Week 1
Cognition
Dualisme werd lang aangehouden in de filosofie. De mind werd los gezien van het lichaam.
Tegenwoordig weet men dat het brein een resultaat is van neuronen die de mind vormen.
Tegenwoordig is er ook technologische ontwikkeling die mentale processen kunnen weergeven.
Geschiedenis
(1860)Weber & Fechner ontwikkelde het onderzoeksveld psychophysics, combineert psychologie en
natuurkunde. Er wordt gekeken naar fysische energie en sensation. Ze keken bijvoorbeeld hoe men
reageerde als de lichtintensiteit werd verhoogd. Ze ontwikkelde ook formules om deze relaties te
kunnen weergeven.
(1867) Hermann von Helmholtz bedacht dat elk individu de wereld op zijn eigen manier ervaart.
Perception moet geïnterpreteerd worden en vindt plaats in het onderbewuste. Iedereen
interpreteert de wereld anders.
(1879) Wilhelm Wundt ontwikkelde het eerste psychologie lab.
(~1950) Johannes Muller bedacht dat neuronsignalen enorm snel zijn, zelf dacht hij oneindig snel.
Spritual lebenskraft → er is een mentale kracht die de biologische processen aanstuurt en neuronen
aanstuurt. Hij legde een link tussen een biologisch aspect en een mentaal aspect.
(1850) Wilhelm von Helmholtz onderzocht hoe snel de signalen van neuronen gaan, bij kikkers ging
dit 30m/s en bij mensen 60m/s.
Fransiscus Cornelicus Donders is de grondlegger van mental chronometry. Mentale processen zijn
niet oneindig snel, dit duurt even. Hij wilde weten hoe lang het maken van mentale processen duurt.
Dit deed hij door twee groepen te onderzoeken, de ene groep liet hij zo snel mogelijk een keuze
maken en bij de andere groep werd alleen de reactietijd opgemeten. Door de reactietijden te
berekenen en er van af te trekken kon er gekeken worden hoe lang het duurde om een keuze te
maken.
In dit type onderzoek wordt er gedacht dat er eerst perception plaatsvindt en dat er daarna een
keuze wordt gemaakt. Het maken van een keuze kan ook al tijdens de perception plaatsvinden. Dit
zorgt voor ruis in de data.
(1885) Hermann Ebbinghaus is de grondlegger van memory reasearch. Hij deed veel onderzoeken op
zichzelf. Voor het onderzoek naar het geheugen gebruikte hij vaak onbekende klanken, zodat bekend
zijn met woorden geen invloed kon hebben op het onthouden. Hij leerde deze klanken en wachtte
een bepaalde tijd en keek hoeveel hij had onthouden. Vervolgens ging hij kijken hoe lang het duurde
om de lijst opnieuw te leren, dit duurde vaak minder lang. Hij berekende het percentage dat bleef
hangen en gaf dit weer in de forgetting curve.
,(1913) John B. Watson vond de eerdere onderzoeken onzichtbare onderzoeken, de resultaten waren
fysiek niet zichtbaar. Watson deed veel gedragsonderzoek en negeerde zo de mind, door alleen de
input en de output te observeren.
Behaviorism → er wordt alleen gekeken naar het gedrag. De mind wordt achterwege gelaten en er
wordt vooral gekeken naar de input van stimuli en de output, de reactie. De mind wordt gezien als
een black box.
Door de ontwikkeling van computers ging men meer het brein onderzoeken naar de input en de
output.
In gedragsonderzoek zijn er twee dominante richtingen:
- Classical conditioning → een neutrale prikkel werkt als een soort reflex voor een bepaalde reactie
- operant conditioning → leren door belonen of straffen
Watson deed gedragsonderzoek met baby Albert, hij maakte de baby bang voor dieren door classical
conditionig. Hij maakte de baby bang door een hard geluid te laten horen, als de baby het dier zag.
Tegenwoordig wordt er ook meer gekeken naar wat er in het hoofd gebeurt tijdens bepaalde
processen.
Edward Tolman (1886-1957) deed onderzoek naar hoe ratten konden navigeren in een doolhof om
voedsel te krijgen. Hij ontdekte dat ratten een soort cognitive/mental map hadden in hun hoofd, ze
hadden een weergave van het doolhof in hun hoofd. Hieruit bleek dat mentale processen dus
belangrijk zijn om mee te nemen in het onderzoek.
Sternberg (1966) deed onderzoek naar het onthouden van letters in een reeks van random letters.
Hij vond een lineaire correlatie tussen het aantal letters dat onthouden moest worden en de tijd dat
het duurde om de dit aan te geven. Hij stelde dat bij elke letter die werd toegevoegd, de reactietijd
met dezelfde hoeveelheid zal toenemen (40ms).
Onderzoek doen naar de hersenen
Vroeger werd er veel onderzoek gedaan naar mensen met hersenschade of naar mensen die een
hersenoperatie hebben ondergaan. Door te kijken naar de hersenschade en het gevolg dat het met
zich meebrengt, kan er vastgesteld worden wat de functie was van dat hersengebied.
Single dissociation → patiënt heeft hersenschade en de controlegroep niet. De schade zorgt dus
voor een bepaalde afwijking. Er is dus een enkele dissociation tussen de patiënt en de controlegroep.
Je weet dan globaal wat de functie is van een hersengebied.
Double dissociation → verschillende personen met verschillende soorten schade aan de hersenen
laat zien dat bepaalde functies onafhankelijk zijn van elkaar. In het volgende voorbeeld hebben beide
patiënten moeite met taal. Deze zijn echter onafhankelijk van elkaar en er kan zo nog duidelijker
gekeken worden naar bepaalde functies van hersenen.
Paul Broca had een patiënt die de taal wel begreep, maar het niet kon uitspreken/uiten.
Carl Wernicke had een patiënt die wel goed kon spreken, maar taal zelf niet kon verwerken.
,Brain imaging techniques
- Electroencephalography (EEG) → er worden elektrodes op de schedel geplaatst en de elektrische
activiteit van het brein wordt bekeken tijdens een bepaalde taak.
- Magnetoencephalography (MEG) → kijkt naar de magnetische activiteit van het brein
Voor beide technieken is een taak nodig. Er wordt gekeken naar wat voor activiteit er plaatsvindt
tijdens de taak. Deze metingen zijn een direct measurement van neurale activiteit.
Event-related potentials (ERP) kijkt naar de activiteit van de hersenen, telkens als een specifieke taak
wordt uitgevoerd. Uit alle data wordt een gemiddelde activiteit opgemaakt tijdens een bepaalde
taak.
Indirect brain imaging
- Positron emission tomography (PET) → Er wordt een stof in het bloed gebracht en die stof wordt
als het ware gevolgd om te kijken welk deel van het brein actief is, vaak is deze stof glucose, de
brandstof voor het brein.
- Functional magnetic resonance imaging (fMRI) → laat zien wanneer bepaalde hersenregio`s actief
zijn. Een actief hersengebied heeft zuurstof nodig en dus bloed. Bloedgehalte met een lager
hemoglobinegehalte wordt op de scan anders weergegeven dan bloed met een hoog
hemoglobinegehalte. Er kan zo gekeken worden naar de bloedtoevoer in het brein en zo de activiteit.
Het nadeel is dat het ongeveer zes seconde duurt voordat het bloed in de specifieke regio in het
brein is.
Beide technieken zijn een vorm van indirect measurement van de hersenactiviteit.
Temporal resolution gaat over hoe specifiek de metingen zijn in de mate van tijd. Als dit nauwkeurig
genoeg is, kan je daadwerkelijk snelheid van het brein vastleggen. Dit is dus onnauwkeuriger bij PET
en fMRI, maar wel heel nauwkeurig bij EEG en MEG.
Spatial resolution laat goed zien waar de hersenactiviteit plaatsvindt. Dit laat zien waar de activiteit
van het brein vandaan komt. Bij EEG vertegenwoordigt elke node een deel van de schedel, dit
verlaagt de spatial resolution. Bij fMRI en PET is de spatial resolution erg hoog.
Door te kijken naar welke hersengebieden actief zijn tijdens bepaalde taken kan er gekeken worden
welke hersengebieden actief zijn tijdens die bepaalde taken.
Single cell recordings is een techniek waarbij de activiteit van individuele neuronen of een kleine
groep neuronen wordt gemeten. Dit zorgt voor de hoogste spatial en temporal resolution.
Uit onderzoek is gebleken dat enkele neuronen reageren op hele specifieke stimuli, zoals op één
persoon, dit worden `grandmother cells` genoemd. Aan de andere kant kan dit niet het geval zijn,
voor het geval de neuron doodgaat. Je kan nooit weten of er andere neuronen waren die hetzelfde
reageerde of waar de signalen vandaan kwamen. Uit deze techniek is het lastig om conclusies te
trekken. Het patroon van neuronen is belangrijker voor de output, dan de activiteit van een enkele
neuron.
, Representation by neurons
Specificity coding stelt dat één neuron één persoon/herkenningspunt representeert → grandmother
cell. Een enkele neuron is dus actief bij een bepaalde herinnering, bijvoorbeeld een enkele neuron is
‘gemaakt’ om een bepaald gezicht te onthouden en alleen dit neuron wordt actief als je het gezicht
ziet.
Population coding → een grote hoeveelheid neuronen coderen voor een bepaald persoon. Het is de
specifieke activiteit van neuronen die ervoor zorgt dat je de persoon herkent. De specifieke activiteit
van bepaalde neuronen representeert een bepaalde herinnering. Door naar het patroon van
activiteit te kijken, kun je zien wat er wordt herinnerd.
Sparse coding → een kleine groep neuronen representeert een persoon, dit lijkt op population
coding, alleen is dit efficiënter en kleiner, maar ook weer meer kwetsbaar dan population coding als
er neuronen afsterven.
Sparse coding is een tussenweg van specificity coding en population coding.
Ook in het brein heeft elke regio zijn eigen `taak`. Er zijn altijd meerdere hersengebieden actief en
het specifieke patroon van deze actieve hersengebieden zorgt voor perception.
Als meer neuronen worden gebruikt, zijn er ook meer herinneringen mogelijk. Hier zorgt een
specifiek patroon van activiteit voor herkenning of een herinnering. Een kleinere groep aan neuronen
is effecienter, omdat er minder energie voor nodig is, maar is ook gevoeliger voor schade. Door een
klein beetje schade kan een bepaald patroon niet meer gevormd worden.
Cognition
Dualisme werd lang aangehouden in de filosofie. De mind werd los gezien van het lichaam.
Tegenwoordig weet men dat het brein een resultaat is van neuronen die de mind vormen.
Tegenwoordig is er ook technologische ontwikkeling die mentale processen kunnen weergeven.
Geschiedenis
(1860)Weber & Fechner ontwikkelde het onderzoeksveld psychophysics, combineert psychologie en
natuurkunde. Er wordt gekeken naar fysische energie en sensation. Ze keken bijvoorbeeld hoe men
reageerde als de lichtintensiteit werd verhoogd. Ze ontwikkelde ook formules om deze relaties te
kunnen weergeven.
(1867) Hermann von Helmholtz bedacht dat elk individu de wereld op zijn eigen manier ervaart.
Perception moet geïnterpreteerd worden en vindt plaats in het onderbewuste. Iedereen
interpreteert de wereld anders.
(1879) Wilhelm Wundt ontwikkelde het eerste psychologie lab.
(~1950) Johannes Muller bedacht dat neuronsignalen enorm snel zijn, zelf dacht hij oneindig snel.
Spritual lebenskraft → er is een mentale kracht die de biologische processen aanstuurt en neuronen
aanstuurt. Hij legde een link tussen een biologisch aspect en een mentaal aspect.
(1850) Wilhelm von Helmholtz onderzocht hoe snel de signalen van neuronen gaan, bij kikkers ging
dit 30m/s en bij mensen 60m/s.
Fransiscus Cornelicus Donders is de grondlegger van mental chronometry. Mentale processen zijn
niet oneindig snel, dit duurt even. Hij wilde weten hoe lang het maken van mentale processen duurt.
Dit deed hij door twee groepen te onderzoeken, de ene groep liet hij zo snel mogelijk een keuze
maken en bij de andere groep werd alleen de reactietijd opgemeten. Door de reactietijden te
berekenen en er van af te trekken kon er gekeken worden hoe lang het duurde om een keuze te
maken.
In dit type onderzoek wordt er gedacht dat er eerst perception plaatsvindt en dat er daarna een
keuze wordt gemaakt. Het maken van een keuze kan ook al tijdens de perception plaatsvinden. Dit
zorgt voor ruis in de data.
(1885) Hermann Ebbinghaus is de grondlegger van memory reasearch. Hij deed veel onderzoeken op
zichzelf. Voor het onderzoek naar het geheugen gebruikte hij vaak onbekende klanken, zodat bekend
zijn met woorden geen invloed kon hebben op het onthouden. Hij leerde deze klanken en wachtte
een bepaalde tijd en keek hoeveel hij had onthouden. Vervolgens ging hij kijken hoe lang het duurde
om de lijst opnieuw te leren, dit duurde vaak minder lang. Hij berekende het percentage dat bleef
hangen en gaf dit weer in de forgetting curve.
,(1913) John B. Watson vond de eerdere onderzoeken onzichtbare onderzoeken, de resultaten waren
fysiek niet zichtbaar. Watson deed veel gedragsonderzoek en negeerde zo de mind, door alleen de
input en de output te observeren.
Behaviorism → er wordt alleen gekeken naar het gedrag. De mind wordt achterwege gelaten en er
wordt vooral gekeken naar de input van stimuli en de output, de reactie. De mind wordt gezien als
een black box.
Door de ontwikkeling van computers ging men meer het brein onderzoeken naar de input en de
output.
In gedragsonderzoek zijn er twee dominante richtingen:
- Classical conditioning → een neutrale prikkel werkt als een soort reflex voor een bepaalde reactie
- operant conditioning → leren door belonen of straffen
Watson deed gedragsonderzoek met baby Albert, hij maakte de baby bang voor dieren door classical
conditionig. Hij maakte de baby bang door een hard geluid te laten horen, als de baby het dier zag.
Tegenwoordig wordt er ook meer gekeken naar wat er in het hoofd gebeurt tijdens bepaalde
processen.
Edward Tolman (1886-1957) deed onderzoek naar hoe ratten konden navigeren in een doolhof om
voedsel te krijgen. Hij ontdekte dat ratten een soort cognitive/mental map hadden in hun hoofd, ze
hadden een weergave van het doolhof in hun hoofd. Hieruit bleek dat mentale processen dus
belangrijk zijn om mee te nemen in het onderzoek.
Sternberg (1966) deed onderzoek naar het onthouden van letters in een reeks van random letters.
Hij vond een lineaire correlatie tussen het aantal letters dat onthouden moest worden en de tijd dat
het duurde om de dit aan te geven. Hij stelde dat bij elke letter die werd toegevoegd, de reactietijd
met dezelfde hoeveelheid zal toenemen (40ms).
Onderzoek doen naar de hersenen
Vroeger werd er veel onderzoek gedaan naar mensen met hersenschade of naar mensen die een
hersenoperatie hebben ondergaan. Door te kijken naar de hersenschade en het gevolg dat het met
zich meebrengt, kan er vastgesteld worden wat de functie was van dat hersengebied.
Single dissociation → patiënt heeft hersenschade en de controlegroep niet. De schade zorgt dus
voor een bepaalde afwijking. Er is dus een enkele dissociation tussen de patiënt en de controlegroep.
Je weet dan globaal wat de functie is van een hersengebied.
Double dissociation → verschillende personen met verschillende soorten schade aan de hersenen
laat zien dat bepaalde functies onafhankelijk zijn van elkaar. In het volgende voorbeeld hebben beide
patiënten moeite met taal. Deze zijn echter onafhankelijk van elkaar en er kan zo nog duidelijker
gekeken worden naar bepaalde functies van hersenen.
Paul Broca had een patiënt die de taal wel begreep, maar het niet kon uitspreken/uiten.
Carl Wernicke had een patiënt die wel goed kon spreken, maar taal zelf niet kon verwerken.
,Brain imaging techniques
- Electroencephalography (EEG) → er worden elektrodes op de schedel geplaatst en de elektrische
activiteit van het brein wordt bekeken tijdens een bepaalde taak.
- Magnetoencephalography (MEG) → kijkt naar de magnetische activiteit van het brein
Voor beide technieken is een taak nodig. Er wordt gekeken naar wat voor activiteit er plaatsvindt
tijdens de taak. Deze metingen zijn een direct measurement van neurale activiteit.
Event-related potentials (ERP) kijkt naar de activiteit van de hersenen, telkens als een specifieke taak
wordt uitgevoerd. Uit alle data wordt een gemiddelde activiteit opgemaakt tijdens een bepaalde
taak.
Indirect brain imaging
- Positron emission tomography (PET) → Er wordt een stof in het bloed gebracht en die stof wordt
als het ware gevolgd om te kijken welk deel van het brein actief is, vaak is deze stof glucose, de
brandstof voor het brein.
- Functional magnetic resonance imaging (fMRI) → laat zien wanneer bepaalde hersenregio`s actief
zijn. Een actief hersengebied heeft zuurstof nodig en dus bloed. Bloedgehalte met een lager
hemoglobinegehalte wordt op de scan anders weergegeven dan bloed met een hoog
hemoglobinegehalte. Er kan zo gekeken worden naar de bloedtoevoer in het brein en zo de activiteit.
Het nadeel is dat het ongeveer zes seconde duurt voordat het bloed in de specifieke regio in het
brein is.
Beide technieken zijn een vorm van indirect measurement van de hersenactiviteit.
Temporal resolution gaat over hoe specifiek de metingen zijn in de mate van tijd. Als dit nauwkeurig
genoeg is, kan je daadwerkelijk snelheid van het brein vastleggen. Dit is dus onnauwkeuriger bij PET
en fMRI, maar wel heel nauwkeurig bij EEG en MEG.
Spatial resolution laat goed zien waar de hersenactiviteit plaatsvindt. Dit laat zien waar de activiteit
van het brein vandaan komt. Bij EEG vertegenwoordigt elke node een deel van de schedel, dit
verlaagt de spatial resolution. Bij fMRI en PET is de spatial resolution erg hoog.
Door te kijken naar welke hersengebieden actief zijn tijdens bepaalde taken kan er gekeken worden
welke hersengebieden actief zijn tijdens die bepaalde taken.
Single cell recordings is een techniek waarbij de activiteit van individuele neuronen of een kleine
groep neuronen wordt gemeten. Dit zorgt voor de hoogste spatial en temporal resolution.
Uit onderzoek is gebleken dat enkele neuronen reageren op hele specifieke stimuli, zoals op één
persoon, dit worden `grandmother cells` genoemd. Aan de andere kant kan dit niet het geval zijn,
voor het geval de neuron doodgaat. Je kan nooit weten of er andere neuronen waren die hetzelfde
reageerde of waar de signalen vandaan kwamen. Uit deze techniek is het lastig om conclusies te
trekken. Het patroon van neuronen is belangrijker voor de output, dan de activiteit van een enkele
neuron.
, Representation by neurons
Specificity coding stelt dat één neuron één persoon/herkenningspunt representeert → grandmother
cell. Een enkele neuron is dus actief bij een bepaalde herinnering, bijvoorbeeld een enkele neuron is
‘gemaakt’ om een bepaald gezicht te onthouden en alleen dit neuron wordt actief als je het gezicht
ziet.
Population coding → een grote hoeveelheid neuronen coderen voor een bepaald persoon. Het is de
specifieke activiteit van neuronen die ervoor zorgt dat je de persoon herkent. De specifieke activiteit
van bepaalde neuronen representeert een bepaalde herinnering. Door naar het patroon van
activiteit te kijken, kun je zien wat er wordt herinnerd.
Sparse coding → een kleine groep neuronen representeert een persoon, dit lijkt op population
coding, alleen is dit efficiënter en kleiner, maar ook weer meer kwetsbaar dan population coding als
er neuronen afsterven.
Sparse coding is een tussenweg van specificity coding en population coding.
Ook in het brein heeft elke regio zijn eigen `taak`. Er zijn altijd meerdere hersengebieden actief en
het specifieke patroon van deze actieve hersengebieden zorgt voor perception.
Als meer neuronen worden gebruikt, zijn er ook meer herinneringen mogelijk. Hier zorgt een
specifiek patroon van activiteit voor herkenning of een herinnering. Een kleinere groep aan neuronen
is effecienter, omdat er minder energie voor nodig is, maar is ook gevoeliger voor schade. Door een
klein beetje schade kan een bepaald patroon niet meer gevormd worden.
