Samenvatting hoofdstuk 3: Gewaarwording en waarneming 3.1 Gewaarwording en waarneming De gewaarwording (of sensatie) is de opname van stimulatie uit de omgeving en het vertalen van deze stimulatie in elektrochemische neuronale signalen die naar de hersenen gestuurd kunnen worden en daar omgezet kunnen worden. De waarneming (of perceptie) is het organiseren, interpreteren en begrijpen van gewaarwordingen. Elk zintuig volgt een reeks van inwendige neuronale gebeurtenissen die gaan van de registratie van de prikkel tot de uiteindelijke interpretatie van de prikkel door de hersenen. 3.2 Het gezichtsvermogen De fysica van het licht Licht bestaat uit elektromagnetische stralingen. Deze energievorm komt voort uit snelle trillingen (oscillaties) van elektrisch geladen materiaal en beweegt zich voort in golven. De afstand tussen twee pieken is de golflengte . Het zichtbare licht vormt slechts een klein deel van het totale bereik van elektromagnetische straling en noemen we daarom het zichtbare spectrum. Gevoeligheid voor golven buiten het zichtbare spectrum is minder nodig om te overleven. Licht heeft ook een lichtintensiteit , omdat het in fotonen (energiepakketjes) komt. De intensiteit hangt af van de sterkte van de lichtbron. Wanneer een foton een oppervlak bereikt, kan de foton worden teruggekaatst (gereflecteerd), door het oppervlak heen gaan (waardoor het voorwerp transparant is) of het wordt geabsorbeerd, waarbij de energie van de foton ook geabsorbeerd wordt. Wanneer een foton door een oppervlak heen gaat, verandert de lichtgolf vaak van richting. Dit heet refractie. Het meeste licht dat een menselijk oog bereikt, komt echter niet van een rechtstreekse lichtbron, maar van licht dat door andere oppervlakken gereflecteerd wordt. Het oog en de gezichtsbanen Lichtstralen focussen op de retina (lichtgevoelige structuur aan de achterkant van het oog). Dit focussen is nodig, omdat de lichtgolven die op een voorwerp schijnen en weerkaatst worden uit vele richtingen komen en dus ook in vele richtingen weerkaatst worden. Alle lichtstralen die vanuit een bepaald punt op de stimulus vertrekken, moeten geconvergeerd worden tot één punt op de retina. Op die manier krijg je een scherp beeld van de stimulus. De lichtgolf gaat eerst door de cornea (hoornvlies), waar de grootste breking van de golf plaatsvindt. Daarna gaat de lichtgolf door het kamervocht en de pupil. De pupil wordt groter in het donker (zodat er meer licht in het oog kan) en kleiner in helder licht. Het licht dringt dan de lens binnen, waar het verder afgebroken wordt en gefocust op de retina. De ciliaire spieren rekken de lens meer of minder uit en zorgen dus voor de accommodatie. Voor voorwerpen dichtbij moet de lens boller zijn en voor veraf platter. Het licht gaat dan verder door het glasachtig lichaam en bereikt de retina. De retina is een dun weefsel aan de achterkant van de oogbol en bevat 127 miljoen lichtgevoelige receptoren (per oog!) die de lichtenergie omzetten in de elektrochemische signalen van het zenuwstelsel. Deze receptoren bevatten fotopigmenten die chemisch reageren wanneer er fotonen op vallen. Dit leidt tot neuronale signalen die naar de hersenen gestuurd worden. Dit proces heet transductie . Ongeveer 7 miljoen receptoren zijn kegeltjes. Deze zijn vooral verantwoordelijk voor de perceptie van kleur en vereisen relatief sterk licht om geactiveerd te worden. De concentratie aan kegeltjes is het grootst in het centrale gedeelte van de retina, de fovea, waar de gezichtsscherpte het grootst is. De overige 120 miljoen receptoren zijn staafjes. Zij zijn gespecialiseerd in lage lichtintensiteiten en het zien van bewegingen. Hun concentratie is het grootst rond de fovea. Ze kunnen goed licht van een lage intensiteit onderscheiden, zodat zij zorgen voor het nachtzicht. De kegeltjes en staafjes reageren slechts op een beperkt spectrum van de elektromagnetische golven (het zichtbare spectrum). Veel diersoorten hebben receptoren die gevoelig zijn voor golflengten die de mens niet kan waarnemen. De retina bestaat uit 3 lagen. Onderaan liggen de visuele receptoren (kegeltjes en staafjes). Informatie hieruit wordt naar de tweede laag gestuurd, die bestaat uit horizontale, bipolaire en amacriene cellen en vervolgens naar de derde laag, die bestaat uit ganglioncellen. Bij deze overgang worden de signalen uit 127 miljoen receptoren gecomprimeerd tot 1 miljoen signalen. De axonen van de ganglioncellen vormen de oogzenuw . Alle zenuwvezels verlaten de oogbol door één gat waar zich geen receptorcellen bevinden. Deze plek heet de blinde vlek, een deel van het visuele veld dat niet waargenomen wordt, maar wordt gecompenseerd door het andere oog. Als je slechts kijkt met één oog, zullen onze hersenen ontbrekende informatie (in de blinde vlek) niet zonder meer veronachtzamen, maar het beeld actief aanvullen met omringde informatie. Nadat de signalen de retina verlaten hebben via de oogzenuw, gaan ze naar de hersenen. De informatie van de twee ogen komt bijeen in het chiasma opticum en daarna in het corpus geniculatum laterale. Van daaruit gaan de signalen verder naar de primaire visuele cortex. Een groot deel van de neuronen in de primaire visuele cortex zijn oriëntatieselectief en reageren alleen op lijnen met een bepaalde hellingshoek. Informatie links van het fixatiepunt wordt naar de rechterhersenhelft gestuurd en informatie rechts van het fixatiepunt naar de linkerhersenhelft. De splitsing van het visuele veld in een linkse en een rechtse helft speelt ook een rol bij gewone mensen met een goed functionerend corpus callosum. De rechterhemisfeer is beter in het herkennen van gezichten, want ons geheugen voor gezichten is vooral bepaald door het deel van het gezicht dat we in ons linkse gezichtsveld zien. Bij mensen die problemen hebben om scherm te zien, focussen de cornea en de lens het beeld op een verkeerd brandpunt. Als bij een uitgerekte lens het brandpunt zich voor de retina bevindt, dan heeft de persoon moeite om verre voorwerpen scherp te zien. Je lijdt dat aan bijziendheid, of myopie . Je hebt dan een bril met concave lenzen nodig. Indien de lens niet bol genoeg gemaakt kan worden om het brandpunt voor dichtbije voorwerpen op te retina krijgen, dan is er sprake van verziendheid, of hypermetropie. Bij verouderen is dit het geval, omdat de het binnenste van de lens harder wordt en dus niet bol genoeg gemaakt kan worden. Deze vorm van verziendheid heet dan presbyopie. Voor mensen met verziendheid is een bril met convexe lenzen een oplossing. Als de cornea niet perfect bolvormig is, leidt dit tot astigmatisme, waarbij sommige oriëntaties in het retinale beeld onscherp zijn. Helderheid en lichtheidsperceptie De intensiteit van het licht bepaalt de helderheid van het licht. Bij voorwerpen die zelf geen licht produceren maar invallend licht weerkaatsen, wordt de helderheid van het licht bepaald door de intensiteit van het ingevallen licht en door de reflectiecoëfficiënt, het deel van het invallende licht dat gereflecteerd wordt. Tot op zekere hoogte proberen onze ogen de hoeveelheid binnenkomend licht binnen optimale waarden te houden. Ze worden de pupillen groter of kleiner om meer of minder licht door te laten. Daarnaast passen de receptoren in de retina zich aan het lichtniveau aan. De aanpassingen van de ogen aan het licht en de duisternis worden licht- en duisternisadaptatie genoemd. Wat mensen meer interesseert dan het absolute helderheidsniveau is de helderheid van een voorwerp t.o.v. de omringende voorwerpen, oftewel het relatieve helderheidsniveau van voorwerpen t.o.v. elkaar. Dit bepaalt immers de lichtheidvan een voorwerp. Een voorwerp dat helderder is dan de omgeving zal als licht gezien worden en een voorwerp dat minder helder is dan de omgeving zal als donker gezien worden. Het feit dat de gepercipieerde lichtheid van een voorwerp afhangt van de helderheid van de omringende voorwerpen wordt gelijktijdig contrast genoemd. Het feit dat lichtheid van een voorwerp gelijk blijft bij verschillende belichtingen, wordt lichtheidsconstantie genoemd. Kleurperceptie De golflengte bepaalt de kleur die wij aan het licht toeschrijven. In de buitenwereld bestaat kleur echter niet, het zijn elektromagnetische golven met verschillende golflengte en intensiteit. Newton stelde dat wit zonlicht een menging is van verschillende kleuren. Als je al die kleuren weer bijeenbracht, krijg je opnieuw wit licht. De golflengte bepaalt de tint van onze kleurervaring, de soorten kleur die we kunnen onderscheiden. We kunnen meer tinten onderscheiden dan in het zichtbare spectrum, zoals bruin of roze. Young stelde dat hij alle kleurtinten kon genereren door 3 kleuren met een verschillende intensiteit op elkaar te schijnen: rood, groen en blauw. Deze theorie, waarbij je alle kleuren kunt maken door de menging van 3 primaire kleuren, noemde hij de trichromatische theorie . Men heeft inmiddels vastgesteld dat de mens 3 soorten kegeltjes heeft met een verschillend fotopigment. Deze types van kegeltjes reageren ieder niet alleen het sterkst op licht van een bepaalde golflengte (blauw 435, groen 535 en rood 565), maar ook in mindere mate op golflengten die rond deze waarden liggen. Volgens de trichromatische theorie wordt de kleurperceptie bepaald door het relatieve activiteitsniveau van de drie soorten kegeltjes. In de menselijke ervaring zijn rood en groen complementaire kleuren, evenals blauw en geel, en wit en zwart. Complementaire kleuren kunnen gezien worden in het fenomeen van de kleurnabeelden, waarbij als je lang naar rood kijk je een groen nabeeld krijgt. Dit komt doordat de rode opponent uitgeput raakt en de groene component blijft ongewijzigd. Als je je ogen dan op een wit oppervlak richt, zullen de beide componenten woerden gestimuleerd, maar het rode systeem is afgemat en kan daardoor niet even sterk reageren als het groene systeem. Onderzoekers hebben hierdoor besloten dat op hun weg van de ogen naar de hersenen de signalen uit de 3 types van kegeltjes gehercodeerd worden in drie kanalen met opponente processen (1. geel-blauw, 2. rood-groen, 3. zwart-wit). In de laatste fase, in de hersenen, worden de kleuren van naast elkaar liggende voorwerpen met elkaar vergeleken. De belangrijkste reden voor deze vergelijking is opnieuw het streven naar kleurconstantie , het streven om kleuren als gelijk te blijven zien ondanks verschillen in belichting. Bij licht spreken we van additieve kleurenmengingomdat de golflengten van 2 lichten bij elkaar gevoegd worden en samen dezelfde plek op je retina stimuleren. Bij subtractieve kleurenmenging (verf) daarentegen bereiken hoe langer hoe minder golflengten het oog. Naast tint en helderheid heeft kleur nog een 3 de eigenschap: de verzadiging/puurheid van de kleur. De verzadiging van een kleur hangt af van de hoeveelheid achromatisch licht die bij het chromatische licht gemengd is. Achromatisch licht (wit, grijs, zwart) verkrijg je wanneer alle lichtgolven in het zichtbare spectrum eenzelfde intensiteit hebben. Een felblauwe kleur zul je verkrijgen wanneer de verhoudingen blauw:groen:rood gelijk zijn aan 100:0:0. Als de verhoudingen 60:20:20 zijn, zie je nog steeds blauw, maar dan een stuk valer. Doordat in totaal meer lichtstralen gereflecteerd worden (de blauwe + de achromatische), zal de kleur en lichter en valer uitzien. Deze interactie tussen verzadiging en lichtheid gebeurt meestal wanneer gereflecteerd licht minder verzadigd wordt, maar het is mogelijk om binnen bepaalde grenzende helderheid en de verzadiging van een kleur onafhankelijk van elkaar te manipuleren. In een deel van de populatie is een aspect van de kleurperceptie deficiënt. We noemen het niet goed kunnen onderscheiden van kleuren kleurenblindheid , of kleurendeficiëntie. Mensen met kleurendeficiëntie kunnen vaak de kleur waarnemen op basis van de lichtheid van het voorwerp. Lichtheid en kleur zijn immer gecorreleerd met elkaar. Tests, zoals de Ishihara-test, kunnen gemakkelijk vaststellen of je kleurendeficiënt bent. 3.3 Het gehoor De fysica van het geluid Geluid is een gevolg van trillingen. De trilling van het voorwerp perst lucht herhaaldelijk samen, zodat er golven van hoge en lage druk ontstaan, die zich van de geluidsbron verwijderen. Hoe groter de drukverschillen zijn, hoe sterker het geluid dat waargenomen wordt. Een zuivere toon bestaat uit een sinusgolf en heeft 2 belangrijke eigenschappen: de amplitude en de frequentie. De amplitude verwijst naar het verschil tussen de hoogte en de diepte van de golf. De amplitude bepaalt de toonsterkte. De frequentie is het aantal cycli (van hoog naar laag en terug) dat de golf doorloopt binnen een tijdseenheid. De frequentie van een toon hangt af van de golflengte en bepaalt hoe hoog of laag een toon gepercipieerd wordt. Dit noemen we toonhoogte (zie afbeelding 3.21 op bladzijde 112!). Het oor Het oor bestaat uit 3 grote delen: het buiten-, het midden- en het binnenoor. Het buitenoor omvat de oorschelp, die geluiden opvangt, en de gehoorgang, die de golven naar het trommelvlies leidt. Het trommelvlies is de ingang tot het middenoor en gaat trillen al de golven ertegenaan botsen. De achterkant van het trommelvlies staat in verbinding met 3 gehoorbeentjes: malleus (hamer), incus (aambeeld), en stapes (stijgbeugel). De gehoorbeentjes versterken de intensiteit van het geluidssignaal. De voet van de stijgbeugel vibreert dan tegen het ovale venster, een opening in het slakkenhuis (cochlea). In het ovale venster zit een vlies, waardoor het kloppen van de stijgbeugel drukgolven veroorzaakt in de vloeistof binnen in het slakkenhuis. In de vloeistof van het slakkenhuis bevinden zich een aantal zachte membranen, waarvan de belangrijkste de basilaire membraan, waar haarcellen op staan. Door de drukgolven zullen de haarcellen platgedrukt worden. Deze mechanische plooiing wordt vervolgens omgezet in een neuronale impuls die langs de gehoorzenuwnaar de hersenen gestuurd wordt. De meeste van deze signalen komen aan in de primaire auditieve cortex. Naast de zenuwbanen van het oor naar de hersenen zijn er nog banen van de hersenen terug naar het oor. Een belangrijke functie van deze banen is het signaal dat ons interesseert te isoleren uit de achtergrondgeluiden. Toonsterkte, toonhoogte en klankkleur gewaarworden De amplitude van een geluidsgolf bepaalt dus de toonsterkte. Bij een golf met een grote amplitude wordt het trommelvlies meer doorgebogen dan bij een golf met een kleinere amplitude. Dit zorgt voor een grotere verplaatsing van vloeistof in het slakkenhuis waardoor meer haarcellen gaan vuren en ook iets sneller gaan vuren. Op basis van het aantal haarcellen dat reageert op het geluid en de snelheid waarmee ze vuren, berekenen onze hersenen de waargenomen geluidssterkte. De gewaarwording van toonhoogte is op twee principes gebaseerd. Ten eerste, als reactie op een geluidsgolf, bereikt de vloeistofbeweging die over de basilaire membraan loopt haar maximum op een bepaald punt en vermindert daarna snel. Tonen met een hoge frequentie produceren golven die een minder grote afstand afleggen en hun maximum dus dichter bij het ovale venster bereiken dan tonen met een lage frequentie. Onze hersenen gebruiken de plaats op de basilaire membraan waar de maximale beweging plaatsvindt om de toonhoogte te bepalen. Ten tweede, de haarcellen vuren met een snelheid die sterk lijkt op de frequentie van de toon die het oor binnenging. Echter, zenuwcellen kunnen niet sneller vuren dan 1000 keer per seconde. Frequenties boven de 1000 Hz kunnen de hersenen niet bereiken op basis van de snelheid waarmee individuele neuronen vuren. De cellen kunnen dan wel in groepen reageren op een geluid en elkaar afwisselen. De haarcellen werken volgens het salvoprincipe: terwijl de ene cel aan het herstellen is van het vuren, vuurt een andere cel in de omgeving. Op die manier kunnen groepen van cellen vuren met hoge frequenties. Bij lage tonen wordt vooral het frequentieprincipe gebruikt, bij hoge tonen is vooral het plaatsprincipe van belang. Bij tussenliggende frequenties gebruikt het oor waarschijnlijk beide principes. Wanneer voorwerpen trillen, worden naast de fundamentele frequentie(de grondtoon) nog andere minder belangrijke frequenties (de boventonen) gegenereerd. Het patroon van de grondtoon van de grondtoon samen met de boventonen bepaalt de klankkleur of het timbre van een muziekinstrument. Auditieve lokalisatie De richting waaruit een klank vandaan komt, noemen we auditieve lokalisatie. Om geluiden te lokaliseren maken we gebruik van het feit dat we twee oren hebben. Een geluid dat van rechts komt, bereikt het rechteroor eerder dan het linkeroor en het trommelvlies van het rechteroor zal iets meer ingedrukt worden dan dat van het linkeroor. De verschillen in aankomsttijd en intensiteit tussen de 2 oren hangen ook af van de grootte van ons hoofd. Visuele feedback is daarbij (tijdens onze groei) noodzakelijk. Gehoorverlies en de behandeling ervan Meestal is gehoorverlies het gevolg van slijtage. Bij het verouderen worden de gehoorbeentjes iets stugger en kunnen ze het geluid niet meer zo goed doorgeven. Dit heet conductiedoofheiden kan verholpen worden met een gehoorapparaat. Een herhaaldelijke blootstelling aan lawaai kan leiden tot twee types van gehoorverlies: één dat niet lang duurt (tijdelijke drempelverschuiving genoemd) en één dat permanent is. Permanent gehoorverlies of zelfs doofheid gebeurt wanneer ofwel het middenoor niet goed meer functioneert of wanneer schade opgelopen werd aan de haarcellen in het binnenoor. In het laatste geval spreekt men van sensorineurale doofheid . Blootstelling aan voortdurend lawaai kan verder de oorzaak zijn van blijvende oorsuizingen of tinnitus. Dit is een ooraandoening waarbij mensen constant geluiden horen die niet van buiten komen. Bij sensorineurale doofheid worden te weinig of geen signalen gestuurd naar de gehoorzenuw, dus gehoorapparaten helpen niet. Er bestaat wel een prothese die een soort artificieel horen toelaat. Dit cochleaire implantaat wordt in het oor geplaatst en ontvangt geluidsgolven via een microfoon op het buitenoor. De geluidsgolven worden omgezet in elektrische signalen en overgebracht naar het gehoorzenuw via een elektrode in het slakkenhuis. 3.4 De reukzin We hebben relatief weinig reukreceptoren en slechts een klein deel van onze cortex is aan de reuk gewijd. Geuren komen tot stand wanneer moleculen die in de lucht zweven hoog in de neusholte oplossen. In de neus zijn er verschillende receptoren voor verschillende moleculen. Wanneer receptoren geactiveerd worden, sturen ze hun boodschappen door naar de bulbus olfactorius. Van hieruit gaan de signalen naar hogere corticale centra, waar de neuronale signalen als geuren geïnterpreteerd worden. Neusgaten wisselen elkaar af bij het inademen. Op elk moment is één neusgat wijder open dan de andere. Geuren detecteren en identificeren Mensen verschillen van elkaar in de mate waarin ze geuren kunnen detecteren. De gevoeligheid van onze neus verschilt verder enorm van geur tot geur. Het reuksysteem past zich snel aan een blijvende stimulus aan. Daardoor merken we geuren niet meer op als we er een tijdje aan blootgesteld zijn. Deze geuradaptatie is vollediger dan bij andere zintuigen. Mensen zijn beperkt in het aantal geuren dat ze kunnen identificeren (± 100). Deze vaardigheid varieert afhankelijk van de vertrouwdheid met de geur, hoe goed mensen de geur kunnen detecteren en hoe goed mensen geuren kunnen onthouden. In tegenstelling tot de verwachtingen, zijn blinden niet gevoeliger voor het detecteren (is er een geur of niet) van geuren. Het olfactorische vermogen was dus niet beter bij blinden. Een mogelijke verklaring hiervoor zou kunnen zijn dat er weinig verbindingen zijn tussen de visuele cortex en de bulbus olfactorius, zodat de eerste geen functies van de laatste kan overnemen als er geen visuele input in de visuele cortex binnenkomt. Blinden kunnen geuren wel beter identificeren (benoemen) dan niet-blinden. Feromonen Het paargedrag bij veel diersoorten wordt beïnvloed door geuren. Deze geuren worden feromonen genoemd en zijn bedoeld om de juiste partner aan te trekken. Allerhande diersoorten verkiezen seksuele partners die zo veel mogelijk verschillen in lijfgeur van henzelf. Dit is in verband gebracht met het feit dat de geur voortkomt uit genen die ook verantwoordelijk zijn voor het immuniteitssysteem, waardoor een paring van dieren met een verschillende geur leidt dot een grotere verscheidenheid aan genen en hogere overlevingskansen van de nakomelingen. Feromonen spelen ook een rol bij de partnerkeuze van mensen. Mensen kunnen hun eigen lijfgeur onderscheiden van die van anderen en kunnen ook een onderscheid maken tussen de geur van hun verwanten en die van vreemden. Onderzoek toont aan dat vrouwen geuren van mannen verkiezen die qua immuniteit (en geur) in grote mate van henzelf verschillen. Daarnaast leren we van geuren te houden of niet te houden door associaties met aangename en onaangename ervaringen. 3.5 De smaakzin Het aantal smaakeigenschappen dat een mens kan onderscheiden, heeft nogal wat variatie vertoond de in de geschiedenis. Rond het begin van de 19 eeuw waren het de traditionele vier: zout, zoet, zuur en bitter. Later werd umami (zeewier/vleessaus/gebakken champignons) ook toegevoegd. De discussie over het aantal basiseigenschappen is zo hevig geweest omdat complexe smaken niet ervaren worden als de som van primaire componenten, maar een eigen, unieke kwaliteit aannemen. Daardoor ontstonden er 5 verschillende groepen van smaakreceptoren, die overeenkomen met vijf smaakeigenschappen. Deze receptoren interageren al in een vroeg stadium met elkaar, wat een verklaring zou kunnen vormen voor het unieke karakter van de complexe smaken. De smaakeigenschappen worden gedetecteerd door receptoren in smaakknoppen. De meeste smaakknoppen bevinden zich op de tong, de rest op het verhemelte, het strottenhoofd en in de keelholte. Op de tong zijn smaakknoppen geconcentreerd in papillen. Het midden van de tong wordt soms de blinde vlek van het smaaksysteem genoemd, omdat zich daar geen smaakknoppen op de papillen bevinden. Elke smaakknop bevat tussen de 50 en 150 smaakreceptoren en worden na een tiental dagen vervangen door nieuwe. Naast smaakreceptoren spelen ook sensaties van textuur, temperatuur en pijn een rol bij het eetplezier. Mensen schrijven het plezier van lekker voedsel gewoonlijk toe aan hun smaakpapillen, maar in feite is het vaak de reukzin die het plezier teweegbrengt. Zoals bij andere zintuigen, treedt ook bij de smaak adaptatie op. Daarom is de smaak van ons voedsel tijdens een maaltijd sterk afhankelijk van de andere ingrediënten die we erbij eten of kort daarvoor hebben gegeten. Smaakvoorkeuren Mensen vertonen betrouwbare smaakvoorkeuren, die op een consistente manier lijken te veranderen naarmate men ouder wordt. Bijna alle diersoorten en mensen verkiezen zoete smaken boven bittere. Dit komt omdat zoete voedingsstoffen over het algemeen een hoge energiewaarde hebben en bittere stoffen giftig zijn. De natuurlijke aversie tegen bittere stoffen kan overwonnen worden op basis van een sociaal leerproces. Op tweejarige leeftijd worden kinderen neofobisch, wat betekent dat ze alles wat nieuw is niet lusten. Kinderen leren deze smaken te appreciëren nadat ze een tiental keer van de nieuwe gerechten geproefd hebben. Als de ouders erin slagen een kind herhaaldelijk een klein beetje te laten eten, leert het kind van de smaak te genieten. 3.6 De zintuigen van de huid De menselijke huid bevat receptoren voor minstens 3 types van gewaarwording: druk, temperatuur en pijn. Druk en temperatuur Onze tastzin registreert drukveranderingen op de huid. Deze registratie is belangrijk, ten eerste omdat we op basis van de tast voorwerpen herkennen. Ten tweede is elkaar aanraken een belangrijk element binnen sociale relaties. Lichaamscontacten zijn noodzakelijk voor een goede groei, blijkt uit onderzoek. Tot slot is tastzin belangrijk wanneer we voorwerpen manipuleren, omdat ze ons feedback geeft over hoeveel druk we mogen uitoefenen op het voorwerp. Er zijn vier soorten receptoren verantwoordelijk voor verschillende aspecten van de tastzin. Een eerste soort detecteert snelle veranderingen op een zeer precieze plaats (met je vingers over voorwerpen bewegen) en bevinden zich vlak onder de huid. Een tweede soort receptoren detecteert langdurige drukverandering op een specifieke plaats (klein voorwerp langere tijd vasthouden). Een derde soort receptoren reageert op snelle drukveranderingen over grote oppervlakten (waarschuwen wanneer je achteruit loopt en ergens tegenaan botst). De laatste soort reageert op langdurige drukveranderingen over een grotere oppervlakte (bewegingen die we uitvoeren). Net als bij andere zintuigen, is de huid beter aangepast om drukveranderingen te registreren dan om onveranderende stimuli te registreren. Onze huid is verder gevoelig voor de temperatuur om ons heen. Dit is belangrijk omdat we onze lichaamstemperatuur binnen bepaalde grenzen moeten houden. Er bestaan afzonderlijke receptoren voor te warm en te koud. Ook deze sensaties zijn vooral gevoelig voor snelle veranderingen en bij een onveranderende situatie treedt adaptatie op. Pijn Pijn informeert ons over beschadiging in ons lichaam en waarschuwt ons als we schade dreigen op te lopen. De receptoren die verantwoordelijk zijn voor de pijngewaarwording worden vrije zenuwuiteinden genoemd, omdat ze bestaan uit dendrieten van neuronen en niet uit receptoren met een specifieke vorm. Er bestaan 2 types van zenuwbundels die informatie over weefselbeschadiging (nociceptie) doorsturen naar het ruggenmerg: één type dat snel signalen doorstuurt en een goede lokalisatie van de pijnplek toelaat en één type dat trager is en een diffuser signaal doorstuurt. De belangrijkste functie van het eerste baan is om de schade te beperken. Deze baan reageert vooral op veranderende omstandigheden en zal na korte tijd ophouden signalen te sturen. Dan wordt de scherpe pijn vervangen door een zeurderige pijn die lang kan duren. Dit model is slechts een gedeeltelijke verklaring voor de pijnervaring. Het kan namelijk voorkomen dat we in sommige omstandigheden geen pijn voelen, zelfs niet na ernstige verwondingen. Daarnaast kan de pijnervaring verminderd worden door aangename stimulatie, zoals leuke muziek. Ook is er evidentie dat een plek op het lichaam die ooit veel pijn gehad heeft, gemakkelijker aanleiding geeft tot hernieuwde pijnervaringen. Verder voelt een groot deel van de mensen die een amputatie ondergaan hebben fantoompijn in het lichaamsdeel dat er niet meer is. Tot slot bestaan er ook zeer grote individuele verschillen in pijnervaring. Volgens de poortcontroletheorie is zowel pijnervaring als pijnmodulatie belangrijk. Pijnervaring is noodzakelijk om ons te behoeden voor te grote beschadiging. In veel gevallen is het echter beter om nog even met onze bezigheden door te gaan en de pijn te onderdrukken. Dit gebeurt door een neuronale poort waar het pijnsignaal doorheen moet om de hogere hersencentra te bereiken. Omstandigheden kunnen de poort meer of minder openen en zo pijnperceptie regelen. Pijnervaring kan worden versterkt door koorts en huidontstekingen en kan worden verminderd door situaties waarin het eigen leven in gevaar is, of omstandigheden waarbij men zich goed voelt . Pijn kan ook verzacht worden door overtuigingen die men erop nahoudt, zoals godsdienst of het placebo-effect, waarbij men minder pijn voelt als men denkt ervoor behandeld te worden. De pijnvermindering wordt gedeeltelijk geregeld door endorfines, stoffen die het lichaam in bepaalde omstandigheden produceert en die de pijn verzachten, bijvoorbeeld in levensbedriegende situaties, omdat een reductie van de pijn de kansen vergroot om het er levend van af te brengen. Morfine heeft vrijwel dezelfde structuur als endorfine en wordt daardoor als pijnstillend middel gebruikt. 3.7 Kinesthesie en het evenwichtsgevoel De kinesthesie informeert ons over de positie en de bewegingen van onze ledematen via receptoren in de spieren, pezen en gewrichten en stelt ons in staat te reageren als we struikelen of uitglijden. Het evenwichtsgevoel stelt ons in staat om in balans te blijven. Dit gebeurt op basis van informatie uit de evenwichtszintuigen, gecombineerd met kinesthetische feedback. De evenwichtsorganen liggen in het binnenoor. Één ervan bestaat uit 3 semicirculaire kanalen die zijn gevuld met een vloeistof die zich verplaatst wanneer het hooft beweegt. De beweging van de vloeistof signaleert de beweging van het lichaam. Wanneer de informatie uit de evenwichtszintuigen niet overeenstemt met de visuele informatie, kan duizeligheid en misselijkheid ontstaan. Andere evenwichtssignalen vinden hun oorsprong in holten aan de basis van de semicirculaire kanalen. Ook hierin zit een vloeistof die zich verplaatst en receptoren stimuleert wanneer het hoofd beweegt of overhelt. Dit zintuig zorgt er bijvoorbeeld door dat we scherp blijven zien als we wandelen door de op- en neergaande bewegingen van ons lichaam e compenseren ter hoogte van de ogen. 3.8 Psychofysica De tak binnen de psychologie die de gevoeligheid van de zintuigen bestudeert, heet de psychofysica: hoe wordt een fysische stimulus omgezet in een psychische ervaring? Psychofysische proeven gaan meestal over het bepalen van de absolute en differentiële drempel. De absolute drempel De eerste vraag is: hoe sterk moet een stimulus zijn om waargenomen te kunnen worden? Deze intensiteit heet de absolute drempel , de laagste waarde die een persoon kan detecteren. Dit kan gemeten worden door stimuli van verschillende, zwakke intensiteiten herhaaldelijk aan te bieden en te noteren hoe vaak de proefpersoon de stimulus gewaarwordt. De geleidelijke toename van bijvoorbeeld niet zien naar wel zien, betekent dat de absolute drempel minder duidelijk is dan de wetenschappers aanvankelijk dachten. Daarom moesten zij de absolute drempel definiëren als de stimulusintensiteit die in 50% van de gevallen leidt tot een ja -antwoord. De reden waarom de overgang van niet detecteren naar wel detecteren geleidelijk verloopt, is dat in de zenuwbanen steeds een soort achtergrondruis aanwezig is. Receptoren en neuronen die niet gestimuleerd worden, vuren toch van tijd tot tijd spontaan. De absolute drempel ligt lager voor zintuigen die heel gevoelig zijn dan voor zintuigen die minder gevoelig zijn. Wetenschapper Selig Hecht onderzocht hoe de absolute drempel voor helderheid zou veranderen afhankelijk van duisternisadaptatie. Hij vond twee scherpe dalingen in de absolute drempel en dit was de eerste evidentie voor het bestaan van twee soorten receptoren in de ogen: één voor helder daglicht en één voor zwak nachtlicht ( kegeltjes en staafjes). Tegenwoordig zijn er verschillende onderzoeken gedaan om te kijken of zintuigen elkaar beïnvloeden en niet onafhankelijk met elkaar functioneren. Zo werd onderzocht hoe ver je vingers uit elkaar moeten staan voordat een persoon ze van elkaar kan onderscheiden. Deze tweepuntsmethode wordt vaak gebruikt om de absolute drempel van de tastzin te meten. Uit het onderzoek bleek dat de tastzin gevoeliger is op onze hand dan op onze rug en dat de absolute drempel voor de tast lager ligt wanneer men naar het lichaamsdeel kijkt dan wanneer men er niet naar kijkt. De differentiële drempel en de wet van Weber De differentiële drempel is het kleinste waardeverschil dat er moet zijn tussen 2 prikkels opdat dit verschil waargenomen kan worden. Men spreekt ook wel van het kleinst merkbare verschiltussen twee stimuli. Ernst Weber ontdekte dat de differentiële drempel niet voor alle intensiteiten van een stimulus dezelfde is. Hoe groter de stimulusintensiteit, hoe meer er moet bijkomen voordat de proefpersoon het verschil merkt. De differentiële drempel voor een stimulusintensiteit is een bepaald percentage van de intensiteit. Dit wordt de wet van Weber genoemd. We kunnen lage intensiteiten dus beter onderscheiden dan hoge intensiteiten. Mensen zijn gevoelig voor de verhoudingen tussen stimuli en niet voor de absolute verschillen tussen de stimuli. Weber ontdekte ook dat de verhouding tussen de differentiële drempel en de intensiteit waarop de drempel berekend werd, niet dezelfde was voor alle gewaarwordingen. De verhouding tussen de differentiële drempel en de beginintensiteit (m.n. het percentage dat bij een intensiteit gevoegd moet worden om een kleinst merkbaar verschil te verkrijgen) wordt de Weberfractie genoemd. Hoe kleiner de Weberfractie, hoe gevoeliger het zintuig, want er hoeft maar een klein percentage bij de stimulusintensiteit te komen om een merkbaar verschil te krijgen. Het gebied dat zich bezighoudt met de studie van bovennatuurlijke gaven heet de parapsychologie. Er bestaan 2 basisvormen van paranormale gaven: de buitenzintuiglijke waarneming en de psychokinese. Buitenzintuiglijke waarneming houdt zaken in als helderziendheid, telepathie en toekomstvoorspellingen. Psychokinese verwijst naar het vermogen om met de geest voorwerpen te bewegen of op een andere manier te manipuleren. Samenvatting hoofdstuk 4: Waarneming Visuele agnosie illustreert het verschil tussen gewaarwording en waarnemen. Je kunt dan je gewaarwordingen niet meer organiseren en interpreteren tot een betekenisvolle waarneming. 4.1 Van gewaarwording naar waarneming Gewaarwording is een opname van stimulatie uit de omgeving door middel van de zintuigen en de vertaling van deze stimulatie in zenuwimpulsen die door de hersenen verwerkt worden. Waarneming is het interpreteren en begrijpen van de gewaarwording. Waarneming is een actief proces De waarneming omvat veel meer dan alleen het registreren van gewaarwording. Hiervoor zijn3 redenen. Ten eerste is het signaal dat in de hersenen aankomt onvolledig, bijvoorbeeld door de blinde vlek, oogbewegingen en -knipperingen. Tijdens een oogbeweging wordt immers geen informatie door de hersenen opgenomen, omdat het krijgen van een scherp beeld wordt tegengehouden. Daarnaast zien we geen scherp beeld van alles wat zich voor ons bevindt. Alleen uit het deel dat op de fovea (centrale deel van de retina) valt, zijn we in staat om echt gedetailleerde informatie te halen. De rest van het beeld is wazig. Ten tweede zijn de beelden op onze retina s plat. We moeten dus een driedimensionale vorstelling maken waarbij diepte en afstand ook een rol spelen. Het waarnemen van diepte op basis van een tweedimensionaal beeld is moeilijk, omdat elke binnenvallende lichtstraal van een oneindig aantal bronnen van heel verschillende afstanden komen. In een lichtstraal zelf zit geen informatie over de afstand die het licht heeft afgelegd. Tot slot verandert het binnenkomende signaal van een voorwerp voordurend, bijvoorbeeld door de invloed van het licht dat op een voorwerp valt, door beweging, of als voorwerpen elkaar overlappen. De belangrijkste opgave bij de visuele waarneming os om de perceptie van voorwerpen constant te houden ondanks het wisselende retinale beeld. Dit fenomeen van gelijkblijvende voorwerpen, ondanks voortdurende veranderingen in het retinale beeld, wordt perceptuele constantie genoemd. Om dit beter te begrijpen, moet er een onderscheid gemaakt worden tussen de proximale en de distale stimulus. De proximale stimulus is het geheel aan fysische energie dat onze receptoren stimuleert. De distale stimulus is het voorwerp in de buitenwereld dat de fysische energie (en dus de proximale stimulus) produceert. Palmer noemt de waarnemingen heuristisch interpretatieproces, omdat het visuele systeem de proximale stimulus omvormt tot een distale stimulus door gebruik te maken van een aantal voor de hnd liggende aannames over hoe de omgeving in elkaar zit en onder welke condities deze waargenomen wordt. Het proces is heuristisch, omdat het gebaseerd is op bruikbare veronderstellingen die meestal, maar niet altijd, tot een juiste oplossing leiden. Illusies als venster op de onderliggende mechanismen Gevallen van verkeerde perceptie, visuele illusies, verschaffen informatie over de processen waarop de waarneming gebaseerd is. Visuele illusies stellen ons niet alleen in staat om te onderzoeken welke veronderstellingen het perceptuele systeem maakt om de meest waarschijnlijke distale stimulus te berekenen op basis van de proximale input; ze stellen ons ook in staat om inzicht te krijgen in de manier waarop het retinale signaal gevormd wordt op zijn tocht tijdens de verschillende verwerkingsstadia. In het raster van Hermann geeft ons inzicht in de manier waarop het retinale signaal vervormd wordt tijdens de tocht in het visuele systeem. De ganglioncellen onderdrukken aanvullend de activiteit van de omringende ganglioncellen als ze zelf heel actief zijn. Dit heet laterale inhibitie. Onze indruk van lichtheid wordt bepaald door het niveau van neuronale activiteit in de ganglioncellen, waardoor de hersenen de gereduceerde activiteit van geïnhibeerde cellen interpreteren als een indicatie voor minder helder licht. Omdat de intersecties omgeven worden door meer wit dan de andere witte regio s op het blad, zullen zij geïnhibeerd worden en dus de indruk wekken donkerder te zijn (donutverhaal). Laterale inhibitie vergroot dus het contrast tussen zwart en wit. Als je de intersecties witter maakt, wordt de illusie van het raster van Hermann versterkt. Dit komt waarschijnlijk doordat de introductie van witte cirkels niet alleen leidt tot een grotere helderheid op de intersecties, maar ook tot bijkomende scherpe afbakeningen (randen). Bij de waarneming wordt een onderscheid gemaakt tussen bottom-up processenen top-down processen. Bottom-up verwijst naar de informatiestroom van de receptoren naar de hersencentra die verantwoordelijk zijn voor het herkennen en classificeren van voorwerpen. De top-down informatiestroom gaat van de kenniscentra naar de vroegere stadia van de verwerking. Op die manier kunnen we de zoektocht naar sensorische informatie in de omgeving sturen en onze waarneming efficiënter maken. 4.2 Van de retina naar de hersenen: bottom-up processen De kegeltjes en de staafjes sturen elektrische signalen naar de hersenen. Op basis hiervan berekenen de hersenen welke voorwerpen aanleiding gegeven hebben tot het ontvangen stimulatiepatroon. Het structureren van de receptorsignalen tot betekenisvolle voorwerpen verloopt in 3 grote stadia: een primaire schets, perceptuele organisatie en patroon- en objectherkenning. De primaire schets Volgens David Marr zijn vooral de randen van vormen belangrijk. Hij veronderstelde dat het visuele systeem in een vroeg stadium op zoek gaat naar die plaatsen waar een abrupte overgang in helderheid is. Wiskundige algoritmes die hiertoe in staat zijn moeten aan 3 voorwaarden voldoen: 1 kunnen bepalen welke helderheidsovergangen abrupt genoeg zijn om een grens te vormen, 2 niet alleen de raden, maar ook de oriëntatie van randen detecteren en 3 onderscheid kunnen maken tussen belangrijke helderheidsveranderingen en helderheidsveranderingen die door toevallige omstandigheden tot stand komen. Het eindresultaat wordt de primaire schetsgenoemd. Het signaal is sterk vereenvoudigd. Perceptuele organisatie Het visuele systeem moet daarna vaststellen welke randen bij elkaar horen als onderdeel van eenzelfde voorwerp. De gestaltpsychologen wezen als eersten op het belang van de perceptuele organisatie, het proces waarbij de verschillende randen uit het retinale beeld gestructureerd worden in grotere gehelen die in een bepaalde relatie tot elkaar staan. Twee belangrijke principes in de perceptuele organisatie zijn perceptuele groepering en figuur-achtergrondscheiding. Perceptuele groepering verwijst naar de processen die ervoor zorgen dat elementen uit de primaire schets worden waargenomen als bij elkaar horend, als onderdeel van eenzelfde perceptuele ervaring. Enkele groeperingsprincipes zijn het principe van de gelijkheid, van de nabijheid, van de geslotenheid en van de goede voortzetting. Wertheimer vond dat vroegere ervaringen ook een groeperingsprincipe zijn. De groeperingsprincipes helpen ons om alledaagse visuele percepties van de wereld te begrijpen. Daarnaast bestaat de noodzaak om een onderscheid te maken tussen een figuur en een achtergrond. Dit heet de figuur-achtergrondscheiding. Net zoals bij perceptuele groepering zijn er allerhande principes die de kans doen toenemen dat een bepaald deel van de stimulus als figuur gepercipieerd wordt. Voorbeelden van deze principes zijn omsingeling, grootte, symmetrie, locatie, textuur, vorm en vertrouwdheid. Patroon- en objectherkenning Men vermoedt dat de perceptuele organisatie leidt tot een representatie van de input die nog niet volledig 3D is. Deze representatie bevat vooral informatie over de oppervlakten die zichtbaar zijn voor de kijker, waarbij gesproken wordt over een kijker-gericht (view-centered) referentiekader. Het coördinatensysteem van de visuele stimulus wordt bepaald door de richting en de afstand t.o.v. de ogen van de kijker. Niet-zichtbare delen moeten worden ingevuld waarbij een representatie gecreëerd wordt die voorwerpgericht is, een voorstelling die gedefinieerd wordt in voorwerpcoördinaten onafhankelijk van de specifieke gezichtshoek van de kijken. Om een object te herkennen en de bijbehorende informatie te activeren, moet het kijker-gerichte beeld aan een voorstelling in het geheugen gekoppeld worden. Dit proces noemt men patroonherkenning . Er zijn wellicht 2 principes werkzaam bij patroonherkenning. Het eerste is template-matching, waarbij een reeks van templates (voorstellingen van voorwerpen die in het geheugen opgeslagen zijn) vergeleken wordt met de figuur die tijdens de perceptuele organisatie geïsoleerd werd. Als de figuur voldoende overeenstemt met een template, dan wordt het voorwerp herkend. De grootste beperkingen van templates zijn dat men soms maar een klein deel van het figuur ziet en dat het uiterlijk van een voorwerp grote variatie kan vertonen. Indien onze waarneming afhing van de overeenstemming tussen een stimulus en een beschikbare template, dan zouden alle nieuwe stimuli onherkenbaar moeten zijn, omdat we nog niet beschikken over de nodige sjabloon. Daarom bestaat er naast template-matching een ander principe voor patroonherkenning, namelijk kenmerkenherkenning. De meeste theorieën over patroonherkinning gaan uit van de veronderstelling dat ons visueel systeem voorwerpen kan herkennen op basis van karakteristieke kenmerken. Marr stelde dat veel voorwerpen gedefinieerd worden door een reeks van cilinders met een zekere lengte en breedte die op een bepaalde manier aan elkaar verbonden zijn. Irving Biederman werkte deze theorie uit in zijn recognition by components theory , waarbij hij stelde dat vel meer voorwerpen beschreven konden worden door gebruik te maken van 36 geons (basisvormen), waaronder de cilinder. Hoe meer geons zichtbaar zijn, hoe sneller je een voorwerp herkent. Wanneer een voorwerp herkend is op basis van template-matching/kenmerkenherkenning, dan komt alle informatie vrij om van een kijker-gericht beeld op een volledig 3D voorwerp-gericht beeld over te schakelen. Ontbrekende informatie wordt dus aangevuld en het perceptuele systeem heeft voldoende informatie om de distale stimulus af te leiden op basis van proximale stimulus. Omdat het uiteindelijke doel van de perceptie bestaat uit informatie verzamelen uit de omgeving die de kijker moet helpen te overleven, zullen bij voorwerpherkenning ook de functies van het voorwerp geactiveerd worden. 4.3 De perceptie verbeteren door de informatieopname te sturen: top-down processen De bottom-up informatiestroom kan geoptimaliseerd worden door de informatie niet louter passief te registreren, maar actief te sturen op basis van kennis die we hebben over de omgeving waarin we ons bevinden. Dit verondersteld top-down processen, signalen die vertrekken vanuit de hogere hersencentra en de dataverwerking in de lagere stadia van het informatieverwerkingsproces beïnvloeden. Wanneer onze verwachtingen bepaalde voorwerpen waarschijnlijker maken, is het mogelijk om hun representaties te preactiveren (primen) zodat de patroonherkenning sneller verloopt. Evidentie voor top-down invloeden Als top-down invloeden een rol spelen bij de perceptie, dan moeten we die kunnen aantonen door middel van visuele illusies, stimuli die zo gekozen zijn dat de waarneming iets oplevert dat niet in de proximale stimulus gegeven is. Als top-down invloeden een rol spelen, dan moet het mogelijk zijn om figuren te creëren die anders waargenomen worden afhankelijk van de context waarin ze voorkomen (ABC/12 13 14). De context geeft het perceptuele systeem een hypothese om te toetsen. Als de stimulus voldoende past bij de hypothese, dan wordt de hypothese aanvaard en treedt herkenning op. In de loop der tijd zijn er afbeeldingen ontworpen die inherent ambigu zijn, omdat ze op twee verschillende manieren geïnterpreteerd, gepercipieerd kunnen worden (oude/jonge vrouw). Hoewel de kenmerken van de afbeelding dezelfde blijven en ook de gewaarwordingen volledig identiek zijn, geven ze toch aanleiding tot twee totaal verschillende percepties. Daarnaast zien we in sommige figuren silhouetten zonder dat hier fysische randen voor aanwezig zijn in de stimulus. Men begint te vermoeden dat bij deze subjectieve contouren zowel bottom-up als top-down processen een rol spelen. Immers, het aanvullen van ontbrekende stukken lijkt in sterke mate op het aanvullen van de blinde vlekken in het retinale signaal. Als zodanig zijn subjectieve contourenmeer een illustratie van de voortdurende interactie tussen bottom-up en top-down processen dan een illustratie van een pure top-down invloed. We kunnen verwachten dat de herkenbaarheid van een geheel beter zal zijn dan de herkenbaarheid van de onderdelen, als het geheel een voorwerp is waar we heel goed vertrouwd mee zijn. Reicher toonde bijvoorbeeld aan dat een woord helpt bij het herkennen van de letters waaruit het bestaat. Dit heet het woordsuperioriteitseffect . Dit geldt ook voor onderdelen uit andere vertrouwde stimuli. Top-down invloeden werken optimaal wanneer het voorwerp en de gezichtshoek zeer vertrouwd zijn. Het is niet voldoende om de onderdelen in een vertrouwde context te zien, de context moet ook op een zodanige manier worden aangeboden dat we er vertrouwd mee raken. Een ander effect van het geheel op de delen is dat de omgevingscontext helpt om de voorwerpen te herkennen. Het duurt enige tijd voordat de top-down invloed van de omgeving sterk genoeg is om de herkenning van voorwerpen te beïnvloeden. 4.4 Waarneming van diepte en beweging De waarneming van diepte Om de wereld in 3D te zien, gebruiken we twee types van diepteaanwijzingen: binoculaire en monoculaire. We zien diepte doordat elke retina enigszins andere informatie ontvangt over dezelfde voorwerpen in de buitenwereld, omdat we de wereld vanuit 2 verschillende perspectieven zien, omdat onze ogen een aantal centimeter uit elkaar staan. Dit verschil wordt de binoculaire dispariteit genoemd. Onze hersenen combineren de 2 monoculaire beelden tot een enkel, driedimensionaal of stereoscopisch beeld. Hoe dichterbij een voorwerp staat, hoe meer de hersenen de neuronale representaties van de ogen moeten verschuiven om tot een overlappende representatie te komen. Op basis van de verschuiving die nodig is, berekenen de hersenen de afstand. Als iemand niet goed met de ogen convergeert, kijken de ogen niet naar hetzelfde punt, waardoor het onmogelijk is om de beelden van de twee ogen samen te voegen. De informatie van het zwakste oog wordt dan onderdrukt en zo ontstaat een lui oog. Een andere binoculaire diepteaanwijzing is de mate waarin de ogen moeten convergeren om een voorwerp te fixeren. De spieren die zorgen voor de oogbeweging sturen signalen naar de hersenen die gebruikt worden om de afstand tot het gefixeerde voorwerp te berekenen. Ook met een oog dicht kunnen we nog diepte schatten. Dit is mogelijk door de monoculaire diepteaanwijzingen die in het retinale beeld van elk oog aanwezig zijn. De grootte van het beeld op de retina is zo n aanwijzing: retinale grootte neemt af naarmate het voorwerp verder weg is. Een tweede aanwijzing is de textuurgradiënt, of de dichtheid van de weefselstructuur: naarmate de elementen dichter op elkaar staan, zijn minder details te zien. Andere aanwijzingen zijn het lineaire perspectief (lijnen lijken samen te komen in een punt achter de horizon), interpositie of overlapping van voorwerpen (voorwerp dat het zicht op een ander voorwerp belemmert, wordt als dichterbij gezien) en de bewegingsparallax (bij de beweging van de kijker schuiven de beelden van dichtbij gelegen voorwerpen sneller over het visuele veld dan beelden van verafgelegen voorwerpen). Het feit dat er monoculaire diepteaanwijzingen bestaan, betekent dat we het visuele systeem gemakkelijk kunnen misleiden. Een illusie waar dieptezicht een belangrijke rol in speelt, is de Ponzoillusie, waarbij de bovenste horizontale lijn langer lijkt te zijn dan de onderste door de twee schuine lijnen die bovenaan naar elkaar toe lopen. Een andere illusie waarbij dieptezicht de belangrijkste oorzaak is, is de Müller-Lyer-illusie. De verticale lijnen lijken niet gelijk qua lengte door de vinnen, ook al zijn ze even lang. De illusie van de kamer van Amesdoet mensen aan de linkerkant van de kamer klein lijken en rechts als reuzen vanwege de inrichting. De inrichting wordt echter aan het oog van de kijken onttrokken, omdat de kijker slechts met één oog door een gat in de kamer mag kijken en alle monoculaire diepteaanwijzingen de kijker bevestigen in zijn verwachting een rechthoekige kamer te zullen zien. De meest waarschijnlijke verklaring voor de maanillusie (maan lijkt groter als ze boven de horizon hangt dan wanneer ze hoog in de lucht staat) is dat de maan boven de horizon als verder gepercipieerd wordt dan de maan hoog in de lucht. Hierbij spelen twee factoren een rol: 1. Op de horizon staan veelal voorwerpen waarmee de maan vergeleken kan worden. Dit is niet het geval in de lucht en 2. Op de aarde bevindt zich een vliegend voorwerp dicht bij de horzin verder dan ons dan een vliegend voorwerp vlak boven ons. Ons visueel systeem moet dus een aanpassing uitvoeren om de grootteconstantie vast te houden. De waarneming van beweging Niet alle beweging op de retina is informatief. Dit is het geval wanneer wij met onze ogen en ons hoofd bewegen. Het beeld op de retina veranderd, maar de buitenwereld blijft stil staan. Dergelijke bewegingen ter hoogte van de retina moeten gecorrigeerd worden in de hersenen op basis van signalen uit de oogspieren en het evenwichtsorgaan. Volgens Gibson zijn kijkers constant in beweging en exploreren ze hun omgeving door ermee te interageren. Door deze bewegingen verandert het retinale beeld op een manier die de kijker in staat stelt meer informatie uit het beeld te halen dan het geval zou zijn bij een stilstaand beeld. Het beeld van het voorwerp wordt niet alleen groter wanneer de kijker zich naar het voorwerp toe beweegt, maar ook wanneer het voorwerp op de kijker afkomt. Een belangrijke variabele is de snelheid waarmee het retinale beeld groter wordt. Andere variabelen zijn binoculaire dispariteit. We kunnen slechter de afstand van een naderend voorwerp inschatten wanneer we slechts met één oog kijken dan wanneer we met twee ogen kijken. Een andere variabele was de verwachte grootte van het voorwerp. De fout die gemaakt wordt, is groter wanneer het voorwerp kleiner is dan we denken. Veel voorwerpen die bewegen, komen niet op ons af, maar voeren bewegingen uit onafhankelijk van ons. Dergelijke biologische bewegingen, zeker als het om mensen gaat, kunnen we herkennen met een minimum aan informatie. Elementen uit een scène die samen bewegen, zijn onderhevig aan een sterk groeperingsprincipe. Wanneer een deel van het visuele veld in een bepaalde richting beweegt los van de rest, hebben we sterk de neiging om dit deel als een afzonderlijke groep waar te nemen. Wertheimer noemde dit het groeperingsprincipe van het gemeenschappelijke lot. Het onderzoek naar bewegingsperceptie kreeg een extra impuls toen ontdekt werd dat er twee verschillende visuele banen bestaan in de hersenen: een baan die informatie geeft over wat aangeboden wordt, en een baan die informatie geeft over waar de stimuli zich bevinden. Vanuit de primaire visuele cortex in de occipitale lob achteraan in de hersenen vertrekken twee parallelle informatiestromen. De eerste stroom gaat naar voren, naar het onderste deel van de temporale lob en is gespecialiseerd in het herkennen van voorwerpen. De tweede informatiestroom gaat naar boven naar de pariëtale lob waar een mentale kaart bijgehouden wordt van de driedimensionale ruimte waarin de waarnemer zich beweegt. Deze kaart wordt gebruikt om voorwerpen te lokaliseren en om bewegingen te sturen. In een aantal gevallen nemen wij een beweging waar die er niet echt is. Als een rij lampen één voor één aan- en uitgaan van links naar rechts, zien wij een lichtje dat van links naar rechts loopt . Deze illusie heet de apparente beweging . Een andere bewegingsillusie wordt de geïnduceerde beweging genoemd. Dit is een situatie waarbij de beweging van een voorwerp verkeerd gepercipieerd wordt door een beweging in de achtergrond (bijv. trein naast je die wegrijdt). Beweging speelt ook in rol in de watervalillusie. Als je een tijdje naar een waterval kijkt, dan lijken de rotsen naast de waterval een opwaartse beweging te maken als je er vervolgens naar kijkt. Deze bewegingsillusies zijn het gevolg van het feit dat de kenmerkdetectors voor beweging in het visuele systeem na veelvuldig vuren uitgeput raken. 4.5 Waarneming en actie Drie recente onderzoekslijnen hebben aangetoond dat waarneming en actie nauw met elkaar verbonden zijn en elkaar voortdurend beïnvloeden. Spiegelneuronen Uit neurofysiologisch onderzoek weet men dat de motorische cortex en omliggende structuren in de frontale lob verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van acties.Uit onderzoek bleek dat de waarneming van acties gebaseerd kan zijn op neuronen die ook verantwoordelijk zijn voor het initiëren van die acties. Blijkbaar herkenden de aapjes uit het onderzoek de bewegingen door neuronen te activeren die ze zouden gebruiken indien ze die bewegingen zelf zouden uitvoeren. Deze neuronen noemen we spiegelneuronen. Zij verklaren ook waarom we de neiging hebben om een lichaamsbeweging van iemand anders na te doen. Dergelijk imitatiegedrag kan begrepen worden als we veronderstellen dat het waarnemen van de beweging het motorische systeem enigszins activeert, zodat het sneller geneigd zal zijn om de beweging ook uit te voeren. Impliciete activering van responsen Ander onderzoek heeft aangetoond dat stimuli automatisch reacties kunnen activeren, zelfs zonder dat we de stimulus bewust waarnemen. Registratie van de hersenactiviteit bevestigde dat neuronen in de motorische cortex geactiveerd werden door de primestimulus. Hierdoor werd een theorie van gebeurteniscodering voorgesteld. Volgens deze theorie zitten in ons geheugen geen aparte herinneringen voor waarnemingen (voorwerpen) en acties, maar bestaat het menselijke geheugen uit gebeurtenisherinnering, waarin waarneming en bijbehorende actie gezamenlijk opgeslagen zijn en met elkaar interageren. Het is daarom interessanter om de perceptie te bestuderen in samenhang met de bijbehorende acties. Perceptie beïnvloed niet alleen de acties die mensen uitvoeren, maar de acties beïnvloeden op hun beurt de manier waarop de wereld gepercipieerd wordt. De grijpbeweging Veel onderzoek over de interacties tussen perceptie en actie vindt plaats op basis van de grijpbeweging. Er zijn drie variabelen interessant bij onderzoek naar de grijpbeweging: het moment waarop de hand begint te bewegen, de snelheid van de handbeweging en de grootte van de opening tussen de duim en de wijsvinger. Een deel van het onderzoek met de grijpbeweging gaat over de vraag in welke mate proefpersonen onderhevig zijn aan perceptuele illusies wanneer ze delen van een stimulusconfigurante moeten oppikken. Hierbij wordt vaak gebruik gemaakt van de Ebbinghausillusie (stip met grotere en dezelfde stip met kleinere stippen eromheen). Uit de eerste onderzoekingen bleek dat de handen veel minder aan de illusie onderhevig waren dan de ogen. Er moest daarom een onderscheid gemaakt worden tussen waarneming voor herkenning en waarneming voor actie. Hierbij legden ze verband met de wat en waar -banen. De wat -baan zou de baan voor de perceptie zijn, terwijl de actie ondersteund wordt door de waar -baan. Dit wordt de perceptie-actietheorie genoemd. De perceptie-actietheorie gaat in tegen de nauwe koppeling tussen perceptie en actie, omdat er beweerd werd dat actie door een visuele baan gecontroleerd wordt en dus los staat van de waarneming. Echter, wanneer de beweging nauwkeuriger geanalyseerd wordt, blijkt de visuele illusie op te treden in de beginfase, maar wordt die gecorrigeerd naarmate de hand dichter bij het voorwerp komt. Op basis van deze bevinding werd een planning-controlemodel voorgesteld. Volgens dit model hangt de planning van een beweging af van de perceptie en de doelen van het individu. Het controleren van de beweging tijdens de uitvoering staat onder controle van een systeem dat lijkt op de waar -baan, en wordt beïnvloed door de effectieve grootte van het voorwerp. In het planningcontrolemodel wordt een interactie verondersteld tussen perceptie en actie tijdens de planningsfase. 4.6 Hoe belangrijk is leren bij de waarneming? Worden mensen geboren met de mogelijkheid om waar te nemen of moeten zij leren waar te nemen? Als een blinde voor het eerst kan zien Een eerste manier om de controverse tussen nativisten en empiristen te bestuderen bestaat erin mensen te onderzoeken die blind geboren zijn en hun gezichtsvermogen pas op latere leeftijd gekregen hebben. Over het algemeen zagen mensen aanvankelijk weinig details en konden ze geen onderscheid maken tussen simpele vormen. Wel konden ze voorwerpen detecteren, fixeren, scannen en volgen als ze bewogen. Men kan veronderstellen dat deze vaardigheden aangeboren zijn. Ze konden voorwerpen echt niet visueel herkennen. Sommigen konden na training een bruikbaar zicht ontwikkelen en waren in staat visuele voorwerpen te herkennen. Anderen niet. Deze feiten lijken te wijzen op het belang van ervaring bij de waarneming. Visuele deprivatie heeft relatief weinig effect op simpele perceptuele taken zoals het zien van verschillen in kleur, grootte en helderheid, maar dat complexere vaardigheden, zoals het herkennen van en snel reageren op voorwerpen wel ernstig verstoord worden. De gevolgen van visuele vervorming Een andere manier om na te gaan hoe de waarneming beïnvloed wordt door ervaring, is te onderzoeken hoe mensen zich aanpassen aan lenzen die visuele vervormingen veroorzaken. Er werd geconcludeerd dat indien je de lenzen zou blijven dragen, je je volledig zou aanpassen. Verder onderzoek heeft echter aangetoond dat niet alle aanpassingen aan visuele vervormingen visueel zijn. Een deel van de aanpassing komt doordat de personen geleerd hebben hun bewegingen aan te passen. Richard Held wees op het belang van een actieve exploratie van de omgeving voor de aanpassing aan visuele vervormingen. Een waarnemer die probeert te bewegen weet beter hoe de visuele input vervormd werd en wat hij moet doen om de vervorming ongedaan te maken. Perceptuele capaciteiten bij pasgeborenen Een andere manier om het belang van leren voor de waarneming te onderzoeken, is te kijken naar de perceptuele capaciteiten van pasgeborenen. Welke perceptuele kenmerken kunnen pasgeborenen waarnemen en welke niet? Lange tijd werd gedacht dat pasgeborenen gewaarwordingen hadden, maar geen waarneming. Zuigelingen kunnen stimuli onderscheiden wanneer die zich op zon 30 cm afstand bevinden en al snel kunnen ze gezichtsuitdrukkingen van volwassenen imiteren. Het nabootsen van gedrag is dus een aangeboren eigenschap. Pasgeborenen kijken vooral naar een rand en kunnen een hele tijd naar een dergelijke plaats van helderheidsverandering staren. Ze letten op globale patronen en vertonen een voorkeur voor stimulusconfiguraties die op een menselijk gezicht lijken. Gezichtsherkenning bleek dus ook een aangeboren gave, maar er was ook evidentie dat de voorkeur voor gezichten een bijproduct zou kunnen zijn van een algemenere voorkeur van stimuli met meer elementen bovenaan dan onderaan. Pasgeborenen hebben de mogelijkheid om randen te detecteren en zijn meer geïnteresseerd in bepaald stimuluscofiguraties. Deze vaardigheden zijn dus aangeboren. Om te onderzoeken of de waarneming van diepte is aangeboren werd er onderzoek gedaan met behulp van een visuele klip . Hieruit bleek dat weinig kinderen over de diepe kant durfden te kruipen. Het verschil tussen de diepe en ondiepe kant van de klip zagen ze wel degelijk, maar als ze alleen op de klip werden neergelegd, vonden ze de diepe kant juist aantrekkelijker. De meest waarschijnlijke verklaring is hiervoor dat een kind eerst moet rondkruipen voordat het bang begint te worden voor gevaarlijke diepten. Wanneer kinderen dezelfde stimulus (een kubus) verschillende keren na elkaar te zien krijgen, raken ze eraan gewend en verliezen ze hun aandacht ervoor. Dit heet de habituatietechniek. Onderzoekers toonden daarna dezelfde kubus op een grotere afstand en een kleine kubus die op dezelfde afstand werd aangeboden. De kinderen keken veel langer naar de kleinere kubus dan naar dezelfde kubus op grotere afstand. Dit resultaat werd geïnterpreteerd als evidentie voor het feit dat de zuigelingen het verschil in afstand konden zien en dus dieptezicht hadden. Zowel het onderzoek over de perceptie van randen en stimulusconfiguraties als de perceptie van diepte wijzen op het bestaan van een aantal eenvoudige perceptuele functies die aangeboren zijn en van waaruit zich nieuwe, complexere mogelijkheden ontwikkelen op basis van ervaringen. Dit is ook de manier waarop de groeperingsprincipes zich ontwikkelen. Pasgeborenen zijn in staat om bewegende voorwerpen te detecteren en te volgen. Dit biedt hun mogelijkheid om stimuli te groeperen op basis van beweging. Vanuit de beweging is de baby in staat alle groeperingsprincipes te leren die een rol spelen bij de perceptie van volwassenen. De voorkeur van een baby voor zijn/haar moeders stem ligt aan het feit dat het kind positief reageerde op geluiden die het in de baarmoeder gehoord heeft en niet aan een aangeboren vaardigheid. De gave van pasgeborenen om de stem van hun moeder te herkennen en te verkiezen, illustreert de moeilijkheid om de bijdrage van erfelijkheid en milieu te onderscheiden bij menselijk gedrag. Perceptueel leren bij volwassenen Ook volwassenen nemen meer waar naarmate ze meer ervaring hebben met een bepaald soort stimuli. In een overzichtsartikel over perceptueel leren worden er 3 mechanismen onderscheiden waardoor ervaring ertoe kan leiden dat mensen in staat zijn om beter waar te nemen. Het eerste mechanisme is dat men door ervaring meer aandacht gaat besteden aan de belangrijke kenmerken en minder aan de onbelangrijke kenmerken. Een tweede mechanisme is dat men specifieke receptoren gaat ontwikkelen voor de verschillende stimuli. Zo kunnen er templates gecreëerd worden voor stimuli die vaker voorkomen, zodat de stimuli niet langer herkend moeten worden op basis van hun kenmerken. Een derde mechanisme is dat men een groter verschil begint te zien tussen stimuli die onderscheiden moeten worden. Samenvatting hoofdstuk 5: Aandacht en bewustzijn Mensen zijn beperkt is de hoeveelheid informatie die ze tegelijkertijd kunnen verwerken. Psychologen die de beperkingen van menselijke prestaties onderzoeken, worden aandachtspsychologen genoemd. Hun 2 grote onderzoeksgebieden betreffen selectieve aandacht en verdeelde aandacht. 5.1 Selectieve aandacht: hoe goed kunnen we ons concentreren? We worden voordurend blootgesteld aan meerdere stimuli dan we aankunnen. We moeten selecteren en bepaalde stimuli uitsluiten, omdat er een limiet is aan wat we in ons hoofd kunnen houden. Selectieve aandacht verwijst naar het proces waarbij één boodschap uit de omgeving geselecteerd wordt voor bewuste verwerking en de andere boodschappen onderdrukt worden. Onderzoek toont aan dat de mogelijkheid om de aandacht te richten al vanaf de geboorte aanwezig is. De mate van selectieve aandacht neemt wel toe gedurende de kindertijd en neemt ook weer af naarmate mensen ouder worden. Modellen voor selectieve aandacht Het cocktailpartyfenomeen is het fenomeen dat mensen een gesprek kunnen volgen zonder in de war te raken door andere gesprekken op de achtergrond. Cherry onderzocht dit door spraakschaduwen: proefpersonen kregen een koptelefoon opgezet waardoor 2 verschillende boodschappen gegeven werden, één in het linkeroor en één in het rechteroor. Één boodschap moesten ze onthouden en de andere negeren. Van de genegeerde boodschap werd heel weinig gehoord, maar niet-inhoudelijke veranderingen, het geslacht van de spreker en de intensiteit van het geluid merkten ze wel op. Broadbent ontwikkelde de filtertheorie , die stelde dat er een filter bestond tussen het sensorische geheugen (gewaarwording van stimuli) en het kortetermijngeheugen (bewuste waarneming en manipulatie van stimuli). Het kortetermijngeheugen selecteerde een signaal uit het sensorische systeem (die een vrijwel onbeperkte capaciteit had) voor verdere bewuste verwerking op basis van de behoefte aan informatie bij het individu op dat moment. De filtertheorie wordt ook wel de aandachtstheorie met vroege selectie genoemd, omdat voordat de informatie verwerkt is, sommige boodschappen al weggefilterd worden. Moray constateerde echter dat de genegeerde informatie niet volledig onderdrukt werd ter hoogte van de gewaarwordingen. Een deel ervan sijpelde door de filter en de betekenis ervan werd verwerkt. Hiervoor zijn drie verklaringen. Broadbent verklaarde dat zulke lekken ontstaan doordat een luisteraar op geregelde momenten de filter even verplaatst naar een ander sensorisch kanaal om daar informatie op te doen. Een tweede verklaring is dat woorden uit een ander gesprek niet weggefilterd worden op het sensorisch niveau, maar onbewust waargenomen worden. Aandacht grijpt dus pas op een later punt in de sequentie van de perceptuele processen in. Deze theorie heet de aandachtstheorie met late selectie. Het belangrijkste verschil is de plaats waar de selectie van de informatie plaatsvindt. De derde verklaring is de attenuatie-theorie. Deze theorie stelt net als de filtertheorie dat aandacht een vroege rol speelt bij de perceptuele verwerking, maar dat de filter de signalen enkel verzwakt bij hun overgang van het sensorische geheugen naar het kortetermijngeheugen en ze niet volledig blokkeert. De mate van attenuatie verschilt afhankelijk van de hoeveelheid aandacht die aan de verwerking van de geselecteerde stimulus besteed moet worden. Wat doet de selectieve aandacht? Veel onderzoek naar het effect van selectieve aandacht is geïnspireerd door de feature-integration theory, waarbij je bijvoorbeeld een rode S moet zoeken. Een zoektocht naar één kenmerkis zeer snel gebeurt en wordt nagenoeg niet beïnvloed door het aantal items in het display. De zoektocht naar een conjunctie van kenmerken vergt veel meer inspanning en duurt langer. Visuele perceptie verloopt in 2 stadia. Het eerste stadia omvat de detectie van kenmerken en gebeurt automatisch. Wanneer een stimulus ven andere stimuli verschilt op basis van één enkel kenmerk, dan zal die stimulus eruit springen: het pop-out effect. Dit wordt veroorzaakt door een preattentief proces (proces vindt plaats voordat de aandacht een rol speelt). In het tweede stadium worden de verschillende kenmerken van een stimulus geïntegreerd tot een geheel. Dit proces vereist selectieve aandacht. Volgens de feature-integration theorie is selectieve aandacht dus nodig om de verschillende kenmerken van voorwerpen samen te voegen tot een kenmerkenlijst die gebruikt kan worden voor patroonherkenning. Elementen in het visuele veld die geen aandacht krijgen, activeren alleen primitieve kenmerken, zoals kleur, beweging of oriëntatie van randen. De feature-integration theorie verklaart hoe voorwerpen de aandacht naar zich toe trekken en hoe kenmerken door aandachtsprocessen gegroepeerd worden. Discussiepunten - Selectieve aandacht als een zaklantaarn of als een zoomlens? Twee metaforen worden gebruikt om de werking van de selectieve aandacht te begrijpen. De eerste is die van een zaklantaarn die je op verschillende plaatsen in je visuele veld richt. De tweede is die van een zoomlens die op een volledige scène kan worden gericht of geconcentreerd op een detail. Een belangrijk element in deze vergelijking is die van de beschikbare middelen (resources). Aandacht is beperkt, dus hoe meer aandacht een taak nodig heeft, hoe minder er overblijft voor Andre stimuli. Misschien is onze aandacht wel een zaklantaarn én een zoomlens: we kunnen onze aandacht verschuiven van de ene plaats naar de Andre en we houden meestal nog wat aandacht over om andere stimuli in de omgeving te verwerken. Er bestaan echter wel consistente interindividuele verschillen. - Bottom-up vs. top-down controle van de aandacht. Er zijn twee manieren waarop de aandacht gericht kan worden: bottom-up en top-down. Bij top-down (endogene) controle bepaalt onze geest waar we onze aandacht op richten. Bij bottom-up (exogene) controle wordt onze aandacht gevangen door een gebeurtenis in de omgeving. Welke vorm van controle overheerst? Onderzoek toont aan dat exogene (bottom-up) prikkels enige voorrang hebben op endogene (top-down) invloeden. - Is selectieve aandacht plaatsgebonden of voorwerpgebonden? We kunnen onze aandacht op een bepaalde plaats richten en van plaats veranderen, maar we hebben ook de neiging om onze aandacht van voorwerp tot voorwerp te richten en het is moeilijk om op de ruimte tussen de voorwerpen te focussen. Aandacht is dus zowel plaats- als voorwerpgebonden. Aandacht en inhibitie Er is evidentie dat signalen waar onze aandacht niet op gericht is, maar die toch verwerkt worden, actief onderdrukt moeten worden om ons gedrag niet te beïnvloeden. Dit wordt geïllustreerd door negatieve priming , waarbij de verwerking van een stimulus moeilijker is wanneer voordien een gerelateerde stimulus aangeboden werd dan wanneer voordien een neutrale stimulus aangeboden werd. Een ander fenomeen dat aantoont dat selectieve aandacht niet enkel bestaat uit het selecteren van de relevante stimulus maar ook uit het onderdrukken van irrelevante stimuli, is het fenomeen van de terugkeerinhibitie. Om onze omgeving te begrijpen, moeten we de aandacht richten van het ene voorwerp naar het andere. Hierbij is het niet alleen van belang om een mechanisme te hebben dat potentieel interessante plaatsen aanwijst, maar ook een mechanisme dat bijhout waar we al geweest zijn en dus niet meer naar hoeven terug te keren. Proeven hebben aangetoond dat proefpersonen inderdaad meer moeite hebben om een stimulus te detecteren als die aangeboden wordt op een plaats waar de aandacht net vandaan komt. Beperkingen ten gevolge van selectieve aandacht Het feit dat we niet alles in onze omgeving bewust opnemen betekent dat we sommige aspecten uit onze omgeving niet zullen opmerken: veranderingsblindheid. We bewegen zo n 3 tot 4 keer per seconde met onze ogen. Tijdens die bewegingen zijn we blind. Ook zonder oogbeweging kunnen we veranderingen maskeren en zelfs in levensechte omstandigheden kan men deze blindheid bewerkstelligen. 5.2 Verdeelde aandacht: hoe goed kunnen we twee taken tegelijk uitvoeren? In situaties waarin we verschillende taken tegelijk uitvoeren, spreken we van verdeelde aandacht. Deze wordt bestudeerd door proefpersonen 2 taken samen te laten uitvoeren en te kijken hoe de prestatie op de eerste taak beïnvloed wordt door de tweede taak. Dergelijke studies heten dubbeltaak-studies. De interferentie van de tweede taak op de eerste taak hangt af van een hele reeks variabelen, zoals de gelijkheid van de twee taken, het feit of de tweede taak een beroep doet op hetzelfde of een ander zintuig en hoeveel beschikbare middelen elke taak nodig heeft om correct uitgevoerd te worden. Hoeveel aandacht heeft een taak nodig? De mate van aandacht die een taak nodig heeft, wordt bepaald door de moeilijkheidsgraad van de taak, maar ook door onze ervaring met die taak. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen gecontroleerde en automatische processen. Gecontroleerde processen staan onder bewuste controle, vergen mentale inspanning, kunnen gemakkelijk onderbroken worden en zijn relatief traag. Automatische processen gebeuren snel, zonder bewuste aandacht en op een manier die moeilijk te onderbreken valt. Automatische processen kunnen gemakkelijk gecombineerd worden met andere taken. Veel taken in ons leven beginnen als gecontroleerde processen en worden automatisch door langdurige oefening. De overgang van een gecontroleerd naar een automatisch proces toont aan dat deze processen geen alles-of-niets fenomenen zijn, maar twee uiteinden van een continuüm. Dit betekent dat veel taken niet helemaal automatisch verlopen, maar wel al minder aandacht vergen dan toen we ze voor het eerst uitvoerden. Volgens de theorie van Logan worden al onze ervaringen in ons geheugen opgeslagen en hoe meer herinneringen we over een bepaald proces hebben, hoe vlugger we zon herinnering kunnen oproepen en gebruiken. Een andere verklaring is dat we schema s hebben voor vaak voorkomende taken. Deze schema s worden uit het geheugen opgeroepen en leiden tot een automatische, stereotiepe uitvoering van de taken. Als een schema in conflict komt met een ander schema, is er een soort controleproces dat ingrijpt en geactiveerd wordt door omgevingsinformatie. Dit systeem is ook nodig om nieuwe schemas te maken en te verfijnen. De meest gebruikte taak om te zien of een proces automatisch verloopt is de Strooptaak. Hierbij moeten de proefpersonen zo snel mogelijk een reeks van kleuren van een aantal woorden hardop benoemen, waarbij de woorden kleurnamen zijn die naar een andere kleur verwijzen dan de inktkleur die benoemd moet worden. Het Stroopeffect wordt toegeschreven aan het feit dat ervaren lezers automatisch de betekenis en de uitspraak van geschreven woorden activeren. Een ander kenmerk van de Strooptaak is dat de interferentie asymmetrisch is: het effect is heel wat kleiner als men de woorden hardop moet lezen. Dit is evidentie voor het feit dat het lezen van woorden automatischer gaat dan het benoemen van kleuren. De kosten om naar een andere taak over te schakelen Wanneer we met meerdere taken tegelijkertijd bezig zijn, dan betekent dit niet altijd dat we ze ook gelijktijdig uitvoeren. Vaak is het zo dat we vliegensvlug van de ene taak op de andere taak overschakelen en terug. Het veranderen van taak brengt omschakelingskosten met zich mee. Deze worden veroorzaakt doordat men enerzijds de gedragsparameters voor de nieuwe taak moet activeren, maar ook doordat men die van de vorige taak moet onderdrukken. Dit effect is goed te merken bij het omschakelen van taal (van Nederlands naar Engels en van Engels naar Nederlands). 5.3 Aandachtsstoornissen Aandachtsdeficiëntie bij kinderen (ADHD) ADHD (attention-deficit hyperactivity disorder) is een ernstige ontwikkelingsstoornis die gekenmerkt wordt door hyperactiviteit, aandachtstekort en impulsiviteit. Er zit een genetische component in de gevoeligheid voor ADHD. Omgevingsinvloeden die naar voren geschoven worden, zijn factoren tijdens de zwangerschap en de geboorte die ADHD bij kinderen kunnen bevorderen. Anderen denken dat de symptomen van ADHD verergerd worden door allergieën en voedselintoleranties. De diagnose van ADHD wordt soms bemoeilijkt omdat de conditie tijdelijk onderdrukt kan worden door veranderende omstandigheden. Kinderen met ADHD kunnen wel normaal presteren op cognitieve taken, maar zijn niet in staat om dit langere tijd vol te houden. Mensen met ADHD hebben moeite om aandacht te besteden aan relevante signalen in de omgeving en om hun aandacht gedurende langere tijd bij iets te houden. Een van redenen hiervoor is hun impulsiviteit. Personen met ADHD blijken vooral last te hebben met het stop-paradigma. Op basis hiervan wordt geopperd dat ADHD vooral te maken heeft met een tekort aan inhibitiecontrole. Het probleem is niet zozeer dat mensen met ADHD een teveel aan energie zouden hebben, maar dat ze een tekort zouden hebben aan controle over de signalen die op hen af komen. Daardoor worden ze gemakkelijk afgeleid en zijn ze impulsief. Aandachtsproblemen na een hersenaandoening De meest voorkomende hersenaandoening is een beroerte. Er bestaan 2 oorzaken voor een beroerte: een herseninfarct (een bloedvat in de hersenen raakt verstopt, waardoor een deel van de hersenen geen zuurstof meer krijgt) en een hersenbloeding (een bloedvat barst waardoor er bloed in de hersenen terechtkomt). Andere belangrijke oorzaken van hersentraumas zijn (verkeers)ongevallen en degeneratieve aandoeningen, zoals dementie. Een aandachtsstoornis is een van de meest voorkomende gevolgen van een hersenaandoening. Een ander fenomeen dat men geregeld vaststelt na een beroerte is hemineglect, waarbij een patiënt geen aandacht meer besteedt aan stimuli uit de helft van de omgeving. Dit kan voorkomen bij schade aan de pariëtale lob inde rechterhemisfeer. Een hemineglectpatiënt kan alle stimuli aan de linkerkant van de ruimte veronachtzamen, maar het kan ook voorkomen dat de patiënt de linkerhelft van elke stimulus veronachtzaamt. 5.4 Bewuste en onbewuste processen Wat is het bewustzijn? Een persoon dient een subjectieve ervaring te hebben van een stimulus of een interne toestand om van bewustzijn te kunnen spreken. Andere kenmerken zijn: het is een privé-aangelegenheid, het kan bestaan uit een combinatie van verschillende zintuigen, het bevat resultaten van denkprocessen, niet de processen zelf en het verandert voortdurend. Wat is het onbewuste? Er wordt een onderscheid gemaakt tussen 3 vormen van onbewuste processen. De eerste is de nietbewuste processen. Dit zijn fysiologische processen waar we ons helemaal niet van bewust kunnen worden. De tweede vorm is het voorbewuste: informatie waar we ons niet bewust van zijn, maar die wel gemakkelijk toegankelijk is. Tot slot zijn er de onbewuste processen, die liggen tussen het nietbewuste en het voorbewuste. Deze processen zijn moeilijk in het bewustzijn te brengen, maar beïnvloeden wel de werking ervan (denk aan Freud en zijn psychoanalyse). Evidentie voor onbewuste processen Stimuli die het gedrag beïnvloeden zonder dat ze bewust waargenomen werden, worden subliminale perceptie genoemd of perceptie onder de drempel van het bewustzijn. Een studie die het bestaan van subliminale perceptie aantoonde, werkte met een techniek die bekend staat als semantische priming. Hierbij herkent de proefpersoon een doelwoord sneller als het volgt op een semantisch gerelateerd woord (prime) dan wanneer het volgt op een niet-gerelateerd, neutraal woord. Een andere benadering om onbewuste perceptie te onderzoeken, is te kijken naar mensen die bepaalde stimuli niet meer bewust kunnen waarnemen en daar in hun dagelijks leven enorm door beperkt worden. Een belangrijke groep patiënten voor dit onderzoek zijn patiënten met blindsight. Zij zijn niet meer in staat om stimuli in een groot deel van hun visuele veld bewust waar te nemen. Hoewel zij niet de indruk hebben iets te zien in het aangetaste gedeelte, zijn ze toch verbazingwekkend goed in staat om bijvoorbeeld de plaats van een stimulus aan te wijzen als hun gevraagd wordt om te gissen . Daarnaast is er ook evidentie voor het bestaan van onafhankelijke informatieverwerking in de twee hersenhelften van split-brain patiënten. Bij deze personen blijft de informatie gevangen in de hemisfeer waar ze naartoe gestuurd worden en kan de informatie niet via het corpus callosum verspreid worden over de twee hersenhelften. Split-brain patiënten kunnen informatie benoemen als die in het rechter visuele veld aangeboden wordt, omdat die toegang geeft tot de linker hemisfeer met het spaakcentrum. Informatie in het linker visuele veld kan niet benoemd worden, maar kan door de patiënt wel geïdentificeerd worden met de linkerhand. Uit proeven wordt vastgesteld dat de rechterhemisfeer van split-brain patiënten informatie verwerkt zonder dat de patiënten zich daarvan bewust zijn. De linkerhemisfeer probeert het gedrag van de rechterhemisfeer te interpreteren. De huidige kijk op bewuste en onbewuste processen Op basis van Freuds opvattingen over het onbewuste, wordt het onbewuste gezien als de plaats waar onaanvaardbare en mogelijk ziekteverwekkend herinneringen en fantasieën in verdrongen worden. Voor psychologen en neurofysiologen blijft het een mysterie waarom sommige van deze onbewuste processen vanaf een bepaald moment bij de mens leiden tot een bewuste, subjectieve ervaring die ons een gevoel van eenheid geeft en die gebruikt kan worden om over onze ervaringen na te denken en met anderen erover te communiceren. Voor deze overgang is aandacht en een soort selectie nodig. Het bewuste is dus nodig om eenheid te bewerkstelligen binnen een globale werkruimte die bestaat uit verschillende losse processen. Informatie die het bewuste binnendringt, is niet alleen toegankelijk voor elk proces, maar krijgt ook toegang tot veel meer informatie in de hersenen dan informatie die buiten het bewuste valt. Deze laatste informatie blijft meestal binnen het domein van waaruit de input kwam. Evidentie hiervoor komt vanuit hersenscans. Wanneer men proefpersonen subliminale visuele stimuli toont, kan men een beetje hersenactiviteit vaststellen in de occipitale en de temporale lob, de plaats in de hersenen waar de voorwerpherkenning plaatsvindt. Dit wijst op automatische, bottom-up verwerking. Als de visuele stimuli langer aangeboden worden zodat ze een bewuste perceptie uitlokken, is er verhoogde activiteit over een heel netwerk van gebieden in de hersenen, waaronder ook het werkgeheugen. Wij hebben allemaal sterk het gevoel dat wij een unieke eenheid zijn (een zelf ) die prikkels waarneemt en daar uit vrije wil op een coherente en zinvolle manier mee omgaat. 5.5 Slapen en dromen Lichaamsritmen Een groot deel van de lichaamsritmen volgt een cyclus van 24 uur. Zulke dag-nacht ritmen worden circadiaanse ritmen genoemd. Wanneer een persoon een onregelmatig slaap-waak ritme heeft, dan ziet men nogal eens dat de verschillende ritmen uiteen beginnen te lopen. De circdiaanse ritmen hebben gevolgen voor het psychische functioneren. We presteren bijvoorbeeld het best kort voor het middageten en de periode van geringste aandacht is in de vroege ochtend. De circadiaanse ritmen staan onder controle van de nucleus suprachiasmaticus, een kern uit de hypothalams, die een interne, biologische klok vormt. De invloed van de nucleus suprachismaticus is grotendeels gebaseerd op signalen die gestuurd worden naar de pijnappelklier. Deze klier scheidt het hormoor melatonine af in de bloedbaan kort voordat er geslapen moet worden. De klok in de nucleus suprachiasmaticus wordt beïnvloed door licht. Kenmerken van de slaap Een elektro-encefalograaf registreert de neuronale activiteiten in de hersenen. De outpunt wordt een elekto-encefalogram (EEG) genoemd. Wanneer een persoon in waaktoestand is, bestaat het EEG signaal uit onregelmatige signalen met een hoge frequentie en een lage amplitude. De meeste golffrequenties liggen tussen de 13 en 30 Hz, dit noemen we de bètagolven. Wanneer de persoon zich ontspant, beginnen de golven in het EEG te vertragen tot 8-12 Hz. Zij worden ook regelmatiger en groter en worden alfagolven genoemd. Er bestaan 5 verschillende slaapstadia: - Stadium 1: Het EEG bestaat uit alfagolven, waarin thètagolven voorkomen (golven met een iets - - grotere amplitude dan alfagolven). De persoon voelt zich doezelig en de ogen vallen toe. Stadium 2: Het EEG wordt onregelmatiger en bestaat uit een opeenvolging van thètagolven, slaapspoelen en K-complexen. Slaapspoelen zijn een korte sequentie van golven die waarschijnlijk iets te maken hebben met een mechanisme om de persoon in slaap te houden. K-complexen zijn plotselinge grote golfbewegingen in de elektrische activiteit. Stadium 3: De persoon is dieper in slaap en men ziet deltagolven in het EEG (heel grote amplitude en een lage frequentie). Ze geven aan dat veel cellen in de hersenen samen vuren. Stadium 4: Bestaat voor het grootste deel uit deltagolven: diepe slaap of slow-wave sleep. REM-slaap (Rapid Eye Movement): Het EEG vertoont een sterk verhoogde activiteit met thèta-, alfaen bètagolven. De ogen bewegen snel onder de oogleden. Op dit moment stelt men geen activiteit meer vast in de lichaamsspieren van de persoon. De REM-slaap wordt ook wel de paradoxale slaap genoemd (het is moeilijk iemand te wekken, terwijl de hersenen toch heel actief zijn). De stadia volgen een relatief voorspelbaar patroon. In het begin van de nacht gaan slaper van stadium 1, naar 2, 3 en uiteindelijk 4. Dan beginnen ze door de andere stadia te cirkelen. Hun eerste periode van REM-slaap begint na ongeveer 1,5 uur slaap, wanneer ze weer in stadium 1 aankomen. De eerste REM-periode is de kortste van de nacht. Later op de nacht nemen deze progressief in duur toe en volgen ook vlugger op elkaar. Dit gaat gepaard met een afname van stadia 3 en 4. Functies van slaap De eerste reden waarom we slapen is dat slaap een herstellende functie heeft. Tijdens de slaap kunnen stoffen opnieuw aangevuld worden die we verbruikt hebben toen we wakker waren. Een andere herstellende functie die aan de slaap toegeschreven wordt, is consolidatie en verdere verwerking van informatie die we overdag opgenomen hebben. Dit zou vooral tijdens de REM-slaap met haar verhoogde neurale activiteit gebeuren. Een tweede reden waarom we slapen is omdat het evolutionair bepaald wordt. Dit ontdekten wetenschappers toen ze het slaappatroon van verschillende diersoorten bestudeerden. Onderzoek heeft bevestigd dat mensen relatief snel kunnen herstellen van een langdurige slaapdeprivatie. Ook blijkt dat mensen moeilijker REM-slaap kunnen missen dan niet-REM-slaap. Een vaker voorkomende situatie dan langdurige slaapdeprivatie is een beperkt aantal uren per nacht dat men kan slapen. Effecten hiervan zijn: een voortdurend gevoel van vermoeidheid, concentratieproblemen, geïrriteerdheid en spanningshoofdpijn. De prestaties lijden er ook onder en dan met name eenvoudige taken die een beroep doen op volgehouden aandacht. Een pasgeborene slaapt zo n 16 uur per dag, waarvan bijna de helft in REM-slaap. Als adolescent heb je ongeveer 8 uur slaap nodig, als volwassene ongeveer 6,5 en als oudere zon 10 uur per nacht. Echter, er bestaan grote individuele verschillen. Uit onderzoek onder scholieren vermoedt men dat tijdens een week een slaaptekort opgebouwd wordt dat goedgemaakt moet worden in het weekend. Slaapstoornissen komen in verschillende vormen voor. In de meeste gevallen gaat het om klachten over een tekort aan slaap: slapeloosheid of insomnia . Het kan ook zo zijn dat mensen te gemakkelijk en te vaak in slaap vallen. De ernstigste vorm hiervan is narcolepsie, waarbij een persoon onbedwingbare slaapaanvallen krijgt. De oorzaak hiervan wordt in verband gebracht met een tekort aan de neurotransmitter hypocretine in de hypothalamus. Slaapwandelen is een slaapstoornis waabij de persoon zich vaag bewust is van de buitenwereld. Slaapwandelen gebeurt tijdens de stadium-4slaap en niet tijdens de REM-slaap. Dromen Tijdens de REM-slaap gebruiken onze hersenen evenveel energie als tijdens de waaktoestand. Volgens Freud waren dromen wensvervullingen van verdrongen verlangens. Omdat de wensvervullingen onaanvaardbaar waren voor de betrokken persoon werden ze vermomd. Er diende een onderscheid gemaakt te worden tussen de manifeste inhoud van een droom (dat wat de persoon zich herinnert) en de latente inhoud (de wensvervulling war het eigenlijk om gaat). De latente inhoud kon afgeleid worden vanuit de manifeste inhoud door het vervormingsproces bloot te leggen. Hierbij kon gekeken worden op welke manier de volgende mechanismen toegepast werden: verplaatsing (element ut droom wordt vervangen door een ander), regressie (gedachten komen tot uiting in perceptie) en condensatie (beeld in de droom staat voor verschillende onbewuste elementen). Anderen stelden echter dat dromen slechts een bijproduct waren van de behoefte aan REM-slaap die mensen en dieren hebben. REM-slaap is nodig voor de overleving en wordt veroorzaakt door activatie in de pons. Verhoogde activatie in de pons resulteert in activatie van de cortex, waar perceptuele en motorische circuits beginnen te vuren. Dromen zijn dus een poging van de hogere hersencentra om de toevallige en conflicterende signalen te interpreteren die vanuit de lagere hersencentra opstijgen. Een probleem voor deze activatiesynthesetheorie is dat dromen niet alleen voorkomen in de REM-slaap, zoals lang gedacht werd. Een ander probleem is dat dromen minder bizar en onsamenhangend zijn dan er beweerd wordt door de theorie, omdat we ongeveer 95% van onze dromen vergeten. Een derde verklaring waarom we dromen hebben, wees erop dat niet alleen slaap ontstaan kan zijn vanuit evolutionaire selectie, maar ook dromen. Deze evolutietheorie wees erop dat veel droominhouden te maken hebben met bedreigende situaties en dat je s nachts vaardigheden oefent die van belang zijn voor het functioneren overdag. 5.6 Hypnose Een derde bewustzijnstoestand betreft hypnose, een toestand tussen slapen en waken. Hypnose definiëren Hypnose werd aanvankelijk omschreven als het induceren van een trance waarbij mensen instructies opvolgen die aan hen gegeven worden. Er bestaan 2 tegenstrijdige visies over wat hypnose precies inhoudt. Volgens de neodissociatieve theorie wordt gedrag bepaald door een reeks van automatische subsystemen die stereotiepe gedragssequenties vertonen en die gecontroleerd worden door een executief ego , een centrale controlestructuur die de subsystemen activeert en de gevolgen ervan verifieert. Binnen de neodissociatieve theorie bestaan 2 ideeën over de werking van hypnose. Volgens de eerste hypothese zorgt hypnose voor een splitsing tussen de automatische subsystemen en het executieve ego. Daardoor zijn de processen in de subsystemen niet meer toegankelijk voor de bewust ervaren denkprocessen. De tweede hypothese stelt dat de egocontrole over de automatische subsystemen onder hypnose opgegeven wordt en vervangen door de suggesties van de hypnotiseur. Evidentie voor dissociatie werd gehaald uit het fenomeen van de verborgen observator en in het observeren in impliciete versus expliciete geheugentests. In de tweede visie over hypnose, de sociaal-cognitieve theorie, wordt gesteld dat de hypnotische sessie een sterke sociale situatie vormt waarin mensen een zeer grote situationele druk ondervinden om zich op een bepaalde manier te gedragen. Gehypnotiseerde personen voelen zich dus geroepen om de hypnotiseur ter wille te zijn en ze gebruiken fantasiestrategieën om uit te voeren wat ze verondersteld worden te doen. Waarschijnlijk bevat elke visie een stukje van de waarheid. Kan iedereen gehypnotiseerd worden? De mate van hypnotiseerbaarheid wordt gemeten aan de hand van een schaal die uit verschillende suggesties bestaat. De score van een persoon wordt berekend op basis van het aantal suggesties waarop hij/zij reageert onder hypnose. De hypnotiseerbaarheidsschaal is niet noodzakelijk evidentie voor hypnose als bewustzijnsverandering, maar kan even goed beschouwd worden als een maat van hoe sterk mensen onderhevig zijn aan suggesties. Kan hypnose pijn verminderen? Volgens onderzoek is het effect van hypnose bij hypnotiseerbare personen afdoende bewezen in acute pijnreacties. Het effect van hypnose op chronische pijn is minder duidelijk en niet groter dan het effect van een relaxatietraining. Dit komt waarschijnlijk omdat de problematiek van chronische pijnlijders meestal gecompliceerder is dan een pure pijnervaring. Het pijnreducerende effect van hypnose kan zowel verklaard worden door de neodissociatieve theorieën als door de sociaalcognitieve theorie. Beide opvattingen sluiten nauw aan bij de poortcontroletheorie over pijngewaarwording. Kan hypnose het geheugen verbeteren? Onder hypnose worden niet zozeer meer juiste herinneringen gegeven; er worden gewoon meer herinneringen gegeven, waarvan de meeste verkeerd zijn. Daarnaast lijkt hypnose ook het geheugen van de betrokken persoon onbetrouwbaar te maken (de persoon is meer overtuigd van de echtheid van hun verkeerde herinnering dan mensen die niet gehypnotiseerd waren). Een cognitief onderzoek is een techniek gebaseerd op geheugenbevorderende procedures die wetenschappers vestgesteld hebben bij de studie van het geheugen. De principes van het cognitieve interview zijn gebaseerd op de volgende overwegingen: 1 geheugensporen bestaan uit verschillende elementen, 2 geheugenaanwijzingen helpen om informatie op te roepen uit het geheugen en 3 een geheugenspoor kan door verschillende aanwijzingen geactiveerd worden. Er is geen significant verschil tussen een cognitief interview en een interview onder hypnose. Wel blijkt dat beide interviews beter zijn dan het standaardinterview. 5.7 Psychoactieve middelen Een aantal stoffen heeft een directe invloed op de werking van de hersenen. Wanneer die met een verandering in de psychische toestand gepaard gaan, spreken we van psychoactieve middelen. Veel psychoactieve middelen gaan gepaard met gewenning en afhankelijkheid. Kalmerende middelen, opwekkende middelen en hallucinogenen Psychoactieve middelen worden onderverdeeld in 3 categorieën: - Kalmerende middelen (geven aanleiding tot gevoelens van ontspanning en doezeligheid; men spreekt in dit verband van een sedatief effect) - Opwekkende middelen (wekken een toestand van alertheid op) - Hallucinogenen (lokken waanbeelden en hallucinaties uit en kunnen psychotische symptomen veroorzaken) Psychoactieve middelen hebben effect omdat ze inwerken op de communicatie tussen de neuronen. Alcohol is het bekendste kalmerende middel die aanleiding geeft tot een ontspannen gevoel. Dit komt doordat alcohol de hoeveelheid GABA en dopamine in de hersenen verhoogt. De GABA neurotransmitter is een inhibitorische neurotransmitter (speelt een rol bij het slapen) en dopamine is betrokken bij het beloningsgevoel. Bij toenemende hoeveelheden worden de sedatieve effecten van alcohol doorslaggevender. De bekendste opwekkende middelen zijn cafeïne en nicotine. XTC heeft eveneens een opwekkende kracht, maar is daarnaast ook hallucinogeen omdat het visuele hallicunaties kan veroorzaken, net zoals cannabis, LSD en paddestoelen. Hoofdstuk 6: Conditionering en leren Leren kunnen we omschrijven als een relatief permanente (omdat we niet alles onthouden) verandering in gedrag of kennis ten gevolge van ervaring.