Dromen lezen?

Een recent onderzoek dat erg veel aandacht heeft gekregen binnen en buiten de neurowetenschap is een experiment waarbij wetenschappers uit Japan uit hersenactiviteit gemeten tijdens slaap konden afleiden waarover hun proefpersonen aan het dromen waren. In de media is dit artikel besproken met titels als "Wetenschappers kijken mee in dromen" (nu.nl), "Hersenscanner leest dromen" (visionair.nl) en "Wetenschap maakt dromendiefstal mogelijk" (vief.be). De, iets subtieler liggende, conclusies van dit artikel heb ik eerder al aan verschillende mensen uitgelegd en ik zal hier trachten dit nog een keer te doen.

Hersenactiviteit "lezen"

Als neurowetenschappers praten over het "lezen" of "decoderen" van hersenactiviteit, dan refereren ze aan een computerprogramma dat, gegeven een bepaald patroon in hersenactivatie (meestal gemeten met een MRI-scanner), kan voorspellen op welke van tevoren bepaalde en gemeten categorieën deze activiteit het meeste lijkt. Dit zijn zogenaamde "machine learning" programma's die leren om patronen met elkaar te vergelijken en berekenen hoeveel deze op elkaar lijken. Om dit te kunnen doen moet dit decodeer-programma dus eerst leren hoe deze categorieën, bijvoorbeeld plaatjes van gezichten of objecten, relateren aan hersenactiviteit. Hiervoor krijgen proefpersonen eerst vaak honderden plaatjes uit deze verschillende categorieën voorgeschoteld waarop het computerprogramma vervolgens kan worden getraind. Als dit decodeer-programma vervolgens tijdens een testfase, waarin proefpersonen opnieuw dezelfde of gerelateerde plaatjes te zien krijgen, consequent met meer dan 50% zekerheid kan voorspellen of een bepaald patroon van hersenactiviteit tot de gezichten of objecten-categorie behoort, dan concluderen de onderzoekers hieruit dat deze categorieën "gelezen" kunnen worden uit de hersenen.

Maar let op: meestal is dit programma echter maar in ongeveer 55% tot 60% van de gevallen correct, en dus in zeker 40% van de gevallen incorrect. Daarnaast kan dit programma nooit direct (of "online") worden gebruikt, maar altijd pas achteraf tijdens tijds-intensieve analyses. Onderstaand plaatje, waar een computer direct kan zien waar iemand aan denkt, is dus (vooralsnog) onmogelijk.

De computer in dit plaatje voorspelt op basis van hersenactiviteit waar de proefpersoon aan denkt, een scenario dat op het moment onmogelijk is omdat de analyses pas achteraf gedaan kunnen worden en erg veel tijd en rekenruimte kosten. "Online" berekenen waar een proefpersoon op een bepaald moment aan denkt is dus vooralsnog onmogelijk. (plaatje komt van www.the-scientist.com)

De dromenlezer

Wat deden deze Japanse droomwetenschappers nu? Ze trainden hun decodeer-programma op een periode waarin de proefpersonen naar plaatjes van verschillende categorieën keken (zoals hierboven beschreven) en gebruikten dit programma om vervolgens activiteit tijdens hun slaap te bekijken. Proefpersonen sliepen in de MRI-scanner en werden op gezette tijden wakker gemaakt om hun voorafgaande droom te beschrijven, waaruit de onderzoekers verschillende onderdelen filterden. Als deze onderdelen eerder gezien waren door de proefpersoon en  dus geleerd door het decodeer-programma konden ze de eerder gekoppelde activiteitspatronen voor deze onderdelen terug proberen te vinden in het patroon dat de hersenen tijdens de droom lieten zien. Dit kon het programma voor een aantal categorieën correct voorspellen maar hierbij was het programma nooit veel meer dan 70% correct, met een paar uitschieters tot 80%. Omdat dit experiment laat zien dat een onbewuste staat van het brein ook decodeerbaar is, is dit een geweldige vooruitgang voor de wetenschap van het decoderen van hersenactiviteit, maar het betekent absoluut niet dat we met MRI-scanners direct af kunnen lezen waar iemand over droomt, en al helemaal niet met 100% zekerheid.

De opzet van het droomexperiment. Hersenactiviteit werd gemeten tijden slaap (links) en vergeleken met eerder verkregen activiteitspatronen tijdens het kijken naar verschillende plaatjes (midden). Hierdoor konden ze onderzoekers de droom in stukjes opdelen en voorspellen welke hersenactiviteit ze zouden moeten zien in de slaappatronen. Dit werkte voor een deel van de categorieën (rechts). Plaatje van http://ajw.asahi.com/.

Conclusie

De algemene conclusie uit dit artikel is dus niet: "we kunnen uitlezen waar iemand over droomt" (en dat is trouwens ook niet wat de auteurs zelf claimen). Ook "meekijken" in of "diefstal" van dromen is met deze techniek vooralsnog onmogelijk. Wat we wel kunnen concluderen uit dit artikel is dat de wetenschappers met een bepaalde (significante) zekerheid achteraf konden vaststellen of een bepaald hersenactivatiepatroon aanwezig was tijdens een droom van een proefpersoon, mits er voor deze proefpersoon van tevoren was bepaald welke activatiepatronen gerelateerd zijn aan het waarnemen van bepaalde dingen. Sommige onderdelen van dromen konden dus inderdaad gelezen worden, maar alleen achteraf en niet voor elke categorie met evenveel zekerheid. Om je een beetje een indicatie te geven van wat er daadwerkelijk uit het experiment kwam, zie het filmpje op deze website. Deze limitaties nemen natuurlijk niet weg dat dit een belangrijk en uitermate fascinerend experiment is, ik heb me er in ieder geval erg om verwonderd!

Referenties

Originele artikel in Science (in Engels en alleen verkrijgbaar met abonnement)

Algemeen filmpje over decoderen (in Engels)