Patroonherkenning met algoritmen kan bijdragen aan tinnitus-onderzoek

Op basis van ervaringen kan het menselijk brein conclusies trekken over wat nog moet gebeuren. Dat geldt ook voor het voorspellen van tonen. Wetenschappers hebben ontdekt dat die verwachte tonen in het brein worden opgeslagen. Die individuele patronen zijn met behulp van een nieuw ontwikkeld algoritme te herkennen en kan het onderzoek naar het ontstaan van tinnitus verder helpen.

Om zich snel te kunnen oriënteren, gaat het menselijk brein van een verwachting uit. Ervaringen uit het verleden helpen het brein bij het ontdekken van patronen in de stroom van zintuigprikkelingen. Zo zijn akoestische gebeurtenissen te voorspellen. Het brein extraheert de regels die bijvoorbeeld achter bepaalde toonsequenties steken. Dit voorspellen wordt niet bewust gestuurd. Het gaat automatisch, zo legt neurowetenschapper Gianpaolo Demarchi, van hetCentre for Cognitive Neuroscience (CCNS) aan de Universiteit Salzburg uit. Hij wil met zijn team uitzoeken of tonen specifieke activiteitenpatronen in het brein oproepen. Het gaat er dus om of de verwachte toonhoogte X met een ander neuraal patroon verbonden is dan de verwachte toonhoogte Y. De deelnemers aan de test kregen de tonen te horen tijdens het bekijken van een 90-minuten durende film zonder geluid. Ze hoefden geen taken te doen. Het ging er alleen om hun hersenactiviteit te meten. Dat gebeurde met behulp van magneto-encefalografie (MEG). MEG meet de magnetische velden die natuurlijk ontstaan door activiteit van de hersenen. Om de diverse toonhoogtes aan de hand van het neurale activiteitenpatroon te kunnen meten, voerden de onderzoekers de verschillende patronen in algoritmes in. 

Resultaten

• Specifieke neurale patronen die bij een bepaalde toonhoogte horen, werden al 300 milliseconden voor het verwachte moment van het aanbieden van die toon actief. 
• Weggelaten tonen roepen voor een specifieke neurale activiteit de verwachte toon op. Het patroon was vergelijkbaar met en zelfs sterker dan dat van de gepresenteerde toon. 

Deze bevindingen zijn te gebruiken om inter-individuele verschillen in het voorspellingsproces bij het horen te onderzoeken. Dat is vooral bij het onderzoek naar tinnitus relevant, aldus projectleider Nathan Weisz. Hij is hoogleraar physiologische psychologie en hoofd van de Auditory Neuroscience Group an het Center for Cognitive Neuroscience (CCNS) van de Universiteit Salzburg.Hij weet dat niet elke persoon met een gehoorbeschadiging ook lijdt aan tinnitus en niet bij elke persoon die acute tinnitus heeft, zich dit ook tot chronische aandoening ontwikkelt.

Bij mensen met oorsuizen verandert het voorspellingsproces drastisch

Het net afgeronde project biedt mogelijk een begin van de verklaring van het verschil tussen de individuen. Lopende onderzoeken tonen al aan dat bij tinnituspatiënten het voorspellingsproces drastisch is veranderd. Ze hebben een uitgesproken vermogen om regelmatigheden te herkennen en deze te gebruiken voor voorspellingen. Dit is een voordeel in moeilijke luistersituaties, zoals bij achtergrondgeluiden. Weisz is echter ook van mening dat dit samenhangt met de neiging om na een gehoorbeschadiging, tinnitus te ontwikkelen.

Bron: Innovation Origins

Publicatie: Nature.com - 'Automatic and feature-specific prediction-related neural activity in the human auditory system'

Publicatiedatum: 03 december 2019