Spontaneous Force Fluctuations as a window into the mind: methodological challenges and perspectives

Decennialang was de standaardmanier waarop psychologen de werking van de menselijke geest bestudeerden, het vragen aan mensen om zo snel mogelijk op een knop te drukken. Door de fractie van een seconde tussen het zien van een vraag en het indrukken van de knop te meten, hebben onderzoekers de verborgen machinerie van aandacht, geheugen en taal in kaart gebracht. Deze methode, bekend als reactietijd, vormde de ruggengraat van de cognitieve wetenschap. Echter, een nieuwe benadering suggereert dat het verhaal niet eindigt wanneer de knop wordt ingedrukt. De geest beslist niet alleen wanneer er gehandeld moet worden; de geest beïnvloedt ook hoe we de wereld om ons heen vasthouden, zelfs wanneer we niet proberen iets te bewegen. Net zoals iemands stem licht kan trillen wanneer diegene zenuwachtig of enthousiast is, fluctueren ook de kleine spieren in de hand die een object vasthouden in reactie op wat het brein denkt. Deze subtiele, onvrijwillige verschuivingen in druk worden nu gebruikt als een nieuw venster naar de geest, wat een continue stroom van gegevens biedt over wat er in ons hoofd gebeurt terwijl we mentale taken uitvoeren.

Een team van onderzoekers uit Frankrijk en Nederland heeft onlangs geprobeerd het landschap van dit opkomende veld in kaart te brengen. Zij voerden een systematische review uit van bijna anderhalf decennium aan studies die deze subtiele handbewegingen gebruikten om het menselijk denken te bestuderen. Hun doel was niet om een nieuwe theorie over de geest te ontdekken, maar om de chaotische verzameling van momenteel in gebruik zijnde methoden te organiseren. Ze ontdekten dat hoewel het basisidee eenvoudig is — een persoon vragen een sensor vast te houden terwijl diegene nadenkt, luistert of een probleem oplost — de manier waarop wetenschappers het daadwerkelijk doen, enorm varieert van het ene laboratorium naar het andere. Sommige onderzoekers gebruiken specifieke soorten metalen sensoren, anderen plastic; sommige vragen deelnemers om het apparaat met drie vingers vast te houden, anderen met twee; sommige analyseren de gegevens door naar de exacte milliseconde te kijken, terwijl anderen naar bredere patronen kijken. De auteurs van deze review stellen dat het zonder een gedeelde set regels voor hoe men het experiment opbouwt en hoe men de resultaten leest, moeilijk is om te weten of twee studies daadwerkelijk hetzelfde meten.

De review identificeerde drieëntwintig specifieke studies die voldoen aan de definitie van het zoeken naar deze spontane krachtfluctuaties. In deze experimenten kregen deelnemers niet de opdracht om de sensor samen te knijpen of los te laten op basis van wat ze zagen of hoorden. In plaats daarvan werd hen simpelweg gevraagd het object stevig vast te houden terwijl hun hersenen informatie verwerkten. De sensoren waren gevoelig genoeg om veranderingen in druk te detecteren van slechts enkele duizendsten van een newton, een eenheid van kracht die zo gering is dat deze nauwelijks waarneembaar is voor het menselijk tastgevoel. Ondanks de gevoeligheid van de apparatuur, stelden de onderzoekers vast dat de wetenschappelijke gemeenschap nog geen overeenstemming heeft bereikt over de belangrijkste details van de opstelling. Zo rapporteerde slechts ongeveer een derde van de studies de dikte van de sensor, een detail dat bepaalt hoe een persoon het object van nature vastpakt. Evenzo vermeldde minder dan de helft van de studies het gewicht van het apparaat, en bijna niemand rapporteerde de temperatuur van de kamer of of de sensor tussen de deelnemers door werd gereinigd. Deze ontbrekende details zijn van belang omdat de manier waarop een hand een oppervlak aanraakt de wrijving en de stabiliteit van de grip kan veranderen, wat potentieel de zeer signalen die de onderzoekers proberen te meten, kan wijzigen.

De review benadrukte ook dat de methoden voor het opschonen van de gegevens inconsistent zijn. Wanneer iemand een sensor vasthoudt, maakt de hand van nature kleine, onvrijwillige aanpassingen. Soms kan iemand niezen, van gewicht veranderen of per ongeluk te hard knijpen. Onderzoekers moeten beslissen welke van deze bewegingen "ruis" zijn om weg te gooien en welke de echte signalen zijn van het werkende brein. De studies die de auteurs beoordeelden, gebruikten verschillende regels voor deze beslissing. Sommigen zouden een testreeks verwerpen als de kracht in een tiende van een seconde met een bepaalde hoeveelheid veranderde, terwijl anderen andere drempelwaarden gebruikten. Omdat deze regels niet gestandaardiseerd zijn, zouden twee onderzoekers die naar dezelfde ruwe gegevens kijken, tot totaal verschillende conclusies kunnen komen over wat het brein aan het doen was. De auteurs suggereren dat het veld moet instemmen met een gemeenschappelijke taal en een gemeenschappelijke set rapportagestandaarden, vergelijkbaar met een groep ontdekkingsreizigers die het eens wordt over een kaart voordat ze zich afgaan op het in kaart brengen van nieuw gebied.

Ondanks deze methodologische struikelblokken bevestigt de review dat de benadering werkt. De studies die in de analyse zijn opgenomen, hebben succesvol aangetoond dat deze kleine krachtveranderingen gekoppeld zijn aan een breed scala aan mentale activiteiten. Wanneer mensen woorden horen die gerelateerd zijn aan fysieke handelingen, zoals "grijpen" of "trappen", wordt hun grip iets steviger dan wanneer ze abstracte woorden zoals "denken" horen. Wanneer mensen emotionele afbeeldingen bekijken, verandert hun houdkracht op manieren die hun interne staat reflecteren. In het domein van getallen lijken de krachtfluctuaties hoe mensen de grootte van een getal verwerken te volgen, waarbij ze onderscheid maken tussen kleine en grote waarden op een manier die eenvoudige reactietijden niet kunnen. De gegevens suggereren dat het motorische systeem van de hersenen actief en betrokken is, zelfs wanneer we gewoon stilzitten en nadenken, en dat deze betrokkenheid een spoor achterlaat in de spieren van de hand.

De auteurs concluderen dat hoewel het potentieel van deze methode groot is, de toekomst ervan afhangt van betere organisatie. Ze stellen voor dat onderzoekers moeten stoppen met het gebruik van vage termen en moeten overgaan op precieze definities, waarbij ze duidelijk onderscheid maken tussen kracht die deel uitmaakt van een taak en kracht die spontaan optreedt. Ze roepen ook op tot een kernset van informatie die in elke studie gerapporteerd moet worden, inclusief het exacte type gebruikte sensor, de houding van de deelnemer en de specifieke regels die gebruikt zijn om de gegevens te filteren. Door deze veranderingen door te voeren, kan de wetenschappelijke gemeenschap een verzameling interessante maar geïsoleerde experimenten transformeren in een robuust, betrouwbaar instrument. Het doel is om ervoor te zorgen dat wanneer een wetenschapper in het ene land een denkproces meet, een wetenschapper in een ander land het experiment kan herhalen en hetzelfde resultaat krijgt. Tot die tijd blijft het veld een veelbelovende maar gefragmenteerde grens, wachtend op de standaarden die het zullen toestaan de verborgen dynamiek van de menselijke geest volledig te onthullen.