ERC Consolidator grant voor dr. Ryszard Auksztulewicz
Dr. Ryszard Auksztulewicz, assistent-professor aan de Faculty of Psychology and Neuroscience (FPN), heeft de ERC Consolidator grant ontvangen voor zijn onderzoeksvoorstel getiteld MemPred - Mnemonic and predictive influences on sensory processing: mapping the neural computations.
Onze hersenen voorspellen
Auksztulewicz voegde zich bij de afdeling Neuropsychology and Psychopharmacologie van FPN om zijn onderzoek naar de voorspellingen die onze hersenen doen voort te zetten. “Een populaire, maar soms controversiële theorie is dat onze hersenen voortdurend voorspellingen doen. Als je een raam opent, verwacht je de lucht te zien; als je een bal gooit, verwacht je dat deze op een bepaalde plek terechtkomt”. Voor verschillende situaties gebruiken de hersenen diverse processen om voorspellingen te doen in verschillende contexten. “Voor deze voorspellingen moeten de hersenen rekening houden met veel factoren. Wanneer je die bal gooit, moeten ze rekening houden met de wind, het gewicht van de bal, de kracht van de worp, etc.”
Onverwachte resultaten
Auksztulewicz maakte gebruik van een techniek genaamd decodering, die hersenactiviteit vertaalt naar leesbare gegevens. Deze methode kan worden gebruikt om te ontcijferen wat iemand zich herinnert (op basis van hersenactiviteit tijdens het ophalen van herinneringen). “We hadden decodering bij mensen gebruikt en toen we het onderzoek naar ratten vertaalden, ontdekten we dat we niet alleen de herinneringen konden lezen, maar ook huidige observaties en voorspellingen die werden gedaan”.
Toen hij zag dat deze processen gelijktijdig plaatsvinden, vroeg Auksztulewicz zich iets anders af. “Hoe onderscheidt ons brein het verleden van het heden en de toekomst? We hoeven hier niet actief over na te denken, in het dagelijks leven is het vanzelfsprekend. Maar in ons brein lijkt het in dezelfde neurale populatie plaats te vinden, waarbij dezelfde hersengebieden betrokken zijn. Het lijkt een voor de hand liggende vraag, maar bijna niemand heeft zich hiermee beziggehouden.”
Het voorstel
“Ik schreef het eerste subsidievoorstel toen ik nog in Berlijn werkte. Ik kreeg toen geen financiering, maar toen ik bij FPN kwam werken, heb ik het idee aangepast met een aantal nieuwe perspectieven – mede dankzij ideeuitwisselingen met mijn nieuwe collega's – en nu is de grant wel toegekend.” Met deze financiering gaat Auksztulewicz onderzoek doen naar hoe onze hersenen betekenis geven aan het verleden, het heden en de toekomst.
“Dit onderzoek zal alleen bij mensen worden uitgevoerd en we zullen verschillende soorten neuroimaging gebruiken, van het bekijken welke hersengebieden worden geactiveerd tot het onderzoeken hoe verschillende neurochemicaliën in deze gebieden tot expressie komen. Ik denk dat voorspellingen te maken hebben met het remmen van hersenactiviteit, terwijl herinneringen te maken hebben met het stimuleren van die gebieden. Dit zal de neurochemie op verschillende manieren beïnvloeden.”
Het werk
“We zullen ook verschillende contexten bestuderen, zoals motorische voorspellingen en sensorische voorspellingen, bijvoorbeeld in muziekachtige sequenties. Je kunt algemene voorspellingen hebben, zoals: als ik het raam open, zie ik de lucht. Maar ook voorspellingen op basis van meer specifieke herinneringen: toen ik laatst het raam opende, zag ik een bouwkraan. We zullen proberen zoveel mogelijk situaties mee te nemen.”
Inzicht in deze hersenfuncties kan leiden tot nieuwe toepasbare ontdekkingen. “In mijn werk kan ik mijn expertise op het gebied van computationele technieken inzetten en toepassen op klinische vraagstukken in de context van de neuropsychologie. Dit specifieke project is fundamenteel, maar een nieuwe manier om zowel het geheugen als voorspellingen te begrijpen, kan helpen bij de behandeling van aandoeningen waarbij deze functies verstoord zijn, zoals verschillende vormen van dementie”.
Auksztulewicz zal zijn financiering gebruiken om een team van onderzoekers aan te nemen en zich de komende vijf jaar in deze vragen te verdiepen.
“Dit project zou niet mogelijk zijn zonder mijn collega's bij FPN en daarbuiten, die me in verschillende stadia hebben geholpen het voorstel te verbeteren. Mijn speciale dank gaat uit naar Federico De Martino, Marcel Giezen, Sonja Kotz en Michelle Moerel.”
Hieronder vind je een officiële samenvatting van het onderzoeksvoorstel (in het Engels)
MemPred - Mnemonic and predictive influences on sensory processing: mapping the neural computations.
Processing the present (perception) is shaped by past experiences (memory) and current expectations of future events(prediction). The Bayesian brain hypothesis formalizes thisidea, positing that living agents maintain a model of the world, built upon memories and entailing predictions of likely causes of sensations. Prediction is mediated by multiple brain regions such as sensory neocortex and the hippocampus, and my research has pinpointed several neural mechanisms of prediction across task contexts. Brain networks mediating prediction are also crucial for memory, suggesting they are closely related. However, emerging evidence indicatesthat predictive processing may disrupt memory encoding, raising the unresolved question: How does the brain differentiate between mnemonic and predictive processing? Understanding this distinction will not only clarify how memories inform predictions but also why they sometimes interfere.
To address this, MemPred will pursue three interconnected objectives: (1) dissecting the neural mechanisms that distinguish memory and prediction across brain networks, circuits, and functions; (2) investigating how task context modulates memory/prediction signaling; and (3) deriving a unified neurobehavioral model of how memory and prediction interact to shape neural activity and behavior. By combining cutting-edge techniques in electrophysiology and neuroimaging with novel developments in computational modeling, MemPred will offer fundamentally new insights into the dissociable effects of memory and prediction on processing the present.
This research will not only advance cognitive neuroscience by elucidating the neural underpinnings of memory and prediction but will also lead to methodological breakthroughs in generative models for behavioral and neural data. MemPred's findings will extend to fields such as artificial learning and computational psychiatry, offering a novel framework for understanding the interplay between memory and prediction.
Lees ook
-
Hersenstimulatie bij mensen met neglect
Marij Middag (PhD Candidate) en Teresa Schuhmann (Professor of Clinical Applications of Non-invasive Brain Stimulation) van de Cognitive Neuroscience Department aan de Faculty of Psychology and Neuroscience, hebben onlangs hun paper Alpha transcranial alternating current stimulation as add-on to...
-
Hoe verbeelden wij? ERC Advanced Grant voor Prof. dr. Rainer Goebel (FPN)
Prof. dr. Rainer Goebel (Faculty of Psychology and Neuroscience) heeft een ERC Advanced Grant van €2,5 miljoen binnen gehaald voor zijn onderzoeksproject Reading the Mind’s Eye: AI inspired personalised brain models of mental imagery . Goebel is een van de 255 onderzoekers (uit 1829 aanvragen in alle...
-
‘‘We moeten niet de werknemer aanpassen, maar het werk’’
Professor Fred Zijlstra is set to retire in May. How does he look back on his career? What is his take on current developments in the field of work and organisational psychology? And how can we, as a society, best organise work—now and in the future?
