 |
Uit: Scientific American, nov. 2006, door Giacomo Rizzolatti, Leonardo Fogassi en Vittorio Gallese Overview | Meeting the minds ■ Subsets of neurons in human and monkey brains respond when an individual performs certain actions and also when the subject observes others performing the same movements. ■ These "mirror neurons" provide a direct internal experience, and therefore understanding, of another person's act, intention or emotion. ■ Mirror neurons may also underlie the ability to imitate another's action, and thereby learn, making the mirror mechanism a bridge between individual brains for communication and connection on multiple levels. Mirrors in the mind A special class of brain cells reflects the outside world, revealing a new avenue for human understanding, connecting and learning Tussentitels: The pattern of activity was a true representation in the brain of the act itself, regardless of who was performing it. When people use the expression "I feel your pain," they may not realize how literally it could be true.  John watches Mary, who is grasping a flower. John knows what Mary is doing - she
is picking up the flower - and he also knows why she is doing it. Mary is smiling
at John, and he guesses that she will give him the flower as a present. The
simple scene lasts just moments, and John's grasp of what is happening is nearly
instantaneous. But how exactly does he understand Mary's action, as well as her
intention, so effortlessly?A decade ago most neuroscientists and psychologists would have attributed an individual's understanding of someone else's actions and, especially, intentions to a rapid reasoning process not unlike that used to solve a logical problem: some sophisticated cognitive apparatus in John's brain elaborated on the information his senses took in and compared it with similar previously stored experiences, allowing John to arrive at a conclusion about what Mary was up to and why. Although such complex deductive operations probably do occur in some situations, particularly when someone's behavior is difficult to decipher, the ease and speed with which we typically understand simple actions suggest a much more straightforward explanation. In the early 1990s our research group at the University of Parma in Italy, which at the time included Luciano Fadiga, found that answer somewhat accidentally in a surprising class of neurons in the monkey brain that fire when an individual performs simple goal-directed motor actions, such as grasping a piece of fruit. The surprising part was that these same neurons also. fire when the individual sees someone else perform the same act. Because this newly discovered subset af cells seemed to directly reflect acts performed by another in the observer's brain, we named them mirror neurons. Much as circuits of neurons are believed to store specific memories within the brain, sets of mirror neurons appear to encode templates for specific actions. This property may allow an individual not only to perform basic motor procedures without thinking about them but also to comprehend those acts when they are observed, without any need for explicit reasoning about them. John grasps Mary's action because even as it is happening before his eyes, it is also happening, in effect, inside his head. ... Instant Recognition  Our research group was not seeking to support or refute one philosophical
position or another when we first noticed mirror neurons. We were studying the
brain's motor cortex, particularly an area called F5 associated with hand and
mouth movements, to learn haw commands to perform certain actions are encoded
by the firing patterns of neurons. Far this purpose, we were recording the
activity of individual neurons in the brains of macaques. Our laboratory
contained a rich repertoire of stimuli for the monkeys, and as they performed
various actions, such as grasping for a toy or a piece of food, we could see
that distinct sets of neurons discharged during the execution of specific motor
acts. Then we began to notice same thing strange: when one of us grasped a piece
of food, the monkeys' neurons would fire in the same way as when the monkeys
themselves grasped the food. At first we wandered whether this phenomenon could
be the result of same trivial factor, such as the monkey performing an
unnoticed movement while observing our actions. Once we managed to
rule out this possibility and others, including food expectation by the monkeys,
we realized that the pattern of neuron activity associated with the observed
action was a true representation
in the brain of the act itself, regardless of who was performing it.
...... To test whether mirror neurons play a role in understanding an action rather than just visually registering it, we assessed the neurons' responses when the monkeys could comprehend the meaning of an action without actually seeing it. If mirror neurons truly mediate understanding, we reasoned, their activity should reflect the meaning of the action rather than its visual features. We therefore carried out two series of experiments. First we tested whether the F5 mirror neurons could "recognize" actions merely from their sounds. We recorded the mirror neurons while a monkey was observing a hand motor act, such as ripping a sheet of paper or breaking a peanut shell, that is accompanied by a distinctive sound. Then we presented the monkey with the sound alone. We found that many F5 mirror neurons that had responded to the visual observation of acts accompanied by sounds also responded to the sounds alone, and we dubbed these cell subsets audiovisual mirror neurons. 
Next we theorized that if mirror neurons are truly involved in understanding an
action, they should also discharge when the monkey does not actually see the
action but has sufficient clues to create a mental representation of it. Thus,
we first showed a monkey an experimenter reaching for and grasping a piece of
food. Next, a screen was positioned in front of the monkey so that it could not
see the experimenter's hand grasping the food but could only guess the action's
conclusion. Nevertheless, more than half the F5 mirror neurons also discharged
when the monkey could just imagine what was happening behind the screen.These experiments confirmed, therefore, that the activity of mirror neurons underpins understanding of motor acts: when comprehension of an action is possible on a nonvisual basis, such as sound or mental representation, mirror neurons do still discharge to signal the act's meaning. Following these discoveries in the monkey brain, we naturally wondered whether a mirror neuron system also exists in humans. We first obtained strong evidence that it does through a series of experiments that employed various techniques for detecting changes in motor cortex activity. As volunteers observed an experimenter grasping objects or performing meaningless arm gestures, for example, increased neural activation in their hand and arm muscles that would be involved in the same movements suggested a mirror neuron response in the motor areas of their brains. Further investigations using different external measures of cortical activity, such as electroencephalography, also supported the existence of a mirror neuron system in humans. ... These encouraging results suggested a mirror mechanism at work in the human brain as well but still did not fully reveal its scope. If mirror neurons permit an observed act to be directly understood by experiencing it, for example, we wondered to what extent the ultimate goal of the action is also a component of that "understanding." On Purpose Returning to our example of John and Mary, we said John knows both that Mary is picking up the flower and that she plans to hand it to him. Her smile gave him a contextual clue to her intention, and in this situation, John's knowledge of Mary's goal is fundamental to his understanding of her action, because giving him the flower is the completion of the movements that make up her act. When we perform such a gesture ourselves, in reality we are performing a series of linked motor acts whose sequence is determined by our intent: one series of movements picks the flower and brings it to one's own nose to smell, but a partly different set of movements grasps the flower and hands it to someone else. Therefore, our research group set out to explore whether mirror neurons provide an understanding of intention by distinguishing between similar actions with different goals. For this purpose, we returned to our monkeys to record their parietal neurons under varying conditions. In one set of experiments, a monkey's task was to grasp a piece of food and bring it to its mouth. Next we had the monkey grasp the same item and place it into a container. Interestingly, we found that most of the neurons we recorded discharged differently during the grasping part of the monkey's action, depending on its final goal. This evidence illustrated that the motor system is organized in neuronal chains, each of which encodes the specific intention of the act. We then asked whether this mechanism explains how we understand the intentions of others. 
We tested the same grasping neurons for their mirror properties by having a
monkey observe an experimenter performing the tasks the monkey itself had done
earlier. In each instance, most of the mirror neurons were
activated differently, depending on whether the experimenter brought the food to
his mouth or put it
in the container. The patterns of firing in the monkey's brain exactly matched
those we observed when the monkey itself performed the acts - mirror neurons that
discharged most strongly during grasping-to-eat rather than grasping-to-place did
the same when the monkey watched the experimenter perform the corresponding
action.A strict link thus appears to exist between the motor organization of intentional actions and the capacity to understand the intentions of others. When the monkeys observed an action in a particular context, seeing just the first grasping component of the complete movement activated mirror neurons forming a motor chain that also encoded a specific intention. Which chain was activated during their observation of the beginning of an action depended on a variety of factors, such as the nature of the object acted on, the context and the memory of what the observed agent did before. To see whether a similar mechanism for reading intentions exists in humans, we teamed with Marco Iacoboni and his colleagues at the University of California, Los Angeles, for a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment on volunteers. ... Given that humans and monkeys are social species, it is not difficult to see the potential survival advantage of a mechanism, based on mirror neurons, that locks basic motor acts onto a larger motor semantic network, permitting the direct and immediate comprehension of others' behavior without complex cognitive machinery. In social life, however, understanding others' emotions is equally important. Indeed, emotion is often a key contextual element that signals the intent of an action. That is why we and other research groups have also been exploring whether the mirror system allows us to understand what others feel in addition to what they do. Connect and Learn As with actions, humans undoubtedly understand emotions in more than one way. Observing another person experiencing emotion can trigger a cognitive elaboration of that sensory information, which ultimately results in a logical conclusion about what the other is feeling. It may also, however, result in direct mapping of that sensory information onto the motor structures that would produce the experience of that emotion in the observer. These two means of recognizing emotions are profoundly different: with the first, the observer deduces the emotion but does not feel it; via the second, recognition is firsthand because the mirror mechanism elicits the same emotional state in the observer. Thus, when people use the expression "I feel your pain" to indicate both comprehension and empathy, they may not realize just how literally true their statement could be. 
A paradigmatic example is the emotion of disgust, a basic reaction whose
expression has important survival value for fellow members of a species. In its
most primitive form, disgust indicates that something the individual tastes or
smells is bad and, most likely, dangerous. Once again using fMRI studies, we
collaborated with French neuroscientists to show that experiencing disgust as a
result of inhaling foul odorants and witnessing disgust on the face of someone
else activate the same neural structure - the anterior insula - at some of the very
same locations within that structure [see box]. These results indicate
that populations of mirror neurons in the insula become active both when the
test participants experience the emotion and when they see it expressed by
others. In other words, the observer and the observed share a neural mechanism
that enables a form of direct experiential understanding.Tania Singer and her colleagues at University College London found similar matches between experienced and observed emotions in the context of pain. In that experiment, the participants felt pain produced by electrodes placed on their hands and then watched electrodes placed on a test partner's hand followed by a cue for painful stimulation. Both situations activated the same regions of the anterior insula and the anterior cingulate cortex in the subjects. Taken together, such data strongly suggest that humans may comprehend emotions, or at least powerful negative emotions, through a direct mapping mechanism involving parts of the brain that generate visceral motor responses. Such a mirror mechanism for understanding emotions cannot, of course, fully explain all social cognition, but it does provide for the first time a functional neural basis for some of the interpersonal relations on which more complex social behaviors are built. It may be a substrate that allows us to empathize with others, for example. ... Many laboratories, including our own, are continuing to explore these questions ... Recent evidence indicates, in fact, that the mirror mechanism also plays a role in the way we initially learn new skills. Although the word "ape" is often used to denote mimicry, imitation is not an especially well developed ability among nonhuman primates. It is rare in monkeys and limited in the great apes, including chimpanzees and gorillas. For humans, in contrast, imitation is a very important means by which we learn and transmit skills, language and culture. Did this advance over our primate relatives evolve on the neural substrate of the mirror neuron system? Iacoboni and his group provided the first evidence that this might be the case when they used fMRI to observe human subjects who were watching and imitating finger movements. Both activities triggered the IFG, part of the mirror neuron system, in particular when the movement had a specific goal. 
In all these experiments, however, the movements to be imitated were simple and
highly practiced. What role might mirror neurons play when we have to learn
completely new and complex motor acts by imitation? To answer this question,
Giovanni Buccino at our university and collaborators in Germany recently used
fMRI to study participants imitating guitar chords after seeing them played by
an expert guitarist. While test subjects observed the expert, their
parietofrontal mirror neuron systems became active.
And the same area was even more strongly activated during the subjects'
imitation of the chord movements. Interestingly, in the interval following
observation, while the participants were programming their own imitation of the
guitar chords, an additional brain region became active.
Known as prefrontal area 46, this part of the brain is traditionally associated
with motor planning and working memory and may therefore play a central role in
properly assembling the elementary motor acts that constitute the action the
subject is about to imitate.Many aspects of imitation have long perplexed neuroscientists, including the basic question of how an individual's brain takes in visual information and translates it to be reproduced in motor terms. If the mirror neuron system serves as a bridge in this process, then in addition to providing an understanding of other people's actions, intentions and emotions, it may have evolved to become an important component in the human capacity for observation-based learning of sophisticated cognitive skills. Scientists do not yet know if the mirror neuron system is unique to primates or if other animals possess it as well. ... Only a decade has passed since we published our first discoveries about mirror neurons, and many questions remain to be answered, including the mirror system's possible role in language, one of humanity's most sophisticated cognitive skills. The human mirror neuron system does include Broca's area, a fundamental language-related cortical center. And if, as some linguists believe, human communication first began with facial and hand gestures, then mirror neurons would have played an important role in language evolution. In fact, the mirror mechanism solves two fundamental communication problems: parity and direct comprehension. Parity requires that meaning within the message is the same for the sender as for the recipient. Direct comprehension means that no previous agreement between individuals - on arbitrary symbols, for instance - is needed for them to understand each other. The accord is inherent in the neural organization of both people. Internal mirrors may thus be what allow John and Mary to connect wordlessly and permit human beings in general to communicate on multiple levels. Red.: Een toepassing hiervan in het patroon van sociale interactie is zichtbaar in het volgende artikel: Uit: Volkskrant.nl, 20-08-2009, ANP Ook apen maken vrienden door imitatie Niet alleen mensen gebruiken imitatie om vrienden te maken. Ook kapucijnaapjes doen dat. Niet alleen mensen gebruiken imitatie om vrienden te maken. Ook kapucijnaapjes geven de voorkeur aan iemand die hen nadoet. Dat blijkt uit onderzoek van Amerikaanse en Italiaanse gedragspsychologen van het National Institute of Child and Human Development dat in het wetenschapstijdschrift Science is verschenen. Uit het onderzoek blijkt dat de aapjes meer tijd willen doorbrengen met een onderzoeker als deze hen nadoet. Ook verkiezen de dieren een onderzoeker die hen imiteert boven een andere onderzoeker om mee te werken. Hieruit blijkt volgens de onderzoekers dat imitatie werkt als een soort ‘sociale lijm’. Elke aap kreeg voor het onderzoek een lichtgewicht plastic bal met gaten erin. Sommige aapjes prikten met hun vingers in de gaten, anderen stopten hem in de mond. Bij elke aap zaten twee onderzoekers, waarvan een het gedrag imiteerde en de ander niet. Als de ballen weggehaald werden, bleken de apen een voorkeur ontwikkeld te hebben voor de onderzoeker die hen nadeed. ... Red.: In beide artikelen wordt een verband gelegd tussen gereken in dit soort capaciteiten en het verschijnsel van autisme. Maar recente onderzoeken laten zien dat er diverse soorten van autisme zijn, zodat het misschien slechts één van de factoren is. Een heel aparte toepassing is deze: Uit: De Volkskrant, 27-08-2009, door Malou van Hintum 'Beweeg in gedachten en je revalideert beter’ Patiënten die vanwege peesletsel aan hun hand een spalk dragen, herstellen sneller wanneer zij in gedachten handbewegingen oefenen. Dat zegt plastisch chirurg in opleiding Martin Stenekes (1976), verbonden aan het Universitair Medisch Centrum Groningen. Hij promoveert 2 september op zijn bevindingen. Wat een opmerkelijk verhaal. ‘We wisten al dat bij beschadigingen van het centrale zenuwstelsel, zoals een hersenbloeding, motorische verbeelding helpt om lichaamsdelen weer aan de gang te krijgen. En we wisten ook dat sporters beter presteren als ze hun training niet alleen in het echt, maar ook nog eens in gedachten doen. Maar dat het ook zou helpen bij lichamelijk letsel, dat is nieuw.’ Waarom helpt denken? ‘Omdat je daarmee het proces in de hersenen in stand houdt dat nodig is om een bepaalde beweging te maken. Doe je dat niet, dan treedt er verval in. ‘Een spalk zit er zes weken. Dat lijkt kort, maar zes weken zijn al voldoende om onhandig te worden in je bewegingen. Kennelijk verleren de hersenen dat snel. Blijf je de bewegingen in gedachten maken, dat kan de revalidatie sneller verlopen.’ ... Jammer voor hem, want het werkt wél. ‘Mensen die zes weken lang acht keer per dag tien maal de beweging ‘maak een vuist en buig daarna je pols’ hebben gedacht, waren na het verwijderen van de spalk nog even snel als voorheen, terwijl de mensen die dat niet hadden gedaan 14 procent slechter waren geworden.’ ... Red.: Het verband is dus nog nauwer dan het eerste artikel verondersteld. Niet alleen van het visuele systeem naar de neuronen, maar ook direct door naar het motorische systeem hoewel dit systeem zelf niet geactiveerd wordt. Wat een bevestiging is van de hoge mate van integratie van de diverse systemen in zowel het brein als samen met het lichaam. Het blijkt ook op hoog niveau te werken: Uit: De Volkskrant, 12-03-2011, door Mark Mieras Twee breinen, één Hints Mensen die elkaar proberen te begrijpen gaan onwillekeurig elkaars bewegingen nadoen. Haalt de ene de hand door het haar dan doet de ander dat ook. Mimicry noemen psychologen dat. Het wijst erop dat mensen hun hersenen met elkaar in de pas brengen: ze synchroniseren hun breinactiviteit. Cognitief neurowetenschapper Marleen Schippers promoveerde er woensdag op. Ze liet in Groningen liefdesparen in de hersenscanner samen het spel Hints spelen. Bij dat spel gedragen mensen zich natuurlijk. De ene beeld een woord uit, de andere moet het raden. ... Zo was voor het eerst te zien dat hersenen echt synchroniseren. Je zag de activiteit in het hoofd van de rader met een lichte vertraging de activiteit in het hoofd van de uitbeelder volgen. Steeg de activiteit in het ene brein dan steeg die een paar milliseconden later ook in het andere. Deze variatie in activiteit viel niet te verklaren door bewegingen van de handen. 'Door de hersenactiviteit te vergelijken zie je dat twee mensen op dezelfde golflengte zitten. Net een draadloze verbinding tussen hun hersenen.' Red.: Een bevestiging van de relatie met autisme: Uit: De Volkskrant, 03-05-2011, van verslaggeefster Maud Effting Sociaal vermogen autist is te beïnvloeden Tussentitel: Door imitatie kun je de hersenen stimuleren | Christian Keysers - Neurowetenschapper Mensen met autisme worden steeds socialer naarmate ze ouder worden. Rond hun dertigste functioneren delen van de hersenen die zorgen voor sociaal gedrag, de spiegelneuronen, bij autisten op normaal niveau. Ze krijgen dan meer vrienden en worden sociaal actiever. Dat blijkt uit onderzoek van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen dat maandag werd gepubliceerd in Biological Psychiatry. ... Tot nu toe werd aangenomen dat autisten moeite hebben zich in anderen te verplaatsen omdat hun spiegelsysteem niet functioneert. Met dit onderzoek is voor het eerst aangetoond dat het systeem niet kapot is: de ontwikkeling is alleen vertraagd, stelt onderzoeksleider Christian Keysers. ... Red.: Of de koppeling met de rest van de hersens werkt op één of andere manier niet goed.
Wat ook meer wijst op een probleem met de samenwerking tussen spiegelprocessen en de rest dan met de werking van de losse processen op zich.
Of dat ze steeds beter wisten hoe te antwoorden. Een probleem is hier spiegelneuronen zouden kunnen zijn ontstaan. Daarvoor is een evolutionair proces nodig. Hier een mogelijke fase in dat proces: Uit: De Volkskrant, 13-08-2011, door Marcus Werner Spieken ook bij vogels geliefde strategie Kanoetstrandlopers kijken bij elkaar af wie waar het beste voedsel haalt. Ook afluisteren blijkt een goede strategie onder vogels. Tussentitels: De zoektocht naar het afkijken is pas begonne Afkijken is een snelle manier om informatie te krijgen In de eerste week van augustus arriveerden ze weer, de zwermen kanoetstrandlopers die in de nazomer het Waddengebied aandoen. Net als voor veel andere zogeheten steltlopers die tot ver boven de poolcirkel broeden, zit de zomer er al weer op ... Tijd om naar de wintergebieden te vertrekken. Kanoetstrandlopers die in augustus in Nederland pauzeren zijn meestal onderweg van Groenland naar Mauritanië, een vlucht van dik 8.000 kilometer. Gelukkig maar dat de vogels een paar weken kunnen bijtanken op de platen van de Waddenzee met hun rijke voorraden schelpdieren. Toch zitten kanoetstrandlopers met een probleem. Hun voedsel van kokkels en nonnetjes zit ingegraven in de modder. De vogels prikken steeds met de snavel in de bodem om een schelp te vinden. En de etenstijd is beperkt, omdat het tij weer opkomt. Een kanoetstrandloper zou veel hebben aan informatie over de voedselsituatie op een stuk wad. Zijn er veel schelpdieren of weinig? Voor vogels die moeten aansterken voor de trek misschien van levensbelang. Het zijn zulke dilemma's die de opmaat vormen voor een nieuwe visie van biologen over informatie-uitwisseling bij dieren. Allert Bijleveld, gedragsecoloog aan het instituut voor zeeonderzoek NIOZ op Texel, wijdt zijn promotieonderzoek aan de kanoetstrandloper: 'Bij hoog water zitten de vogels met duizenden tegelijk op zogenoemde hoogwatervluchtplaatsen langs de kust. Biologen hebben de vorming van zulke grote groepen lange tijd vooral verklaard vanuit het gevaar voor roofdieren. Individuele dieren in een groep hebben minder kans gepakt te worden, is het idee. En ook zien vele ogen het roofdier eerder aankomen.' Bij kanoet-strandlopers spelen roofvogels vast een rol in de groepsvorming, schat Bijleveld. Maar hij denkt ook: 'De kans is groot dat ze informatie over het voedsel van elkaar afkijken.' Sinds kort heeft onder gedragsecologen, die het gedrag van dieren in relatie tot de omgeving bestuderen, het idee postgevat dat de lichamelijke eigenschappen van dieren en vaardigheden die ze nodig hebben om te overleven, ook zijn te zien als een soort informatiestromen. Lichamelijke eigenschappen als sterke vleugels en lange snavels, bijvoorbeeld, zijn het resultaat van genetische informatie. Maar ook gedrag is gebaseerd op informatie: wat ouders hebben voorgedaan en wat letterlijk met vallen en opstaan tijdens het leven is geleerd. Waarom dan niet een vierde belangrijke informatiestroom: informatie die van anderen is af te kijken? Marc Naguib, onderzoeker van het Nederlands Instituut voor Ecologie in Wageningen en ook deeltijdhoogleraar diergedrag in het Duitse Bielefeld, en een van de pioniers van het onderzoek naar afkijken: 'Dieren hebben nooit perfecte informatie over hun omgeving. Elke beetje extra helpt.' Natuurlijk wisten biologen al langer dat dieren op elkaar letten, zegt hij: 'Maar de zoektocht naar welke informatie wordt afgekeken, en hoe, is pas begonnen.' Red.: Dat bijvoorbeeld vogels op elkaar letten volgt uit het zwermgedrag. Dat kan gesimuleerd worden met simpele modellen bestaande uit bewegende elementen, waarbij ieder element beweegt in een richting naar aanleiding van wat zijn buren doen - wat alleen kan door "op elkaar te letten".
Vanaf welke processen er steeds meer voordeel zit in het leren afkijken bij de ander, zodat er uiteindelijk gespecialiseerde onderdelen voor komen: spiegelneuronen. Naar Egoïsme en altruïsme, altruïsme  ,
Psychologie lijst
 , Psychologie overzicht
, of site home
. |
|
|