Drie gedachten per seconde

PSYCHOLOGIE De reactietijd van mensen blijkt onwaarschijnlijk kort. Hoe verklaar je dat? Zo snel zijn zenuwimpulsen niet eens.

Athletes competes in round two of the men's 100m, 21 August 2004, during the Olympic Games athletics competitions at the Olympic Stadium in Athens. AFP PHOTO/ROBERTO SCHMIDT AFP

Een alledaags gesprek wordt gevoerd met 2 à 3 woorden per seconde. Een normaal leestempo is 5 woorden per seconde. Hardop lezen gaat wat langzamer. Maar op YouTube kun je luisteren naar wereldrecordhouder ‘snel praten’ Steve Woodmore: 637 woorden per minuut – een woord per 0,1 seconde dus. Met een tekst die hij had geoefend, dat wel.

Het wereldrecord (foutloos) typen zit in dezelfde orde van grootte: rond de 700 aanslagen per minuut, één aanslag per 85 milliseconde (ms). Het wereldsnelheidsrecord pianospelen is toevallig begin dit jaar nog verbeterd, tot 765 (foutloze) aanslagen per minuut, één per 80 ms. Fascinerend is het wereldrecord ‘Soraban’-hoofdrekenen – een Japanse hobby. Dat bestaat uit het optellen van 15 driecijferige getallen binnen 1,7 seconde, één getal per 113 ms.

Hoe snel is een gedachte? Ogenschijnlijk zijn de getallen hierboven antwoorden op die vraag. Maar snel pianospelen of lezen, is dat nu denken? Uit hoeveel woorden bestaat een gedachte, uit hoeveel toetsenbordaanslagen? En is optellen denken of is het een automatische handeling?

De wetenschap kiest een andere aanpak om deze vragen te beantwoorden. In de laboratoria draait alles om reactiesnelheid en verwerkingssnelheid van beelden. Die zijn veel makkelijker te meten.

Als proefpersonen bijvoorbeeld foto’s moeten indelen op ‘nieuw’ of ‘al eerder gezien’, kunnen ze binnen 300 milliseconden de juiste knop indrukken. Onze ogen scannen ons zichtveld met een ritme van drie saccades (‘oogsprongen’) per seconde: één per ca. 300 ms. Dat zijn minstens drie simpele gedachten per seconde, zou je kunnen zeggen.

Maar het kan sneller. In reactie op een onverwachte prikkel kan een mens al een oogbeweging maken na 100 ms, drie keer sneller dan een gewone saccade. En bij testen waarbij proefpersonen hun arm moesten opsteken (links voor woorden, rechts voor non-woorden) maten de wetenschappers al na 120 ms bewegingen in de juiste schouder: het antwoord was toen al op komst.

Het lijkt dus niet onrechtvaardig dat in de atletiek een start die sneller begint dan 100 ms na het startschot als valse start wordt beschouwd – metingen wezen uit dat atleten niet sneller kunnen reageren. Beroemd is de valse start van de Amerikaanse atleet Jon Drummond bij de wereldkampioenschappen in 2003. Hij startte 53 ms na het startsschot, maar werd toch gediskwalificeerd.

Venijnig rukje

Onder bepaalde omstandigheden kan een mens wél sneller reageren dan die 0,1 seconde, al is de vraag of dat dan als een (bewuste) gedachte kan worden beschouwd. De waarschijnlijk snelste reactie komt uit een onderzoek uit de jaren tachtig. Daarbij moesten proefpersonen woorden voorlezen en kregen daarbij plotseling een klein maar venijnig rukje aan hun kaak. De compensatie van de onderlip kwam al op gang na 5 à 10 milliseconde (ms) na de ruk.

De psychologen Sebastian Wallot en Guy van Orden, allebei werkzaam aan de University of Cincinatti, haalden de studie eerder dit jaar aan in het Journal of Consciousness Studies, in een overzichtsartikel over ‘ultrafast cognition’. Een reactie binnen 5 tot 10 ms is echt wonderbaarlijk snel, vinden Wallot en Van Orden. Want dat is sneller dan zenuwcellen een nieuwe bewegingstrategie zouden hebben kunnen berekenen. Je zou kunnen zeggen: die lipreactie is sneller dan de kloksnelheid van het menselijk brein.

Individuele hersencellen kunnen vrij gemakkelijk eens per 8 à 10 ms vuren, en ook wel sneller, al komen echt hoge frequenties alleen voor bij epileptische aanvallen. Maar de gezamenlijke activiteit – als groepen van hersencellen synchroon vuren – gebeurt op lagere frequenties. Dat gaat met ongeveer 15 tot 30 Hz (dus 1 keer per 30 à 80 ms). Dat geldt voor de bèta-hersengolven die duiden op wakende toestand. Alleen gammagolven, die wel eens met aandacht en bewustzijn worden geassocieerd, zijn sneller. Die gaan tot 80 Hz (eens per 12,5 ms) maar over de betekenis van die golven verschillen neurowetenschappers van mening.

Wallot en Van Orden zoeken de verklaring van de ultrasnelle lipreactie in een soort embodied cognition. De reactie zit volgens hen ingebakken in het al bestaande samenspel van spierspanning en botstructuur. Het lichaam is in dit systeem al voorbereid op allerlei verstoringen: een kleine verandering in de context leidt dan tot onmiddellijke reactie. De twee psychologen speculeren zelfs over de vraag of je hier nog wel van een duidelijke grens tussen omgeving en de lichamelijke reactie kunt spreken. Het is bijna één systeem, zo snel.

Bij waarneming – dus los van verwerking – lijkt haast geen ondergrens te bestaan. Want zelfs op de allerkleinste fysische schalen kunnen wij nog wel iets waarnemen en daar adequaat op reageren. Laat een mens een half uurtje in een aardedonkere kamer zitten en schiet dan uit verschillende hoeken in korte flitsjes een haast oneindig kleine hoeveelheid licht op hem of haar af. Dit klassieke experiment, in het Laboratory of Biophysics (New York) werd al in 1942 gepubliceerd. Het flitsje groen licht duurde slechts 1 milliseconde en bestond uit een minimale lichthoeveelheid van maar 90 fotonen. Toch meenden proefpersonen met 60 procent zekerheid te kunnen aanwijzen uit welke hoek het minuscule lichtje kwam.

Natuurscène

Ook voor meer ‘conceptuele’ observaties zijn extreem korte waarnemingstijden gevonden. Proefpersonen kunnen bijvoorbeeld van een plaatje dat ze slechts 19 ms zien, al vrij accuraat zeggen of het een natuurscène bevat of niet.

En, nog sneller: de Amerikaanse psycholoog Daniel Gajewski gunde proefpersonen korte tijd een blik op een kamer met daarin een oranje kegel, 25 cm hoog. Vervolgens moesten de mensen – blind – naar de kegel lopen. Het ding stond op afstanden van 3 tot 5 meter van de proefpersoon. Als proefpersonen 113 ms mochten kijken, liepen ze zo zelfverzekerd naar de juiste plek dat de onderzoekers steeds kortere tijden gingen uitproberen (Psychological Science, oktober 2010). Zelfs met 9 ms ging het prima. Uit het onderzoeksverslag wordt niet duidelijk waarom de onderzoekers toen zijn gestopt. Waarschijnlijk waren toen de grenzen bereikt van de accuratesse van het sluiterraam waardoor de proefpersonen een blik op de kamer werd gegund.

Maar dit is waarneming. De snelheidsgrenzen van verwerking en reactie, ‘denken’ zou je kunnen zeggen, liggen bij een ritme van 100 ms à 300 ms. Maar Chris van der Togt, onderzoeker van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen in Amsterdam, relativeert het belang van reactiesnelheid als maat voor denksnelheid. “Onze gedachtenwereld bestaat natuurlijk niet alleen uit het reageren op externe prikkels. Er zijn geheugenprocessen die onze intenties, doelen en mindset bepalen over periodes van minuten, van dagen, ja zelfs van jaren.”

Snelle handelingen zijn meestal onbewuste uitvoeringen van vooraf geautomatiseerde patronen. “Neem bijvoorbeeld vechtsporters. Als ze overtuigd van zichzelf zijn, kunnen ze heel snel reageren op hun tegenstander. Maar bij twijfel verliezen ze gemakkelijk, omdat ze erbij gaan nadenken. Bewuste keuzes kunnen verrassend traag gaan. Laat eens een kind kiezen tussen bananen- of chocoladeijs, hoe lang duurt dàt wel niet?”

Verbijsterend snel optellen in Japan: reken mee op http://nrch.nl/nx7