Wat denk je zelf? - Hoe jouw hersenen voorspellingen maken tijdens het leren

Een alarmerend aantal jonge adolescenten faalt op school om redenen die geen
verband houden met hun intellectuele capaciteiten of hun leergierigheid. Deze
discrepantie tussen de schoolprestaties van leerlingen en hun leerpotentieel
suggereert dat de instructiemethoden in de vroege adolescentie onvoldoende
aansluiten bij het niveau van leerlingen. Het doel van dit project is om een
beter begrip te krijgen van de neurocognitieve mechanismen die ten grondslag
liggen aan verschillende instructiemethoden en om potentiële verschillen in
leermechanismen tussen adolescenten en jongvolwassenen in kaart te brengen.

Deelnemers zullen een leertaak uitvoeren terwijl hun hersenen worden gescand
met functionele Magnetic Resonance Imaging (fMRI). In de leertaak maken we
onderscheid tussen leren aan de hand van voorspellingen versus directe
instructie. Onze hypothese is dat directe instructie een groter beroep zal doen
op hersencircuits die belangrijk zijn voor declaratief geheugen (i.h.b. de
mediaal temporaal kwab), terwijl leren van voorspellingen meer beroep zal doen
op hersencircuits die een rol spelen bij leren van feedback (i.h.b. het
striatum). We verwachten dat de prefrontale cortex een rol zal spelen bij het
moduleren van de interactie tussen deze systemen. Bovendien verwachten we
verschillen te vinden tussen adolescenten en volwassenen in de mate van
betrokkenheid van deze leersystemen. Inzichten uit dit onderzoek kunnen
belangrijke aanknopingspunten opleveren voor het ontwerp van educatief
materiaal dat rekening houdt met de manier waarop adolescenten leren en
informatie verwerken.

In het onderzoek staan twee vragen centraal:
1. Welke hersensystemen zijn betrokken bij voorspellend leren versus directe
instructie in een leertaak met numerieke feitjes?
2. Verschillen adolescenten en jongvolwassenen in de betrokkenheid van deze
hersensystemen tijdens leren?

Naast de centrale onderzoeksvragen behandelen we ook twee exploratieve vragen:
1. Kunnen verschillen in leren verklaard worden door verschillen in cognitie en
zelfregulatie?
2. Kunnen verschillen in leren verklaard worden door verschillen in de
intrinsieke netwerkstructuur van de hersenen?

Dit onderzoeksvoorstel betreft experimenteel onderzoek, waarbij
hersenactiviteit wordt gemeten en gedragsmaten zullen worden afgenomen. Er zal
hierbij gebruik worden gemaakt van functionele Magnetic Resonance Imaging
(fMRI). De deelnemers zullen een gecomputeriseerde leertaak uitvoeren terwijl
ze in de MRI-scanner liggen. Dit betreft een leertaak met numerieke feiten. Er
zijn twee condities: leren aan de hand van voorspellingen en leren aan de hand
van directe instructie. De participanten zullen ook worden gescand terwijl ze
in rusttoestand verkeren. Deze zogenaamde resting-state scan wordt gebruikt om
intrinsieke functionele connectiviteit te meten in de hersennetwerken die
relevant zijn voor de leertaak. Als de participanten uit de scanner komen zal
het geheugen voor de numerieke feiten worden getest. Verder worden de
deelnemers getest op een reeks cognitieve taken en zullen ze een tweetal
vragenlijsten invullen over executieve functies en leerstrategieën. Alle
metingen zijn niet-invasief.

Er zijn geen risico's bekend van deelname aan de voorgestelde metingen. MRI is
een niet-invasieve techniek waarbij geen katheterisatie of exogene tracers
nodig zijn. Talrijke kinderen en volwassenen hebben MRI onderzoeken ondergaan
zonder duidelijke schadelijke gevolgen. Sommige mensen worden claustrofobisch
terwijl ze in de MRI scanner liggen; het onderzoek zal in dit geval
onmiddellijk worden beëindigd zodra de participant dat aangeeft. De enige
absolute contra-indicaties voor MRI-onderzoeken zijn de aanwezigheid van
intracraniaal of intraoculair metaal of een pacemaker. Relatieve
contra-indicaties zijn onder meer zwangerschap en claustrofobie. Personen die
mogelijk zwanger zijn, die mogelijk metalen vreemde voorwerpen in de ogen of
het hoofd hebben, of die een pacemaker hebben, worden uitgesloten vanwege
mogelijke contra-indicaties. Hoewel deelname aan dit onderzoek geen direct
voordeel oplevert voor de deelnemers, zijn er grotere voordelen voor de
samenleving. Inzichten uit dit onderzoek zijn niet alleen belangrijk voor de
theorievorming, maar ook voor het afstemmen van onderwijsprogramma's op de
behoeften en neurocognitieve ontwikkeling van jonge adolescenten. Bovendien is
kennis over normale ontwikkeling van cruciaal belang om inzicht te krijgen in
gevallen van abnormale ontwikkeling, zoals bij kinderen met Attention Deficit
Hyperactivity Disorder, autismespectrumstoornis of traumatisch hersenletsel.