Sociale netwerken in ons brein: De interactie tussen intenties en imitatie van andermans gedrag

Prof. Harold Bekkering

2

Sociale netwerken

• Veel, zo niet al onze intenties hebben een sociale oorsprong

• We willen (en kunnen) niet elke keer weer het wiel uitvinden en kunnen alleen ook niet zo veel (huizen bouwen, landbouw etc.).

• We moeten handelingen met anderen afstemmen op planniveau en op uitvoeringsniveau.

3

Vragen van vandaag

• Imitatie, wie imiteren en wat wordt er geïmiteerd?

• Sociale netwerken, hoe stemmen we plannen af met anderen?

• Sociale netwerken, hoe stemmen we de uitvoer af met anderen?

4

Homo imitans

5

Imitatie: de definitie

• Aristotle: ”Imitation is natural to man from childhood, one of his advantage over the lower animals being this, that he is the most imitative creature of the world, and learns at

first by imitation” (McKeon, 1941).

• Thorndike’s (1898) pragmatic definition of ”learning to do an act from seeing it done”

Imitatie is een aangeboren eigenschap Meltzoff & Moore, Science, 1977

7

Is dit echt imitatie?

• Thorndike’s (1898). Katten, kippen, honden

etc. leren niet door observatie

• Spence (1937) je hebt wel Stimulus enhancement en Response facilitation

8

Waarom imiteren we niet de gehele tijd?

Lhermitte, franse neuroloog

Meten van het brein

Functional Magnetic Resonance

5/3/2013

Meten van het brein

Elektro-encefalografie

5/3/2013

11

Imitatie hoe werkt het in het brein?

• Mirror Neuron System – Direct Mapping: Activatie van een

waargenomen beweging binnen het motorische systeem

– Goal-directed mapping: Activatie van een doel binnen het motorische systeem

Mirror Neuron System

13

Mirror Neuron System

Di Pellegrino et al. (1992), groep van Rizzolatti in Parma

Cellen in de premotorische cortex worden actief bij het genereren van doelgerichte Bewegingen, maar ook bij het observeren van doelgerichte bewegingen!

Onderzoeksgroep in Parma, Prof. Rizzolatti, vanaf 1992

Rizzolatti et al. (Cognitive Brain Res., 1996)

Fig. 1. An example of a mirror neuron. The behavioral situation is schematically represented in the

upper part of each panel. The responses of the neuron are shown in the middle and lower parts of each

panel. The responses are shown as discharges using ten individual behavioral trials (each short vertical

line corresponds to an action potential) and expressed as relative-response histograms.

(B) The experimenter grasps the food with a tool. The experimenter grasps a piece of food then moves it

toward the monkey, who, at the end of the trial, grasps it. Note the lack of response of the neuron when

the food is grasped with the tool.

(C) The monkey grasps food in darkness. In (B) the rasters are aligned with the moment when the food is

grasped by the experimenter (vertical line). In (C) the alignment is with the approximate beginning of the

grasping movement. Each small vertical line in the rasters corresponds to a spike. Histogram bin width:

20 ms.

15

Doelgerichte Mirror Neuronen

Umilta et al., Neuron, 2001

Shared Brain Networks: Voelen is begrijpen?

De Vignemont & Singer, TICS, 2006

17

Sociale netwerken, hoe stemmen we plannen af met anderen?

• Spiegelneuronen: We doen dit op actieniveau

• Theorie of Mind / Mentale netwerken: We doen dit op planniveau

• Theory of mind (ToM) is het menselijk vermogen om zich een beeld te vormen van het perspectief van een ander en indirect ook van zichzelf.

• Autistisch spectrum laat bovenal een gebrek aan verplaatsing in de ander zien.

• Moeite met pretend play, en de zogenaamde false belief test (vooral het verschil tussen eigen “beliefs” en die van een ander)

Theory of Mind (ToM)

Theory of Mind (ToM)

False belief test:

The Sally-Anne test (Wimmer and Perner, 1983)

Autistische kinderen zijn slecht in de Sally-Anne taak ook al zijn ze mentaal ouder dan 4 jaar (itt bijv Down kinderen 20% vs. 86%; Baron-Cohen, Leslie & Frith, 1985)

Motor Simulatie of Mentale inschatting?

5/3/2013

Gallese & Goldman, 1998

Warneken & Tomasello (2006; Science)

Altruistisch gedrag in jonge kinderen

Helpen of pro-sociaal gedrag?

Paulus, Hunnius en Bekkering, in prep.

23

Sociale netwerken, hoe stemmen we de uitvoer af met anderen?

• De vroege ontwikkeling van samenwerken

• De vroege ontwikkeling van sociaal leren

Vroege ontwikkeling van samenwerken Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Hypotheses

- Hoewel de motorische ontwikkeling gradueel verloopt lijken

kinderen rond 21/2 – 3 jaar te kunnen gaan samenwerken.

-De kikkertaak

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Vroege ontwikkeling van samenwerken

• Deelnemers:

− 2½-jaar

− 3-jaar

• Within-subjects design

• Spelen van een computer game

− samen

− alleen

Experimentele Opzet

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Kind drukt beide knoppen om en om Kind en experimentator drukken ieder

een knop om en om

Experimental Design

Individual condition Joint condition

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Experimental Design

De experomentator krijgt een beepje

wanneer te drukken

Individual condition Joint condition

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Afhankelijke variabelen:

• Fouten (vaker dan een keer achter

elkaar drukken)

• Timing Variabiliteit

Experimental Design

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Errors:

Resultaten

Timing Variability:

Resultaten

Joint condition:

• 3-jaar oude kinderen zijn accurater en minder variable in de timing dan 2½-jarigen

Individual condition:

• Geen leeftijdsverschil

Samenvattend

Meyer et al. (2010), Front Hum Neurosci

Sociaal leren: Hypothesis vanuit de Ideomotor theorie

Perceptie van gebeurtenissen

Acties worden gekoppeld aan gebeurtenissen

• 8-10-month-old infants

• 1 week of training (each 5 minutes per day)

– Observing Rattle-Action of mother --> Action Sound (AS)

– Voice Recorder --> Non-Action Sound (NAS)

• then EEG-recording

– Action Sound (AS)

– Non-Action Sound (NAS)

– (Novel) Control Sound (CS)

Paulus, Hunnius, & Bekkering, Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2012

Sociaal leren

Difference AS-NAS

Difference AS-CS

Social learning

Paulus, Hunnius, & Bekkering (in press). Social Cognitive and Affective Neuroscience.

Paulus, Hunnius, & Bekkering, Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2012

• Meer motor activiteit voor Action Sounds dan voor niet-AS en controle stimuli

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

AS NAS CS

Mic

rovo

lt2

• Associaties tussen visuele gebeurtenissen en motorische codering kan plaatsvinden via observatie leren!

--> Neurocognitief mechanisme van Sociaal leren

Social learning

Paulus, Hunnius, & Bekkering (in press). Social Cognitive and Affective Neuroscience.

Paulus, Hunnius, & Bekkering, Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2012

Mirror neurons and Autism

• Gebroken actie mirroring in Autisme?

Cattaneo et al, PNAS, 2007

Executie van sequentiele handelingen

Cattaneo et al, PNAS, 2007

Observation

Cattaneo et al, PNAS, 2007

Observatie van sequentiele handelingen

40

Onderwerpen van vandaag

• Imitatie, onduidelijk wie en wat er wordt geimiteerd. Het plaatje van zien-doen-is-doen is te eenvoudig.

• Het afstemmen van plannen kan grotendeels via je eigen actiesysteem verlopen. Hoe we mentale voorspellingen van andermans gedrag kunnen maken wordt nog slecht begrepen.

• De uitvoer van sociaal gedrag lijkt direct gekoppeld aan je eigen motoriek.

• Misschien is dit in Autisme juist slecht functionerend?

Dank voor uw aandacht!

Markus Paulus

Marlene Meyer

Sabine Hunnius

Sabine Hunnius

Marlene Meyer

Dank aan NWO - VICI en het Donders Instituut - TopTalent

Role of Motor Experience

• Recent studies with adults (e.g., Aglioti et al.

Calvo Merino et al.) and children (e.g., van

Elk et al., 2008) suggest that the acquisition

of expert motor skills affects how actions are perceived and processed by the brain

Human Mirror Neurons, Mukamel et al., Current Biology, 2010

We recorded extracellular activity from 1177 cells in human medial frontal and temporal cortices while patients executed or observed hand grasping actions and facial emotional expressions. A significant proportion of neurons in supplementary motor area, and hippocampus and environs, responded to both observation and execution of these actions.