De theorie van het voorspellende brein stelt dat onze ervaring van de wereld van binnenuit komt. Onze hersenen genereren een model van de wereld dat voorspelt wat we gaan zien, horen, voelen, ruiken en proeven. Het is de taak van onze zintuigen om onze voorspellingen te controleren om ervoor te zorgen dat ons innerlijke model niet ver afwijkt van de werkelijkheid.
Deze theorie wordt ook wel voorspellende verwerking of het ‘Bayesiaanse brein’ genoemd, als verwijzing naar de wiskundige basis ervan.
Aanhangers van de theorie passen deze niet alleen toe op perceptie, maar ook op emoties, cognitie en motorische controle. Dus we bewegen onze arm omdat we voorspellen dat we hem zullen bewegen, en ons lichaam zorgt ervoor dat de voorspelling werkelijkheid wordt.
De voorspellende coderingstheorie van autisme stelt dat het brein van een autistisch persoon geen nauwkeurige voorspellingen vormt, of dat sensorische input deze interne voorspellende modellen overstemt. Hierdoor is de autistische persoon overgevoelig voor externe prikkels en kan deze niet negeren. Ze vinden het moeilijk om sociale signalen en communicatie te verwerken om op tijd een passend antwoord te genereren, omdat hun interne modellen van hoe mensen zich gedragen niet goed zijn gevormd.
Op deze manier kan voorspellende codering de sociale, sensorische en andere moeilijkheden van autisme verklaren.
Hieronder lichten we deze theorie verder toe en beschrijven we de gegevens die deze ondersteunen.
Hoe is de theorie van toepassing op autisme?
De theorie beschouwt autisme als een verschil in het leerproces van de hersenen, waarbij leren alles omvat van het begrijpen van een complexe visuele scène tot het leren voor een geschiedenistest.
Volgens de theorie bepaalt een parameter die ‘nauwkeurigheid’ wordt genoemd het belang dat de hersenen hechten aan afwijkingen tussen sensorische input en onze verwachtingen. Wanneer we iets nieuws leren, verhogen de hersenen de nauwkeurigheid en gebruiken de input om een model te vormen. Wanneer de hersenen oordelen dat het model compleet is, verlagen ze de nauwkeurigheid, met de veronderstelling dat verdere afwijkingen willekeurige variaties zijn die veilig genegeerd kunnen worden.
Het modelleren verloopt hiërarchisch. In het visuele systeem begint het bij geometrische details en bouwt het op naar globale kenmerken en abstracties.
Biologisch past het brein de nauwkeurigheid aan door de verhoudingen van chemische boodschappers zoals glutamaat, dopamine en noradrenaline te veranderen. Subjectief ervaren we verrassing, vervolgens de voldoening van beheersing en ten slotte verveling.
Bij autisme, zo wordt gedacht, reageren de hersenen trager om de nauwkeurigheid opnieuw af te stemmen.
Bij autisme blijft het brein afgestemd op details, maar vinden de hersenen het moeilijker om algemene conclusies te trekken. De theorie zou kunnen verklaren waarom autistische mensen vaak aangeven overgestimuleerd te zijn en voortdurend verrast te worden, waarom ze de voorkeur geven aan routine en waarom ze moeite kunnen hebben met het begrijpen van andere mensen.
Wat is het experimentele bewijs?
Zowel in het dagelijks leven als in laboratoriumexperimenten blijkt dat autistische mensen langzamer gewend raken aan achtergrondgeluid en snel reageren op nieuwigheden in hun omgeving. Het is alsof ze minder gebonden zijn aan eerdere verwachtingen. Metingen van hersen- en huidreacties op sensorische informatie tonen aan dat ze niet gemakkelijk wennen aan metronomen of andere herhaalde stimuli. Ze hebben ook meer moeite met het waarnemen van optische en multisensorische illusies die gebaseerd zijn op verwachtingen.
Een experiment maakt gebruik van een leertaak om te bestuderen hoe het autistische brein veranderende patronen interpreteert. Onderzoekers laten een hoge of lage pieptoon horen, tonen een afbeelding van een gezicht of huis en vragen de deelnemers op de knop ‘gezicht’ of ‘huis’ te drukken. In het begin geeft een hoge toon aan dat er een huis komt, maar later doet een lage toon dat. De relatie is nooit perfect, er zijn alleen hogere kansen voor de ene toon of de andere, dus het is niet duidelijk of een onderbreking in het patroon een uitzondering of een nieuwe regel markeert.
Autistische mensen zijn over het algemeen langzamer in de taak, maar merken sneller op wanneer het patroon is veranderd. Dit suggereert dat ze meer anticiperen op verandering in plaats van vast te houden aan een patroon, meer dan typische mensen doen.
Het is niet duidelijk of hun moeilijkheid met voorspellingen te maken heeft met het vormen van verwachtingen of met zintuigen die deze verwachtingen overstemmen. Experimenten lijken de tweede optie te ondersteunen.
Is het dan een vaststaand feit?
Absoluut niet. In sommige studies gaan autistische mensen net zo goed om met voorspellende taken – wennen aan herhaalde stimuli, reageren op bepaalde soorten illusies en patronen herkennen die zich in de loop van de tijd ontvouwen – als mensen zonder autisme. Bovendien is de richting van oorzakelijkheid niet duidelijk: in plaats van problemen met voorspelling die sociale cognitie verstoren, kan het zijn dat sociale moeilijkheden de ontwikkeling van interne modellen beïnvloeden.
Hoe verhoudt de theorie zich tot andere theorieën over autisme?
Het voorspellende brein overlapt met andere hypothesen over autisme. Net als sommige andere theorieën suggereert het dat het brein van mensen met autisme zich te veel richt op details en moeite heeft om het grotere geheel te overzien. Het suggereert ook dat het autistische brein moeite heeft om de intenties van andere mensen te doorgronden, als voorbeeld van moeilijkheden bij het maken van voorspellingen in het algemeen. Dit idee sluit aan bij de theorie dat autistische mensen moeite hebben met ’theory of mind’, oftewel het begrijpen van de gedachten en intenties van anderen.
Biedt het inzichten in andere aandoeningen?
De theorie van het voorspellende brein kan helpen om de verbanden tussen autisme en andere aandoeningen, met name schizofrenie, te verklaren. Als het brein bij autisme te veel gewicht geeft aan sensorische input, dan kan het brein bij schizofrenie juist te weinig gewicht geven, waardoor interne verwachtingen te veel invloed hebben en de band met de externe realiteit losser wordt. Deze bias zou de hallucinaties bij schizofrenie kunnen verklaren.
Op andere manieren vertonen autisme en schizofrenie echter overeenkomsten. Beide aandoeningen kunnen gepaard gaan met wanen, die valse overtuigingen zijn in tegenstelling tot valse waarnemingen. Voorspellende codering suggereert dat wanen kunnen optreden wanneer verwachtingen te zwak zijn en het brein overcompenseert, waardoor iemand grote conclusies trekt op basis van beperkt bewijs.
Mensen met autisme kunnen ook een hoger risico hebben op de ziekte van Parkinson. Bij mensen met deze aandoening zorgen problemen met het aanpassen van ‘nauwkeurigheid’ ervoor dat de hersenen te vroeg besluiten dat een fysieke beweging is voltooid, wat leidt tot motorische stijfheid.
Wat betekent dit model van voorspellende codering bij autisme in praktische zin?
Als het autistische brein sensorische input en verwachtingen anders verwerkt, zouden mensen met de aandoening kunnen leren compenseren. Bijvoorbeeld, coaching zou kunnen helpen om hun focus te verleggen van details naar overkoepelende aspecten.
Karvelis P. et al. Elife e34115 (2018) PubMed
