De echte wereld begrijpen - de 'Physics Engine' van het brein ontdekt

Een cognitieve wetenschapper aan de Johns Hopkins Universiteit heeft in een zojuist gepubliceerd artikel de functionele delen van de hersenfysica geïsoleerd die te maken hebben met de fysica van de echte wereld. De auteur, Jason Fischer, schetste het belang van hoe we de echte wereld begrijpen: “Het is een van de belangrijkste aspecten van cognitie om te overleven. We voeren voortdurend natuurkundige simulaties uit om ons voor te bereiden op wanneer we in de wereld moeten handelen. Maar er is bijna geen onderzoek gedaan naar het identificeren en bestuderen van de hersengebieden die bij dit vermogen betrokken zijn.”

Hoewel het merendeel van de natuurkunde die we in onze omgeving waarnemen voortkomt uit het gezichtsvermogen, blijkt de natuurkundige motor van de hersenen zich in een aparte reeks regio's te bevinden die gewijd zijn aan het plannen van acties. Het onderzoek omvatte onder meer het monitoren van proefpersonen op het gebied van hersenactiviteit, waarbij blokken in Jenga-stijl werden geanalyseerd om te voorspellen hoe de toren zou vallen en aspecten van de structuur ervan.

Bij het maken van voorspellingen op basis van fysieke effecten werden de actie- en motorische planningsgebieden van de hersenen actief, en hoe meer fysieke informatie er te verwerken was, hoe actiever ze werden. Dit gebeurde zelfs als de proefpersonen zich er niet van bewust waren. De bevindingen verbinden natuurkundige intuïtie en bewegingsplanning nauw met elkaar, en kunnen een nieuw licht werpen op de manier waarop we de buitenwereld leren verwerken. Fisher legde uit: ‘Wij denken dat dit komt doordat baby’s natuurkundige modellen van de wereld leren terwijl ze hun motorische vaardigheden aanscherpen en objecten hanteren om te leren hoe ze zich gedragen. Om met de juiste hoeveelheid kracht iets op de juiste plek te kunnen grijpen, hebben we realtime fysiek inzicht nodig.”

Omdat vaardigheden zoals het voorspellen van trajecten, anticiperen op krachten en het volgen van meerdere objecten met verschillende snelheden cruciale vaardigheden zijn in veel sporten, kan de bevinding dat deze verschillende hersengebieden betrokken zijn bij de omgang ermee verklaren waarom sommige mensen het spel beter kunnen lezen dan anderen, zelfs met dezelfde ervaring en visuele capaciteiten. De bevindingen komen ook overeen met meerdere NeuroTracker-onderzoeken die aantonen dat training op een op fysica gebaseerde visuele verwerkingstaak nauw verband houdt met de prestaties van motorische vaardigheden, evenals met verbeteringen in cognitieve capaciteiten op hoog niveau buiten de visuele centra van de hersenen. In een interessante wending heeft een binnenkort te publiceren NeuroTracker-onderzoek ook de overdracht van training naar verbeterde wiskundige vaardigheden aangetoond, waarvan bekend is dat ze mentale natuurkundige simulatie omvatten voor het intern visualiseren van wiskundige problemen.

Het gepubliceerde onderzoek kunt u hier vinden:

Jason Fischer, John G. Mikhael, Joshua B. Tenenbaum, Nancy Kanwisher. Functionele neuroanatomie van intuïtieve fysieke gevolgtrekking. Proceedings van de National Academy of Sciences, 2016; 201610344 DOI: 10.1073/pnas.1610344113

‍