Van leerlingen betrokken bij de les lopen hersengolven synchroon

Zet iedereen in de klas een draagbare EEG op het hoofd en meet de hersenactiviteit. De mate van synchronisatie van hersengolven onder de leerlingen reflecteert hoe leuk ze de les en elkaar vinden, ontdekten neurowetenschappers.

28 april 2017

Als mensen in een groep betrokken zijn bij elkaar en bij de wereld om hen heen, dan vertonen hun hersengolven eenzelfde patroon. Met andere woorden: de mate waarin onze hersengolven in lijn lopen met die van een ander, lijkt te voorspellen hoe goed we met iemand kunnen opschieten en hoe betrokken we zijn.

Als alle leerlingen luisteren naar de leraar, vertonen ze dezelfde hersenactiviteit.
Flickr.com, woodleywonderworks via CC BY 2.0

Het is de conclusie van een team van Nederlandse, Duitse en Amerikaanse neurowetenschappers nadat ze met draagbare EEG’s de hersenactiviteit van leerlingen maten tijdens de les. Het onderzoek geeft een lang gezocht inzicht in de neurale basis van groepsinteracties, melden ze in het vakblad Current Biology.

Sociaal brein

Onze hersenen zijn geëvolueerd om samen te leven in een groep. Het is bekend dat mensen hun gedrag synchroniseren als ze met elkaar omgaan. Als de één bijvoorbeeld praat, luistert de ander. Synchronisatie is vereist voor het voeren van een gesprek, om te dansen of om samen een zware bank op te tillen. Hoe ziet sociale interactie eruit als je kijkt naar hersenactiviteit? Suzanne Dikker, verbonden aan de Universiteit Utrecht en de New York University, probeert uit te vogelen wat de rol is van hersengolven in succesvolle communicatie. Zij is de eerste auteur van het artikel.

“Wat we weten van de neurale basis van groepsinteractie is gestoeld op proefpersonen die in het lab gecontroleerde testjes doen. Maar we willen weten hoe het brein werkt in het dagelijks leven”, zegt Dikker aan de telefoon vanuit New York. De technologie lijkt nu ver genoeg ontwikkeld om de wijde wereld in te trekken. Met een stapel draagbare EEG-headsets verlieten Dikker en haar collega’s het lab en stapten de echte wereld binnen: een Amerikaanse high school.

Wat meet een EEG?

Het elektro-encefalogram (EEG) is een methode waarmee je via elektroden op de hoofdhuid elektrische activiteit in de hersenen kan registreren. Je pikt er spanningsverschillen in zenuwcellen mee op, die veroorzaakt worden door ionen die de cellen in en uit stromen. Deze ritmische neurale activiteiten, die populair hersengolven heten, verschijnen op de computer in een aantal grafieken. Artsen gebruiken EEG bijvoorbeeld om epilepsie vast te stellen, waarbij de EEG-signalen afwijkend zijn. Cognitieve neurowetenschappers gebruiken de methode vaak om de reactie van het brein op bepaalde prikkels te bestuderen.

Een grafiek die de golfvorm van een eeg-golf laat zien. — Psychlopedia, via CC 0

Draagbare EEG-headset

Het onderzoeksteam gebruikte draagbare EEG’s om in een klas met twaalf middelbare scholieren gelijktijdig de hersenactiviteit op te nemen; op elf dagen verspreid over een schoolsemester kwamen ze meten. De leerlingen kregen dan les in biologie. Het waren lessen als alle andere, alleen had iedereen een headset op. De leraar vulde de lessen gevarieerd in: van mondelinge uitleg tot video’s en groepsdiscussies. Voor en na de les kregen leerlingen vragenlijsten over wat ze van de les en van elkaar vonden, en hoe gefocust ze waren.

“We kunnen berekenen in hoeverre de vorm van de hersengolven van de leerlingen tijdens de les hetzelfde is”, legt Dikker uit. Waar ze benieuwd naar was, zijn de factoren die bepalen wanneer de golven op één lijn zitten. Wat bleek? Hoe meer de leerlingen betrokken waren bij de les en bij elkaar, hoe meer de hersenactiviteit van de leerlingen overeenkwam. Wat het meeste invloed had op synchronisatie was de lesmethode. De EEG-signalen leken het meest op elkaar als leerlingen video’s keken of meededen aan groepsdiscussies, en minder als ze luisterden naar de leraar.

Er was ook een onverwachte uitkomst, vertelt Dikker. “Leerlingen die voor de les oogcontact hadden en daarna in de klas naar een video keken, bleven synchroon met elkaar.” Zelfs als je niet direct met iemand praat of communiceert, kunnen hersengolven kennelijk dezelfde vorm aannemen. Als je maar betrokken bent bij elkaar.”

Om te onderzoeken of luisteraars handbewegingen anders verwerken, zette Linda Drijvers en haar collega’s alle proefpersonen een grote badmuts met electroden opgezet om hun hersengolven te meten. — Aandacht voor hetzelfde laat hersengolven synchroon lopen.
Flickr, Chris Hope via CC BY 2.0

Gedeelde aandacht

Waarschijnlijk lopen de hersengolven tussen twee leerlingen, of binnen de hele klas, synchroon door gedeelde aandacht voor iets in de omgeving, opperen de onderzoekers. Aandacht voor een video, de leraar of elkaar. Als alle leerlingen luisteren naar de leraar, volgen hun hersengolven bijvoorbeeld hetzelfde patroon. “We weten dat als mensen naar iemand luisteren, dat hun hersengolven na een tijdje het ritme van de spraak gaan volgen. Dat verklaart ook waarom je kan synchroniseren met een vreemde”, aldus Dikker.

Wat heb je hier nu aan? Nou, met dit soort onderzoek kan je bijvoorbeeld bekijken of betrokken leerlingen beter leren in een bepaalde onderwijsomgeving. Zo heeft Dikker samen met Matthias Oostrik een computerspelletje ontwikkeld waarin hersensynchronisatie in ‘real time’ wordt gevisualiseerd en naar een score wordt vertaald. Ze gaan nu onderzoeken of dit spelletje autistische kinderen kan helpen bij het leren begrijpen van sociale ‘cues’ (hints) tijdens sociale interacties.

De implicaties van de studie zijn nog niet haarscherp, maar daar was het de neurowetenschappers niet om te doen. Dikker: “De EEG-headsets worden in de wetenschap als speeltjes beschouwd, maar wij hebben laten zien dat je er redelijk betrouwbare metingen mee kunt doen in de echte wereld.” Daarmee is de weg vrijgemaakt voor andere wetenschappers die dit soort onderzoek willen doen.”

Bron:

Dikker et al., Brain-to-brain synchrony tracks real-world dynamic group interactions in the classroom, Current Biology. Online op 27 april 2017.