Hoorcollege 1
● Cognitive neuroscience onderzoekt hoe het brein zorgt voor gedachten, mentale
functies en gedrag. Het combineert psychologie, filosofie, biologie, chemie en
computer science/AI.
● De basisvraag is: hoe verandert een stimulus in een response?
Bijvoorbeeld: je ziet een bord → je brein verwerkt dit → je herkent de plek → je
neemt een beslissing → je loopt een kant op.
● Het brein werd vroeger soms gezien als een black box: je ziet input en output, maar je
weet nog niet precies wat er binnenin gebeurt. Cognitive neuroscience probeert juist
die black box te openen.
● Het mind-body problem gaat over de vraag hoe iets fysieks, zoals het lichaam of de
hersenen, invloed kan hebben op iets mentaals, zoals gedachten en gevoelens, en
andersom.
● Descartes dacht dat lichaam en geest twee aparte dingen zijn. Dit heet dualism. Het
lichaam is fysiek en werkt als een machine. De geest/ziel is niet-fysiek en veroorzaakt
volgens hem bewust denken.
● Volgens Descartes communiceerde de ziel met het lichaam via de pineal gland, de
pijnappelklier. Het probleem is dat dit nog steeds niet uitlegt hoe iets niet-fysieks iets
fysieks kan beïnvloeden.
● Dualism betekent dat mind en body twee aparte substanties zijn.
● Monism betekent dat er uiteindelijk maar één soort substantie is.
- De belangrijkste vorm van monism in deze lecture is physicalism. Dat
betekent dat alleen het fysieke fundamenteel is. De geest is dus geen aparte
ziel, maar ontstaat uit hersenactiviteit.
● the mind is what the brain does. Dus: de geest is wat het brein doet.
● Een epiphenomenon is een bijproduct zonder eigen causale kracht. Als de geest een
epiphenomenon is, dan veroorzaakt bewustzijn zelf niets; het is alleen een bijproduct
van hersenactiviteit. → Voorbeeld: je denkt dat jij bewust beslist om je arm te
bewegen, maar volgens epiphenomenalism hadden je hersenen die beweging
misschien al gestart vóórdat jij je bewust werd van die beslissing.
● Dit is belangrijk omdat het vrije wil problematisch maakt. Het voelt alsof jij bewust
kiest, maar misschien is dat gevoel zelf ook gewoon een gevolg van hersenprocessen.
● Phrenology was een oude theorie die dacht dat schedelvorm en bobbels iets zeiden
over persoonlijkheid en mentale functies. Dit bleek fout te zijn. → Toch was één idee
van phrenology belangrijk: verschillende hersengebieden kunnen verschillende
functies hebben. Dit heet localization of function.
● Phineas Gage kreeg ernstig hersenletsel en werd bekend omdat men dacht dat zijn
persoonlijkheid veranderde. Zijn case laat zien dat hersenschade gedrag en
, persoonlijkheid kan beïnvloeden, maar de veranderingen zijn waarschijnlijk
overdreven beschreven.
● De discussie over modularity gaat over de vraag of het brein één algemene machine
is, of bestaat uit aparte gespecialiseerde onderdelen.
● Een module is een gespecialiseerd onderdeel dat één specifieke taak uitvoert,
bijvoorbeeld taal, gezichtsherkenning of visuele verwerking.
● Volgens Fodor hebben modules drie kenmerken: ze zijn domain-specific, ze werken
mandatory, en ze zijn informationally encapsulated.
- Domain-specific betekent dat een module maar één soort informatie verwerkt.
Bijvoorbeeld: een gezichtsherkenningsmodule verwerkt gezichten, geen taal.
- Mandatory operation betekent dat een module automatisch werkt zodra de
juiste input binnenkomt. Bijvoorbeeld: als je je moedertaal hoort, begrijp je
die automatisch.
- Informationally encapsulated betekent dat een module geïsoleerd werkt en
niet zomaar gebruikmaakt van je algemene kennis. Bijvoorbeeld bij een
visuele illusie: ook al weet je dat twee lijnen even lang zijn, ze blijven
verschillend lijken.
● Modules lijken op een function in programmeren: input erin → verwerking → output
eruit. Een functie doet één specifieke taak en gebruikt alleen de informatie die nodig
is.
● Tabula rasa betekent “leeg blad”. Sommige empiristen dachten dat de geest bij
geboorte leeg is en volledig gevormd wordt door ervaring.
● Dit hoort bij het debat nature vs nurture. Nature gaat over aangeboren
eigenschappen. Nurture gaat over invloed van omgeving en ervaring.
● Er zijn drie belangrijke manieren om mentale functies uit te leggen: box-arrow
models, reductionist explanations en mechanistic explanations.
- Box-arrow models zijn schema’s met blokjes en pijlen. De blokjes zijn
mentale processen, zoals attention, working memory of long-term memory. De
pijlen laten zien hoe informatie stroomt. → Box-arrow models zijn handig
omdat ze laten zien wat een systeem doet, maar ze leggen vaak niet uit hoe het
biologisch echt werkt in het brein.
- Daarom geven box-arrow models vaak een how possibly explanation: ze
laten zien hoe iets zou kunnen werken, maar niet per se hoe het echt werkt.
- Een probleem is dat box-arrow models vaak underdetermined zijn. Dat
betekent dat meerdere verschillende modellen dezelfde uitkomst kunnen
verklaren.
- Reductionism betekent dat je een hoger niveau volledig probeert te verklaren
door een lager niveau. Bijvoorbeeld: psychologie verklaren via
neurowetenschap, en neurowetenschap via biologie en chemie.
,Bij reductionism geldt: X reduces to Y. Dus X is niets meer dan de som van onderdelen van
Y.
- Bridge laws zijn regels die hogere en lagere niveaus verbinden. Bijvoorbeeld:
“pijn = C-fiber firing”. Daarmee verbind je een mentale ervaring aan een
biologisch proces.
→ Het probleem is dat zulke bridge laws in de praktijk vaak moeilijk zijn. Mentale
functies komen meestal niet simpel overeen met één specifiek hersenproces.
● Mechanistic explanation is de belangrijkste aanpak in deze lecture. Hierbij leg je uit
welke onderdelen betrokken zijn, wat ze doen, hoe ze georganiseerd zijn en hoe ze
samen een functie veroorzaken.
Bij een mechanistische verklaring kijk je dus niet alleen naar waar iets gebeurt, maar vooral
naar hoe het mechanisme werkt.
● Een belangrijk idee is: the whole is more than the sum of its parts. Het geheel kan
iets doen wat de losse onderdelen apart niet kunnen.
● Dit heet een emergent property. = Dat betekent dat een functie ontstaat door
samenwerking tussen onderdelen. Het is niet magisch, maar komt door interactie.
→ Voorbeeld: zuurstofmetabolisme zit niet op één plek. Het ontstaat door samenwerking
tussen longen, bloed, spieren, mitochondriën, moleculen en ATP.
Zo is het ook met de geest: de geest zit niet in één hersengebied, maar ontstaat uit
samenwerking tussen meerdere niveaus, zoals moleculen, synapsen, neuronen, netwerken en
gedrag.
● Etiological causal relevance betekent dat je uitlegt waardoor iets is veroorzaakt.
Bijvoorbeeld: “de gedragsverandering kwam door hersenschade.” Maar dit zegt nog
niet hoe het mechanisme precies werkt.
● Constitutive relevance betekent dat een lager mechanisme echt onderdeel is van een
hoger fenomeen. Bijvoorbeeld: LTP is niet alleen verbonden met geheugen, maar
vormt mogelijk een onderdeel van geheugen.
- LTP, oftewel Long-Term Potentiation, is het sterker worden van
verbindingen tussen neuronen. Dit is belangrijk bij leren en geheugen.
Je kunt constitutive relevance testen met bottom-up en top-down experimenten.
● Bottom-up betekent: je manipuleert het lagere niveau, bijvoorbeeld hersenactiviteit of
LTP, en kijkt wat er gebeurt met gedrag of geheugen.
● Top-down betekent: je manipuleert het hogere niveau, bijvoorbeeld iemand een
geheugentaak geven, en kijkt wat er verandert in het brein.
● Mutual manipulability betekent dat je beide richtingen test: brein → gedrag én
gedrag → brein. Als beide werken, heb je sterk bewijs dat het mechanisme echt
onderdeel is van de mentale functie.
Methoden om het brein te onderzoeken kunnen correlationeel, structureel of causaal zijn.
fMRI, EEG, MEG en eCog meten hersenactiviteit tijdens taken. Ze laten zien waar of
wanneer activiteit plaatsvindt, maar bewijzen niet automatisch causaliteit.
, ● DTI meet verbindingen tussen hersengebieden via witte-stofbanen.
● VBM vergelijkt grijze stof tussen personen of groepen.
● TMS gebruikt magnetische stimulatie om een hersengebied tijdelijk te verstoren of
activeren.
● tDCS gebruikt zwakke elektrische stroom om hersenactiviteit subtiel te beïnvloeden.
● Penfield stimulation gebruikte elektrische stimulatie tijdens hersenchirurgie om
functies te lokaliseren.
● Lesion methods kijken wat er gebeurt als een hersengebied beschadigd is,
bijvoorbeeld door een beroerte, tumor of laesie. Dit helpt om causale verbanden te
vinden.
● Lumping error betekent dat je verschillende mechanismen te veel samenvoegt alsof
ze één ding zijn. Bijvoorbeeld: “memory” behandelen als één simpele functie, terwijl
geheugen uit meerdere soorten bestaat.
● Splitting error betekent dat je één mechanisme te veel opsplitst alsof het allemaal
aparte functies zijn. Bijvoorbeeld attention en working memory volledig los
behandelen terwijl ze misschien deels hetzelfde mechanisme gebruiken.
● Cognitive neuroscience onderzoekt hoe het brein zorgt voor gedachten, mentale
functies en gedrag. Het combineert psychologie, filosofie, biologie, chemie en
computer science/AI.
● De basisvraag is: hoe verandert een stimulus in een response?
Bijvoorbeeld: je ziet een bord → je brein verwerkt dit → je herkent de plek → je
neemt een beslissing → je loopt een kant op.
● Het brein werd vroeger soms gezien als een black box: je ziet input en output, maar je
weet nog niet precies wat er binnenin gebeurt. Cognitive neuroscience probeert juist
die black box te openen.
● Het mind-body problem gaat over de vraag hoe iets fysieks, zoals het lichaam of de
hersenen, invloed kan hebben op iets mentaals, zoals gedachten en gevoelens, en
andersom.
● Descartes dacht dat lichaam en geest twee aparte dingen zijn. Dit heet dualism. Het
lichaam is fysiek en werkt als een machine. De geest/ziel is niet-fysiek en veroorzaakt
volgens hem bewust denken.
● Volgens Descartes communiceerde de ziel met het lichaam via de pineal gland, de
pijnappelklier. Het probleem is dat dit nog steeds niet uitlegt hoe iets niet-fysieks iets
fysieks kan beïnvloeden.
● Dualism betekent dat mind en body twee aparte substanties zijn.
● Monism betekent dat er uiteindelijk maar één soort substantie is.
- De belangrijkste vorm van monism in deze lecture is physicalism. Dat
betekent dat alleen het fysieke fundamenteel is. De geest is dus geen aparte
ziel, maar ontstaat uit hersenactiviteit.
● the mind is what the brain does. Dus: de geest is wat het brein doet.
● Een epiphenomenon is een bijproduct zonder eigen causale kracht. Als de geest een
epiphenomenon is, dan veroorzaakt bewustzijn zelf niets; het is alleen een bijproduct
van hersenactiviteit. → Voorbeeld: je denkt dat jij bewust beslist om je arm te
bewegen, maar volgens epiphenomenalism hadden je hersenen die beweging
misschien al gestart vóórdat jij je bewust werd van die beslissing.
● Dit is belangrijk omdat het vrije wil problematisch maakt. Het voelt alsof jij bewust
kiest, maar misschien is dat gevoel zelf ook gewoon een gevolg van hersenprocessen.
● Phrenology was een oude theorie die dacht dat schedelvorm en bobbels iets zeiden
over persoonlijkheid en mentale functies. Dit bleek fout te zijn. → Toch was één idee
van phrenology belangrijk: verschillende hersengebieden kunnen verschillende
functies hebben. Dit heet localization of function.
● Phineas Gage kreeg ernstig hersenletsel en werd bekend omdat men dacht dat zijn
persoonlijkheid veranderde. Zijn case laat zien dat hersenschade gedrag en
, persoonlijkheid kan beïnvloeden, maar de veranderingen zijn waarschijnlijk
overdreven beschreven.
● De discussie over modularity gaat over de vraag of het brein één algemene machine
is, of bestaat uit aparte gespecialiseerde onderdelen.
● Een module is een gespecialiseerd onderdeel dat één specifieke taak uitvoert,
bijvoorbeeld taal, gezichtsherkenning of visuele verwerking.
● Volgens Fodor hebben modules drie kenmerken: ze zijn domain-specific, ze werken
mandatory, en ze zijn informationally encapsulated.
- Domain-specific betekent dat een module maar één soort informatie verwerkt.
Bijvoorbeeld: een gezichtsherkenningsmodule verwerkt gezichten, geen taal.
- Mandatory operation betekent dat een module automatisch werkt zodra de
juiste input binnenkomt. Bijvoorbeeld: als je je moedertaal hoort, begrijp je
die automatisch.
- Informationally encapsulated betekent dat een module geïsoleerd werkt en
niet zomaar gebruikmaakt van je algemene kennis. Bijvoorbeeld bij een
visuele illusie: ook al weet je dat twee lijnen even lang zijn, ze blijven
verschillend lijken.
● Modules lijken op een function in programmeren: input erin → verwerking → output
eruit. Een functie doet één specifieke taak en gebruikt alleen de informatie die nodig
is.
● Tabula rasa betekent “leeg blad”. Sommige empiristen dachten dat de geest bij
geboorte leeg is en volledig gevormd wordt door ervaring.
● Dit hoort bij het debat nature vs nurture. Nature gaat over aangeboren
eigenschappen. Nurture gaat over invloed van omgeving en ervaring.
● Er zijn drie belangrijke manieren om mentale functies uit te leggen: box-arrow
models, reductionist explanations en mechanistic explanations.
- Box-arrow models zijn schema’s met blokjes en pijlen. De blokjes zijn
mentale processen, zoals attention, working memory of long-term memory. De
pijlen laten zien hoe informatie stroomt. → Box-arrow models zijn handig
omdat ze laten zien wat een systeem doet, maar ze leggen vaak niet uit hoe het
biologisch echt werkt in het brein.
- Daarom geven box-arrow models vaak een how possibly explanation: ze
laten zien hoe iets zou kunnen werken, maar niet per se hoe het echt werkt.
- Een probleem is dat box-arrow models vaak underdetermined zijn. Dat
betekent dat meerdere verschillende modellen dezelfde uitkomst kunnen
verklaren.
- Reductionism betekent dat je een hoger niveau volledig probeert te verklaren
door een lager niveau. Bijvoorbeeld: psychologie verklaren via
neurowetenschap, en neurowetenschap via biologie en chemie.
,Bij reductionism geldt: X reduces to Y. Dus X is niets meer dan de som van onderdelen van
Y.
- Bridge laws zijn regels die hogere en lagere niveaus verbinden. Bijvoorbeeld:
“pijn = C-fiber firing”. Daarmee verbind je een mentale ervaring aan een
biologisch proces.
→ Het probleem is dat zulke bridge laws in de praktijk vaak moeilijk zijn. Mentale
functies komen meestal niet simpel overeen met één specifiek hersenproces.
● Mechanistic explanation is de belangrijkste aanpak in deze lecture. Hierbij leg je uit
welke onderdelen betrokken zijn, wat ze doen, hoe ze georganiseerd zijn en hoe ze
samen een functie veroorzaken.
Bij een mechanistische verklaring kijk je dus niet alleen naar waar iets gebeurt, maar vooral
naar hoe het mechanisme werkt.
● Een belangrijk idee is: the whole is more than the sum of its parts. Het geheel kan
iets doen wat de losse onderdelen apart niet kunnen.
● Dit heet een emergent property. = Dat betekent dat een functie ontstaat door
samenwerking tussen onderdelen. Het is niet magisch, maar komt door interactie.
→ Voorbeeld: zuurstofmetabolisme zit niet op één plek. Het ontstaat door samenwerking
tussen longen, bloed, spieren, mitochondriën, moleculen en ATP.
Zo is het ook met de geest: de geest zit niet in één hersengebied, maar ontstaat uit
samenwerking tussen meerdere niveaus, zoals moleculen, synapsen, neuronen, netwerken en
gedrag.
● Etiological causal relevance betekent dat je uitlegt waardoor iets is veroorzaakt.
Bijvoorbeeld: “de gedragsverandering kwam door hersenschade.” Maar dit zegt nog
niet hoe het mechanisme precies werkt.
● Constitutive relevance betekent dat een lager mechanisme echt onderdeel is van een
hoger fenomeen. Bijvoorbeeld: LTP is niet alleen verbonden met geheugen, maar
vormt mogelijk een onderdeel van geheugen.
- LTP, oftewel Long-Term Potentiation, is het sterker worden van
verbindingen tussen neuronen. Dit is belangrijk bij leren en geheugen.
Je kunt constitutive relevance testen met bottom-up en top-down experimenten.
● Bottom-up betekent: je manipuleert het lagere niveau, bijvoorbeeld hersenactiviteit of
LTP, en kijkt wat er gebeurt met gedrag of geheugen.
● Top-down betekent: je manipuleert het hogere niveau, bijvoorbeeld iemand een
geheugentaak geven, en kijkt wat er verandert in het brein.
● Mutual manipulability betekent dat je beide richtingen test: brein → gedrag én
gedrag → brein. Als beide werken, heb je sterk bewijs dat het mechanisme echt
onderdeel is van de mentale functie.
Methoden om het brein te onderzoeken kunnen correlationeel, structureel of causaal zijn.
fMRI, EEG, MEG en eCog meten hersenactiviteit tijdens taken. Ze laten zien waar of
wanneer activiteit plaatsvindt, maar bewijzen niet automatisch causaliteit.
, ● DTI meet verbindingen tussen hersengebieden via witte-stofbanen.
● VBM vergelijkt grijze stof tussen personen of groepen.
● TMS gebruikt magnetische stimulatie om een hersengebied tijdelijk te verstoren of
activeren.
● tDCS gebruikt zwakke elektrische stroom om hersenactiviteit subtiel te beïnvloeden.
● Penfield stimulation gebruikte elektrische stimulatie tijdens hersenchirurgie om
functies te lokaliseren.
● Lesion methods kijken wat er gebeurt als een hersengebied beschadigd is,
bijvoorbeeld door een beroerte, tumor of laesie. Dit helpt om causale verbanden te
vinden.
● Lumping error betekent dat je verschillende mechanismen te veel samenvoegt alsof
ze één ding zijn. Bijvoorbeeld: “memory” behandelen als één simpele functie, terwijl
geheugen uit meerdere soorten bestaat.
● Splitting error betekent dat je één mechanisme te veel opsplitst alsof het allemaal
aparte functies zijn. Bijvoorbeeld attention en working memory volledig los
behandelen terwijl ze misschien deels hetzelfde mechanisme gebruiken.
