College 8, maandag 24 november, Gilhooly hoofdstuk 8

Motoriek

Dit college gaat over motoriek, hoe we een beweging selecteren en wat de relatie is tussen beweging en perceptie.

Het selecteren van een beweging

Een vraag die centraal staat omtrent motoriek is welke hersendelen bij het uitvoeren/plannen van bewegingen betrokken zijn en wat voor cognitieve processen er hierbij een rol spelen. Veel bewegingen gaan automatisch, zoals wassen, aankleden, ontbijten, enz. maar aan complexere bewegingen gaat een proces van plannen vooraf.

Bij het kiezen van een beweging moet eerst de uitgangspositie (begin state) en het doel (goal state) worden vastgesteld. Daarnaast moet worden bepaald welke lichaamsdelen erbij betrokken zijn (effectors). Hierbij kunnen obstakels voorkomen zoals lichaamsdelen die je niet kan gebruiken (gebroken arm) of obstakels in de omgeving zoals een kastje waar je niet gemakkelijk bij kan.

Het pad van de begin state naar de goal state heet een trajectory. Een probleem hierbij is dat elke beweging op duizenden manieren kan worden uitgevoerd. Dit wordt het vrijheidsgradenprobleem genoemd, dit is dus het aantal mogelijkheden dat je hebt om iets te bereiken. Omtrent dit probleem zijn de volgende drie theorieen bedacht:

Equilibrium point hypotheseis (mass spring model)

Deze theorie is te vergelijken met saloondeurtjes, deze deurtje komen namelijk altijd in het midden uit, dit is het gevolg van een simpele veer. Als de veren anders gespannen worden kunnen de deurtjes een beetje naar binnen of buiten staan. Onze spieren kunnen vergeleken worden met deze veren, wanneer onze spieren in de goede spanning staan hoeven we de rest van het trajectory niet meer na te denken over de beweging. Uit onderzoek met apen blijkt dat we ook zonder dat we onze arm zien, en dus niet de begin state kunnen bepalen, we toch een bepaalde beweging goed kunnen uitvoeren.

Dynamical systeem

Spieren en gewrichten zijn geneigd om op een bepaalde manier samen te trekken. Wanneer we ons been strekken zijn we geneigd om onze voet ook te strekken. Doordat we dit doen hoeven we er niet meer mee bezig te zijn. Spieren staan in een bepaalde richting en positie tot de rest van ons lichaam waardoor ze vanzelf samenwerken. Zo doen we bijvoorbeeld zonder erover na te denken en anticipatory posural adjustment. Dat houdt in dat je een beetje naar achter leunt wanneer je je arm naar voren steekt, als je dit niet doet zou je naar voren vallen.

Optimal control systeem

Volgens dit systeem selecteer je alleen de efficiëntste beweging. Om de efficiëntste beweging te bepalen kan je kijken naar de beweging die de minste fouten maakt, je lichaam het minst belast of die het meest vloeiend is. Bij bewegingen is de basale ganglia betrokken, op basis van je zintuigen kan je bepalen of je beweging goed gaat. Belangrijk hierbij is feedback van de tastzin, hierbij is de somatosensorische cortex betrokken. Multisensorische perceptie kan ook voor fouten zorgen in de motoriek (zie het filmpje: rubber hand illusie). Bij veel automatische bewegingen zou feedback van de zintuigen echter te langzaam zijn. Dit probleem kan verklaard worden door het forward model, hierbij wordt de feedback al voorspelt. Het cerebellum speelt hierbij een belangrijke rol.

Vaak onderschatten mensen hun eigen kracht. De voorspelling van het effect van onze eigen kracht zorgt voor een vermindering van de gevoelde kracht. Voor externe (onverwachte) dingen ben je heel gevoelig maar voor je eigen (verwachte) acties ben je minder gevoelig want je weet al dat deze komt.

Wanneer je gereedschap goed kan hanteren lijk het een wordt het een verlengde van je lichaam. De meeste bewegingen staan niet op zichzelf, meestal gaat het om bewegingsequenties. Dit kan met of zonder feedback gebeuren en de bewegingen worden aangestuurd door motorprogramma's. Motorprogramma's zijn abstract dit komt naar voren bij bijvoorbeeld de vaardigheid om te schrijven. Hiervoor heb je niet perse de spiertjes in je rechterhand nodig, je kan ook met je linkerhand of zelfs je voet schrijven. Het gaat dus niet om specifieke spierbewegingen maar om een reeks doelposities.

Ook bij praten voeren we allerlei bewegingen uit, volgens de associative chain theory doen we dit door woorden gewoon aan elkaar plakken. Deze theorie verklaart echter niet alles, de zin 'Jan loopt op straat staat een vuilnisbak' is bijvoorbeeld grammaticaal niet correct. Terwijl de zinnen 'Jan loopt op straat' en 'op straat staat een vuilnisbak' wel correct zijn.

Bij lezen wordt gebruik gemaakt van hiërarchische controle hierdoor kunnen we zinnen steeds sneller lezen naarmate we hem vaker lezen. Ook als je daarna een vertaling van een zin leest. Dit komt doordat ze dezelfde hiërarchische controle structuur hebben. De controle structuur is de grammaticale opbouw van de zin, bestaande uit werkwoorden, voornaamwoorden, enz. Bewegingen kun je ook zien in termen van zo'n hiërarchische controle structuur. Deze structuren kunnen worden gesimuleerd met recurrente artificiële neurale netwerken. De output van het netwerk is weer input voor andere netwerken.

Betrokken hersengebieden hierbij zijn de frontale kwabben. Hoe hoger in de hiërarchie, hoe frontaler de representatie. De handen en de mond hebben een grote plek op de primaire cortex deze spelen dus een belangrijke rol bij onze motoriek. Bij beschadiging aan de frontale en/of pariëtale cortex, basale ganglia of verbindende structuren kunnen problemen bij de motoriek optreden, dit heet apraxia. Ideomotor apraxia houdt in dat je moeite hebt bij het plannen van acties, er is echter niks mis met hun motorisch systeem zelf.

De relatie tussen actie en perceptie

De 1/3 power law of motion laat zien dat er een relatie is tussen actie en perceptie. Als de opdracht wordt gegeven om een ellips met je vinger te maken en daarbij te bewegen met een constante snelheid, blijken we dit niet te kunnen. Hoe scherper de bocht, hoe langzamer je beweegt. Ook denken we wel een constante snelheid te zien wanneer we naar iemand anders kijkt die dit doet. Dit laat mooie evidentie zien voor de relatie tussen actie en perceptie. De 1/3 power law zit dus niet alleen in actie maar ook in perceptie. Ook common coding laat zien dat perceptie en actie inderdaad verbonden zijn. Planning van een actie begint dus al (gedeeltelijk) wanneer je iets waarneemt. Waarneming van actie van anderen leidt dus tot activatie van motorische neuronen, dit zijn spiegelneuronen. Speigelneuronen zijn waarschijnlijk betrokken bij het voorspellen van het doel van een waargenomen actie. Wanneer iemand zomaar een beweging maakt gebeurt er niet veel bij de spiegelneuronen, pas als iemand een doelgerichte actie uitvoert gaan ze vuren. Verder zijn speigelneuronen waarschijnlijk betrokken bij het representeren van elementaire bewegingen (motor primitives). Dit is een interessante aanwijzing voor het idee van emobdied cognition. Dit betekend dat onze hersenen niet op zichzelf werken maar samenwerken met ons lichaam. Zonder lichaam zouden we onze spieren namelijk niet hoeven aan te sturen en zouden we ook het proces van feedback niet nodig hebben. Ideeën zijn dan ook gekoppeld aan fysieke gebaren. Wanneer we bijvoorbeeld praten over iets wat ver weg is wijzen we vaak vanzelf al in de verte.

College 9, woensdag 26 november, Gilhooly hoofdstuk 9

Probleem oplossen

Het oplossen van een probleem is het bereiken van een doel zonder dat het direct duidelijk is hoe dit doel te bereiken is. Dit gaat meestal aan de hand van trial en errors, maar kan ook aan de hand van insight learing. Bij insight learning zie je opeens de oplossing in plaats van dat je deze in kleine stapjes achterhaalt. Ook dieren kunnen insight leren.

Er zijn twee soorten problemen: goed gedefinieerde problemen en slecht gedefinieerde problemen. Bij goed gedefinieerde problemen is het doel duidelijk, de middelen zijn duidelijk en wat je met de middelen kan doen is duidelijk. Onder deze problemen vallen spellen zoals schaken en dammen. Bij slecht gedefinieerde problemen is het doel, de middelen en wat je met de middelen kan onduidelijk. Dit zijn problemen als hoe zet ik een eigen onderzoek op? Of hoe vindt ik een opleiding, baan, partner, enz.

Het oplossen van goed gedefinieerde problemen

Alle goed gedefinieerde problemen hebben een beginstaat (initial state) en een doel (goal state). Verder zijn er middelen (actions) om van de ene naar de andere situatie te komen. Alle mogelijke situaties heten the problem space. Een state-action space is een beschrijving in termen van acties die je van de ene naar de andere toestand brengen. Een goal-subgoel space is een beschrijving in termen van subdoelen waarmee je tot je einddoel komt.

Bij state-action spaces kan je twee oplossingsmethoden gebruiken. De eerste is aan de hand van algoritmes, de twee oplossingsmethode zijn heuristieken.

Bij algoritmes zoek je de gehele problem space af naar een oplossing. Een methode hierbij heet depth first. Hierbij wordt er bij elke tak van het probleem eerst zo diep mogelijk naar oplossing gezocht en daarna bij de volgende tak. Een probleem hierbij is dat de oplossing soms niet gevonden wordt omdat het probleem een oneindige lus kan bevatten, dit houdt in dat een tak ook weer aansluit op een ander. Een tweede methode is breadth first, hierbij ga je eerst de eerste stap van alle takken af, daarna de tweede stap af en zo door. De combinatie van deze twee methoden heet progressive deepening.

Een voorbeeld van een heuristiek is dat bij een anagram van drie letters de klinker meestal in het midden staat.

Means-ends analysis werkt door het opdelen van een probleem in kleine probleempjes. Dit is dus een goal-subgoal space. Elke deelprobleem heeft namelijk een eigen subgoal. Acties verplaatsen je van een initial state via subgoal sate naar de doel state. Het is hierbij belangrijk dat je weet wat je tot je beschikking hebt, welke middelen maar ook wat het doel is. Daarna moet je nog bedenken hoe je met die middelen tot het doel komt (analysis). Als je bij elke stap dichter bij het doel komt wordt dit hill climbing genoemd. Hill climbing is niet altijd de efficiëntste manier van problemen oplossen, soms moet je een omweg maken om bij het doel te komen. Dit heten detour problemen.

Sommige mensen kunnen bepaalde problemen beter oplossen dan anderen. Dit zijn experts. We vragen ons af wat experts zijn en wat experts tot experts maakt. Volgens Ericsson is het antwoord hierop oefenen. Hij bedacht de ten-year rule, volgens deze regel moet je iets tien jaar oefenen voor je expert bent. Daarbij is het belangrijk dat je de vaardigheidscomponenten bewust oefent. Behalve oefening spelen ouders, vrienden en cultuur een belangrijke rol. Uit eindelijk heeft een expert heel veel achtergrond kennis, er is dus meer informatie opgeslagen en ook op een beter manier waardoor de kennis goed toegepast kan worden.

Het oplossen van slecht gedefinieerde problemen

Slecht gedefinieerde problemen worden ook wel inzicht problemen genoemd en zijn vaak problemen uit het dasgelijkleven. Inzicht problemen verijzen meestal een creatieve oplossing. De oplossing is namelijk nieuw (voor het individu) en gericht op het doel (niet toevallig). Gevaren bij probleemoplossen is bijvoorbeeld dat mensen zich fixeren op de strandaardfunctie van een object (functional fixedness). Dit gebeurt ook bij stereotypen waardoor self fulfilling prophecies ontstaan. Ook fixeren mensen zich vaak op een specifieke representatie waardoor onnodige beperkingen ontstaan.

Mensen hebben een zeer sterke neiging om oplossingen toe te passen die vaak hebben gewerkt dit heet oplossingsfixatie. De oplossing kies je op basis van overeenkomsten in de situatie (surface similarity).

Als je bewust bent van de beperkingen van het menselijk denken kun je dat positief inzetten bij het oplossen van een probleem. Je kan dus een betere probleem oplosser worden maar dit kost wel tijd en inspanning.

College 10, maandag 1 december, Gilhooly hoofdstuk 10

Beslissingen nemen

Dit college gaat over hoe we beslissingen nemen. Een klassieke methode van beslissingen nemen is een waarde toekennen aan de uitkomst. Daarbij worden waarschijnlijkheden ingeschat. De waarschijnlijkheid keer de waarde is de expected value. Een paar vragen bij deze methoden zijn; hoe kom je aan die kansen? Hoe kom je aan die waarden? En hoe kom je aan alle mogelijkheden? Dit zijn bijvoorbeeld ook problemen bij risicoanalyses.

Schatten

Schattingen kunnen er heel erg naast zitten. Bij schatten kan je heuristieken gebruiken of algoritmen. Algoritmen beschrijven een oplossingsprocedure voor een probleem en leiden altijd tot de juiste oplossing. Heuristieken leiden meestal tot de juiste oplossing maar soms ook niet. Heuristieken zijn systeem 1 denken, algoritmen zijn systeem 2 denken. Vaak heb je geen tijd of geen zin om iets helemaal te beredeneren. Een van de heuristieken die we dan gebruiken is 'fast and frugal' (snel en eenvoudig). Je reageert dan op basis van bekendheid. Een andere heuristiek die mensen vaak gebruiken is de representativeness heuristiek, hieronder valt bijvoorbeeld de combinatiemisvatting (conjunction fallacy). Deze houdt in dat mensen een combinatie van gebeurtenis A en B vaak waarschijnlijker vinden dan de losse gebeurtenis A of B. Een derde heuristiek is de availability heuristiek, dit is wanneer de snelheid waarmee je een aantal opvallende voorbeelden kunt bedenken de inschatting van je kans bepalen.

Bij schattingen wordt vaak de base rate vergeten. De base rate is wat er aan de hand is in de populatie, dus zoveel procent van de bevolking heeft kenmerk x. Sensitiviteit is de kans dat een test goed aangeeft dat iemand iets heeft. Specificiteit is de kans dat een test goed aangeeft dat iemand niets heeft. Vaak zijn mensen geneigd alleen naar de sensitiviteit te kijken en vergeten de base rate daarbij. Hoe je dit wel uitrekent is besproken bij statistiek, dit is bayesiaanse statistiek. Om dit uit te rekenen wordt een formule gebruikt maar het is voor veel makkelijker om frequenties te gebruiken om dit te berekenen, hier zijn we namelijk evolutionair op voorbereid (gigerenzer, 1993, 2007).

Rationeel kiezen

Rationele keuzes worden gemaakt aan de hand van MAUT, de Multie Atribute Utility Theory. Hierbij worden waardes van verschillende attributen berekend en vergeleken met de gewichten die je aan die waarden toekent. Zo reken je de totale utiliteit uit. In theorie is dit rationeel beslissen maar in de praktijk kun je niet zeker weten of je wel alle attributen hebt, hoe je aan de waardes komt, hoe je aan de gewichten komt en of je wel alle keuze-mogelijkheden bekeken hebt. Daarom gebruiken mensen toch vaak heuristieken. Een heuristiek die gebruikt kan worden is satisficing, dit houdt in dat je het eerste kiest die aan je eisen voldoet. Hierbij vindt je misschien niet het beste maar wel iets dat goed genoeg is waardoor je weer verder kan. Evolutionair gezien is dit heel handig. Een andere heuristiek is elimination by aspect, hierbij kies je een dimensie (attribuut/ aspect) en verwerp je alle alternatieven die niet aan een criterium voldoen. Daarna doe je dit bij de volgende dimensie. Vaak gebruiken mensen een combinatie van heuristieken en MAUT.

Mensen wijken vaak af van rationeel gedrag omdat subjective utility meespeelt, dit in plaats van de expected value. Dit kan geilustreed worden aan de hand van een economisch voorbeeld. Er wordt namelijk gezegd dat bij toenemende consumptie de grenswaarde daalt. Als je in één pauze bijvoorbeeld 10 kopjes koffie krijgt voegt de elfde niks meer toe omdat de 10 kopjes al teveel waren, dit is dus subjectief.

Risk aversion bij positive framing houdt in dat mensen zoveel mogelijk risico willen vermijden wanneer een stelling positief geformuleerd is. Wanneer een stelling negatief geformuleerd is gaan mensen juist risico opzoeken, dit is risk seeking bij negative framing. De formulering van een dilemma kan dus de uitkomst sterkt beïnvloeden. Zo gebruiken mensen bijvoorbeeld framing door emoties om zo de keuzes van mensen te beïnvloeden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de affect heuristiek. Negatieve emoties bij het eerste oordeel leveren negatievere vervolgoordelen op. Positieve emoties bij het eerste oordeel leveren positievere vervolgoordelen op. Wanneer iemand schade heeft aan de ventromedial frontal cortex ervaart die gene minder emotionele reactie waardoor risico's minder goed worden ontdekt. Emoties zijn dus belangrijk bij het nemen van beslissingen. De prospect theory houdt rekening met logische irrationaliteit, het basis idee hiervan is loss aversion (mensen vinden het heel vervelend om iets kwijt te raken). Het doet meer met iemand wanneer hij iets verliest dan wanneer hij hetzelfde wint. Vaak zijn er nog andere aspecten dan utiliteit bij betrokken, dit zijn breaches of consequentialism. Zo speelt schuld bijvoorbeeld een grote rol. Vaak is het makkelijker om iets niet te doen dan iets wel te doen, dit is de omission bias. Straf dient niet perse om iets af te leren maar als vergelding. Mensen worden namelijk helemaal niet beter van een gevangenis straf, eerder slechter. Verder weegt eerlijkheid mee bij beslissingen, dit is resistance to coerced reform. Hierbij zijn mensen het wel met een maatregel eens maar pas als ze hier niet toe gedwongen worden.

Recognition primes decision making is het nemen van een beslissingen doordat je de situatie herkent. Dit kunnen alleen experts doen want anderen kunnen zo snel de situatie niet herkennen.

Systeem 1 denken bevindt zich in de amygdala, systeem 2 denken bevindt zich in de prefrontale cortex. Oudere mensen zijn optimistischer dan jongeren. Ouderen laten minder activatie zien in de insula bij de verwachting van verlies.

College 11, woensdag 3 december, Gilhooly hoofdstuk 11

In dit college

Dit college gaat over redeneren aan de hand van proporties en syllogismen. We gaan kijken naar redeneren op academisch niveau, dit is nodig voor zowel cognitieve psychologie en sociale psychologie. Ook is dit nodig voor tentamens, VRT opdrachten en de bachelor these.

Wat is redeneren

Een redenering bestaat uit premissen, een signaalwoord en een conclusie. Het is de bedoeling dat uit de premissen de conclusie wordt getrokken. De premissen komen voort uit een propositie, deze kan waar zijn of onwaar zijn. Een propositie kan bijvoorbeeld zijn X=Y of sommige X zijn Y. Ook kunnen twee proposities met elkaar verbonden worden X=Y en Y=X

Signaalwoorden kunnen zijn: dus, daarom, kortom en daardoor. Deze woorden kondigen de conclusie aan. Het kan ook dat de premissen na de conclusie komen dan worden de signaal woorden omdat, doordat, want en aangezien gebruikt. Vaak wordt er echter geen gebruik gemaakt van signaalwoorden, om dan toch de premissen en conclusie te kunnen onderscheiden moet je analyseren.

Om te bepalen of een redenering klopt moeten de premissen waar zijn en moet de conclusie logisch uit de premissen volgen. Er zijn twee soorten redenen: deductief redeneren, dit is van het algemene naar het bijzondere en inductief redenen, dit is van het bijzondere naar het algemene. Dit laatste kan weerlegt worden door iets bijzonders te vinden (zwarte zwaan).

Deductief redeneren

Er zijn twee soorten deductief redeneren, namelijk propositioneel en aan de hand van syllogismen. We eerst kijken naar propositioneel redeneren. Dit bestaat uit twee uitspraken. De premissen bestaan dan weer uit één of meerdere van zulke proposities die verbonden worden door signaalwoorden.

Vandaag is maandag of woensdag

Het is geen maandag

dus is het woensdag

Het meest onderzocht zijn de premissen met als,.. dan.. redeneringen. Deze komen vaak in het dagelijks leven voor. Deze zijn makkelijk te controleren met Euler diagrammen, dit zijn een soort Venndiagrammen. De Euler diagram kan bijvoorbeeld gebruikt worden bij de modus pones redenering:

Als P, dan Q

P

dus Q

Het Euler diagram ziet er dan als volgt uit:

Ook de modus tollens redenering kan geïllustreerd worden met deze Euler diagram:

Als P, dan Q

niet P

dus Q

Een andere redenering is het bevestigen van het consequent (q). Deze redenering is fout, want hierbij weet je dat Q waar is maar dit zegt niks over P.

Een andere foute redenering is het ontkennen van het antecedent (p). Hierbij weet je dat P niet klopt en wordt daar de conclusie uit getrokken dat Q niet klopt.

Bij propositioneel redeneren wordt gebruik gemaakt van inferentieregels, deze geven aan of de redenering klopt. Modus ponens, modus tollens en dubbele ontkenning (niet niet is wel) zijn valide regels. In veel gevallen gaat het herkennen van een foute redenering niet goed. Dit komt misschien omdat mensen een andere interpretatie vormen van de premissen. Wanneer een tweede premisse erbij wordt gezet gaat het vaak beter.

Als A er is dan is B er

Als C er is dan is B er

A is er niet

Is B er?

Dit is het suppresion effect, hier wordt dus de neiging om een fout te maken onderdrukt. De modus ponens gaat vaak wel goed dit komt waarschijnlijk omdat deze in veel situaties voorkomt. De modus tollens komt veel minder vaak voor daarom gaat deze ook vaker fout. Johnson-Laird kwam met de Mental models approach, dit is het idee dat mensen bij redeneren een plaatje in hun hoofd maken. Het probleem hierbij is dat je je alleen dat gene voor kan stellen dat waar is.

We gaan nu deductief redeneren aan de hand van syllogismen. Hierbij gaan de proposities over het lidmaatschap van een categorie, ze bevatten woorden als alle, sommige of geen enkele.

Alle P zijn Q

Sommige Q zijn Z

dus, sommige P zijn Z

De redenering moet voor alle gevallen waar zijn, dat is hier niet het geval want de Z kan zowel de P overlappen als niet. Concrete redeneringen zijn makkelijker dan abstracte redeneringen maar kunnen alsnog fout gaan.

Volgens Jhonson-Laird doet ook de volgorde van de premissen ertoe. Als de conclusie dezelfde termen gebruikt als in de premissen zijn mensen geneigd om de conclusie te accepteren, dit heet het atmosphere effect. Een andere denkfout is het effect van kennis, als de conclusie waar is zijn mensen geneigd om de redenatie aan te nemen. Dat de conclusie waar is betekend echter niet dat de redenatie klopt. Dit heet de belief bias.

We hebben nu gekeken hoe je kan controleren of de conclusie logisch uit de premissen volgt. Om te weten of de premissen kloppen moet je hypothese toetsen. Waarom dit soms makkelijk en soms moeilijk is, kan het gevolg zijn van momory cuing. Dit wil zeggen dat bij het oplossen van dit soort taken het geheugen gebruikt moet worden. Zo kan uit de taak direct de oplossing herkent worden. Dit is de memory cuing of availability approach. Je kan ook interpreteren hierbij kunnen mensen de abstracte vorm anders opvatten dan bedoeld is (als p dan q impliceert als q dan p). Een andere fout die mensen maken is de matching bias, hierbij worden de elementen uit de premissen gemachted.

Er wordt ook gebruik gemaakt van PRS. Deze werken alleen als het gaat over iets sociaals, dus regels over de voor- en nadelen van gedrag van een ander. Dit is de social contract theory. Mensen gebruiken daarbij deontic rules, dit zijn regels die bepalen wat wel en niet mag.

Mensen zijn niet geneigd om nieuwe hypotheses op te stellen als er informatie binnenkomt die niet overeenkomt met de bestaande hypothese. Dit laat zien dat mensen alleen bewijs zoeken en geen weerlegging. Dit is de confirmation bias.