De geur van verse appeltaart. Het geluid van een trein die je passeert. Een koele zomerbries op je huid. We nemen de wereld om ons heen waar met onze zintuigen. We gebruiken die informatie vervolgens om ons doen en laten te bepalen. Hoe gaat dit in zijn werking? Hoe buig je bijvoorbeeld een paar prikkels van je oogzenuwen om tot het gezicht van je geliefde?

Elektrisch geladen

Elke vorm van waarneming werkt in principe op dezelfde manier. Om te beginnen is er het zintuig, ook wel sensor genoemd, bijvoorbeeld het oog, het oor, of de neus. In iedere sensor zitten vervolgens receptoren. Dit zijn zenuwcellen die voor het contact zorgen tussen het zintuig en de hersenen. Wanneer receptoren reageren op een signaal vanuit de buitenwereld, zoals lichtgolven, een geluidstrilling of geurmolekulen, geven ze een elektrisch stroompje af: een zenuwimpuls.

Deze zenuwimpuls werkt als een boodschapper die informatie aan de hersenen doorgeeft. Ook in het brein communiceren de vele zenuwcellen met elkaar via zenuwimpulsen. De informatie uit de zintuigen komt zo uiteindelijk terecht op de juiste plaats. Vervolgens kan er dan een commando naar de spieren gaan om bijvoorbeeld snel die boom te ontwijken waar we op af aan het rennen zijn.

Snapshots

Maar om die boom te kunnen ontwijken, moet je hem dus eerst zien. En daarom heb je ogen. Het oog werkt een beetje zoals een camera. Licht wordt weerkaatst door objecten in de ruimte en valt dan door de lensopening op ons netvlies, ook wel retina genoemd. De lens zorgt ervoor, net als in een camera, dat een groot oppervlakte van lichtinval wordt geprojecteerd op een klein gebied op het netvlies. Allerlei spieren rond de lens en rond het oog maken dat je het oog ergens op kunt richten en op een object naar keuze kunt scherpstellen, accommoderen.

Een andere overeenkomst met de camera is dat de lensopening, het diafragma, groter en kleiner kan worden om meer of minder licht binnen te laten. In het oog wordt dit verzorgd door de iris: een cirkelvormige spier rond de pupil. De receptoren van het oog liggen in het netvlies.

Nachtkijkers

Het netvlies bevat twee soorten receptoren: kegeltjes en staafjes. Deze visuele receptoren reageren als er licht op valt en geven dan een zenuwimpuls door aan de hersenen. De staafjes zijn oorspronkelijk bedoeld voor de avond en de nacht. Ze reageren al op weinig licht en zijn niet gevoelig voor kleur. De kegeltjes reageren pas bij grotere lichtintensiteit en bovendien kunnen ze kleuren onderscheiden. Er zijn drie verschillende soorten kegeltjes die elk voornamelijk op een bepaalde lichtfrequentie reageren. Daarom noemt men de menselijke visuele waarneming ook wel trichromatisch.

Smeltkroes

Dat er maar drie soorten kleurenkegeltjes zijn wil niet zeggen dat we maar drie kleuren kunnen herkennen. Net zoals in onze televisiemonitoren kun je door het combineren van drie basiskleuren, alle kleuren van de regenboog maken. Dit is precies wat er gebeurt in het menselijk oog. De drie primaire kleuren die wij waarnemen zijn blauw, groen en rood. In combinatie kunnen wij daarmee wel zeven miljoen verschillende kleurschakeringen onderscheiden!

Blind voor kleur

Bepaalde kleuren worden ook wel elkaars antagonist genoemd. Ze zijn dan tegengesteld aan elkaar. Dit komt door de manier waarop de verschillende zenuwcellen verderop in de hersenen aan elkaar gekoppeld zijn. Een gevolg hiervan is dat geel en blauw elkaars antagonist vormen. En meer belangrijk, rood en groen. Een veel voorkomende stoornis is dat er in de hersenen iets mis is waardoor het hele systeem voor de herkenning van rood en groen wegvalt, zodat men rood en groen niet langer kan onderscheiden. Dit is de bekendste vorm van kleurenblindheid.

Stripwereld

De wereld bestaat echter niet alleen maar uit kleuren om naar te kijken. We willen ook iets kunnen doen met wat we zien. Als we doelgericht willen handelen, moeten we de wereld in objecten indelen. Je moet natuurlijk wel eerst een losstaande beker kunnen zien, voordat je hem kunt oppakken. Om te zien waar een beker ophoudt en de achtergrond van de tafel begint, is het van belang om van ieder object duidelijk de randen te bepalen.

Door een proces dat laterale inhibitie genoemd wordt, worden de randen van objecten extra versterkt weergegeven. Iedere actieve zenuwcel in het netvlies onderdrukt namelijk zijn buurcellen. Het signaal van die zenuwcel valt dus extra op. Wanneer je met je oog de randen van een beker melk bekijkt, zorgt laterale inhibitie er zo voor dat ze extra “zwart” gemaakt worden tegen de achtergrond van de tafel. We kijken dus stiekem door een soort stripverhalenbril naar de wereld. Wat gebeurt er nu met deze stripbeker in de hersenen?

Lijnenspel

Als de kegeltjes en de staafjes hun elektrische signalen hebben doorgegeven, worden ze via de grote oogzenuwen verder gekruist het brein in gevoerd. Uiteindelijk komt de informatie dan aan in de primaire visuele hersenschors. Dit is een dikke laag zenuwcellen op de buitenkant van je hersenen, op het achterhoofd. Hier zitten hersencellen die bijvoorbeeld speciaal reageren op horizontale lijnen, verticale lijnen en schuine lijnen. Samen zorgen die cellen in dit eerste gebied dus voor een soort ruwe schets van het visuele plaatje.

Tweebaansweg

Vervolgens zijn er twee belangrijke stromen van informatie. Eentje loopt via een reeks van hersengebieden boven over het hoofd heen naar voren. Deze route verwerkt voornamelijk informatie die te maken heeft met de vraag waar objecten zich in de ruimte bevinden. De toepasselijke naam voor deze route is de “waar-route”. De tweede informatiestroom loopt onderaan het brein naar voren tot in de zijkwabben van de hersenschors. Hier wordt bovenal gekeken wat er waargenomen wordt. Vanzelfsprekend noemen we deze route dus de “wat-route”.

Vele psychologen beweren dat er ook gebieden zijn die zeer specifiek reageren op bepaalde soorten objecten, zoals gezichten of gereedschap. Dit kun je meten met een hersenscanner. Wanneer je een vrijwilliger plaatjes laat zien op het computerscherm terwijl je de activiteit in zijn hersenen meet, dan worden per type plaatje steeds andere gebieden actief. Er is echter nog een hoop discussie onderling over waar die gebieden nu dan wel of niet precies in gespecialiseerd zijn. We weten er simpelweg nog veel te weinig van.

De wijde wereld in

We zijn nu vanuit de ogen diep ons eigen brein ingedoken. Maar het is zeker niet onbelangrijk om ook de andere kant uit te kijken: vanuit de ogen de omringende wereld in. Wat is er allemaal waar te nemen in de wereld? En hoe zorgt de structuur in onze omgeving ervoor dat we de dingen zien, zoals we ze zien?

Kijkstromen

Een belangrijke theorie, bedacht door de onderzoeker James Gibson, is die van de affordances, actiemogelijkheden. Het idee is als volgt. Alle visuele waarneming is volgens Gibson uiteindelijk bedoeld om vervolgens beter te kunnen handelen. Je kijkt dus niet zomaar om het kijken alleen, je kijkt om iets te kunnen doen. Gibson beweert dat licht dan ook altijd op je ogen valt, terwijl je al iets aan het doen bent. Je ziet de wereld niet in stilstaande plaatjes, zoals een fototoestel dat doet, maar er zit een beweging in de manier waarop je netvlies geprikkeld wordt. De beweging van visuele informatie die ontstaat doordat je zelf meebeweegt, wordt optic flow genoemd. En je hersenen koppelen deze informatie direct aan wat je aan het doen bent of kunt gaan doen.

Gebruiksaanwijzingen

Handelen en waarneming zijn dus onlosmakelijk met elkaar verbonden. De dingen die we zien, zeggen ons als het ware hoe we ze kunnen gebruiken. Ze nodigen ons uit tot een bepaald gedrag. Een stoel zul je dus in de eerste plaats waarnemen als ‘een ding om op te zitten’. En een hamer als een ding om mee te slaan. Dit is natuurlijk afhankelijk van de context: als je hard op een boom af rent in de savanne, zie je de boom als een-gevaarlijk-object-dat-je-moet-ontwijken. Maar als er tegelijkertijd een leeuw achter je aan rent dan zie je de boom als een-mogelijke-vluchtplaats-om-in-te-klimmen.

Blind vertrouwen

Ons beeld van de wereld is dus een samenspel van ongeschreven instructies door affordances en stripverhaalachtige tekeningen in ons brein. Het leeuwendeel van deze informatie halen we uit wat onze ogen zien. We zijn hierdoor zo vertrouwd geraakt met deze vorm van waarneming, dat we er ook erg afhankelijk van zijn geworden. Dat is handig voor de filmwereld, die ons laat geloven dat de Hulk met één vinger een piepschuimen muur op kan tillen. Maar het is minder praktisch voor onszelf. Probeer maar eens een straat over te steken met je ogen dicht. Of het puntje van je neus aan te raken met je wijsvinger.

Visuele waarneming is dus erg belangrijk, maar staar je er niet blind op.