In het experiment moesten de apen naar plaatjes kijken, die elkaar afwisselden op een computerscherm. Bij het ene plaatje kregen de apen een beloning als ze bij het zien hun hoofd naar rechts draaiden, bij het andere plaatje als ze naar links draaiden. De apen vogelden proefondervindelijk uit welke actie bij welk plaatje hoorde. Ondertussen keken een team van wetenschappers onder leiding van Earl Miller met een ontzettend gedetailleerde hersenscan naar de activiteit in het apenbrein. Zo konden ze voor het eerst het leerproces in actie zien, tot op het niveau van een enkele neuron.

Brein gaat actief aan de slag met succes

‘Pratende’ neuronen

Flickr, UCI Research via CC BY-NC 2.0

Flickr, UCI Research via CC BY-NC 2.0

Wat zagen ze daar? Als een aap een fout maakte, was er nauwelijks terug te zien in de activiteit in de hersengebiedjes die betrokken zijn bij leren: de prefrontale cortex en de basale ganglia. Het gedrag van de aap veranderde ook niet. Het apenbrein leerde dus niet van fouten maken.

Maar had de aap succes, dan gingen de apenhersenen daar actief mee aan de slag. Er waren zelfs neuronen die ‘aan’ bleven staan totdat het volgende plaatje op het computerscherm verscheen. Je zou kunnen zeggen dat de apen hun succes in gedachten hielden tot de volgende gelegenheid, om zo de opgedane kennis meteen te gebruiken. En dat deden ze dan ook: na een succesvolle koppeling van plaatje en hoofdbeweging, steeg de kans dat ze het de volgende keer ook goed zouden doen.

Hersenscans waarbij we bij mensen het brein in actie kunnen zien op het niveau van enkele neuronen laten nog op zich wachten

En bij mensen?

Miller en co denken dat het bij mensen net zo werkt, omdat er veel overeenkomsten zijn tussen een mensen- en een apenbrein. Of dat echt zo is, is lastig te bewijzen, omdat zulke gedetailleerde hersenscans als de wetenschappers hier gebruikten bij mensen (nog) niet mogelijk zijn. Wel weten we uit onderzoek van de Leidse wetenschapper Eveline Crone, die gebruik maakte van grovere hersenscans, dat bij kinderen de hersenen nauwelijks reageren op negatieve feedback – net als bij de apen. Maar bij volwassenen is het precies andersom: zij reageren sterker op straf dan op beloning. Volgens Crone maken ervaring en hersenrijping op latere leeftijd het verschil; twee factoren die zowel bij apen als kinderen ontbreken.

Miller en collega’s publiceren hun bevindingen vandaag in het vakblad Neuron onder de titel ‘Learning substrates in the primate prefrontal cortex and striatum: sustained activity related to successful actions’