Een fMRI onderzoek naar 'leren door observeren' bij gezonde proefpersonen

Zoals Bandura (1977) al bevestigde, wordt nieuw gedrag vaak aangeleerd door te
observeren en na te doen: door anderen te observeren kunnen we ons een idee
vormen over hoe nieuw gedrag wordt nagedaan en bij latere gelegenheden dient
deze gedragsinformatie als leidraad om te handelen.
Daarom: observatief leren verbetert iemands aanpassingsvermogen en zorgt dat
iemand individueel in staat is een grote hoeveelheid kennis op te doen zonder
dat hij of zij door heeft hoeveel het hem of haar aan ontdekken en testen van
deze kennis heeft gekost (Boyd & Richerson 1985, Cavalli-Sforza & Feldman 1981).
Interessant is dat sociaal leren niet alleen maar een mechanisme is waardoor
kinderen zich ontwikkelen, maar dat het ook een diepgaande invloed kan hebben
gedurende de volwassen leeftijd. Als je bijvoorbeeld veilig met een auto door
de staat wilt rijden is het nodig dat je precies weet wat de betekenis is van
verschillende abstracte verkeersborden en deze betekenis kun je aanleren via
goed waarneembare mechanismen. Je kunt het aanleren via de riskante weg van
*vallen-en-opstaan*, of, veel gemakkelijker, door te kijken naar het gedrag van
andere weggebruikers. De *regels* in het dagelijkse leven die ons gedrag
bepalen zijn heel vaak de associatie die we leggen tussen een visuele prikkel
vanuit de omgeving en een persoonlijke actie (willekeurige visueel-motorische
associatie, zie de introductie).
Verschillende studies onderzoeken de neurale bronnen van het aanleren van
gedrag van *vallen-en-opstaan*. In het algemeen is het zo dat het neurale
netwerk dat ten grondslag ligt aan het aanleren van *vallen-en-opstaan* en het
uitvoeren van willekeurige visueel-motorische associaties te vinden is in delen
van de prefrontale (PFC) en premotorische (PM) cortices, het hippocampus
systeem (HS) en de basale ganglia (BG) (zie ook Murray et al., 2000 ter
inspectie).
In het bijzonder hebben een aantal positron emission tomography (PET) en
functionele magnetische resonance imaging (fMRI) studies gezocht naar het
indentificeren van de neurale netwerken die betrokken zijn bij het willekeurig
zintuiglijke motorisch leren door *vallen-en-opstaan* bij mensen. (ter
inspectie: zie Brasted en Wise et al., 2005). Plaatselijke cerebrale
bloedstromen hebben variatie laten zien tijdens afhankelijk visueel-motorisch
leren in de frontale en parietale netwerken (Dieber et al., 1997) en in de
prefrontale-basale ganglia banen (Toni en Passingham, 1999). Toni et al. (2001)
heeft ontdekt dat de wijdte van de zuurstoftoevoer aan het bloed
niveauafhankelijk (BOLD) signaal, gemeten in de temporo-prefrontal gebieden,
significant veranderde gedurende het leren. Eliassen et al. (2003) heeft
bevestigd dat de BOLD reacties variëren gedurende het beginnend of het
herhalend leren en verschillen bij het geven van foute of goede antwoorden;
bovendien veranderde het BOLD signaal in sommige gebieden heel snel gedurende
het leren tussen het 1e goede en verdere goede testen. Meer recent, Law et al.
(2005) identificeerde het gedragsverband van een categorie van veranderingen in
BOLD testen en ontdekte dat signalen in de middelste temporale kwab (MTL) net
als in de cingulate cortex en de frontale kwab positief of negatief met elkaar
in verband stonden als er mogelijk een goede reactie wordt gegeven.
Verrassend genoeg is, ondanks de uitzonderlijke wetenschappelijke interesse, de
neurale basis van het visueel-motorische waarnemend leren nog niet bestudeerd
en blijft het onduidelijk. Ten vervolge op resultaten die zijn gevonden in een
eerdere fMRI studie (Monfardini et al, in prep.), hebben wij als doel om de
mogelijkheid te onderzoeken of speciale neurale structuren bijdragen aan het
genereren van inwendige representatie van een abstracte regel die informatie
uit de omgeving (visuele stimulatie) linkt met het observeren van de daden van
anderen.

Het belangrijkste doel van dit onderzoek is om de knoop te ontwarren die het
neurale mechanisme beïnvloed in 2 belangrijke manieren van leren: *vallen-
en-opstaan* door individueel te leren of te leren door te observeren.

Proefpersonen zullen worden gevraagd om willekeurige associaties tussen visuele
stimuli (geometrische vormen) en willekeurige motor antwoorden (bewegingen met
een joystick) in de fMRI scanner te geven door een mix van blocks/gebeurtenis
gerelateerd onderwerp. Blocks van *vallen-en-opstaan* zullen worden afgewisseld
door leren door te observeren blocks. Aanvullend zal aan proefpersonen worden
gevaagd om passief te gaan kijken of dezelfde bewegingen uit te voeren waarvoor
het niet nodig was iets te leren. De gehele studie duurt minder dan 2 uren. Zie
het protocol voor nadere details.

Zoals vaak gebreurt in fMRI onderzoek worden proefpersonen blootgesteld aan een
magnetisch veld van 3 Tesla en snel wisselende magnetische gradienten en radio
frequentie velden. Tot zover zijn geen langdurende bijwerkingen beschreven. In
zeldzame gevallen wordt een perifere zenuw in det abdomen gestimuleerd door de
magnetische gradienten. Dit veroorzaakt dan een jeukachtig gevoel, maar is niet
schadelijk. Vrijwilligers met MR incompatibele implantaten worden uitgesloten
van het onderzoek. Als een proefpersoon claustrofobisch blijkt te worden in de
scanner wordt het onderzoek afgebroken en is de proefpersoon van verder
deelname uitgesloten. Omdat de MR scanner veel herrie maakt dragen de
proefpersonen oordopjes.

Er zijn in principe geen voordelen van deelname aan dit onderzoek voor de
proefpersonen