Sensing the heart, seeing the world: Neural mechanisms of attentional allocation between interoception and exteroception

Elk moment van ons leven verwerken onze hersenen twee zeer verschillende soorten informatie. De ene stroom komt van de buitenwereld: het zien van een boom, het geluid van een auto, het gevoel van de wind op onze huid. De andere stroom komt van diep vanbinnen in ons eigen lichaam: het ritme van onze hartslag, het vol gevoel van onze maag, de spanning in onze spieren. We noemen het eerste soort waarneming "exteroceptie" en het tweede "interoceptie". Hoewel we gewend zijn om aandacht te besteden aan de wereld om ons heen, draaien de signalen van ons eigen lichaam vaak op de achtergrond, onopgemerkt. Toch zijn deze interne signalen essentieel. Ze vormen hoe we ons voelen, hoe we beslissingen nemen en hoe we onze lichamen soepel laten functioneren. De grote vraag voor wetenschappers is hoe de hersenen beslissen op welke van deze twee stromen ze zich concentreren wanneer ze strijden om onze aandacht. Verhoogt de hersenen simpelweg het volume van de ene terwijl ze het volume van de andere verlagen, of gebruiken ze een complexere strategie om de twee in balans te houden?

Een team van onderzoekers probeerde dit te beantwoorden door de hersenen van gezonde volwassenen te observeren terwijl zij hun focus wisselden tussen hun eigen hartslag en een visuele taak. Ze wilden zien of de hersenen verschillende netwerken gebruiken voor het naar binnen kijken versus het naar buiten kijken, en of het focussen op het een daadwerkelijk de delen van de hersenen die het ander afhandelen, tot rust brengt. Om dit te doen, ontwierpen ze een slim experiment waarbij de buitenwereld er exact hetzelfde uitzag, ongeacht wat de persoon werd gevraagd te doen. De deelnemers lagen in een scanner voor magnetische resonantiebeeldvorming, een machine die foto's maakt van de hersenactiviteit. Door een spiegel zagen ze een scherm gevuld met een snel bewegende stroom van visuele ruis. Verborgen in deze ruis zaten kleine, gestreepte vormen die verschenen en verdwenen in een ritme dat overeenkwam met een normale menselijke hartslag.

De deelnemers kregen twee verschillende taken die elkaar afwisselden in blokken van tijd. Bij de ene taak kregen ze de opdracht om te tellen hoeveel van die kleine visuele vormen ze zagen. Bij de andere taak kregen ze de opdracht om de vormen volledig te negeren en in plaats daarvan te tellen hoe vaak ze hun eigen hart in hun borst voelden slaan. Cruciaal was dat de visuele stroom van vormen en ruis tijdens beide taken met exact dezelfde snelheid en hetzelfde volume doorging. Het enige dat veranderde, was waar de persoon de opdracht kreeg om de aandacht op te richten. Deze opzet stelde de onderzoekers in staat om de reactie van de hersenen te isoleren op de richting van de aandacht, in plaats van op veranderingen in wat de ogen zagen of hoe moeilijk de taak was. De resultaten lieten zien dat de deelnemers even goed waren in beide taken, het tellen van de visuele vormen en de hartslagen, met een vergelijkbare nauwkeurigheid en zekerheid, wat bevestigde dat de hersenen werkelijk alleen hun focus verlegden, en niet worstelden met de ene taak meer dan de andere.

Toen de onderzoekers naar de hersenscans keken, ontdekten ze dat de hersenen twee compleet verschillende "buurten" gebruikten om deze twee taken te verrichten. Wanneer mensen de visuele vormen telden, lichtte een netwerk van gebieden aan de achterkant en bovenkant van de hersenen op. Dit omvatte de visuele cortex aan de uiterste achterkant van het hoofd, die verantwoordelijk is voor het zien, en een gebied hogerop genaamd de lobulus parietalis superior, dat helpt bij het sturen van de aandacht. Interessant genoeg zetten de hersenen niet alleen de visuele gebieden aan; ze verlaagden ook de activiteit in de delen van de visuele cortex die de randen van ons gezichtsveld vertegenwoordigen, terwijl ze de activiteit in het centrum waar de vormen zich bevonden, juist versterkten. Het was alsof de hersenen een spotlight op het midden van het scherm zetten en de rest dimden.

In contrast hiermee, wanneer mensen overschakelden naar het tellen van hun hartslag, werd een andere set hersengebieden actief. Dit netwerk was gecentreerd rond de insula, een diepe plooi van weefsel aan de zijkant van de hersenen die fungeert als een knooppunt voor het waarnemen van de interne staat van het lichaam. De scans toonden sterke activiteit in zowel de voor- als de achterste delen van de insula, evenals in gebieden nabij de bovenkant van de hersenen die helpen bij het denken en de controle. Dit suggereert dat het aandacht schenken aan het lichaam een toegewijd systeem vereist dat onderscheidend is van het systeem dat we gebruiken om naar de wereld te kijken.

Misschien wel de meest onthullende bevinding was wat er gebeurde toen de hersenen van versnelling wisselden. De studie toonde aan dat wanneer mensen zich concentreerden op de visuele vormen, de activiteit in de insula — de hub voor lichaamsperceptie — daadwerkelijk onder het normale rustniveau zakte. Het was niet alleen dat de hersenen de insula niet gebruikten; ze onderdrukten deze actief. Op dezelfde manier, wanneer mensen zich concentreerden op hun hartslag, bleven de delen van de visuele cortex die normaal gesproken de randen van het scherm verwerken, stil, ook al was de visuele ruis nog steeds aanwezig. Dit geeft aan dat de hersenen niet alleen aandacht toevoegen aan één ding, maar de verwerking van de concurrerende bron actief dempen. Het is een competitief proces waarbij middelen worden verschoven door het ene systeem op te schroeven en het andere omlaag te brengen.

De onderzoekers ontdekten ook een verband tussen hoe goed mensen hun hartslag konden tellen en hoe hun hersenen zich gedroegen. Degenen die nauwkeuriger waren in het tellen van hun hartslag, vertoonden minder activiteit in een specifiek gebied aan de rechterkant van de hersenen, de lobulus parietalis inferior. Dit gebied staat bekend om het helpen van ons bij het opmerken van zaken in de buitenwereld. De bevinding suggereay dat het goed zijn in het luisteren naar je eigen lichaam mogelijk afhangt van je vermogen om de delen van je hersenen die constant de buitenwereld scannen, tot rust te brengen. Met andere woorden: de beste interoceptoren zijn misschien wel degenen die het meest effectief de ruis van de externe omgeving kunnen wegfilteren om de stille signalen van binnenuit te horen.

Deze studie biedt een helder beeld van hoe de hersenen de delicate balans beheren tussen de innerlijke en de uiterlijke wereld. Het laat zien dat aandacht geen enkele schakelaar is, maar een gecoördineerde dans van activatie en onderdrukking over verschillende hersennetwerken. Wanneer we naar buiten kijken, verzwijgen we de interne sensoren; wanneer we naar binnen kijken, laten we de externe sensoren verstommen. Deze competitieve toewijzing van middelen zorgt ervoor dat we ons kunnen concentreren op wat er op dat moment het belangrijkst is, of dat nu het navigeren door een drukke straat is of het waarnemen van het subtiele ritme van ons eigen leven. De bevindingen suggereren dat het vermogen om ons lichaam te voelen niet slechts een passieve ontvangst van signalen is, maar een actieve vaardigheid die het beheer van de aandachtscapaciteit van de hersenen vereist om te voorkomen dat de interne en externe werelden elkaar overweldigen.