Die pop ben ikzelf

Lichaamsillusies Snel ziet het brein een ander lichaam als dat van zichzelf. Handig bij protheses, pijn en robots.

[#Beginning of Shooting Data Section] Nikon D3X 2011/05/24 10:44:37.98 Time Zone and Date: UTC+1, DST:ON Lossless Compressed RAW (12-bit) Image Size: L (6048 x 4032), FX Lens: 24-70mm F/2.8G Artist: Copyright: Focal Length: 36mm Exposure Mode: Manual Metering: Matrix Shutter Speed: 1/100s Aperture: F/10 Exposure Comp.: 0EV Exposure Tuning: ISO Sensitivity: ISO 200 Optimize Image: White Balance: Auto, 0, 0 Focus Mode: Manual AF-Area Mode: Single AF Fine Tune: ON(0) VR: Long Exposure NR: OFF High ISO NR: OFF Color Mode: Color Space: Adobe RGB Tone Comp.: Hue Adjustment: Saturation: Sharpening: Active D-Lighting: Low Vignette Control: Normal Auto Distortion Control: Picture Control: [SD] STANDARD Base: [SD] STANDARD Quick Adjust: - Sharpening: 0 Contrast: Active D-Lighting Brightness: Active D-Lighting Saturation: 0 Hue: 0 Filter Effects: Toning: Map Datum: Image Authentication: OFF Dust Removal: Image Comment: [#End of Shooting Data Section]

De meeste mensen weten precies waar hun eigen lijf ophoudt en dat van een ander begint. Maar met verbluffend simpele ingrepen is het brein binnen tien seconden te foppen. Dan blijkt ons ‘zelfgevoel’ net zo makkelijk te verhuizen naar een zesvingerige hand, een barbiepop, of een minirobot in een rattenkooi. Hersenwetenschappers willen weten hoe ze dit gevoel kunnen manipuleren, en waar in de hersenen het tot stand komt. Om een armprothese te kunnen laten aanvoelen als een eigen arm. Of om een chirurg beter via een robot te laten opereren.

De moeder aller lichaamsillusies is de ‘rubberen-hand-illusie’. Amerikaanse onderzoekers beschreven die in 1998, en u kunt hem thuis uitproberen met een opgevulde keukenhandschoen. Bij die truc kijkt een proefpersoon naar een nephand van rubber, die voor hem op tafel ligt. Achter een scherm naast de nephand ligt, uit het zicht, zijn echte hand. Dan strijkt iemand met een kwastje tegelijkertijd over de rubberen hand en over de echte hand. Binnen tien seconden bekruipt de proefpersoon het gevoel dat de rubberen hand van hem is. Dit gebeurt niet als het strijken niet synchroon gebeurt.

Aan de Britse Universiteit van Nottingham gebruikt psycholoog Roger Newport een moderne versie van de rubberen handillusie met zijn Mirage-opstelling, een kist met daarin spiegels en videocamera’s. Proefpersonen leggen hun hand in de kist en kijken naar een videobeeld van die hand. Dat beeld kan Newport naar believen bewerken. Zo bezorgt hij zijn proefpersonen het gevoel dat hun vingers veel langer zijn, dat ze twee handen hebben, of een extra vinger hebben.

Hersenwetenschapper Henrik Ehrsson verhuist niet alleen een hand, maar het complete gevoel van zelf. In het Brain, Body and Self Laboratory aan het Karolinska Instituut in Stockholm laat hij zijn proefpersonen griezelig echt ervaren dat ze een paar meter achter hun eigen lichaam zweven.

Ehrssons proefpersonen krijgen een virtual reality bril op hun neus. Daarin zitten in plaats van brillenglazen kleine videoschermpjes. De beelden op die schermpjes komen van twee videocamera’s die op ooghoogte achter de deelnemer staan. De proefpersoon ziet zichzelf zo op de rug. Ongezien duwt Ehrsson dan met een stok tegen de borst van de deelnemer, terwijl hij tegelijkertijd met een stok op borsthoogte bij de camera prikbewegingen maakt. Binnen tien seconden wanen de meeste proefpersonen zich op een plek achter hun eigen lijf.

Neplichaam

“De illusie is erg overtuigend”, vertelt Björn van der Hoort, die promotieonderzoek doet in Ehrssons lab. “Bedreigt iemand het neplichaam, dus de leegte onder de camera, met een mes, dan breekt het zweet de proefpersoon meetbaar uit. Sterker nog, als het echte lichaam wordt bedreigd, dan is die reactie er niet.” Net als bij de rubberhand blijft de uittreed-illusie uit als de prikbewegingen niet synchroon uitgevoerd worden.

Van der Hoort ging nog een stap verder en transporteerde het gevoel van zelf naar het lichaam van een etalagepop, een reus, of zelfs naar het plastic lijfje van een Barbiepop (voor mannelijke proefpersonen een Ken). De beelden in de bril lieten dan bijvoorbeeld de benen van een pop op Barbiegrootte zien, die tegelijk met de echte benen werden geaaid. Voor een deelnemer leek het dan al snel alsof een gigantische vinger over zijn benen streek.

Zelfs als Ehrsson zijn proefpersonen zichzelf een hand laat geven vanuit hun illusoire lichaam, blijft de sterke illusie in stand. Een onderzoeker draagt in dat experiment een helm met twee camera’s op ooghoogte die de proefpersoon filmen. Dat beeld van zichzelf ziet de deelnemer in zijn virtual reality bril. Als de proefpersoon dan de onderzoeker een hand geeft, en die twee minuten lang stevig schudt, dan krijgt hij het overweldigende gevoel dat hij zichzelf de hand geeft.

Met het lichaamsillusie-onderzoek willen onderzoekers begrijpen hoe het gevoel dat je lichaam van jezelf is, tot stand komt. De experimenten laten zien dat het brein doorlopend berekeningen maakt over waar het eigen lichaam is. Daarbij wegen signalen van huid, gewrichten en spieren mee, maar vooral ook informatie van de ogen en de tastzin. Ehrsson en andere wetenschappers vermoeden dat multisensorische zenuwcellen, die de input van alle zintuigen verwerken, hiervoor verantwoordelijk zijn. De Zwitserse neuroloog Olaf Blanke, een van de weinige andere onderzoekers op dit gebied, ontdekte dat de zogenoemde temporoparietale junctie er een grote rol in speelt. In dat hersengebied, dat te vinden is achter de schedel vlak boven de oorschelpen, komt informatie samen over geluid, aanraking, beeld, balans en de stand van het lichaam in de ruimte.

Soms stuiten de illusie-onderzoekers op een praktische toepassing. Vorig jaar deed een onderzoekster in het lab van Newport, Catherine Preston, tijdens een open dag van de universiteit een toevallige ontdekking met de Mirage-opstelling. “Een oude dame met pijn in haar vingers door ontstekingen in de gewrichtjes zei dat bij het virtueel oprekken van haar hand de pijn verdween”, vertelt ze aan de telefoon. “We hebben twee onderzoeken gedaan, en vinden dat tijdelijke pijnstillende effect bij artritis steeds terug. Bij sommige mensen blijft de pijn zelfs een paar uur weg.”

Fantoompijn

Ook de lichaamsillusies van Ehrsson worden ingezet om pijn te bestrijden. “In ons lab is het gelukt om mensen van fantoompijn te verlossen, de pijn die iemand blijft voelen in een afgezette arm”, vertelt Van der Hoort. “Het brein projecteert de hele verdwenen arm op de stomp. Er is een plek waar de persoon de duim voelt, de palm, de pink. De fantoompijn verdwijnt tot twee weken als we die persoon de illusie van een arm geven. We zetten een pop met twee armen voor hem neer, en raken de poppenarm en de corresponderende plek op de stomp van de proefpersoon tegelijkertijd aan.” Ehrsson hoopt dat het op een dag mogelijk is om protheses te kunnen ontwikkelen die, bij aanraking, ook de stomp op de juiste plaats prikkelen, zodat de bezitter ervan de prothese echt als zijn eigen arm ervaart.

De illusies die hoogleraar Mel Slater oproept aan de Universiteit van Barcelona en het University College London, dienen weer een ander doel. Hij verhuist het zelfgevoel van zijn proefpersonen naar een robot. Op duizend kilometer afstand, soms. Hij trekt de proefpersonen in zijn lab in Barcelona een virtual reality pak aan: een pak met bewegingssensoren, en een helm met daarin twee schermpjes. Daarop komen de live beelden van twee camera’s ter hoogte van de ogen van een robot op een plek ver weg, zijn lab in Londen bijvoorbeeld. De persoon in Spanje kan praten en zwaaien naar degene in Londen. Hem een hand geven zelfs. Als het Slater lukt om aan die interactie met de robot gevoelssignalen te ontlokken en terug te sturen naar de proefpersoon in het pak, dan zullen de twee mensen het gevoel hebben dat ze elkaar omhelzen.

Eind oktober beschreef Slater in het wetenschappelijk tijdschrift PLOS ONE hoe zijn proefpersonen op deze manier het perspectief van een minirobot in het hok van een labrat krijgen. Vanuit die illusie kunnen ze een spel spelen met de rat, in een virtuele omgeving. “Het biedt een nieuwe manier om een andere wereld te bezoeken zonder gevaar, en om diergedrag op een totaal nieuwe manier te bekijken”, schrijft Slater op zijn weblog. Een andere onderzoekslijn van Slater richt zich op het invoelend naspelen van gewelddadige scenes of morele dilemma’s in een virtuele omgeving.

Als het gevoel van zelf in een robot getransporteerd kan worden, zijn de mogelijkheden eindeloos. Van der Hoort: “Een chirurg zou misschien veel intuïtiever te werk kunnen gaan bij het besturen van een operatierobot als hij het gevoel heeft dat hij de robot zelf is, en op de operatieplek kan rondwandelen.”