Hoe pasgeboren kuikens helpen om een eeuwenoud debat over cognitie

Hoe pasgeboren kuikens helpen om een eeuwenoud debat over cognitie en onze zintuigen te beslechten

Budimir Jevtic/Shutterstock

Voor de meesten van ons is het heel gemakkelijk om mentale beelden te creëren op basis van spraak of herinneringen.

Als ik “kubus” zeg, zie je er waarschijnlijk al een voor je geestesoog (hoewel mensen met afasie weinig of geen mentale beelden hebben).

Je realiseert het je misschien niet, maar je bent waarschijnlijk ook heel goed in het vertalen van lichamelijke sensaties naar mentale beelden. Stel je voor dat je in totale duisternis bent en een kubusvormig voorwerp vasthoudt. De kans is groot dat je deze tactiele informatie kunt omzetten in een mentaal beeld.

Eeuwenlang hebben wetenschappers en filosofen gedebatteerd over de vraag of dit iets is wat we leren of dat ons zenuwstelsel hiervoor is aangeleerd. Het recente onderzoek van mijn team met pasgeboren kuikens bood nieuwe inzichten in deze vraag.

Dit onderwerp intrigeert filosofen en wetenschappers al eeuwenlang. Het gaat minstens terug tot 1688, toen de Ierse filosoof William Molyneux een brief schreef aan collega-filosoof John Locke. Molyneux vroeg zich in zijn brief af of een blindgeboren persoon die door aanraking onderscheid leert maken tussen een kubus en een bol, deze objecten zou herkennen zodra hij weer zou zien. Deze vraag was ook persoonlijk voor Molyneux – zijn vrouw had kort na hun huwelijk haar gezichtsvermogen verloren.

Omdat ze gericht zijn op de rol van ervaring in de vorming van ideeën en overtuigingen, denken empiristen zoals Locke dat zintuiglijke ervaring nodig is om de overeenkomst tussen tactiele en visuele informatie te leren of te begrijpen.

Zowel neurowetenschappers als filosofen zijn deze zienswijze echter gaan betwisten. Sommigen beweren dat zintuiglijke informatie op zo’n algemene en abstracte manier kan worden verwerkt dat op een bepaald niveau de details irrelevant worden.

Anderen wijzen op verschijnselen zoals synaesthesie, waarbij mensen stimulatie van het ene zintuig ervaren (zoals horen) en een overeenkomstige ervaring hebben in een ander zintuig (zien). Dit gebeurt bijvoorbeeld bij “gekleurd horen”, wanneer de ervaring van het horen van geluiden ook de ervaring van kleuren oplevert.

Wetenschappers dachten ooit dat alleen mensen zintuiglijke kenmerken konden associëren tussen verschillende modaliteiten, maar onderzoek toont aan dat andere dieren dit ook doen.

Honden koppelen bijvoorbeeld kleine beelden aan hoge geluiden en grote beelden aan lage geluiden. De studie van mijn team in 2023 ontdekte dat schildpadden dit ook doen.

Schildpaddenbek open om een gele bloem te eten

Schildpadden kunnen complexe verbanden leggen tussen zintuiglijke informatie.
chrisbrignell/Shutterstock

Maar wetenschappers weten nog steeds niet zeker of dieren door ervaring leren om informatie tussen zintuigen te matchen of dat dit vermogen een eigenschap is van het zenuwstelsel, waarvoor geen ervaring nodig is.

Wetenschappers zijn gefascineerd door de mogelijkheid dat tactiele sensaties spontaan visuele representaties oproepen, als een eigenschap van het zenuwstelsel. Het onderzoeken van deze vragen is echter niet eenvoudig, vooral als het gaat om menselijke proefpersonen.

Bij sommige blindgeboren patiënten kan het gezichtsvermogen worden hersteld door het verwijderen van staar. Maar het duurt een paar dagen voordat het zicht volledig hersteld is. Patiënten die binnen 48 uur na de operatie werden getest, konden de taak van het visueel onderscheiden van vormen die hen oorspronkelijk in tactiele modaliteit werden aangeboden, niet oplossen, maar beheersten de taak in slechts vijf dagen, in een onderzoek uit 2011.

Sommige onderzoekers hebben baby’s bestudeerd om te proberen deze vraag te beantwoorden. In de studie van 1979 door onderzoekers van de Universiteit van Washington kregen pasgeborenen fopspenen met verschillende vormen aangeboden.

In een ander onderzoek uit 2004 kregen pasgeborenen voorwerpen met verschillende vormen, zoals cilinders en prisma’s, om aan te raken. Toen de baby’s nieuwe voorwerpen en vormen te zien kregen, gemengd met de voorwerpen die ze hadden aangeraakt, hadden ze de neiging om langer naar de nieuwe voorwerpen te kijken. Dit suggereert dat ze verrast waren door de nieuwe vormen.

Maar toen verschillende teams de onderzoeken probeerden te herhalen, waren de resultaten gemengd. Het is ook niet mogelijk om met zekerheid te zeggen welke eerdere sensorische ervaring baby’s hebben gehad, omdat het zeer onethisch zou zijn om ze vóór het onderzoek in een sensorische deprivatie op te voeden.

Bovendien ontwikkelt het gezichtsvermogen van mensen zich in de loop van de tijd.

Wat we vonden

Mijn team koos voor een alternatieve aanpak met tamme kuikens. Deze vogels hebben een goed ontwikkeld motorisch en sensorisch systeem als ze uit het ei komen. In ons experiment broedden we kuikens uit in volledige duisternis en handhaafden we deze omgeving tijdens hun blootstelling aan tactiele stimuli.

Elk kuiken werd gehuisvest in individuele compartimenten met ofwel hobbelige ofwel gladde kubussen. In de loop van 24 uur raakten de kuikens vertrouwd met respectievelijk hun hobbelige en gladde omgeving. Deze opstelling bootst de natuurlijke omstandigheden na, aangezien kuikens hun eerste dagen meestal in het donker doorbrengen onder de warmte van een hen.

Omdat kuikens de neiging hebben om gehechtheidsreacties (imprinting) te ontwikkelen op de eerste stimuli die ze tegenkomen, dachten we dat ze een soort gehechtheid aan de tactiele objecten zouden kunnen ontwikkelen.

Na de tactiele blootstelling brachten we de kuikens naar hun eerste visuele ervaring. We plaatsten ze in een verlichte ruimte met twee objecten: een gladde kubus en een hobbelige kubus.

Kuikens blootgesteld aan de gladde stimuli benaderden de gladde kubus veel meer dan kuikens blootgesteld aan de hobbelige stimuli.

Dit resultaat zou Molyneux en Locke (en mogelijk moderne empiristen) verbazen, omdat het laat zien dat de hersenen de complexiteit van de wereld kunnen begrijpen voordat we er directe ervaring mee hebben.

Het sluit ook aan bij onderzoek waaruit blijkt dat pasgeboren dierlijke geesten geboren worden met verwachtingen van stimuli. De paper van mijn team uit 2023 toonde bijvoorbeeld aan dat kuikens verwachtingen hebben van opwaartse en neerwaartse bewegingen, wat duidt op een begrip van zwaartekracht, zonder dat er sprake is van visuele ervaring.

We zijn ook geïnteresseerd in onderzoek naar de neurale mechanismen achter associaties tussen zintuigen tijdens de vroege ontwikkeling en andere predisposities die ons helpen om te gaan met onze omgeving in de kindertijd.

Dit zou ons kunnen helpen om het verband te begrijpen tussen zintuiglijke representaties, verbeelding en de perceptie van de werkelijkheid.

De conversatie

Elisabetta Versace ontvangt fondsen van The Royal Society, The Leverhulme Trust

Ubergeek Loves Coolblue

Zou je na het lezen van deze artikel een product willen aanschaffen?
Bezoek dan Coolblue en ontdek hun uitgebreide assortiment.