Hoe levensscènes het bewustzijn vormen en herinneringen creëren

Het leven bestaat uit een reeks kleine gebeurtenissen: je ochtendkoffie zetten, de hond uitlaten, je laptop openklappen, de hond weer naar binnen laten. Al deze gebeurtenissen samen vormen een volle dag. Onze hersenen observeren en verwerken voortdurend de gebeurtenissen die ons dagelijks leven vormen, zegt Jeff Zacks, Edgar James Swift Chair in Arts and Sciences aan de Universiteit van Washington en hoofd van de afdeling Psychologische en Neurobiologische Wetenschappen.

"Begrijpen waar gebeurtenissen beginnen en waar ze eindigen, is essentieel om de wereld te begrijpen", aldus Zacks.

In twee nieuwe artikelen onderzoeken Zacks en andere onderzoekers van de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen en de McKelvey School of Engineering dit belangrijke proces in de menselijke cognitie.

Zacks leidde een onderzoek waarbij computermodellen werden getraind om meer dan 25 uur aan videobeelden te bekijken van mensen die eenvoudige, alledaagse taken uitvoerden, zoals het schoonmaken van een keuken of koken, en vervolgens voorspellingen te doen over wat er vervolgens zou gebeuren. Het onderzoek leverde een verrassende bevinding op: de computermodellen waren het meest nauwkeurig wanneer ze reageerden op onzekerheid. Wanneer het model bijzonder onzeker was over wat er vervolgens zou gebeuren, resette het de instellingen en evalueerde het de scène opnieuw, wat het algehele begrip verbeterde.

De medeauteurs van het onderzoek, gepubliceerd in PNAS Nexus, zijn Thanh Nguyen, een doctoraalstudent in het Zachs Dynamic Cognition Lab; Matt Bezdek, een senior onderzoeker in het lab; Aaron Bobick, een professor en decaan van de McKelvey School of Engineering; Todd Braver, de William R. Stakenberg hoogleraar menselijke waarden en morele ontwikkeling; en Samuel Gershman, een neurowetenschapper aan Harvard.

Zacks had eerder al geopperd dat het menselijk brein bijzonder gevoelig is voor de kleine verrassingen die ons leven vullen. Hij suggereerde dat mensen een scène overschatten wanneer ze iets onverwachts registreren, een fenomeen dat bekend staat als "voorspellingsfout". Maar de bevinding dat het succesvolle computermodel meer aandacht besteedde aan onzekerheid dan aan voorspellingsfouten, trok die theorie in twijfel.

"Wij bedrijven wetenschap," zei Zacks. "We herzien theorieën wanneer we met nieuwe gegevens worden geconfronteerd."

Verrassingen blijven belangrijk, en het is niet nodig om het concept van voorspellingsfouten volledig te laten varen, zei Nguyen. "We beginnen te denken dat de hersenen beide mechanismen gebruiken," zei hij. "Het is niet zo dat we het ene boven het andere verkiezen. Elk model kan een unieke bijdrage leveren aan ons begrip van de menselijke cognitie."

De rol van geheugen bij gebeurtenisverwerking

Maverick Smith, onderzoeker bij het Dynamic Cognition Lab, bestudeert ook de relatie tussen het begrijpen van gebeurtenissen en geheugen. Samen met Heather Bailey, een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan WashU en nu universitair docent aan Kansas State University, schreef Smith een reviewartikel in Nature Reviews Psychology, waarin hij steeds meer bewijs verzamelde dat langetermijngeheugen nauw verbonden is met het vermogen om logisch en nauwkeurig te bepalen waar de ene gebeurtenis eindigt en de andere begint.

"Er zijn veel individuele verschillen in het vermogen om het begin en einde van gebeurtenissen te herkennen, en deze verschillen kunnen sterk voorspellen hoe goed mensen gebeurtenissen later herinneren", aldus Smith. "We hopen een interventie te ontwikkelen die het geheugen kan verbeteren door mensen te helpen gebeurtenissen beter te segmenteren."

De invloed van leeftijd op de perceptie van gebeurtenissen

Net als Zacks maakt Smith gebruik van videoclips om beter te begrijpen hoe de hersenen gebeurtenissen verwerken. In plaats van koken of schoonmaken, tonen zijn video's een persoon die boodschappen doet, een printer instelt of andere alledaagse taken uitvoert. In verschillende experimenten drukken kijkers op knoppen wanneer ze denken dat een gebeurtenis begint of eindigt. Smith test vervolgens het geheugen van de deelnemers van de video met een reeks schriftelijke vragen.

Smith ontdekte dat ouderen meer moeite hebben met het verwerken van gebeurtenissen, wat een rol kan spelen bij leeftijdsgebonden geheugenverlies. "Er is mogelijk een manier om in te grijpen zodat ze gebeurtenissen in hun leven beter kunnen onthouden", zei hij.

Verder onderzoek

Zacks, Nguyen, Smith en andere leden van de afdeling Psychologische en Neurobiologische Wetenschappen hebben ambitieuze plannen om het vermogen van de hersenen om gebeurtenissen te verwerken en te onthouden verder te onderzoeken. Het team van Zacks werkt aan het gebruik van fMRI om de reacties van 45 deelnemers op video's van alledaagse gebeurtenissen in realtime te volgen. "We bestuderen de daadwerkelijke neurodynamische processen van deze cognitieve functies", aldus Zacks.

Een andere studie registreert oogbewegingen en biedt nieuwe inzichten in hoe we de wereld zien. "Wanneer mensen dagelijkse activiteiten observeren, besteden ze veel tijd aan het kijken naar iemands handen", legt Zacks uit.

Smith gebruikt momenteel video-experimenten om te testen of hij het geheugen van deelnemers aan het onderzoek – waaronder ouderen en mensen met de ziekte van Alzheimer – kan verbeteren door het gemakkelijker te maken om grenzen tussen gebeurtenissen te herkennen. Uiteindelijk wil hij begrijpen hoe observaties van gebeurtenissen worden opgeslagen en bewaard in het langetermijngeheugen.

"Sommige mensen zijn duidelijk beter dan anderen in het opdelen van gebeurtenissen in betekenisvolle stukjes", zei Smith. "Kunnen we dat vermogen verbeteren, en leidt dat tot een beter geheugen? Dat zijn vragen waar we nog steeds naar op zoek zijn."