Geschreven door: Dick van den Broek

De vele studies met moderne hersenscanmethoden hebben ons veel geleerd over de organistatie van het taalsysteem in ons brein. Tijdens het verwerken van een zin lichten verschillende hersengebieden op. We weten hierdoor dat er verschillende subsystemen aan het werk zijn. Ergens wordt het taalsignaal uit het geluid filterd, ergens anders worden woorden onderscheiden en van betekenis voorzien en uiteindlijk wordt de informatie verenigd in de betekenis van de zin. Maar wie verder inzoomd op elk van deze hersengebieden, komt terecht in de wereld van netwerken van neuronen die weinig van elkaar lijken te verschillen. Wat is een woord voor een neuron of een groepje neuronen? Welke vormen neemt de talige informatie aan op dit niveau en hoe wordt die verwerkt en opgeslagen?

comuter_with_neuron
Origenele foto door: wikimedia en Clker-Free-Vector-Images

Modellen

Om te meten wat er gebeurt op het niveau van losse neuronen kunnen er elektroden in je hoofd geprikt worden. Dit zijn serieuze operaties en daarom is grootschalig proefpersoononderzoek lastig. Experimenten naar de werking van neuronen leveren gelukkig meer op dan een reeks data die slechts de situatie van het brein tijdens de proef schetsen. Met de data zijn er wiskundige modellen gebouwd om neuronen te beschrijven. Zo’n model berekent het neuronengedrag vrij natuurgetrouw. Met de enorme rekenkracht van moderne computers is het mogelijk vele van deze modellen te verbinden in een gesimuleerd netwerk dat trouw is aan de biologische werkelijkheid. Nu is het mogelijk het onderzoek op een virtueel hersengebiedje voort te zetten.

Met de enorme rekenkracht van moderne computers is het mogelijk vele van deze modellen te verbinden in een gesimuleerd netwerk dat trouw is aan de biologische werkelijkheid.

Onderzoek op een virtuel hersengebied

We kunnen nu terugkeren naar de vraag hoe woorden en zinnen worden verwerkt op het niveau van neuronen. We voeren ons virtuele netwerk zinnen in de vorm van stroomsignalen en de neuronen beginnen direct informatie uit te wisselen. We zien dan dat de neuronen verschil maken tussen bijvoorbeeld de rol van het woord ‘meisje’ in de zinnen ‘Het meisje rent’ en ‘Hij gaf het meisje een boek’. Om erachter te komen hoe de neuronen hiertoe in staat zijn buiten we een ander voordeel van virtuele experimenten uit, we kunnen aan werkelijk alle eigenschappen van het netwerk sleutelen. Lijken bepaalde verbindingen belangrijk voor geheugen? Dan knippen we toch even al die verbindingen door en kijken wat er gebeurt. Is de vorm van het stroomsignaal van belang? We voegen wat meer ruis toe. Moeten de verbindingen de neuronen in groepjes verdelen of zijn ze juist regelmatig verdeeld? Overal kan aan geknutseld worden.

dick_authorOp deze manier kan onderzoek met computersimulaties vragen beantwoorden die (nog) niet bereikbaar zijn met proefpersonenonderzoek. Het blijft echter belangrijk in te zien hoe ver de abstracte modellen verwijderd zijn van een echt brein. De insteek is dat de simulaties een belangrijke bijdrage leveren aan een theorie die uitlegt wat een woord, een zin of een gesprek precies is op het niveau van neuronen.

Advertenties