KU Leuven-onderzoekers voorspellen op basis van hersenactiviteit wat iemand bewust zal zien – vóór de persoon het zelf doorheeft

Onderzoekers van KU Leuven en de dienst Neurochirurgie van UZ Leuven zijn er voor het eerst in geslaagd om op basis van de activiteit van individuele hersencellen te voorspellen welke visuele prikkels een patiënt bewust zal waarnemen, en dit ruim anderhalve seconde voordat de patiënt zelf aangeeft iets gezien te hebben.

Het onderzoek, verschenen in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, biedt een unieke blik op een van de grootste raadsels van de neurowetenschap: wat bepaalt of iets wel of niet tot ons bewustzijn doordringt?

Ons brein verwerkt voortdurend een stortvloed aan informatie, maar slechts een fractie daarvan wordt bewust ervaren. Tot nu toe was het onduidelijk wat er precies op het niveau van individuele hersencellen gebeurt op het moment dat iets "doorbreekt" naar het bewustzijn. Gewone hersenscans (zoals MRI en EEG) meten alleen de gemiddelde activiteit van miljoenen cellen tegelijk en zijn daarvoor te weinig gevoelig.

De onderzoekers maakten daarom gebruik van een zeldzame kans: patiënten met onbehandelbare epilepsie bij wie ultradunne elektroden rechtstreeks in de hersenen waren geplaatst voor diagnostiek en behandeling. Via die elektroden konden ze "meeluisteren" naar individuele neuronen in het lateraal occipitaal complex, een gebied dat cruciaal is voor het herkennen van objecten en beelden.

Door slimme visuele presentaties te gebruiken - waarbij hetzelfde beeld soms wél en soms niét bewust wordt waargenomen - ontdekten ze dat de activiteit in dit hersengebied niet alleen voorspelt óf iemand iets bewust zal zien, maar ook precies wát iemand zal zien, tot anderhalve seconde voordat de patiënt zelf op een knop drukt om aan te geven dat hij of zij het object herkend heeft.

"De activiteit in dit gebied hangt niet louter samen met wat er objectief op het scherm verschijnt, maar met wat er bewust wordt waargenomen", zegt professor Peter Janssen (KU Leuven). "Pas wanneer de neuronen in dit gebied voldoende sterk genoeg activeren, meldt de patiënt dat hij het object echt ziet."

"Dit is precies het soort meting dat nodig is om bewuste waarneming te begrijpen", vult professor Tom Theys (Neurochirurg UZ Leuven) aan. "Alleen door individuele neuronen te bestuderen kun je zien waar de grens ligt tussen onbewuste verwerking en bewuste ervaring."