Het (on)meetbare brein

Het (on)meetbare brein Proost op de wetenschap, SPUI25 Lukas Snoek Universiteit van Amsterdam

Even voorstellen...

Wie ben ik? Lukas Snoek, promovendus psychologie ("Brein & Cognitie") aan de UvA Interesse in de interactie en overlap tussen psychologie, neurowetenschappen, en kunstmatige intelligentie

Wie ben ik? Studie "liberal arts & sciences" (bachelor) aan Amsterdam University College Focus op: Psychologie Biologie Filosofie

Wie ben ik? Daarna deed ik de Research Master Psychology aan de UvA en kreeg ik een bijbaantje als "MRI-assistent" bij het Spinoza Centre for Neuroimaging

De MRI-scanner!

Waar het allemaal begon... "MRI is te gek!" Kijkje in de hersenen - nu kunnen we écht zien wat er gebeurt Tijdens master gespecialiseerd in MRI-analyse voor psychologisch onderzoek Eind 2015 begonnen met PhD

Onderzoek Ontwikkeling en toepassing van (nieuwe) analysemethoden van MRI data voor psychologisch onderzoek

Onderzoek Neurale representatie van emotie

Onderwijs Naast onderzoeker ben ik ook docent! Geef twee mastervakken over "neuroimaging" (hersenscans/mri) Wat is MRI? Hoe doe je MRI-analyses? Hoe interpreteer je resultaten?

Het komende half uurtje... Spoedcursus MRI Wat meet je nou precies? Hoe kan men MRI toepassen voor (psychologisch) onderzoek? En vooral: wat kun je er wel en niet uit concluderen?

Wat is MRI nou eigenlijk?

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen

Hele sterke magneet

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen LAAG Magnetisch veld HOOG

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen Energie-golf ("RF pulse") LAAG Magnetisch veld HOOG

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen LAAG Magnetisch veld HOOG

MRI "Magnetic Resonance Imaging" Meet waterstof-atomen in de hersenen Magnetisch veld

Wow, dus je meet een perfect beeld van de hersenen?

Wat meet je eigenlijk? Nou, nee. Je meet het gemiddelde van heeeeel veel neuronen

Wat meet je eigenlijk? Als gevolg heb je een hele "grove" meting van het brein ("lage resolutie")

Wat meet je eigenlijk? Hoe het "echt" is... Wat een MRI-scanner meet... Een analogie...

MRI vs. fmri Twee meet-technieken in MRI: Structureel: meet hersenstructuren ("foto") Functioneel (fmri): meet hersenactivatie ("filmpje")

Structureel MRI Functioneel (fmri) d j i T

Structureel MRI Functioneel (fmri)

MRI vs. fmri Twee meet-technieken in MRI: Structureel: meet hersenstructuren ("foto") Functioneel (fmri): meet hersenactivatie ("filmpje") Beide technieken worden gebruikt in psychologisch onderzoek

Hoe pas je dan MRI toe in psychologisch onderzoek?

MRI analyses Door uiteraard een heleboel mensen (proefpersonen) in de scanner te stoppen en daarna op een slimme manier gemiddelden te berekenen van hun MRI-scans...

Een voorbeeldje (structureel): Het autistische brein...

Voorbeeld 1 Hebben mensen met autisme een andere hersenstructuur dan mensen zonder autisme?

Autisme-groep Controle-groep... 1 Gemiddelde 2... 50 1 2 50 Gemiddelde

Wat is er nou mis met deze conclusie?

Gemiddeld verschil Autisme-groep Controle-groep 80 70 60 Aantal mensen Gemiddelde autisme Gemiddelde controle 50 40 30 20 10 0 (klein) Grootte van de amygdala (groot)

Gemiddeld verschil Autisme-groep Controle-groep 80 70 60 Aantal mensen 50 Mensen in autisme-groep met grotere amygdala dan mensen in de controle-groep 40 30 20 10 0 (klein) Grootte van de amygdala (groot)

Gemiddeld verschil Autisme-groep Controle-groep Mensen80 in controle-groep met kleinere amygdala dan 70 mensen in de autisme-groep 60 Aantal mensen 50 40 30 20 10 0 (klein) Grootte van de amygdala (groot)

Een (significant) verschil zegt nog niks over het individu! Autisme-groep Controle-groep 80 70 60 Aantal mensen 50 40 30 20 10 0 (klein) Grootte van de amygdala (groot)

Gemiddeld? MRI onderzoek rapporteert vaak een gemiddeld verschil

Gemiddeld? MRI onderzoek rapporteert vaak een gemiddeld verschil 'Gemiddeld gezien hebben mensen met autisme een ieeeets kleinere amygdala'

Waarom werken we dan met gemiddelden?

Gemiddeld? simpelweg omdat MRI-metingen niet perfect zijn: de data is "ruizig" (noisy)

Hoe het "echt" is...

Hoe het "echt" is... Proefpersoon 1 Wat MRI meet...

Hoe het "echt" is... Wat MRI meet... etc

Hoe het "echt" is... Gemiddelde! Wat MRI meet...

Gemiddeld? simpelweg omdat MRI-metingen niet perfect zijn: de data is "ruizig" (noisy) Middelen verbetert de data-kwaliteit maar leidt tot minder "sterke" conclusies: conclusies over gemiddelden, niet individuen

Hoe zit dat dan met functionele MRI (fmri)?

Structureel vs. functioneel Veel psychologisch onderzoek gebruikt fmri om hersenactiviteit te meten Net zoals structurele MRI, werkt fmri met gemiddelden Hoe gaat dat dan in zijn werk? Voorbeeldje: reageert het brein van mannen anders op emotionele stimuli dan het brein van vrouwen?

fmri Gemiddelde > Gemiddelde

Een voorbeeld: Het politieke brein?

Een voorbeeld van fmri onderzoek Is hersenactiviteit verschillend tussen liberalen en conservatieven?

Het politieke brein? Proefpersonen deden een gok-taakje in the MRI-scanner: 50% kans dat je het krijgt, 50% kans dat je het verliest! 100% kans dat je het krijgt 20 cent OF 1 euro?

Het politieke brein? Proefpersonen deden een gok-taakje in the MRI-scanner Vervolgens keken ze naar het verschil in activiteit voor risicovolle beslissingen (50/50) tussen liberalen en conservatieven

Resultaten Meer activiteit in de amygdala en insula bij conservatieven dan bij liberalen!

Conclusie Amygdala/insula zijn gebieden die betrokken zijn bij (o.a.) emotionele processen Dus: conservatieven laten zich meer leiden door emotie bij het nemen van beslissingen! VS.

Deze conclusie klopt (wederom) niet!

Reverse inference Veronderstelt dat de amygdala/insula specifiek activeert bij emotie

Specificiteit In andere woorden, hoewel het klopt dat... ALS emotie, DAN insula het tegenovergestelde: ALS insula, DAN emotie is niet per se waar!

Beweging Pijn Insula Bewustzijn Emotie brein proces Empatie Homeostase

Insula Emotie? 'Omgekeerde inferentie': Brein proces

Specificiteit Er zijn maar heel weinig hersengebieden (zoals de insula) specifiek voor een psychologisch proces (zoals emotie)

Specificiteit Kortom: we weten eigenlijk nog té weinig over de hersenen om dit soort conclusies te trekken (brein proces)! Maar het blijft aanlokkelijk: het maken van MRI-scans om meer te weten te komen over een proces (brein proces) en dit leidt af en toe tot idiote onderzoeken...

Your brain on Gangnam style...? Maar wat meet het? Genot? Verveling? Irritatie?

The cheesy brain?

Deze 'omgekeerde inferenties' (brein proces) worden vaak gedaan in 'toegepaste neurowetenschappen' en popular science...

Wat betekenen deze studies? Deze studies gebruiken hersenscans als doel op zich! Maar dit verondersteld dat we precies weten wat het brein doet op welk moment (specificiteit)

Moeten we dan maar gewoon stoppen met hersenscans maken?

Populariteit De "hype cycle" MRI is de oplossing voor alles! (~2010) MRI als één van de tools van de psycholoog/neurowetenschapper Inzicht: MRI kan nuttig zijn om het brein beter te begrijpen Inzinking: heel veel MRI studies leiden niet tot meer inzicht... MRI uitgevonden (1971) Tijd

Hoe nu verder? We begrijpen nog nauwelijks iets van het brein Alles wat we willen begrijpen van het brein < 1 km > Ongeveer 5 cm...

Hoe nu verder? We begrijpen nog nauwelijks iets van het brein wat leidt tot problemen bij interpretatie Brein proces conclusies zijn problematisch! Gebruik hersenscans als middel en niet als doel op zich Focus op fundamenteel onderzoek om het brein eerst beter te begrijpen

Bedankt voor het luisteren!

Zelf-diagnose psychopatie...