Onderzoek

Een centrale vraag in ons onderzoek is hoe een “gedachte” kan ontstaan door interacties tussen hersencellen. Hoe kan het dat elektrische signalen die tussen hersencellen worden uitgewisseld ervoor zorgen dat we na kunnen denken?

Wij bestuderen deze vraag door te kijken naar hersenactiviteit in de visuele hersenschors. We meten bijvoorbeeld de zenuwactiviteit in de primaire visuele hersenschors, een van de eerste hersengebieden waar visuele informatie wordt verwerkt. Vanaf dit gebied wordt de informatie die we zien direct doorgestuurd naar ‘hogere’ visuele gebieden. Dit snelle doorsturen van informatie wordt de “feedforward sweep” genoemd en wordt gevolgd door een verwerkingsfase waarin informatie zich zowel binnen als tussen hersengebieden verspreid. Dit vindt plaats door middel van verschillende verbindingen. Een belangrijke vraag die we proberen te beantwoorden is wat voor rol deze verbindingen spelen in onze waarneming en denkproces.

Perceptuele organisatie

Binnen ons onderzoeksthema “perceptuele organisatie” onderzoeken we hoe het brein visuele informatie omzet in de beelden die we waarnemen. Wat zijn de regels die bepalen welke beeldelementen bij elkaar horen. In andere woorden, hoe weet het brein waar het ene voorwerp ophoudt en het andere begint? We kijken hierbij specifiek naar de rol van feedforward- en feedback processen tijdens de visuele waarneming. In eerder onderzoek hebben we al ontdekt dat visuele elementen die samen een object vormen in de visuele hersenschors ook samen worden gerepresenteerd met verhoogde activiteit. Psychologen kennen dit proces als “object-gebaseerde aandacht”, maar wij willen graag weten wat er bij dit proces op een meer mechanistisch niveau gebeurt in de hersenschors. Het feit dat een cognitief proces als object-gebaseerde aandacht kan worden waargenomen in de visuele hersenschors biedt mogelijkheden voor het bestuderen van andere denkprocessen.

Cognitieve processen in de visuele cortex

Binnen het onderzoeksthema “cognitieve processen in de visuele cortex” houden we ons onder andere bezig met de zenuwmechanismen van het werkgeheugen, besluitvorming, en bewustzijn. Ook willen we weten hoe de hersenen omgaan met situaties waarin verschillende taken tegelijkertijd moeten worden uitgevoerd. Al deze onderwerpen komen samen in een recentelijk voorgesteld theoretisch model dat beschrijft hoe onze  hersenen door middel van verwachtingen en beloningsprikkels nieuwe dingen kunnen leren, en welke rol feedback verbindingen hier in zouden kunnen spelen (Rombouts, Bohte & Roelfsema, 2012). Het onderzoek aan de hersenmanismen van cognitieve processen wordt uitgevoerd met mensen, muizen en apen (Klik hier voor meer informatie over onderzoek met apen).

In een unieke samenwerking met de Vrije Universiteit van Amsterdam hebben wij een bijzonder onderzoeksthema “meten aan enkele hersencellen in mensen”. In dit onderzoek, wordt bij epilepsie patiënten die als onderdeel van hun behandeling elektrodes in hun brein geplaatst hebben gekregen, hersenactiviteit gemeten terwijl zij visuele taken uitvoeren. Op deze manier verkrijgen we unieke informatie over hoe menselijke hersencellen werken. Deze gegevens kunnen we dan weer vergelijken met de metingen die we doen in apen en muizen.