Sciencecafé over breinwetenschap, gedachtenlezen met een fMRI

Eén van de meest in het oog springende wetenschappelijke revoluties van de laatste decennia is die van de breinwetenschappen. Nog niet zo lang geleden konden de functies van het brein alleen maar onderzocht worden aan de hand van patienten met bepaalde breinletsels of -afwijkingen. Als je wist wat er mis was met het brein kon je de symptomen van de patient in relatie brengen met de beschadigde delen van de hersenen.

Inmiddels kan men met fMRI een levend, functionerend brein in kaart brengen. Het principe is eenvoudig. Actieve hersencellen verbruiken meer zuurstof. De bloedtoevoer neemt toe en dus is de hoeveelheid ijzer rond de actieve cellen wat groter. Dat levert een verandering in het magnetisch veld op, dat gemeten kan worden met een functional Magnetic Resonans Imaging (fMRI) scanner.
Ook de technieken om hersengolven te meten zijn beduidend verbeterd. Je kunt onderscheid maken tussen de verschillende hersengolven, die opgewekt worden bij het denken aan verschillende voorwerpen of bewegingen. Dat betekent, dat je een computer kunt besturen door aan bepaalde dingen te denken.

De mogelijkheden die dat allemaal biedt, zijn enorm. Tom de Graaf en Job van den Hurk (jawel, zoon van ...) van de faculteit Psychologie en Neuroscience van de Universiteit van Maastricht filosoferen tijdens het Studium Generale Science Café over de mogelijkheden die het breinonderzoek in de (nabije) toekomst wellicht zal opleveren.


Breinwetenschappen in historisch perspectief
Tom beschrijft de lotgevallen van een spoorwegmedewerker die in 1848 een ijzeren staaf door zijn hoofd kreeg. Hij overleefde het ongeluk maar was na het ongeluk niet meer te genieten. Blijkbaar was in de hersenen een deel verdwenen dat de persoonlijkheid bestuurde. (Zie ook het openingshoofdstuk van 'het maakbare brein' voor een vergelijkbaar verhaal.)
Phrenologie was een tijdlang een serieuze wetenschap die in kaart bracht waar bepaalde talenten in de hersenen zouden zetelen op basis van de vorm van de schedel. Als bij een talentvol iemand de schedel op een bepaalde plaatst een uitstulping had, zou dat kunnen komen doordat de hersenen de schedel op die plaats wat naar buiten hadden gedrukt, zo was de gedachte. Met een psychograaf konden de contouren van de schedel in kaart worden gebracht en daarmee ook de talenten.

Inmiddels kunnen met een fMRI de functiegebieden in kaart worden gebracht. Dat werkt ook andersom. Op basis van bepaalde beelden van actieve hersenen kun je afleiden wat iemand deed. Dat is al een soort gedachten lezen. Een aantal voorbeelden van de mogelijkheden passeren de revue zoals dit Ted-fimpje, dat laat zien dat je met een EEG-headset objecten in een computer met je gedachten kan verplaatsen.


Tom gaat ook even in op 'transcraniële magnetische stimulatie'. Die techniek houdt in dat een deel van de hersenen wordt uitgeschakeld door een sterke magneet. Ook op die manier kan onderzocht worden welke delen van de hersenen welke functie hebben. Door een gerichte stimulatie kan bijvoorbeeld de spraak uitgeschakeld worden. In plaats van uitschakelen kun je ook delen van hersenen stimuleren. Zou je op die manier mensen ook slimmer kunnen maken? Of van een depressie af kunnen helpen?

Kunnen scanners gedachten lezen?
Job gaat verder in op wat de grenzen zijn van wat we nu kunnen en wat er in de toekomst mogelijk is.
Recent besteedde Quest aandacht aan hersenscans. Je zou er niet veel aan hebben: met een scan kun je alleen in kaart brengen wat waar voor dient, net als een landkaart wel kan laten zien waar Utrecht ligt maar niet of het mooie stad is.
Om duidelijk te maken wat nu wel en wat zeker niet met fMRI mogelijk is, geeft Job een minicollege over hoe een scanner informatie uit de hersenen kan aflezen.
De activiteit van hersenen wordt geneten op het niveau van voxels, kleine kubusjes van pakweg een miljoen neuronen. Dat is behoorlijk grofmazig. Maar een waarneming wordt niet op één plek vastgelegd. Er zijn allerlei gebiedjes bij betrokken. Als je bijvoorbeeld een appel ziet wordt dat op allerlei verschillende plaatsen in het brein gereproduceerd. Vorm, kleur, smaak, geur, tast, allemaal eigenschappen die op een één of andere manier worden gerepresenteerd in de hersenen. Dat geeft bij een proefpersoon een bepaald specifiek patroon. Zo'n patroon kan geïnterpreteerd worden.

Inmiddels is bij onderzoek gebleken dat het mogelijk is om uit de hersenscans te reconstrueren wat een proefpersoon ziet. Zelfs filmpjes zijn zeer grofmazig te reconstrueren. Dat brengt gedachtenlezen griezelig dichtbij. Als blijkt, dat dromen gebruik maken van dezelfde (bijvoorbeeld visuele) gebieden in de hersenen die ook gebruikt worden bij het zien, zou je wellicht dromen kunnen reconstrueren.

Vrije wil of niet?
In een bepaald onderzoek werd een proefpersoon gevraagd op een willekeurig moment op één van twee aanwezige knoppen te drukken. Uit de hersenscan was al een behoorlijke tijd van te voren (tot wel 8 seconden) waar te nemen wat de proefpersoon van plan was om te gaan doen. Nog voor die proefpersoon besloten had om op de knop in te drukken was er in de scan al te zien wat hij ging doen. Hoezo vrije wil?
(Leuk boekje in dit kader: het slimme onbewuste.)

Wat brengt de toekomst?
De toekomst zal uitwijzen wat de mogelijkheden maar ook wat de nadelen zijn van deze wetenschap. In de discussie kwamen allerlei zaken voorbij. van onoordeelkundig gebruik (in een rechtzaak, door een verzekering, bij een solliciatie) of  marteling tot compleet 1984-achtige scenario's waar met gedachtenlezende en gedachtenblokkerende helmen mensen tot willoze wezens worden gemaakt. Maar ook fantasieën van ingeprente belevenissen tot Matrix-achtige breinleer methodieken. De meeste van deze zaken werden door de wetenschappers toch als science fiction bestempeld. Mooi slot voor een boeiend science café.

Meer weten over dit onderzoek? Zie op 22 maart de uitzending van Labyrint, waar deze twee wetenschappers hun werk nog eens toelichten.

De ballenbaklogistiek van Lingo

Wie kent Lingo nou niet? Het populaire woordspelletje dat door de week dagelijks door steeds twee teams wordt gespeeld: wie is het best in het raden van (in het vernieuwde format) 5-, 6-, 7- en 8-letterwoorden.
Bij mij thuis heeft een tijdlang een zekere Lingokoorts gewoed nadat beide dochters zich hadden aangemeld. Na een eerste screening een tijd terug werden ze uitgenodigd om 'het spel' te komen spelen. Na al die weken bedenken van talloze woorden waarmee je in twee beurten in elk geval zo veel mogelijk klinkers in beeld hebt en eindeloos oefenen konden ze het letterlijk dromen. De jongste schrok een keertje wakker: "podium, p-o-d-i-u-m". Hoe dan ook, hun woordenschat is in de afgelopen maanden behoorlijk verruimd.

Het avontuur levert meteen een beeld op achter de schermen van zo'n programma. Gedurende drie dagen per maand worden per dag zo'n zes of zeven afleveringen opgenomen. Deelnemers en publiek voor een bepaalde opname worden op een zeker moment bij Studio 31 in Hilversum verwacht. Dat het dan nog wel een paar uur kan duren voordat de opnames beginnen, wordt er niet bij verteld. Voor de programmaleiding is het wel makkelijk: mensen zijn zeker op tijd en als er nog wat extra publiek nodig is, zijn er altijd wel wat mensen die op de tribune willen plaatsnemen. De koffie en meekoekjes waren snel op, wat wil je als je er om 17:00 moet zijn, je eigen kandidaten tegen 19:30 pas aan de beurt bent en de broodjes nog in de auto liggen.

Voorafgaand aan de opname wordt het publiek enthousiast gemaakt door een spreekstalmeester, die de intro, de tussendoor-applausjes, het 'oooh' bij een rode bal en het ongelooflijk debiele 'GROEOEOENN!' even oefent. Ondertussen worden opnames gemaakt die later in de opnames gemonteerd kunnen worden.
Mijn dochters zaten in de laatste editie van de opnamedag. De meligheid en concentratiegebrek bij het personeel was op dat tijdstip onmiskenbaar. Vele scènes moesten even opnieuw. Het kan je overkomen, dat je allemaal oneven getallen op je Lingokaart hebt staan maar bal 29 uit de bak trekt. De ballenjongen was er meermalen bij het wisselen van de ballen met zijn hoofd niet helemaal bij.
De regie laat vlot het trekken van een lingowinnende bal nog een keertje over te doen. De deelnemer neemt de winnende bal in de hand, grabbelt voor nep even met de bal in de hand door de ballenbak en kijkt vervolgens opnieuw blij verrast als met de bal Lingo gehaald wordt.
Uiteindelijk draait het allemaal om routine, zowel voor de medewerkers van het programma als voor de spelers. En de uitslag? Die is te zien in de uitzending van 12 maart. Tipje van de sluier? Een verpletterend 'veni, vidi, vici'! En dus een mooie zakcent voor die meiden...

Slagen met een 9+

Alle ouders zijn trots op al hun kinderen. Bij sommige gelegenheden kun je het je veroorloven om extra trots te zijn op één van die kinderen. En daar je blog een beetje voor te misbruiken...
Vanmiddag studeerde zoon Daan af aan het Conservatorium van de HKU (Utrecht) voor zijn (bij zeer hoge uitzondering tweede) hoofdvak Klassiek Piano. Vorig jaar was hij al geslaagd voor zijn oorspronkelijke hoofdvak Lichte Muziek (zeg maar als jazzpianist).
Een eindconcert is eigenlijk een proeve van bekwaamheid, een meesterproef. Laat nu maar eens zien wat je echt kunt!
Hij startte met een klassiek jazzstuk, een etude van Kapustin, als een mooie brug tussen zijn twee richtingen (bij lichte muziek ligt het accent vooral op akkoorden en improvisaties, bij klassieke muziek op de techniek van het spelen).
in het echte klassieke deel passeerde Bach en zong Hans van Heijningen een aantal liederen.
Daarna weer een leuk experiment van Jacob te Veldhuis: Body of Your Dreams (hier op YouTube, wel met een andere pianist). Te Veldhuis maakt aparte composities waarbij hij video- of geluidsfragmenten monteert en daar een compositie bij maakt. In dit geval een Amerikaans 'tellsell-reclame' over een of ander fitnessapparaat.
En dan de finale met Sonata nr 7 van Prokofiev. Een stuk vol passie en emotie. De woede en frustratie van Prokofiev komt duidelijk over, zeker als je het verhaal achter de muziek kent.
En dan zit je daar in de zaal, terwijl je kind daar piano speelt, meer dan dat, één wordt met de muziek. Zijn eigen passie komt met de muziek mee de zaal in, de ene keer zacht dan weer rauw, de muziek wordt een belevenis. En ergens daaronder voel je die extra emotie die je alleen als ouder echt kunt voelen als je kind op de toppen van zijn kunnen bezig is...
De jury was er snel uit, mooie woorden en een dubbele beloning. Een beoordeling met een 9+ geeft hem nu de mogelijkheid een masteropleiding Klassiek Piano Solist te gaan volgen op een excellent niveau. Met recht een meesterproef.