Schuttersvis kan mensengezichten herkennen

Primaten kunnen menselijke gezichten van elkaar onderscheiden. Er zijn aanwijzingen dat andere zoogdieren daartoe ook in staat zijn. Nu lijkt het erop dat vissen – zonder neocortex – eveneens gezichten kunnen leren herkennen. Dat wijzen experimenten van Australische neurobiologen uit.

16 juni 2016

De schuttersvis in een aquarium.
Flickr.com, Feline Groovy via CC BY-ND 2.0

De vis heeft een klein en simpel brein, maar laat je daardoor niet foppen. Twee jaar geleden lieten Canadese biologen al zien dat aquariumvissen een geheugen hebben van maximaal twaalf dagen, niet van slechts een paar seconden.

Australische neurobiologen en hun Engelse collega’s tonen nu voor het eerst aan dat de tropische schuttersvis (Toxotes chatareus) plaatjes van menselijke gezichten van elkaar kan onderscheiden. Een indrukwekkende prestatie, want gezichtsherkenning vereist een verfijnde set visuele kwaliteiten. Het onderzoek stond vorige week in Scientific Reports.

Hersencircuits

Menselijke gezichten van elkaar onderscheiden is geen peulenschil. Elk gezicht is in de basis hetzelfde met twee ogen boven en daaronder een neus en een mond. Om mensen uit elkaar te houden, moeten we subtiele verschillen in hun gelaatstrekken onderscheiden.

De buitenste laag van je brein is de neocortex.
Flickr.com, GreenFlames09 via CC BY 2.0

In de wetenschap zijn er twee theorieën over hoe mensen gezichten herkennen. De eerste gaat ervan uit dat die herkenning aangeboren is en dat er gespecialiseerde hersencircuits in de neocortex voor nodig zijn, dat is de bovenste laag van de twee hersenhelften die alleen bij zoogdieren voorkomt. “Omdat gezichtsherkenning zo’n lastige taak is, bestaat de hypothese dat alleen primaten het beheersen. Zij hebben een groot en complex brein”, zegt zoöloog Cait Newport van de University of Oxford die aan de studie meewerkte.

De tweede theorie gaat ervan uit dat je gezichtsherkenning aanleert door algemene hersencircuits die betrokken zijn bij de herkenning van voorwerpen, in te zetten om gezichten te zien. Dieren zonder neocortex kunnen volgens deze theorie mensengezichten herkennen.

Waterstraal

Zijn gezichten zulke bijzondere voorwerpen dat je er gespecialiseerde hersencircuits voor nodig hebt om ze te onderscheiden? Newport en haar collega’s onderzochten die vraag in dieren zonder neocortex. Ze lieten schuttersvissen twee gezichten zien op een monitor boven het aquarium. Met behulp van wat lekkers trainden ze de beestjes een bepaald gezicht te herkennen. De vissen kozen uit de twee plaatjes door een waterstraal te spugen, een trucje dat ze normaal gesproken gebruiken om insecten uit de lucht te slaan. Ze kregen elke keer als ze het juiste gezicht kozen een beloning. Kozen ze het verkeerde gezicht dan werd de training gestaakt en later herhaald. Dat ging net zo lang door tot de vissen wisten bij welk gezicht ze moesten zijn voor hun hapje.

Newport en haar collega’s lieten schuttersvissen twee gezichten zien op een monitor boven het aquarium. Met behulp van wat lekkers trainden ze de beestjes een bepaald gezicht te herkennen. De vissen kozen uit de twee plaatjes door een waterstraal te spugen, een trucje dat ze normaal gesproken gebruiken om insecten uit de lucht te slaan. Ze kregen elke keer als ze het juiste gezicht kozen een beloning. Kozen ze het verkeerde gezicht dan werd de training gestaakt en later herhaald.

Na deze training volgde de echte test. De monitor liet steeds het bekende gezicht zien naast een nieuw gezicht, 44 stuks in totaal. In zeventig procent van de keren spuugden de vissen in het aangeleerde, bekende gezicht.

Gezicht of complex plaatje?

Is dit het bewijs dat gezichtsherkenning, in ieder geval gedeeltelijk, is aangeleerd in vissen? Neurobioloog Rebecca Nordquist twijfelt. Zij is gespecialiseerd in emotie en cognitie bij landbouwdieren aan de Universiteit Utrecht en was niet betrokken bij het onderzoek. De grote vraag blijft onbeantwoord. Herkennen de vissen echt gezichten of complexe plaatjes?

De vissen keken alleen naar vooraanzichten van mensenhoofden. In een echte situatie zien gezichten er steeds anders uit. De hoek wisselt, de belichting verschilt en gezichtsuitdrukkingen veranderen, schrijven de onderzoekers ook zelf in hun paper.

“Voor een vis heeft het bovendien geen evolutionair nut om menselijke gezichten te herkennen”, benadrukt Nordquist. Voor paarden, honden en andere dieren die in de nabijheid van mensen leven ligt dat anders. Daarentegen is de schuttersvis wel geëvolueerd om gedetailleerde patronen te zien, om insecten in de lucht te herkennen. “De onderzoekers hadden eigenlijk een controle-experiment moeten doen, waarbij vissen leren andere complexe plaatjes van elkaar te onderscheiden.”

Schuttersvis spuugt een waterstraal richting aangeleerde gezicht.
Cait Newport via CC BY 4.0

Technisch hoogstandje

“Een interessante suggestie”, reageert Newport per mail. “In dit experiment keken we alleen naar hoé vissen menselijke gezichten herkennen. We testten of er iets bijzonders is aan gezichten, waardoor ze voor dieren zonder neocortex niet te onderscheiden zijn. De nauwkeurigheid waarmee de vissen deze taak volbrachten, komt overeen met onze vorige experimenten waarin de dieren getraind werden om simpele geometrische vormen te herkennen.”

Volgens Newport is het desondanks moeilijk een conclusie trekken. “We weten nog niet welke kenmerken de vissen gebruiken om complexe patronen te herkennen en hoe ze deze taak uitvoeren.” Ze houdt de optie open dat een neocortex vereist is om gezichten te herkennen.

Het experiment is desalniettemin geslaagd, vindt Nordquist. “Er komt steeds meer aandacht voor emotie en cognitie bij vissen. Ze trainen om een gedetailleerd plaatje te onderscheiden van andere plaatjes is een technisch hoogstandje. Ook al hebben ze maar vier visjes getraind, het blijft knap dat ze het voor elkaar hebben gekregen.”

Bron: