Themabrief 11

Modellen in ons brein

1. Inleiding

Met name door Argyris (1990) en Senge (1992) wordt in het kader van organisatieverandering vaak verwezen naar het veranderen van mentale modellen of de mindset. Deze modellen hebben een grote invloed op gedrag. Het principe is bijna een eeuw geleden geïntroduceerd door Piaget (1924), bij het beschrijven van de ontwikkeling van het denken van kinderen. Craik (1943) heeft later het begrip mentaal model uitgewerkt om zo te verklaren hoe mensen de wereld begrijpen. Dit artikel poogt, middels recente kennis uit de neurobiologie, het begrip model verder te differentiëren en onderbouwen.

2. Het waarnemingsproces

U loopt op straat en ontmoet iemand. Uw netvlies registreert dat. Enkele miljoenen receptoren in elk oog worden geactiveert en sturen informatie naar de hersenen. Sommigen melden kleur, andere lichtintensiteit. Evenzoveel neuronen (hersencellen) staan klaar om deze berichten door te geven aan de visuele cortex achter in ons hoofd. Elke hersenhelft krijgt een deel van de informatie, die in 6 zeer geordende stappen parallel wordt verwerkt. In de eerste laag wordt precies geregistreerd wat de ogen zien, de kleur en lichtintensiteit van ieder puntje. Een tweede laag volgt een groepje naast elkaar liggende neuronen uit de eerste laag. Daar kan een neuron constateren dat links en rechts van het midden een andere kleur wordt waargenomen. Dit neuron signaleert dus een randje en gaat bij soortgenoten vragen of ze ook een randje zien. Veel randdetectoren samen bepalen waar een lijn loopt. De constatering “lijn” is een eerste interpretatie en daarmee een eerste bouwsteen van een visuele constructie. In volgende lagen levert de combinatie van lijnen de interpretatie “vlak” op en de combinatie van vlakken levert de interpretatie “figuur” op, etc. Dit proces noemt men sensorische codering, er worden codes toegevoegd aan de waarneming. Op dit moment hebben er al minstens 100 miljoen neurale acties plaatsgevonden. Het eindresultaat van de visuele cortex is een interne representatie – een voorstelling - van wat zich (mogelijk en waarschijnlijk) buiten het lichaam afspeelt. Deze representatie is een van de eenvoudigste varianten van een model. De visuele cortex stuurt het model voor een aantal bewerkingen door. Via een associatief proces wordt het model vergeleken met allerlei opgeslagen vormen. Het brein concludeert dat het een gezicht is. Verderop in de gezichtendatabase wordt gekeken of het een bekend gezicht is en inderdaad, deze persoon is eerder opgeslagen. Binnen twee tiende seconde vanaf de prikkels op het netvlies weten we wie het is. In die periode hebben we naar schatting al een half miljard neurale transacties gehad die geleid hebben tot het een besef dat een bekende tegenover ons staat. Het blijkt een oude vriend te zijn. Voor we er erg in hebben is in ons emotionele brein al de emotie opgeroepen die het sterkst gecodeerd is bij deze persoon. We voelen ons verheugd en steken de hand uit om hem te begroeten.

Onderweg van oog naar visuele cortex luisteren overigens al vanaf de eerste stap ook andere neuronen mee en sturen informatie naar andere delen in de hersenen. Die gebieden willen niet wachten op het scherpe beeld van de visuele cortex, maar zelf en snel hun analyses doen. Het vermoeden bestaat dat zo´n tiental gebieden of functies, onafhankelijk van elkaar hun eigen analyses doen op het materiaal dat het netvlies genereert. Daardoor kan het zijn dat we ons emotioneel en gedragsmatig op een prikkel voorbereiden (bijvoorbeeld op iets dat op een slang leidt), nog voordat we goed gezien hebben wat er ligt.

3. Perceptueel model

Bovenstaand voorbeeld maakt duidelijk dat voor iets schijnbaar eenvoudigs als het waarnemen van een gezicht, een enorme hoeveelheid hersenactiviteit plaatsvindt. Ook al is ons brein helemaal gespecialiseerd in gezichten, een interpretatie kost een half miljard neurale acties. Hoewel de hersenen over een enorme capaciteit beschikken, is het ondoenlijk en onzinnig om de maximale informatie te blijven gebruiken. Daarom wordt de sensorische informatie op grote schaal ingedikt. Tijdens deze compressie worden de belangrijkste kenmerken van de meest relevante bouwstenen bewaard. De expertise over wat belangrijk en relevant is, is al eerder stap voor stap opgebouwd. We hebben hiervoor filters gemaakt die als een zeef de essentie van de informatie behouden. De resultante van de compressie is een model dat voor ons brein dezelfde waarde krijgt als het geheel. Elke volgende hersenstap, zoals associaties over wie de persoon is (in de bekenden database) of wat je nog wilt vertellen tegen deze persoon (in de actiepunten database), geschiedt op basis van het gecomprimeerde model. Met de compressie verdwijnt de oorspronkelijke input, anders gezegd, de feiten verdwijnen, de interpretatie van de feiten neemt het over. De neurologische kanalen zijn nu weer in staat een nieuwe lading informatie te ontvangen. De resultante, het gecomprimeerde model na de sensorische codering, noemen we een perceptueel model. Een perceptueel model wordt gedefinieerd als een intern model van onze actuele omgeving gemaakt door compressie van waargenomen feiten uit sensorische kanalen.

Een perceptueel model is een interne representatie van onze actuele omgeving
Perceptuele modellen zijn op hun beurt weer input voor andere activiteiten van ons brein. In die verdere stappen kan blijken dat iets relevants ontbreekt in het model, waardoor er een opdracht terugkomt om ergens specifiek op te letten. Deze opdracht is een signaal om de filtering in de compressie aan te passen en andere informatie op te nemen in het perceptuele model. Perceptuele modellen zijn dus niet statisch. Ze kunnen zich ontwikkelen door de interactie met andere modellen. Zo kunnen we leren om iets te zien, te horen, te voelen of te proeven. Onvermijdelijk is dan ook de conclusie dat iedereen een eigen specifieke manier van waarnemen heeft. Als twee mensen tegelijk naar hetzelfde gezicht kijken zullen zij niet precies hetzelfde zien. Toch is het perceptuele model voor ons helemaal waar. We geloven dat het er zo uitziet, ook al toont talloos onderzoek aan dat we door ons brein een beetje voor de gek gehouden worden. Van de andere kant zijn er wel duidelijke aanwijzingen dat onze perceptie sterke overeenkomsten met de wereld van de feiten heeft. Wanneer we op de fiets een druk kruispunt oversteken, met tientallen voertuigen die tegelijk bewegen, kunnen we vertrouwen op de beelden die worden doorgezonden over wie zich waar en met welke snelheid bevindt.

Elke vorm van perceptie heeft zo zijn eigen gebied in ons brein. Visuele informatie is verreweg het belangrijkst en wordt vooral verwerkt in de visuele cortex aan de achterzijde van ons hoofd. De verwerking van auditieve en tast informatie gebeurt vooral in de temporaalkwab vlak achter de beide oren. Al deze delen behoren tot de neo-cortex. De geur heeft een aparte positie. De informatie wordt het eerst verwerkt in het limbisch systeem, waar onze emoties zetelen, en pas dan wordt het verder gestuurd naar de neo-cortex. De geur kan dan ook op eigen houtje instant emoties, herinneringen en zelfs gedrag oproepen (Vroon, e.a. 1994). De verwerking van de informatie uit de afzonderlijke zintuigen geschiedt autonoom per zintuig. Dit blijkt als twee sensorische kanalen tegelijk tegenstrijdige informatie moeten verwerken. Als we een filmpje zien van een sprekende persoon en daarbij een voice over van een ander geluid, krijgt het coördinatiecentrum van geluid en licht problemen. Het visuele kanaal ziet een persoon met een lipbeweging die gemaakt wordt als men “ga ga” zegt. Het auditieve kanaal hoort “ba ba”. Het verwerkingscentrum moet nu twee conflicterende perceptuele modellen verwerken. Ons brein wil het juiste beeld van onze omgeving krijgen en daarin past geen tegenstrijdige informatie. In dit geval wint noch “ga ga”, noch “ba ba”, maar construeren de hersenen een nieuw perceptueel model: “da da”! Doen we de ogen dicht, dan horen we wederom duidelijk “ba ba”. Echter, zodra we de ogen weer openen menen we weer “da da” te horen. Dit proces blijft bestaan, zelfs als we bewust weten dat dit niet klopt. We kunnen het niet stoppen, noch onderdrukken. Dit proces is genoemd naar de ontdekker, McGurk (1976) en heet het McGurk-effect (zie ook You Tube!). Ons bewustzijn heeft dus weinig directe invloed op de vorming van perceptuele modellen. Bovendien maakt iedereen dezelfde waarnemingsfout. Dat geeft een indicatie dat vele waarnemingsprocessen zijn voorgeprogrammeerd, inclusief de fouten.

4. Emotioneel model

De relatieve uniformiteit van waarneming neemt af zodra het brein betekenis gaat geven aan het perceptuele model. Dat betekenis geven geschiedt parallel op vele plaatsten die in grote lijnen kunnen worden geclusterd in twee geheel verschillende gebieden. Het ene is de neo-cortex (“de nieuwe schil”), de buitenkant van onze hersenen, het ander het limbisch systeem. Het limbisch systeem is evolutionair gezien het oudste. Alle zoogdieren hebben dit systeem. Hier wordt geregistreerd wat de aangeboden informatie met ons doet. Het emotionele model wordt hier gedefinieerd als een weergave van hoe wij een ander (perceptueel of mentaal) model beleven. Het geeft aan hoe we ons verhouden tot iets of iemand. Meestal herkennen we emotionele modellen buiten onszelf. “Dat gegeven maakt me wantrouwend en die persoon maakt me blij”. We hebben de neiging om een emotioneel model te zien als een eigenschap van een object of persoon. In feite is het een deel van ons innerlijk. Wij voegen in onze beleving iets toe aan de buitenwereld, we kleden het object aan met een eigen attribuut. We noemen dat het attributieproces. Zo kunnen we boos worden op iets of het juist met liefde omarmen. De boosheid of de liefde zit echter in onszelf, niet in het object.

Een emotioneel model geeft weer hoe we ons verhouden tot een ander model

Emotionele modellen zijn nauw betrokken bij het bepalen van onze koers, bij wat we willen, waar we zin in hebben, hoe we ons willen ontwikkelen of met wie we ons willen voortplanten. Een bijzonderheid van emotionele modellen is dat ze zetelen in een gebied waarin taal noch logica is. Zowel taal als logica zijn activiteiten van de neo-cortex die in de evolutie veel later zijn ontstaan. Het is daarom heel moeilijk voor een mens om te verwoorden waarom iets fijn is of juist vervelend. Ook kunnen we eigenlijk niet aangeven waarom we voor iets kiezen en we kunnen tegenstrijdige wensen hebben. Waarom heb ik gekozen voor mijn partner of vind ik volkorenbrood lekker? We kunnen wel een antwoord geven, maar het is niet meer dan een redenatie achteraf. Het verwoorden van een emotie is het plakken van een mentaal model op een emotioneel model. Daar waar perceptuele modellen van mensen nog redelijk op elkaar lijken, lopen de emotionele modellen over dezelfde percepties sterk uiteen. Onze genetische codering, individuele leergeschiedenis en ervaringen spelen een rol bij de vorming van deze emotionele modellen.

5. Mentaal model

Naast het spoor van het perceptuele model naar het emotionele brein, is er een tweede spoor dat in de logische neo-cortex blijft. Dit is het domein van het mentale. Hier is alles gericht op het begrijpen van perceptuele modellen. Delen van de neo-cortex trachten te verklaren wat er waargenomen is. Ook de input van emotionele modellen wordt zo behandeld. Hier wordt een verklaring gegeven waarom iets op een bepaalde wijze beleefd wordt. De resultante is een beide gevallen een mentaal model. Een mentaal model wordt gedefinieerd als een verklaring van wat en waarom perceptuele en emotionele modellen zijn zoals ze zijn. Het verklaren is een proces van betekenistoekenning waarin modellen worden gerelateerd aan een netwerk van allemaal verschillende groepen mentale modellen (databases). Zo kan een gezicht worden gerelateerd aan opgeslagen gegevens en kunnen we het geslacht onderscheiden, de leeftijd, de haardracht, wellicht de nationaliteit, of de vraag of deze persoon een bekende is of niet. Dit is een associatief zoekproces op basis van gelijke inhoud of soortgelijke eigenschappen. Mentale modellen geven perceptuele modellen een identiteit. Zo wordt dat gezicht herkend als mijn oude buurman, die ik weliswaar 20 jaar niet meer gezien heb, maar die zoveel lijkt op een aantal bepalende gezichtskenmerken, dat hij dat wel moet zijn. Parallel hieraan kunnen mentale modellen worden gecreëerd over actuele emotionele modellen. De buurman wordt als aardig ervaren, omdat er een reeks leuke associaties bestaat over dingen die we vroeger samen gedaan hebben.

Een mentaal model geeft betekenis en verklaring aan een ander model

In volgende stappen wordt het mentale model weer gerelateerd aan andere mentale modellen. Zo flitsen tientallen associaties door het hoofd, onder andere dat hij destijds muzikant was en in vooral in het weekend werkte. Het is nu weekend, hij draagt een gitaarkoffer en ik zie de muziekhal voor me. Dit zijn alle mentale modellen die gekoppeld zijn aan perceptuele modellen, welke hier gedefinieerd worden als eerste niveau mentale modellen. Ik kan veronderstellen dat de oude buurman nog steeds muziek maakt en wellicht nu gaat optreden. In deze veronderstelling worden verschillende mentale modellen samengevoegd waardoor een begrip van de situatie van dit moment ontstaat. Dat is een mentaal model op een hoger niveau. Mentale modellen bestaan dus in verschillende soorten en maten. Het is mogelijk om verschillende hiërarchische niveaus hierin te onderscheiden.

5de niveau mentaal model Geeft waarde aan reeks 4de niveau mentale modellen
4de niveau mentaal model Geeft overtuiging aan reeks 3de niveau mentale modellen
3de niveau mentaal model Geeft generalisatie aan reeks 2de niveau mentale modellen
2de niveau mentaal model Geeft interpretatie aan reeks 1ste niveau mentale modellen
1ste niveau mentaal model Geeft betekenis aan perceptueel model
Perceptueel model Interne representatie van externe wereld


Een eerste niveau mentaal model is direct gekoppeld aan een perceptueel model, een tweede niveau mentale modellen is een interpretatie van of een constructie op basis van een aantal eerste niveau mentale modellen. De stap van een eerste niveau naar een tweede niveau mentale modellen omvat een proces van abstractie. Met deze stap neemt het brein meer afstand van de feiten en creëert een meer abstract idee. Dit abstractieproces stopt hier echter niet.
Een derde niveau mentale modellen kan gecreëerd worden uit een serie interpretaties waardoor ze samen een generalisatie creëren. Op een vierde niveau mentale modellen zorgen diverse generalisaties ervoor dat een overtuiging ontstaat.
Op een vijfde niveau mentale modellen kunnen we een achterliggende waarde onderscheiden die achter een serie overtuigingen steekt.

Dit proces van verdergaande abstracties naar een hoger niveau kent geen einde, zo lang we maar over werkgeheugen beschikken om het te doen. Als we in ons denken opstijgen in het niveau van mentale modellen, betrekken we ook meer en meer onderliggende modellen. Hoe meer onderliggende modellen we in een redenatie kunnen betrekken, hoe groter het gebied is dat in ons brein actief is, hoe complexer ook het niveau van denken is. Neurobiologen kunnen mensen met een fMRI scannen terwijl ze complexe taken doen. Uit deze onderzoeken blijkt dat wat wij gewend zijn te benoemen als mentale intelligentie, IQ, direct gerelateerd kan worden met de hoeveelheid beschikbare werkruimte in het gebied direct boven de ogen in de prefrontale cortex. Tot op zekere hoogte kan dit gebied getraind worden door oefening. Omgekeerd, bij afnemend gebruik, bijvoorbeeld bij verlies van interesse of bij een pensionering, kan dit gebied ook weer krimpen. Oudere mensen gebruiken over het algemeen minder werkgeheugen, betrekken dus minder onderliggende modellen in hun redenatie en worden daardoor ook minder genuanceerd in hun opvattingen.

Het zal duidelijk zijn dat de verschillen tussen mentale modellen bij verschillende mensen kleiner zijn naarmate het lagere niveau mentale modellen betreft. Hoe sterker de relatie met een perceptueel model, hoe groter de overeenkomst. Aan de andere zijde, hoe hoger het niveau van het mentale model, hoe groter het aantal persoonlijk connecties is dat betrokken is in het proces van abstraheren, hoe groter de verschillen tussen mensen zijn. Als we bijvoorbeeld naar politici kijken, dan zien we dat zij totaal verschillende opvattingen koesteren over eenzelfde probleem in de samenleving. Dezelfde feiten leiden tot zeer verschillende opvattingen en waardes en vanuit deze perspectieven ook tot zeer verschillende opvattingen over een juiste aanpak van de problemen. Beide partijen zijn ook overtuigd dat hun manier van kijken de enige juiste is en kunnen zelfs niet begrijpen waarom de ander dezelfde feiten op een andere manier interpreteert.

6. De relatie tussen de modellen.

Sommige delen van ons brein, met name de neo-cortex, zijn zeer geordend, andere lijken schijnbaar chaotisch en structuurloos. Alle functies hebben een hoofdzetel (soms met filialen) en zijn in een associatief netwerk met elkaar verbonden.
Al die functies bij elkaar lijken wel op een multidisciplinaire roddelclub waarbij iedereen met iedereen praat over alles en waarbij informatie steeds via verschillende wegen bij elkaar komt. Er is geen logische volgorde in deze communicatie aan te brengen.

Bovenstaand zien we dat de verwerking van de sensorische informatie in een aantal stappen plaatsvindt waarna er een compressie van de gegevens is. In deze compressie zitten de filters die door emotionele en mentale modellen beïnvloed kunnen worden. Als deze modellen een actueel thema hebben (“is deze situatie te vertrouwen?”) dan zal de compressie zorgen dat alle hieraan gerelateerde informatie niet gewist wordt tijdens het compressieproces. Het perceptuele model is het startpunt voor verdere acties. Van hieruit gaat parallel informatie naar het emotionele brein en het mentale brein. Hier zien we dat de neurologie afwijkt van de populaire theorie van de Rationeel Emotieve Therapie (Baldon, 1998) die er van uitgaat dat er altijd sprake is van de route perceptie –> cognitie –> emotie – > gedrag. Deze route is mogelijk, en daarmee is de theorie deels bruikbaar. Er zijn echter ook routes zoals perceptie -> emotie -> gedrag of zoals perceptie -> emotie -> cognitie -> gedrag. Er is een levendige wederzijdse interactie en beïnvloeding tussen mentale en emotionele modellen en in de routes zullen zeer waarschijnlijk vele loops tussen deze modellen zitten. Een oldtimer als eigendom kan een kick oproepen, of een gevoel van rust geven als beleggingsobject of juist van bezorgdheid als er gelet wordt op het benzineverbruik.
Ook gaat er een directe lijn van perceptie naar de kleine hersenen, waar de automatismen worden opgeslagen. Zo ontstaat automatisch gedrag, zoals bij fietsen of autorijden. Dit wordt hier verder niet behandeld.

7. Bewustzijn

Alle zintuiglijke waarnemingen alsmede de compressie zelf vallen buiten het gebied waarin het bewustzijn actief kan zijn. Alle genoemde modellen werken standaard in het domein van het onbewuste. Het bewustzijn is heel klein en kan maar een beperkt aantal modellen aan. Van vele modellen zullen we dus nooit ontdekken dat we ze gebruiken. Bij voldoende breinactiviteit kunnen modellen wel worden waargenomen door het bewustzijn. Lamme (2003) stelt dat als het perceptuele model via een automatisme direct wordt omgezet in gedrag, dit volledig buiten het bewustzijn om gaat. We weten echt niet meer wanneer we tijdens het autorijden hebben geschakeld van de 3de naar de 4de versnelling. Pas wanneer er interactie is tussen de diverse modellen, neemt het bewustzijn toe. Als we heersende mentale en emotionele modellen van onszelf willen leren kennen, kan dat, maar alleen als we daar bewust onderzoek naar doen. We moeten onszelf dan – liefst in dialoog met een ander – onder de schijnwerpers van ons bewustzijn leggen en de eigen modellen stap voor stap analyseren. Het is in elk geval belangrijk ons te realiseren dat we amper weet hebben waarom we ons gedragen zoals we dat nu doen. De zelfbewuste en bewust levende mens is dan ook een mythe. In een staat van maximaal bewustzijn kunnen veel van onszelf te weten komen, maar in de praktijk weten we slechts heel weinig.

8. Epiloog

Tot zover een eerste artikel inzake de differentiatie van modellen in ons brein. Wanneer we om ons heen kijken zien we dat mensen kunnen leren en hun gedrag kunnen veranderen, hetgeen impliceert dat de modellen die ten grondslag liggen aan het gedrag, dynamisch zijn. Het tweede artikel in deze serie zal hierop ingaan en enkele processen beschrijven op basis waarvan modellen zich zelf kunnen ontwikkelen.

9. Literatuur

  • Argyris, C. (1990). Overcoming organizational defenses: Facilitating organizational learning. Needham, MA: Allyn & Bacon. ISBN: 978-0-205-12338-4
  • Baldon, A. & Ellis, A. (1998) Een ander kijk op problemen. Zaltbommel: Thema Uitgeverij. ISBN: 90-705-1223-8
  • Craik, K. (1943). The Nature of explanation. London: Cambridge university press. 1967
  • Johnson-Laird, P.N. Mental models in thought.  (2005) In Holyoak, K. and Sternberg, R.J. (Eds.) The Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning. London: Cambridge University Press.  Pp. 179-212.
  • Dijksterhuis, A. (2007). Het slimme onbewuste. Bert Bakker. ISBN 978-90-351-2968-9
  • Lamme, V. (2003) Why visual attention and awareness are different. Trends in Cognitive Sciences 7:12–18.
  • McGurk, H. & MacDonald, J. (1976). "Hearing lips and seeing voices", Nature 264, 746-748
  • Miras, M. (2007). Ben ik dat? Nieuw Amsterdam. ISBN: 978-90-468-0216-8
  • Nelissen, M. (2008). De brein machine. Tielt: Lannoo. ISBN: 978-90-209-7622-9
  • Piaget, J. (1924). Le language et la pensée chez l´enfant. Neuchatel 1956
  • Senge, P.M. (1992). De vijfde discipline. Schiedam: Scriptum Books
  • Servan-Schreiber, D. (2003). Uw brein als medicijn. Utrecht: Kosmos Uitgevers
  • Sitskoorn, M. (2006) Het maakbare brein. Amsterdam: Bert Bakker, ISBN: 978-90-351-3064-4
  • Vroon, P., van Amerongen, A. & de Vries, H. (1994). Verborgen verleider, psychologie van de reuk. Paperback. Baarn: Ambo. ISBN: 90-263-1326-8

Juni Daalmans
Daalmans Organisatieontwikkeling
September 2008