Om de activiteit van menselijke hersenen te bepalen, kijken we vooral naar scans die van buiten zijn gemaakt. Die methodes tonen niet zo veel details als je zou willen. Onderzoeker Iris Groen keek via implantaten binnen in het brein van mensen en kreeg zo meer inzicht in ons zicht.
Hoe meet je de hersenactiviteit in het brein van levende mensen?
‘Gewoonlijk gebruik je scanners die van buitenaf meten, zoals bij een fMRI- of EEG-meting. Wij hebben met elektroden echt binnen in het brein van mensen gemeten. Dat was nog nooit met hoge precisie gedaan. Dat kan natuurlijk niet zomaar: daarvoor moet je de schedel en het brein openmaken. In dit geval ging het om mensen die de elektroden al in hun brein hadden, namelijk epilepsiepatiënten. Zij hadden deze implantaten voor klinische doeleinden gekregen. Wij hebben die kunnen gebruiken voor ons onderzoek.’
Waar hebben jullie naar gekeken?
‘We hebben onderzocht hoe het brein werkt in het deel dat verantwoordelijk is voor visuele perceptie. Hoe zien wij beelden en hoe verwerken die? Meestal is het niet alleen moeilijk om binnen in het brein te komen, maar ook om in dat specifieke hersengebied te meten. Onze hersenactiviteit komt voort uit de zenuwcellen in ons brein, de neuronen, die met elkaar communiceren: door te vuren geven ze signalen af. De stap van wat we in de buitenwereld zien naar de patronen van vurende neuronen is eigenlijk nog niet helemaal duidelijk. Die hebben wij geprobeerd in kaart te brengen.’
Mieren zijn magnifieke navigators
Mieren zijn in staat tot verbazingwekkende navigatieprestaties. Misschien kan waardering hiervoor helpen om deze insectensoorten te behouden.
Er is dus nog nooit onderzocht hoe wij dingen kunnen zien?
‘Jawel, naar visuele perceptie wordt wel veel onderzoek gedaan. En bij proefdieren kun je ook al wel binnen in het brein kijken, maar bij mensen eigenlijk nooit. Op basis van eerdere experimenten bij dieren hebben we wiskundige modellen gemaakt die aangeven hoe neuronen reageren op visuele input. Maar we wisten niet of dat in het menselijk brein ook zo werkt. Met dit onderzoek laten we zien dat het visuele deel van het brein één mechanisme heeft dat in een simpel wiskundig model te vangen is.’
Wat kun je met dat model?
‘Zelf wil ik gaan kijken hoe we deze kennis kunnen gebruiken om computeralgoritmen te verbeteren. Het zou kunstmatige intelligentie – AI – namelijk kunnen helpen beter te ‘zien’. Veel van de huidige AI is al geïnspireerd op de kennis die we hebben over de hersenen. In zogeheten neurale netwerken zitten dat soort principes ingebouwd, wat al heeft geleid tot bijvoorbeeld de gezichtsherkenning op je telefoon.
Maar AI kan nog altijd dingen leren van het menselijke proces. Zo kan het tot nu toe alleen heel specifieke taken uitvoeren die bij een bepaalde input horen. Als die inbreng verandert, moet het systeem compleet opnieuw worden getraind. Het kan zich nog niet voldoende aanpassen aan veranderlijke beelden. Ons wiskundige model laat zien hoe het menselijk brein dat doet.’
Kan het onderzoek ook mensen beter helpen zien?
‘Mijn onderzoek gaat hier niet direct over, maar andere onderzoekers werken wel aan implantaten voor mensen die blind zijn doordat er een probleem is met de verbinding tussen hun ogen en hun hersenen. Dan is het brein eigenlijk oké, maar kan de informatie van het oog er niet komen.
In dat geval hoef je alleen een apparaatje te plaatsen op de plek waar visuele informatie normaal binnenkomt, en de neuronen daar te stimuleren. Een aantal patiënten probeert die implantaten nu al uit. Dat is wel echt pionierswerk. Ons onderzoek kan daar mogelijk bij helpen.’
