10 fascinerende manieren waarop onze hersenen kunnen worden gemanipuleerd

Wetenschappers doen fascinerend onderzoek naar hoe het menselijk brein werkt. Ze leren ook hoe onze hersenen kunnen worden gemanipuleerd, per ongeluk of expres. Hoewel een deel van dit onderzoek potentieel heeft om bepaalde mensen met een handicap te helpen, kan een deel ervan ook op beangstigende manieren worden misbruikt.

10Het warme / koude effect

Zonder het te beseffen, kunnen onze gedachten en gedrag beïnvloed worden door of we ons warm of koud voelen. Twee van de meest interessante en potentieel belangrijke onderzoeksresultaten hebben betrekking op temperatuur en crimineel gedrag. Toen hem werd gevraagd om het gedrag van een misdadiger te beoordelen, had een persoon in een warme kamer meer kans om de crimineel te karakteriseren als opvliegend en zijn gedrag als spontaan. Een persoon in een koude kamer zou waarschijnlijk dezelfde crimineel als koelbloedig en zijn gedrag als met voorbedachte rade zien. Het is duidelijk dat dit een diepgaand effect kan hebben op de uitkomst van een proces of veroordeling.

Een eerdere studie, bekend als het geïtereerde prisoner's dilemma, had aangetoond dat het temperatuureffect ook invloed heeft op vertrouwen en crimineel gedrag. Tijdens het experiment hadden sommige deelnemers een chemische handwarmer, terwijl anderen een ijspak vasthielden. Gescheiden en geplaatst in een voorgewende gevangenis, kregen de proefpersonen de kans om te getuigen tegen hun partner in ruil voor een lichtere straf. Als beide verdachten weigerden te getuigen, zouden beiden echter vrijuit gaan. De resultaten toonden aan dat als een proefpersoon een ijspak vasthield, hij twee keer zoveel kans had om te getuigen tegen zijn partner. De onderzoekers interpreteerden dat resultaat als een indicatie dat mensen elkaar meer kunnen vertrouwen als het warm is.

9De hersendecoder

Experts nemen aan dat dezelfde delen van de hersenen worden geactiveerd, of je nu stil leest, naar iemand luistert, of denkt. "Als je tekst in een krant of een boek leest, hoor je een stem in je hoofd," zei Brian Pasley van de University of California, Berkeley. "We proberen de hersenactiviteit met betrekking tot die stem te decoderen om een ​​medische prothese te maken die iemand die verlamd of opgesloten is in staat stelt om te spreken."

Door het bestuderen van epileptica met elektroden die in hun hersenen zijn geïmplanteerd, hebben Pasley en zijn team vastgelegd welke neuronen in de temporale kwab zijn afgevuurd bij het luisteren naar iemand die spreekt. Na te hebben geleerd dat bepaalde sets neuronen reageerden op bepaalde frequenties, probeerden de wetenschappers een hersendecoder te bouwen - een algoritme om te bepalen welke woorden iemand hoorde op basis van de specifieke neuronen die in zijn hersenen waren geactiveerd. Als diezelfde neuronen schoten als iemand nadacht, zou het algoritme theoretisch de woorden moeten decoderen die ze denken.

Om te zien of hun algoritme accuraat was, testten de wetenschappers het op een andere groep epileptici met geïmplanteerde elektroden. Eerst las elke proefpersoon de tekst voor, zodat de onderzoekers een gepersonaliseerde decoder konden maken op basis van de hersenactiviteit van het onderwerp. Elk onderwerp leest vervolgens dezelfde tekst stil om de nauwkeurigheid van de gepersonaliseerde decoder op de neurale activiteit van de persoon te testen.

Hoewel de hersenactiviteit van stil lezen iets anders was dan die van hardop lezen, konden de wetenschappers sommige woorden nog steeds correct decoderen. Maar hun algoritme heeft meer werk nodig voordat het voldoende nauwkeurig is om gehandicapten te helpen.

8The Marble Hand Illusion

Onderzoekers hebben veel experimenten uitgevoerd om te bepalen hoe onze hersenen ons lichaam en onze posities in de ruimte voelen. Meestal testen ze de impact van visuele signalen op onze waarneming. Maar in een ongebruikelijk experiment testten onderzoekers het effect van geluid en raken ze onze perceptie aan van het materiaal waaruit ons lichaam bestaat. Concreet wilden de wetenschappers zien of deelnemers zouden geloven dat een lichaamsdeel bestond uit een levenloos materiaal.

In dit experiment legde elke deelnemer zijn handen op een tafel voor hem. Toen werd zijn rechterhand getikt met een kleine hamer. Elke keer dat de hamer het vlees raakte, hoorde de deelnemer het geluid van een hamer die marmer sloeg. Binnen enkele minuten voelde de persoon zijn hand onnatuurlijk hard en zwaar worden, als een stuk marmer. Hij ervoer ook minder gevoeligheid. De wetenschappers bevestigden dit door een naald op een dreigende manier dicht bij de hand van de deelnemer te bewegen en te zien hoe weinig hij reageerde.

In tegenstelling tot onze positie in de ruimte, veranderen de materialen van ons lichaam niet. Dus de wetenschappers waren verrast om te ontdekken dat onze hersenen voortdurend informatie van onze zintuigen gebruiken om de perceptie van het materiaal dat ons lichaam vormt bij te werken. Ze denken dat dit kan verklaren waarom het lichaam van een geamputeerde zo gemakkelijk een kunstledemaat kan accepteren.

7De compassiepil

We denken meestal aan pillen als hulpmiddelen om ziekten te bestrijden. Onderzoekers van de University of California ontdekten echter dat ze het niveau van mededogen van een persoon konden manipuleren door de chemische samenstelling van de hersenen te veranderen. Dat suggereert dat sociaal gedrag meer door biologie beïnvloed kan worden dan we eerder dachten.

In dit experiment kregen de deelnemers willekeurig een pil, ofwel tolcapon of een placebo. Gewoonlijk gebruikt om de ziekte van Parkinson te behandelen, vergroot tolcapon het effect van de chemische dopamine in de hersenen, wat gekoppeld is aan motivatie en beloning in de prefrontale cortex. Noch de onderzoekers, noch de patiënten wisten wie de drugs of placebo's kregen.

Nadat ze hun pillen hadden ingenomen, kregen de deelnemers te horen dat ze geld moesten verdelen tussen zichzelf en een onbekende onbekende. Vergeleken met de mensen die een placebo slikten, hadden de deelnemers die tolcapone slikte, veel meer kans om hun geld gelijkelijk met een vreemdeling te delen. "We beschouwen fair-mindedness meestal als een stabiele eigenschap, een deel van iemands persoonlijkheid," zei onderzoeker Ming Hsu."Onze studie verwerpt deze notie niet, maar het laat wel zien hoe die eigenschap systematisch kan worden beïnvloed door zich te richten op specifieke neurochemische routes in het menselijk brein." Het team had kennelijk een switch in de hersenen gevonden die van invloed was op ons niveau van mededogen en eerlijk spelen.

6Extreme isolatie

Isolatie, vooral voor mensen die chronisch eenzaam zijn, kan diepgaande fysieke effecten veroorzaken. Het kan hogere infecties, verhoogde bloeddruk, de ziekte van Alzheimer en dementie veroorzaken. We weten niet precies waarom het gebeurt, maar isolatie veroorzaakt een ernstige immuunrespons die onze systemen overspoelt met stresshormonen en ontstekingen.

De meest verontrustende effecten lijken mentaal te zijn. Extreme isolatie, zoals die van eenzame opsluiting, kan grote schade aanrichten aan de geest. Van vertragende tijd tot hallucinaties tot opzettelijke hersenspoeling, de effecten kunnen verwoestend zijn.

In 1961 bleef een geoloog op expeditie naar de Franse Alpen twee maanden onder de grond zonder daglicht om de effecten op zijn lichaam waar te nemen. Toen hij opdook, ontdekten zijn teamleden dat hij tijdverschuivingen had meegemaakt. Hij dacht dat hij 120 seconden aan het tellen was toen het eigenlijk vijf minuten duurde. In een ander experiment in 1993 verbleef Maurizio Montalbini 366 dagen in een ondergrondse grot. Toen het voorbij was, dacht hij dat hij er maar 219 dagen was geweest. Onderzoekers hebben ook ontdekt dat mensen die in duisternis worden geïsoleerd hun slaap-waakcycli gewoonlijk tot 36 uur wakker en vervolgens 12 uur in slaap zullen veranderen.

Sociale isolatie kan ook hallucinaties veroorzaken. Veel experimenten met het onderwerp konden niet worden voltooid omdat proefpersonen zulke bizarre symptomen hadden. Gevangenen in eenzame opsluiting ervaren vaak dezelfde effecten. Toen de 32-jarige Sarah Shourd in eenzame Iranese gevangenis zat, zag en hoorde ze veel denkbeeldige dingen. "In de periferie van mijn zicht, begon ik knipperlichten te zien, alleen om mijn hoofd eraf te trekken om te ontdekken dat er niets was", schreef Lijkwade over haar ervaring. "Op een gegeven moment hoorde ik iemand gillen, en pas toen ik de handen van een van de vriendelijker bewakers op mijn gezicht voelde, probeerde ik me te doen herleven, dat ik me realiseerde dat het geschreeuw van mij was."

Sommige mensen kunnen echter goed omgaan en mogelijk zelfs gedijen als ze geïsoleerd zijn. Vroege ontdekkingsreizigers en solo-avonturiers genieten vaak van hun omgeving en de eenzaamheid die het hen brengt. Psychologen geloven dat voorbereiding en mentale veerkracht cruciaal zijn.

5Het McGurk-effect

We gebruiken onze visie om ons te helpen achterhalen wat we horen. Maar soms stuurt ons dat verkeerd. Als je iemand 'ba' hoort zeggen, maar ze zien eruit alsof ze 'ga' zeggen, zal je geest je doen denken dat ze iets zeggen dat dichter bij wat je ziet dichterbij komt, bijvoorbeeld 'da'. Je hersenen proberen betekenis te geven aan het conflict tussen wat je ziet en hoort. Dus we kunnen niet altijd geloven wat we horen, hoewel het effect sterker is met bepaalde geluiden, vooral consonante paren.

Maar als je je ogen sluit, hoor je "ba" correct omdat er geen visuele input is om je waarneming te vervormen. Zelfs als je weet wat er gebeurt, ervaar je het effect nog steeds.

Het McGurk-effect vindt plaats in alle talen die zijn getest, zelfs als de video en audio enigszins zijn gesynchroniseerd. Het maakt niet uit of de persoon die je ziet, het andere geslacht is van de persoon die je hoort. Het effect doet zich ook voor als u denkt dat u naar iets anders dan een gezicht kijkt, naar een extreem kleine gezichtsopname, of als u het gezicht van de spreker aanraakt in plaats van ernaar te kijken. Volgens onderzoekers ervaren zelfs baby's van slechts vier of vijf maanden het effect.

4The Creativity Jolt

Onderzoekers van de Universiteit van Carolina zapten de hersenen van vrijwilligers door elektriciteit om het effect op creativiteit te testen. Het doel was om alfa-oscillaties in de frontale cortex van de hersenen van elke persoon te produceren, omdat dit soort hersengolven worden geassocieerd met creativiteit. Alfa-oscillaties gebeuren meestal als we ontspannen en onze ogen sluiten. Ze zijn gekoppeld aan dagdromen, diep nadenken en het genereren van ideeën.

De 20 vrijwilligers van 19-30 jaar oud ontvingen tweemaal de populaire Torrance Test van Creatief Denken, één keer terwijl ze elektrische stimulatie naar hun hersenen ontvingen om alfa-oscillaties te maken en eenmaal met nep-stimulatie als controle. De vrijwilligers wisten niet wanneer ze de echte elektrische schokken kregen. Hoe dan ook, ze voelden een lichte tinteling toen hun tests begonnen.

De resultaten waren indrukwekkend. De deelnemers waren gemiddeld 7,4 procent hoger op hun testscores toen ze de echte elektrische stimulatie ontvingen. "Dat is een behoorlijk groot verschil als het gaat om creativiteit", zei onderzoeker Flavio Frohlich. "Verschillende deelnemers toonden ongelooflijke verbeteringen in creativiteit. Het was een heel duidelijk effect. "

Er is misschien een eenvoudigere manier om je creativiteit te verbeteren. Volgens een onderzoek uit 2009 kunnen kleuren uw verbeelding beïnvloeden. Als u meer creatieve ideeën wilt genereren, kunt u uitgaan in een blauwe kamer. Als u nauwkeuriger wilt zijn met activiteiten zoals proeflezen, ga dan naar een rode kamer.

3Teleportation

In dit experiment creëerden onderzoekers niet alleen een uittredingservaring voor hun patiënten - de wetenschappers lieten deze patiënten vervolgens naar verschillende plaatsen in de kamer teleporteren. Ze lagen eigenlijk in een medische scanner, maar hun hersens werden misleid door te denken dat ze waren verhuisd.

Om te bepalen waar je lichaam is, evalueren je hersenen constant informatie van je zintuigen. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat ratten cellen in hun hersenen hebben die functioneren als een GPS om vast te stellen waar het knaagdier zich bevindt, maar we weten niet zeker of mensen hetzelfde hebben.

Om te testen hoe een menselijk brein achterhaalt waar zijn lichaam is geplaatst, droeg elke deelnemer aan deze nieuwste studie een virtual reality-headset terwijl hij in een hersenscanner lag. Met behulp van camera's in een ander deel van de ruimte dat aan de koptelefoon is gekoppeld, kon de deelnemer het lichaam van een vreemdeling op de voorgrond zien liggen met het lichaam van de deelnemer in de scanner op de achtergrond. Om de uittredende ervaring te creëren, raakte een wetenschapper het lichaam van de deelnemer aan, die alleen het lichaam van de vreemdeling precies op dezelfde manier zag aanraken.

"In een kwestie van seconden vermengen de hersenen het gevoel van aanraking en visuele input vanuit het nieuwe perspectief, resulterend in de illusie van het bezitten van het lichaam van de vreemdeling en zich bevindend in de positie van dat lichaam in de kamer, buiten het fysieke lichaam van de deelnemer," zei onderzoeker Arvid Guterstam. "Je lichaam voelt volkomen normaal aan - je voelt je niet als [als je bent] rondzweven."

De onderzoekers onderzochten de hersenactiviteit van de deelnemers na ze via deze illusie te teleporteren naar verschillende delen van de kamer. De wetenschappers decodeerden waar de deelnemers dachten dat ze door patronen van activiteit in de pariëtale en temporale kwabben van de hersenen waren. De onderzoekers ontdekten ook dat de hippocampus, waar GPS-cellen worden gelokaliseerd, ons helpt te bepalen waar onze lichamen zijn. De achterste cingulate cortex in de hersenen versmelt ons gevoel van het bezitten van een lichaam met ons gevoel van zelf-locatie.

2The Brainwriter

Nog in de testmodus wordt de Brainwriter ontwikkeld om gehandicapten in staat te stellen hun gedachten te gebruiken om te schrijven zonder toetsaanslagen of knipperingen. Met behulp van een headset met elektroden om hersenactiviteit vast te leggen, technologie om oogbewegingen te volgen en software die vrij beschikbaar is op internet, kan een persoon nadenken over één woord of idee om de computer zijn schrijfprogramma te laten openen. Op het scherm volgt de cursor het oogpad van de persoon.

De makers van Brainwriter kwamen met het idee om Tony Quan, een graffitikunstenaar uit Los Angeles die zijn spiercontrole verloor door amyotrofische laterale sclerose (ALS), te helpen. De eerste versie van het apparaat vereiste Quan om te knipperen om de computer in de schrijfmodus te laten gaan. Helaas verloor Quan dat vermogen naarmate zijn ziekte vorderde.

Daarom gebruikt de huidige versie van Brainwriter hersengolven die zijn vastgelegd door een EEG, die vervolgens door computersoftware wordt gelezen alsof het een muisklik was. Het is ontworpen om verlamde mensen hun schrijfproces op een effectievere manier dan nu beschikbaar te laten beheren.

1The Invisible Body Illusion

Voortbouwend op de illusies waarover we al spraken over waar iemand een spookachtige aanwezigheid om zich heen voelt of het voelt alsof ze lichamen hebben geruild, hebben wetenschappers ontdekt hoe je je hersenen kunt bedotten om je onzichtbaar te laten voelen. In een test met 20 personen ervoer 75 procent de illusie. Terwijl de proefpersoon een headset draagt ​​die gekoppeld is aan camera's die naar de lege ruimte wijzen, poetst een onderzoeker de maag van de deelnemer terwijl die persoon op dezelfde manier een borstel zag die lege ruimte streelde. Toen de hersenen van de deelnemer probeerden te combineren wat hij zag en voelde om te bepalen waar hij was, voelde de persoon dat zijn lichaam in de lege ruimte bewoonde.

"Ik ben erg gevoelig voor illusies, dus voor mij werkte het", zei onderzoeker Arvid Guterstam. "Je hebt een levendig gevoel van een lichaam, maar het is [onzichtbaar]. Ik weet niet hoe het zou zijn om een ​​fantoomlichaam te hebben, maar ik kan me voorstellen dat het is hoe het zou voelen. '

Voor het volgende deel van het experiment kregen de deelnemers te horen dat ze moesten opkijken. Hun koptelefoon liet een aantal mensen naar hen toe kijken met strenge uitdrukking. De onderzoekers merkten op dat de deelnemers niet zo gestrest waren als ze zouden zijn geweest als ze voelden dat hun lichamen zichtbaar waren. Sommige deskundigen zijn van mening dat dit effect kan worden gebruikt om fobieën te behandelen.

In toekomstige experimenten willen wetenschappers zien hoe onzichtbaarheid iemands morele keuzes zou beïnvloeden. Ze willen ook kijken of ze de perceptie van de deelnemer van zijn lichaam op andere manieren kunnen veranderen, zoals een onzichtbaar gezicht hebben of een arm langer voelen.