iets met elkaar te maken en moeten er verbindingen worden gevormd.
Leren: Pavlov-reflex Lange nek giraffe Geen strepen
Feature detectors in visuele cortex
Samenvatting Het brein heeft feature-detectors. Samen met de leerregels van het brein leidt dit tot klassificatie: groepen van neuronen worden actief bij het zien van bepaalde patronen. Verschillende patronen leiden tot verschillende groepen van actieve neuronen Dit leren en klassificeren gebeurt zonder leermeester.
Oogbeweging naar visueel doel
De visuele cortex is een zeer geavanceerd, maar daardoor traag systeem om beelden te analyseren en vast te stellen wat wel en niet interessant is.
Hoe zit het dan met dieren, die geen cortex hebben, zoals een kikker?
Hoe zit het bij een kikker?
Hoe zit het bij een kikker?
Opsoclonus
Anti-saccade paradigma normal gap
De snelle route bij express saccades?
Blindsight
Conclusie Onze hersenen nemen beslissingen zonder dat wij ons dat bewust zijn! Onbewust maken we veel reflexmatige beslissingen (reflexen, wanneer links afslaan in verkeer) Wij weten dingen zonder dat we ons dat bewust zijn! (NB: we ontkennen zelfs dat we het weten!) Leren gebeurt door corticale systemen, die daarna de geleerde patronen opslaan, waardoor ze automatisch (reflexmatig) gebruikt worden (fietsen, zwemmen, ervaring )
Hoe weten we dat de prefrontale cortex andere hersengebieden onderdrukt?
Experiment! Spelers met wit shirt en spelers met zwart shirt Tel hoevaak de witte spelers de bal overgooien!
Hoe kunnen we hersenactiviteit meten?
F.C. Donders Centre for Cognitive Neuroimagingactivity in visual cortex
Activatie van Heschl s gyrus tijdens auditieve hallucinaties F.C. Donders Centre for Cognitive Neuroimaging
F.C. Donders Centre for Cognitive Neuroimaging
Wat gebeurt er bij het nemen van meer ingewikkelde beslissingen?
Maken mensen wel-overwogen rationele keuzes? Veronderstel, dat in Nederland een gevaarlijke vorm van aziatische vogelgriep opduikt, die ertoe zal leiden, dat 600 mensen zullen sterven. Twee verschillende methoden worden voorgesteld om de uitbraak te bestrijden: Als programma A wordt uitgevoerd, zullen er precies 200 mensen gered worden. Als programma B wordt uitgevoerd is er een kans van 1/3 dat ze allemaal zullen overleven en is er een kans van 2/3 dat niemand gered wordt.
Maken mensen wel-overwogen rationele keuzes? Veronderstel, dat in Nederland een gevaarlijke vorm van aziatische vogelgriep opduikt, die ertoe zal leiden, dat 1200 mensen zullen sterven. Twee verschillende methoden worden voorgesteld om de uitbraak te bestrijden: Als programma C wordt uitgevoerd, zullen er precies 800 mensen sterven. Als programma D wordt uitgevoerd is er een kans van 1/3 dat niemand zal sterven en is er een kans van 2/3 dat alle 1200 personen zullen overlijden.
Maken mensen wel-overwogen rationele keuzes? In de positieve context kiest vrijwel iedereen voor het meest zekere resultaat: Program A In negatieve context maken maken mensen risico-volle keuzes. Gonzalez et al., J. Econ. Psych. 26, 2005
In de positieve context kiest men voor het meest zekere resultaat In de negatieve context kiest men voor het risicovolle aanpak. In de negatieve context duurt het langer voor men een keuze maakt.
Vooral activiteit in prefrontal cortex en parietal cortex. Het maken van keuzes, die weinig risico-vol zijn en tot positieve resultaten leiden vergt minder inspanning dan het maken van keuzes, die veel risico dragen. Gonzalez et al., 2005.
Bewust of onbewuste keuze?
Gok spelletje Er zijn 2 stapels met kaarten : A en B Je krijgt 2000 Euro bij het begin Iedere keer als je een kaart pakt van stapel A krijg je 100 Euro, maar soms moet je een grote boete betalen: gemiddeld maak je verlies bij keuze van A Iedere keer als je een kaart pakt van stapel B krijg je 50 Euro, maar soms moet je een kleine boete betalen: gemiddeld maak je winst bij keuze van B De proefpersoon moet dit proefondervindelijk uitzoeken en zoveel mogelijk winst proberen te maken.
Patienten met een lesie in de prefrontale cortex blijven fout (random) kiezen ook als ze de goede strategie kennen.
Hersengebieden, die alleen actief zijn als er een onmiddelijke beloning is
Hersengebieden, die actief zijn ongeacht of de beloning direct komt, na 2 weken of 1 maand
Implicaties Risicozoeker, sensatiezoeker, novelty seeker (verhoogde activiteit van dopaminergisch systeem) Snelle beslissers : aankopen in een supermarkt Gokverslaving
Conclusie: Prefrontal cortex speelt een belangrijke keuze bij het maken van weloverwogen beslissingen
Waar ligt prefrontal cortex? PFC One flew over the cuckoo s nest!
Take-home message Wij nemen veel beslissingen, zonder dat we ons dat bewust zijn (reflexen, ervaring ) Bij bewuste, weloverwogen beslissingen wordt niet altijd een rationele beslissing genomen (voorbeeld met aziatische griep) Ons brein weet al eerder wat er besloten moet worden dan ons bewustzijn (voorbeeld met 2 stapels kaarten) Soms weten we wat we moeten doen, maar nemen we geen beslissing (lesie in prefrontal cortex)
Vrije wil? Wij nemen veel beslissingen, zonder dat we ons dat bewust zijn (reflexen, ervaring ) Ons brein weet al eerder wat er besloten zal gaan worden dan we ons bewust zijn (voorbeeld met 2 stapels kaarten) Hoe staat het dan met onze vrije wil?
The neural code Firing rate Recruitment Neuronal assembly Synchronous firing
Why flexible synchronization?
Synchronization of firing related to attention Riehle et al. Science, 1999
Mean coherence between MEG (M1) and EMG Fries, Schoffelen et al
Natrium kanaal in membraan
Electro EncephaloGraphy (EEG) SKULL - +
Magneto EncephaloGraphy (MEG) SKULL µ µ MEG signal : 0.1 nt Earth magnetic field: 50 µ T
F.C. Donders Centre for Cognitive Neuroimaging Magneto-EncephaloGraphy (MEG)
Maken mensen wel-overwogen rationele keuzes?