Shutterstock
Mensen hebben een fascinerend vermogen om gebeurtenissen in de geest te herscheppen, tot in het kleinste detail. Meer dan 50 jaar geleden theoretiseerden Donald Hebb en Ulrich Neisser, de voorvaderen van de cognitieve psychologie, dat oogbewegingen van vitaal belang zijn voor ons vermogen om dit te doen. Zij wezen erop dat we onze ogen niet alleen bewegen om zintuiglijke visuele input te ontvangen, maar ook om in het geheugen opgeslagen informatie op te roepen. Onze recente studie levert het enige academische bewijs tot nu toe voor hun theorie.
Het zou onderzoek kunnen helpen in alles van menselijke biologie tot robotica. Het zou bijvoorbeeld nieuw licht kunnen werpen op het verband tussen oogbewegingen, mentale verbeelding en dromen.
We kunnen slechts informatie verwerken van een klein deel van ons gezichtsveld tegelijk. We ondervangen deze beperking door onze aandacht voortdurend te verleggen met oogbewegingen. Oogbewegingen verlopen in opeenvolgingen van fixaties en saccades. Fixaties vinden drie tot vier keer per seconde plaats en zijn de korte momenten van focus die ons in staat stellen visuele informatie te verzamelen, en saccades zijn de snelle bewegingen van het ene fixatiepunt naar het andere.
Hoewel op elk fixatiepunt slechts een beperkte hoeveelheid informatie kan worden verwerkt, bindt een opeenvolging van oogbewegingen visuele details aan elkaar (bijvoorbeeld gezichten en voorwerpen). Dit stelt ons in staat een geheugen te coderen van wat we als een geheel kunnen zien. Onze visuele bemonstering van de wereld – via onze oogbewegingen – bepaalt de inhoud van de herinneringen die onze hersenen opslaan.
Een reis door het geheugen
In onze studie kregen 60 deelnemers beelden te zien van scènes en voorwerpen, zoals een stadsgezicht en groenten op een aanrecht. Na een korte pauze werd hen gevraagd zich de beelden zo goed mogelijk te herinneren terwijl ze naar een leeg scherm keken. Ze beoordeelden de kwaliteit van hun herinnering en werden gevraagd het juiste beeld te kiezen uit een reeks sterk gelijkende beelden. Met behulp van state-of-the-art eye tracking technieken maten we de scanpaths van de deelnemers, hun oogbewegingsvolgordes, zowel wanneer ze de beelden bekeken als wanneer ze ze terughaalden.
We toonden aan dat scanpaths tijdens het ophalen van het geheugen samenhingen met de kwaliteit van het herinneren van de deelnemers. Wanneer de scanpaths van de deelnemers het meest overeenkwamen met hoe hun ogen bewogen toen ze naar het originele beeld keken, presteerden ze het beste tijdens de herinnering. Onze resultaten leveren bewijs dat het daadwerkelijk naspelen van een opeenvolging van oogbewegingen de geheugenreconstructie versterkt.
We analyseerden verschillende kenmerken van hoe de scanpaden van deelnemers verliepen over ruimte en tijd – zoals de volgorde van fixaties en de richting van saccades. Sommige scanpaden waren belangrijker dan andere, afhankelijk van de aard van de gezochte herinnering. De richting van oogbewegingen was bijvoorbeeld belangrijker bij het herinneren van de details van hoe gebakjes naast elkaar op een tafel stonden dan bij het herinneren van de vorm van een rotsformatie. Dergelijke verschillen kunnen worden toegeschreven aan verschillende eisen die aan het geheugen worden gesteld. Het reconstrueren van de precieze opstelling van gebakjes is veeleisender dan het reconstrueren van de grove indeling van een rotsformatie.
Oogbewegingen zijn van vitaal belang om het geheugen terug te halen.
Shutterstock
Episodisch geheugen stelt ons in staat mentaal in de tijd te reizen om ervaringen uit het verleden te herbeleven. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat we de neiging hebben om oogpatronen te reproduceren van de oorspronkelijke gebeurtenis die we proberen op te roepen en dat ooglocaties tijdens het ophalen van het geheugen belangrijke gevolgen hebben voor wat je je herinnert. Die bevindingen hebben allemaal betrekking op statische blikken, niet op oogbewegingen.
De theorie van Donald en Ulrich uit 1968 was dat oogbewegingen gebruikt worden om “deelbeelden” te organiseren en samen te voegen tot een geheel beeld dat gevisualiseerd wordt tijdens het episodisch herinneren. Onze studie toonde aan dat de manier waarop scanpaths zich ontvouwen in de tijd cruciaal is om ervaringen te herscheppen in ons geestesoog.
Een stap voorwaarts
De resultaten zouden belangrijk kunnen zijn voor cognitief neurowetenschappelijk en humaan biologisch onderzoek en op uiteenlopende gebieden als computer- en beeldverwerking, robotica, werkplekontwerp, alsmede klinische psychologie. Dit komt omdat zij gedragsmatig bewijs leveren van een kritisch verband tussen oogbewegingen en cognitieve verwerking, dat kan worden benut voor behandelingen zoals revalidatie van hersenletsel. Eye Movement Desensitisation and Reprocessing (EMDR) is bijvoorbeeld een beproefde psychotherapeutische behandeling voor posttraumatische stressstoornis (PTSS).
Bij deze therapie concentreert de patiënt zich op het trauma en maakt hij bilaterale oogbewegingen, wat gepaard gaat met een vermindering van de levendigheid en de emotie die met de herinnering aan het trauma gepaard gaan. Maar de onderliggende mechanismen van de therapie zijn nog niet goed begrepen. Onze studie toont een direct verband aan tussen oogbewegingen en het menselijke geheugensysteem, wat een essentieel stukje van de puzzel kan zijn.
Roger Johansson werd gefinancierd door de Zweedse Onderzoeksraad subsidie nr. 2015-01206
Mikael Johansson werd gefinancierd door de Marcus en Amalia Wallenberg Stichting award MAW2015.0043.
