Samenvatting: De sterkte van iemands mentale voorstellingsvermogen hangt samen met de prikkelbaarheid in de prefrontale cortex en de visuele cortex. Zeer prikkelbare neuronen in de visuele cortex kunnen het vermogen van een persoon om zich mentale beelden voor te stellen verminderen. De bevindingen werpen licht op hoe afasie, een aandoening waarbij iemand zich geen mentale beelden kan voorstellen, kan ontstaan.
Bron: University of New South Wales
De sterkte van iemands mentale verbeelding – hun vermogen om zich iets voor te stellen in hun geestesoog – is gekoppeld aan de prikkelbaarheid van verschillende hersengebieden, heeft een studie onder leiding van onderzoekers van UNSW Sydney gevonden.
Een prikkelbare prefrontale cortex maakte een persoon meer kans om sterke beelden te visualiseren, terwijl het tegenovergestelde waar was in de visuele cortex.
Brain excitability is de waarschijnlijkheid dat neuronen zullen vuren, en het varieert van persoon tot persoon – bijvoorbeeld, eerdere studies hebben aangetoond dat mensen die migraine met aura ervaren een hoge visuele cortex excitability hebben.
“Verrassend genoeg zagen deelnemers met een minder prikkelbare visuele cortex sterkere mentale beelden,” zegt Dr. Rebecca Keogh, postdoctoraal fellow in de School of Psychology en hoofdauteur van de studie. De bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift eLife.
Neuronen die vaker vuren in de visuele cortex zouden ‘ruis’ kunnen toevoegen aan het beeldsignaal, theoretiseren de onderzoekers – interfereren met het vermogen van een persoon om een duidelijk beeld te vormen in zijn geest.
“Denk aan de visuele cortex van de hersenen als een krijtbord,” zegt Dr. Keogh, die samenwerkt met professor Joel Pearson in UNSW’s Future Minds Lab, een centrum dat zowel fundamenteel cognitief neurowetenschappelijk onderzoek als toegepast werk doet.
“Een tekening maken op een stoffig (meer prikkelbaar) krijtbord zou het moeilijk maken om te zien, maar als je op een schoner (minder prikkelbaar) krijtbord tekent, zal de afbeelding duidelijker zijn.”
De neurowetenschappelijke studie gebruikte een multi-methodische aanpak om het verband tussen prikkelbaarheid en beeldsterkte te identificeren, waaronder het analyseren van fMRI-hersenbeeldvormingsgegevens en het magnetisch opwekken van zwakke hallucinaties (een methode die Transcraniële Magnetische Simulatie of TMS wordt genoemd).
Nadat ze een verband hadden vastgesteld tussen de prikkelbaarheid van de hersenen en beeldsterkte, veranderden de onderzoekers de prikkelbaarheid van de visuele cortex van een persoon met behulp van een niet-invasieve hersenstimulatie (Transcraniële Direct Current Stimulatie, of tDCS genoemd) om te zien of dit een verandering in hun beeldsterkte teweegbracht. Elke fase van het onderzoek telde 16-37 deelnemers, met meer dan 150 mensen in totaal. Ze zijn van plan dit onderzoek in toekomstige studies uit te breiden.
“Er zijn ook grote individuele verschillen in ons vermogen om beelden in onze geest te creëren,” zegt dr. Keogh. “Voor sommige mensen is het beeld zo duidelijk dat het bijna lijkt alsof ze zien; voor anderen is het zwak en zwak. Sommige mensen kunnen helemaal niets zien.”
“Ons onderzoek biedt een potentiële neurologische verklaring voor het ontstaan van deze grote verschillen tussen individuen.”
De oorzaak van dergelijke verschillen is een wetenschappelijk mysterie sinds Charles Darwins neef, Francis Galton, in 1883 ontdekte dat sommige mensen een sterke beeldvorming hebben, terwijl anderen zonder enige beeldvorming worden geboren.
“Galton’s ontdekking werd gedaan in 1883, maar sommigen theoretiseren dat de vraag ook zo ver terug zou kunnen gaan als de filosoof Plato,” zegt Prof Pearson, directeur van het Future Minds Lab.
“Het is opwindend om eindelijk de eerste aanwijzingen te ontdekken over waarom het mentale leven van ieder van ons zo verschilt.”
Turen in de verbeelding
Om de levendigheid van iemands mentale verbeelding te meten, pasten de onderzoekers een laboratoriummethode toe die gebruik maakt van een visuele illusie genaamd ‘binoculaire rivaliteit’ om de zintuiglijke sterkte van verbeelding direct te meten. Deze methode is betrouwbaarder en nauwkeuriger dan deelnemers te vragen naar hun mening over hoe sterk hun beeldspraak is.
“Deelnemers kregen ofwel de letter ‘R’ of ‘G’ te zien aan het begin van elke proef met beeldvormingsexperimenten,” zegt Dr. Keogh. “De letter vertegenwoordigde het beeld dat ze zich moesten voorstellen: ‘R’ gaf een horizontaal rood patroon aan, terwijl ‘G’ een verticaal groen patroon aangaf.
“Vervolgens moesten ze zich het rode of groene patroon gedurende 6-7 seconden voorstellen. Daarna werd hen een afbeelding van het patroon getoond op een scherm (de binocular rivalry display) gedurende een korte 750 milliseconden.
“Wanneer het beeld verdween, rapporteerden ze welk beeld dominant was geweest, d.w.z. of ze vooral groen, rood, of een mengsel zagen. We maten de sterkte van het visuele beeld als het percentage van de proeven waarin het beeld dat ze zich voorstelden het beeld was dat ze zagen in de binoculaire rivaliserende weergave.”
Hoe sterker hun mentale beeld, hoe waarschijnlijker het was dat het de korte visuele stimuli overheerste.
“Deze methode omzeilt de noodzaak om elke deelnemer naar zijn mening over zijn eigen beeld te vragen, waarvan we weten dat die vaak vertekend is,” zegt professor Pearson.
“In plaats daarvan lijkt de illusie het zintuiglijke spoor te meten dat door het mentale beeld in de hersenen wordt achtergelaten.”
Moduleren van neurale activiteit
Het team paste ook de prikkelbaarheid van de hersenen aan door middel van niet-invasieve hersenstimulatie, tDCS. Bij deze procedure worden twee kleine elektroden – een positieve en een negatieve – aan de zijkant van het hoofd aangebracht.
“In zeer eenvoudige termen: als je de positieve elektrode (bekend als een ‘anode’) over een deel van de hersenen plaatst, kan dit de waarschijnlijkheid vergroten dat de neuronen gaan vuren. Op dezelfde manier, als je de negatieve elektrode (de ‘kathode’) op het gebied eronder plaatst, wordt het minder prikkelbaar”, zegt Dr. Keogh.
Deze procedure doet geen pijn – hooguit voelen deelnemers een jeukend of tintelend gevoel op hun huid.
“Het manipuleren van de prikkelbaarheid van de hersenen zorgde ervoor dat de beeldsterkte veranderde, wat suggereert dat het verband niet alleen correlatief is, maar oorzakelijk,” zegt Dr. Keogh.
“Dit is een opwindende ontwikkeling voor het gebruik van tDCS in potentiële beeldaanpassingstherapieën.”
Vooruitblik
Verder onderzoek naar tDCS – inclusief hoe het over langere perioden werkt en waarom sommige mensen grotere of kleinere exciteerbaarheidsveranderingen lijken te vertonen bij elektrische stimulatie – is nodig om te beoordelen hoe het kan worden gebruikt in potentiële therapieën. Indien haalbaar, zou de therapie mensen met overactieve of onderactieve beeldvorming kunnen helpen.
“Bij veel psychische stoornissen kan beeldspraak oncontroleerbaar en traumatisch worden,” zegt Dr. Keogh. “Onze gegevens suggereren een mogelijke manier om symptomatische visuele mentale beelden te behandelen door niet-intrusief de prikkelbaarheid van de hersenen te manipuleren.”
Prof Pearson en Dr Keogh willen ook zien hoe hun bevindingen afantasie – een aandoening waarbij mensen helemaal niets kunnen visualiseren – zouden kunnen verklaren.
“Deze ontdekking zou ook licht kunnen werpen op het actuele onderwerp van wat afasie en hyperafasie (zeer actieve visualisaties) veroorzaakt,” zegt Prof Pearson. “Hoewel we geen van beide hebben getest in deze studie, houden onze bevindingen de eerste aanwijzing in voor een hersenmechanisme dat deze aandoeningen zou kunnen aansturen.”
Dr. Keogh zegt dat elke cognitie die gebruik maakt van visuele beeldspraak waarschijnlijk zal worden beïnvloed door de sterkte van de beeldspraak van een individu.
“Door te begrijpen wat deze individuele verschillen op neuraal niveau aanstuurt, kunnen we mogelijk de beeldspraaksterkte stimuleren en op zijn beurt andere cognities stimuleren die visuele beeldspraak gebruiken,” zegt ze.
Visual imagery speelt een belangrijke rol in het dagelijks leven en in mentale processen. Of het nu gaat om het herinneren van het verleden, het lezen van boeken of in geleide meditatie, veel mensen gebruiken elke dag visuele beeldspraak.
“Mentale verbeelding is een belangrijk mentaal proces,” zegt prof. Pearson. “Het bevat de sleutel tot het ontsluiten van ons begrip van hoe we denken, voelen, onthouden en beslissingen nemen.”
Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksartikel
Bron:
Universiteit van New South Wales
Mediacontacten:
Sherry Landow – University of New South Wales
Image Source:
The image is in the public domain.
Original Research: Open access
“Corticale prikkelbaarheid controleert de kracht van mentale verbeelding”. door Rebecca Keogh Is een corresponderende auteur, Johanna Bergmann, Joel Pearson.
eLife doi:10.7554/eLife.50232
Abstract
Corticale prikkelbaarheid controleert de sterkte van mentale beelden
Mentale beelden vormen een essentieel simulatie-instrument voor het herinneren van het verleden en het plannen van de toekomst, waarbij de sterkte zowel de cognitie als de geestelijke gezondheid beïnvloedt. Onderzoek suggereert dat neurale activiteit in prefrontale, pariëtale, temporale en visuele gebieden het genereren van mentale beelden ondersteunt. Hoe dit netwerk precies de sterkte van visuele beelden controleert, blijft onbekend. Hier tonen hersenbeeldvorming en transcraniële magnetische fosfeengegevens aan dat lagere rustactiviteit en prikkelbaarheid in de vroege visuele cortex (V1-V3) sterkere zintuiglijke beelden voorspellen. Verder, elektrisch verlagen van visuele cortex prikkelbaarheid met behulp van tDCS verhoogt beeldvorming kracht, het aantonen van een oorzakelijke rol van visuele cortex prikkelbaarheid in het controleren van visuele beeldvorming. Samen suggereren deze gegevens een neurofysiologisch mechanisme van corticale prikkelbaarheid betrokken bij de controle van de kracht van mentale beelden.