Uit gegevens blijkt dat tijdens het bekijken van beelden de visuele cortex gedurende langere tijd wordt geactiveerd, waardoor het bewustzijn van de beelden wordt overschreden. Ruim een ​​kwart van de patiënten met een beroerte ontwikkelt een bizarre aandoening: ze verliezen het bewustzijn van de helft van wat hun ogen waarnemen. Nadat een beroerte bijvoorbeeld de rechterkant van de hersenen heeft aangetast, eet iemand mogelijk alleen voedsel van de rechterkant van het bord, omdat hij zich niet bewust is van de andere helft. Op dezelfde manier kunnen ze alleen de rechterhelft van de foto opmerken en de persoon aan de linkerkant negeren.


Meer dan een kwart van alle patiënten met een beroerte ervaart eenzijdige verwaarlozing, een verlies van bewustzijn van de helft van hun visuele perceptie, hoewel ze nog steeds emotioneel reageren op de volledige scène. Onderzoekers hebben mogelijk een deel van de hersenen geïdentificeerd dat tijdens de waarneming aanhoudende visuele beelden vasthoudt, een bevinding die toekomstige implicaties zou kunnen hebben voor het begrijpen en behandelen van bewustzijnsstoornissen.

Maar verrassend genoeg kunnen deze patiënten met een beroerte emotioneel reageren op een hele foto of hele scène. Hun hersenen lijken alles te zien, maar deze mensen kennen slechts de helft van de wereld bewust.

Deze raadselachtige stoornis, bekend als eenzijdige verwaarlozing, belicht een al lang bestaande vraag in de hersenwetenschap: wat is het verschil tussen iets waarnemen en je ervan bewust zijn? Het kan zijn dat je niet bewust merkt dat je een schoenenwinkel passeert terwijl je door je Instagram-feed scrollt, maar je gaat online op zoek naar schoenenverkoop. Je hersenen registreren dingen waar je je niet bewust van bent.

Neurowetenschappers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en de Universiteit van Californië, Berkeley, melden nu dat ze mogelijk het deel van de hersenen hebben geïdentificeerd dat deze voortdurende visuele beelden vasthoudt, binnen de seconden dat we ze waarnemen. Ze publiceerden hun bevindingen onlangs in het tijdschrift Cell Reports.

Gal Vishne, de eerste auteur van het artikel en een afgestudeerde student aan de Hebreeuwse Universiteit, zei: "Bewustzijn, vooral visuele ervaring, is het meest fundamentele dat iedereen voelt vanaf het moment dat ze 's ochtends wakker worden en hun ogen openen tot het moment dat ze in slaap vallen. Ons onderzoek gaat over je dagelijkse ervaringen."

Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en de Universiteit van Californië, Berkeley hebben de elektrische activiteit in de hersenen van mensen met epilepsie geregistreerd terwijl ze hen verschillende beelden lieten zien. Ze probeerden erachter te komen waar hardnekkige beelden in de hersenen worden opgeslagen en hoe we bewust toegang krijgen tot die beelden. Bron afbeelding: HadarVishne, Royal College of Art

Hoewel deze bevindingen nog niet kunnen verklaren waarom we niet weten wat we waarnemen, kan dergelijk onderzoek in de toekomst praktische toepassingen hebben. Misschien kunnen artsen de hersenactiviteit van comateuze patiënten gebruiken om te bepalen of de persoon de buitenwereld nog kan waarnemen en deze eventueel kan verbeteren. Inzicht in het bewustzijn zou artsen ook kunnen helpen bij het ontwikkelen van behandelingen voor bewustzijnsstoornissen.

"Mijn hele wetenschappelijke carrière is geïnspireerd door patiënten met een beroerte die eenzijdig verwaarloosd werden, waarbij ze slechts de helft van de wereld negeerden", zegt senior auteur Leon Deouell, hoogleraar psychologie aan de Hebreeuwse Universiteit en lid van het Edmond Safra en Lily Safra Brain Research Center. "Dat wekte eigenlijk mijn interesse in de kwestie van het bewustzijn. "Interessant. Waarom heb je toegang tot informatie, maar erken je het nog steeds niet als iets dat je subjectief ervaart, handel je er niet naar, richt je ogen er niet naar toe, begrijp het niet? Wat wordt niet alleen door de hersenen waargenomen, maar ook door jou subjectief ervaren? Als we dit begrijpen, kunnen we uiteindelijk begrijpen wat er ontbreekt in het cognitieve systeem en in de hersenen van patiënten met dit syndroom."

"We voegen een nieuw stukje toe aan de puzzel van het bewustzijn - hoe de dingen in je hoofd blijven zodat je actie kunt ondernemen", voegde senior auteur Robert Knight toe, hoogleraar psychologie aan UC Berkeley en lid van het Helen Wells Neuroscience Institute.

Dieoult wijst erop dat elektrisch onderzoek naar het menselijk brein zich al zo'n zestig jaar vrijwel uitsluitend heeft geconcentreerd op de eerste golf van activiteit nadat het iets heeft waargenomen. Maar deze golf verdwijnt na ongeveer 300 of 400 milliseconden, terwijl we dingen doorgaans een paar seconden of langer waarnemen en ons er bewust van zijn.

‘Er blijft veel tijd over die niet in neurologische termen kan worden verklaard’, zei hij.

Om te zoeken naar langduriger activiteit, vroegen de neurowetenschappers toestemming om 10 mensen te testen van wie de schedels waren geopend, zodat elektroden op het oppervlak van de hersenen konden worden geplaatst om de neurale activiteit geassocieerd met aanvallen te volgen. De onderzoekers registreerden de hersenactiviteit via elektroden, terwijl de patiënten gedurende verschillende tijdsperioden (tot 1,5 seconde) verschillende beelden op een computerscherm te zien kregen. Onderzoekers vroegen patiënten om op een knop te drukken wanneer ze een kledingstuk zagen, om er zeker van te zijn dat ze daadwerkelijk opletten.

De meeste methoden die worden gebruikt om neurale activiteit bij mensen vast te leggen, zoals functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) of elektro-encefalografie (EEG), stellen onderzoekers alleen in staat in detail af te leiden waar en wanneer hersenactiviteit plaatsvindt, maar niet beide. Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit/UC Berkeley hebben deze tekortkoming verholpen door elektroden in de schedel te implanteren.

Na analyse van de gegevens met behulp van machine learning ontdekte het team dat, in tegenstelling tot eerder onderzoek dat suggereert dat de hersenen slechts korte uitbarstingen van activiteit hebben wanneer ze iets nieuws waarnemen, visuele delen van de hersenen daadwerkelijk informatie over percepties vasthouden bij lage activiteitsniveaus en voor langere perioden. Het aanhoudende patroon van neurale activiteit is vergelijkbaar met het initiële activiteitspatroon, dat verandert wanneer iemand verschillende beelden bekijkt.

"Deze stabiele representatie suggereert dat de neurale basis voor stabiele perceptie in de loop van de tijd bestaat ondanks veranderende activiteitsniveaus," zei DeUl.

In tegenstelling tot sommige eerdere onderzoeken ontdekten ze dat de prefrontale en pariëtale cortex aan de voorkant van de hersenen pas actief worden als er iets nieuws wordt waargenomen, waarbij de informatie binnen een halve seconde (500 milliseconden) volledig verdwijnt, zelfs bij langere stimuli.

Het occipitale-temporale gebied van de visuele cortex achter in de hersenen wordt ook kortstondig zeer actief – ongeveer 300 milliseconden – voordat het afneemt tot een aanhoudend maar lager niveau van ongeveer 10 tot 20 procent van de aanvankelijke piek. Maar dit activiteitspatroon verdwijnt niet; in feite blijft het constant terwijl de persoon naar het beeld kijkt.

"De frontale cortex is betrokken bij de detectie van nieuwe dingen", legt DeUl uit. "Maar je ziet ook een voortdurende representatie op hogere zintuiglijke gebieden."

De opeenvolging van gebeurtenissen in de hersenen kan op vele manieren worden geïnterpreteerd. Knight en Vishnet geloven liever dat bewustzijn ontstaat wanneer de prefrontale cortex toegang krijgt tot voortdurende activiteit in de visuele cortex. Deoule gelooft dat bewustzijn voortkomt uit verbindingen tussen meerdere hersengebieden, waarvan de prefrontale cortex er slechts één is.

De bevindingen van het onderzoeksteam werden bevestigd door een groep die zichzelf het ‘CogitateConsortium’ noemde. Hoewel de bevindingen van het consortium nog steeds wachten op peer review, werden ze beschreven tijdens een evenement in New York in juni dat werd aangekondigd als een confrontatie tussen de twee ‘leidende’ theorieën over bewustzijn. Zowel de resultaten van Cell Reports als de niet-gepubliceerde resultaten kunnen consistent zijn met beide bewustzijnstheorieën.

"Deze vijandige samenwerking omvat twee van de ongeveer 22 huidige theorieën over bewustzijn, en meer theorieën betekenen meestal dat we ze niet begrijpen."

Toch maken deze twee onderzoeken en andere lopende onderzoeken deel uit van een vijandige samenwerking gelanceerd door de Templeton Foundation die zou kunnen leiden tot een echte, toetsbare theorie van bewustzijn.

"Met betrekking tot de voorspellingen van beide theorieën die we konden testen, waren beide correct. Maar kijkend naar het bredere beeld, hoewel we ontdekten dat elke theorie enige verdienste had, werkt geen van beide theorieën in zijn huidige vorm." Er is nog steeds veel onbekend over de neurale basis van het bewustzijn, en we denken dat er meer gegevens moeten worden verzameld voordat een nieuwe feniks uit de as van eerdere theorieën kan herrijzen. "

DeUhl en Knight zijn van plan om in toekomstige studies de elektrische activiteit te onderzoeken in andere delen van de hersenen die verband houden met bewustzijn, zoals de gebieden die geheugen en emoties verwerken.