Gedachtenlezen met MRI-scanners, het menselijk brein als ultieme voorspellingsmachine. Floris de Langes onderzoek klinkt als science-fiction. Aanstaande vrijdag houdt de kersverse Nijmeegse hoogleraar zijn oratie. 'Mensen zijn voortdurend op zoek naar verrassingen.'

‘Vroeger hadden we een kat,’ vertelt Floris de Lange in zijn werkkamer aan de Kapittelweg. ‘Als ze zag dat er iets veranderd was in huis, bijvoorbeeld een nieuw tafeltje, stoof ze er meteen op af.’ Dieren, mensen voorop, zijn meesters in het detecteren van veranderingen, betoogt de principal investigator (hoofdonderzoeker) van het Donders Centre for Cognitive Neuorimaging. Dat komt omdat onze hersenen continu voorspellingen maken, wat en passant ook weer fenomenen als inbeelding en nieuwsgierigheid kan verklaren, plus aandoeningen als schizofrenie. Vrijdag gaat De Lange er uitgebreid op in tijdens zijn oratie als hoogleraar waarneming en cognitie.

U noemt het brein een ‘voorspellingsmachine’. Wat bedoelt u daarmee?

‘We maken voortdurend voorspellingen. Onbewust en op ieder moment van de dag. Je zou gek worden als je er stil bij zou staan. Als je de voordeur van je huis opendoet dan bedenken je hersenen al iets wat je gaat zien. Maar je voorspelt ook hoe de klink zal aanvoelen en of je die zacht of krachtig omlaag moet doen.’

Wat handig.

‘Ja. Je neemt door die verwachtingen eerder veranderingen waar, bijvoorbeeld als er ingebroken is. Daar kun je dan snel op reageren. Voorspellingen maken is ook heel efficiënt voor je brein. Het kan daardoor rekenkracht bewaren voor het verwerken van informatie die afwijkt van de verwachting.’

‘Soms merk je trouwens wel heel duidelijk dat je verwachtingen hebt. Bijvoorbeeld als je een vol pak melk uit de koelkast denkt te pakken, maar niet weet dat een huisgenoot het al bijna leeg heeft gedronken. Dan vliegt dat pak omhoog als je het optilt, omdat het veel lichter is dan je dacht.’

‘Mensen zijn voortdurend op zoek naar verrassingen en avonturen, maar waarom dan?’

De 41-jarige De Lange studeerde psychologie en kunstmatige Intelligentie en promoveerde daarna in Nijmegen bij het Donders Instituut. Na vervolgonderzoek in Parijs (NeuroSpin) keerde hij weer terug naar het Donders. Voor zijn onderzoek gebruikt hij moderne neuroimaging-technieken zoals fMRI en MEG.

Sinds kort onderzoekt u ook nieuwsgierigheid. Wat heeft dat met voorspellingen te maken?

‘Mensen zijn voortdurend op zoek naar verrassingen en avonturen. Maar waarom dan, vroeg ik mij af. Dat zijn situaties waarin je juist weinig kunt voorspellen.’

Eigenlijk helemaal niet handig voor het brein?

‘Exact. Maar het brein wil haar voorspellingen steeds beter maken. Voor dat leerproces heeft het nieuwe informatie nodig. Daar gaat het vervolgens gericht naar op zoek en dat uit zich in de vorm van nieuwsgierigheid, vermoed ik.’

De voorspellingsmachine verklaart ook andere fenomenen, waaronder verbeelding, denkt De Lange. ‘Bijvoorbeeld wanneer je je voorstelt dat je op een tropisch eiland zit.’

Wat gebeurt er op zo’n moment dan precies in het hoofd?

‘Inbeelding is in feite ook een soort voorspelling. Normaal gesproken komt een beeld je ogen binnen. Je visuele cortex (de hersenschors waarmee je ‘ziet’, achterin het hoofd, red.) verwerkt die informatie en stuurt het de rest van het brein in. Daar worden er bijvoorbeeld woorden, emoties en herinneringen aan gehangen. Bij inbeelding gebeurt het omgekeerde: je bedenkt iets en die gedachte vindt zijn weg terug naar de visuele hersenschors en zorgt daar voor een beeld, min of meer alsof je het echt ziet. In hersenscanners, zoals bij de fMRI-techniek, zien we ook dat die visuele gebieden actief zijn. Je ziet dat eiland echt voor je.’

‘De psychologie heeft daar tientallen jaren over gedebatteerd. Roept verbeelding nu een werkelijk beeld op in je hoofd of activeert het alleen abstracte dingen als woorden en emoties? Dat is pas sinds de opkomst van de hersenscanners opgelost. Met fMRI heeft een promovenda van mij zelfs kunnen laten zien waar proefpersonen precies aan dachten.’

Dat klinkt een beetje eng. Is dat niet hetzelfde als gedachtelezen?

‘Ja, eigenlijk wel. Maar denk nu niet dat we meteen alles wat je denkt kunnen uitlezen. In dat experiment vroegen we mensen om tien seconden lang te denken aan een van drie simpele plaatjes, streepjespatronen die verschillend gedraaid waren. We konden toen aflezen aan welke van de drie plaatjes ze dachten. Normaal gesproken kun je aan oneindig veel dingen denken, dat kun je nog niet aflezen. En je gedachten wisselen ook te snel – bij mij tenminste. Daar is de fMRI-techniek op dit moment nog veel te traag voor.’

Hoe weet je dan of het echt is wat je ziet of dat je iets inbeeldt?

‘In beide gevallen zijn inderdaad dezelfde visuele hersengebieden actief. Toch kunnen we realiteit en gedachten normaal gesproken prima onderscheiden. Om dit te verklaren moeten we nog verder inzoomen. Je moet je voorstellen dat de grijze stof van je hersenen (waar de verwerking plaatsvindt, de rest zijn verbindingskabels tussen gebieden, red.) opgedeeld is in laagjes.’

‘Met de nieuwste technieken kunnen we de grijze stof in drie laagjes opdelen, elk van nog geen millimeter dik. Drie plakjes ham op elkaar als het ware. In onze meest recente experimenten zien we nu dat bij inbeelding de bovenste en onderste laag actief zijn, maar de middelste niet. Dat klopt precies: die middelste krijgt informatie uit de ogen, de andere uit andere hersengebieden: taal-, emotie- en andere ‘denk’-gebieden. Als je je niets inbeeldt, maar echt aan het kijken bent, is die middelste laag wel actief.’

U denkt dat er bij mensen met schizofrenie iets in dit proces misgaat.

‘Bij schizofrenie kennen mensen vaak gedachtes, meestal negatieve, toe aan externe bronnen, terwijl die eigenlijk uit henzelf komen. Dat is het zogenaamde ‘stemmen horen’. De wetenschap is er nog niet helemaal uit hoe dat komt, maar je kunt je voorstellen dat zij dat onderscheid tussen echt en inbeelding niet goed kunnen maken, omdat ze die hersensignalen door elkaar halen. Ze denken dat de voorspelling het echte beeld is.’

Afgelopen oktober sprak Vox ook met De Lange, samen met zijn Donders-collega’s – en straatgenoten – Roshan Cools en Karin Roelofs, over hoe zij hun hoogleraarsleven vormgeven.