Kijk eens naar deze video van free runner Philip van Ees.¹Zie de hele aflevering van “Het slimme lichaam” bij NPOWetenschap: http://npowetenschap.nl/site/media/Het-slimme-lichaam/2. Daar zie je ook wat voor toeren een kunstbiljarter en een darter uithalen.

Philip van Ees zegt: “Ik hoef niets uit te meten, ik weet precies op gevoel hoe ver ik kan springen”. Hoe doet hij dat? Bij elke sprong moet hij dat in een fractie van een seconde weten, want je ziet dat hij allerlei sprongen achter elkaar doet. Zou hij al kijkend en rennend bij elke sprong onbewust berekenen hoe hij moet springen? Wat moet er in zijn hersenen dan allemaal gebeuren? Hij kijkt naar het te nemen obstakel. De signalen worden van zijn ogen naar de visuele cortex, helemaal achter in zijn hersenen vervoerd. Daar worden die signalen bewerkt. Dan worden ze in andere delen van de hersenen samengevoegd met informatie over de houding en beweging van zijn lichaam en over de conditie van zijn spieren. Die informatie wordt naar de premotore cortex vervoerd, waar de sprong wordt voorbereid en die informatie gaat naar de motore cortex van waaruit de spieren worden aangestuurd. Dat duurt allemaal veel te lang. Dat op gevoel weten hoe ver hij kan springen doet Philip van Ees heel anders.

Een model van de wereld in zijn hoofd

Een tip van de sluier licht hij zelf op als hij antwoordt op de vraag: “… dan loop ik erheen, dan ga ik kijken, en dan ga ik hier staan en op het moment dat ik hier sta, dan weet ik het”.
Kijk dat stukje hier terug

Wat doet hij als hij gaat kijken? Zijn gevoel voor de sprong ontwikkelen. Maar dat is een formulering die mij als hersenvorser niet bevredigt. De interviewer zegt aan het begin van het eerste fragment: “Het blijkt dat hij anders kijkt naar de wereld dan ik”. De cognitief psycholoog Harold Bekkering legt in het volgende fragment uit hoe dat zit: “Het lijkt erop, dat iedereen een model heeft van de wereld en het hangt ervan af wat je ermee kunt doen hoe dat model eruit ziet”. En dan laat hij het verschil in model zien tussen de interviewer en Philip van Ees.
Kijk maar hier

Dus Philip van Ees berekent niet steeds al lopend hoe hij moet springen, maar hij weet het al van te voren. Hij heeft een model in zijn hoofd van de wereld voor zich.² In de dubbele betekenis van het woord: voor zich in de ruimte en in de tijd Dat model stuurt zijn spieren zoals een projector een film stuurt. Van te voren staat al vast wat hij gaat doen, net zoals van te voren al vast staat wat er in een film gaat gebeuren. Maar waarom ging hij naar die sprong kijken? Omdat zijn model nog niet goed was. Daarna was zijn model bijgewerkt en wist hij hoe hij springen moest. Hij zei: “… dan weet ik het”. Feitelijk wist hij niet hoe hij springen moest, maar hij wist dat het zo in zijn model verwerkt was dat hij erop kon vertrouwen. Dat is op gevoel weten hoe hij springen moet.

Handelen op gevoel

Alles wat we op gevoel doen, misschien alles wat we niet bewust doen, doen we op basis van dit soort modellen. Dat besef is een revolutie in de wetenschap, de kennis over hoe onze hersenen werken. Tot voor kort dachten we dat alles begint bij waarnemen, zien wat er is, die informatie verwerken en op basis daarvan handelen, zoals in het begin van dit artikel beschreven. Het begint echter bij het model in ons hoofd.
Er is wel één essentieel verschil met het beeld van een projector en een film. Als Philip van Ees’ model van de wereld zijn spieren stuurt zoals een projector een film stuurt, dan zou hij het hele parkoers met zijn ogen dicht kunnen springen. Dat kan niet omdat er altijd onverwachte dingen kunnen gebeuren, dingen net anders blijken te zijn dan in zijn model. De afstand tot het volgende object kan iets anders zijn dan verwacht, de baan kan iets gladder zijn. Dan moet hij “on the run” zijn model bijstellen. En daarvoor heeft hij waarneming nodig, zijn ogen open dus. Zodra blijkt dat zijn waarneming niet overeenstemt met zijn model van de wereld, wordt zijn model razendsnel bijgesteld. Dat kan razendsnel, omdat hij niet alle informatie hoeft te verwerken, maar alleen wat afwijkt van zijn model. Maar als de afwijking te groot is, bestaat de kans dat het te lang duurt om zijn model bij te stellen en valt hij. Dus het begint bij het model dat de handeling stuurt en de waarneming dient alleen om continu te checken of het model nog klopt en het zo nodig bij te stellen.
Zie hier hoe de cognitief psycholoog dat uitlegt

Het model van de wereld is er niet op voorhand. Dat wordt met vallen en opstaan gemaakt. Daarbij zijn bijna alle delen van de hersenen betrokken: de visuele cortex voor wat er te zien is, de parietale cortex voor het waarnemen van de ruimte en beweging, de somatosensore cortex voor het aanvoelen van het lichaam en de spieren en de motore cortex voor het aansturen van de spieren. Met heel veel oefening worden al die onderdelen op elkaar afgestemd. De frontale cortex tenslotte is daarbij een soort coordinatiecentrum, je kunt dat ook wel het planningcentrum noemen.
Wat een bijzonder brein heeft Philip van Ees, dat hij dit kan, dat hij zo een fijnzinnig model van de wereld in zijn hoofd heeft, al denkt hij misschien zelf dat hij vooral een bijzonder lichaam heeft.

Bronnen

Kaplan R, Friston KJ (2018): Planning and navigation as active inference. Biological Cybernetics 112:323–343.

Gallivan JP, Chapman CS, Wolpert DM, Flanagan JR (2018): Decision-making in sensorimotor control. Nature Reviews Neuroscience. DOI: 10.1038/s41583-018-0045-9

O’Callaghan C, Kveraga K, Shine JM, Adams Jr RB, Bar M (2017): Predictions penetrate perception: Converging insights from brain, behaviour and disorder. Consciousness and Cognition 47:63–74.

Urgen BA, Miller LE (2015): Towards an Empirically Grounded Predictive Coding Account of Action Understanding. Journal of Neuroscience 35:4789–4791.

Adams RA, Shipp S, Friston KJ (2013): Predictions not commands: active inference in the motor system. Brain Struct Funct 218:611–43.