Universiteit van Tel Aviv: baanbrekend onderzoek volgt oogbewegingen om geheugen te meten

Foto screenshot

Onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv en het Tel Aviv Sourasky Medisch Centrum zeggen dat ze het geheugen kunnen meten door de oogbewegingen van proefpersonen te volgen tijdens het bekijken van video's. Het nieuwe protocol maakt het mogelijk om non-verbale personen – en zelfs dieren – te testen.

"Meestal wordt het geheugen getest door middel van directe vragen, waarbij proefpersonen verbaal aangeven of ze zich een bepaalde gebeurtenis herinneren", aldus hoofdonderzoeker Dr. Flavio Jean Schmidig, die momenteel zijn postdoctorale onderzoek afrondt in het laboratorium van Prof. Yuval Nir aan de Sagol School of Neuroscience in Tel Aviv.

"Een proefpersoon kan bijvoorbeeld een afbeelding te zien krijgen en gevraagd worden of hij zich herinnert deze eerder gezien te hebben", zei hij via een teleconferentie met The Times of Israel. "Dit type test kan echter niet worden uitgevoerd op dieren, baby's, patiënten met gevorderde Alzheimer of mensen met hoofdletsel die niet kunnen praten. De methode sluit veel groepen uit."

Schmidig zei dat de baanbrekende studie het ‘geheugen op een meer natuurlijke manier’ testte, zonder de bemoeienis van ondervragende proefpersonen of hun behoefte om te antwoorden.

Prof. Daniel Yamin, links, en Dr. Flavio Jean Schmidig van de Universiteit van Tel Aviv. Foto Universiteit van Tel Aviv

Het onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met dr. Daniel Yamin, dr. Omer Sharon en onderzoekers van de Gray Faculteit voor Medische en Gezondheidswetenschappen in Tel Aviv, de Fleischman Faculteit voor Ingenieurswetenschappen en het Sagol Brain Institute van Ichilov. Het werd in augustus gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Communications Psychology.

Schmidig zei dat de onderzoekers volgden waar mensen naar keken tijdens het kijken van korte films met een methode genaamd Memory Episode Gaze Anticipation (MEGA). Wanneer mensen dezelfde clip meer dan eens bekeken, begonnen hun ogen te bewegen vlak voordat belangrijke gebeurtenissen op het scherm plaatsvonden, wat aantoonde dat hun geheugen voorspelde wat er zou gebeuren.

In het onderzoek keken 145 gezonde proefpersonen naar animatievideo's met een verrassende gebeurtenis, zoals een muis die plotseling uit de hoek van het beeld springt. Door de oogbewegingen van de proefpersonen te volgen tijdens twee afzonderlijke kijkbeurten van dezelfde films, ontdekten de onderzoekers dat de proefpersonen tijdens de tweede kijkbeurt hun blik richtten op het gebied waar de verrassende gebeurtenis zou plaatsvinden.

Uit een vergelijking van de gegevens over oogbewegingen met verslagen over verbaal geheugen bleek dat de blikrichting in feite een nauwkeurigere maatstaf was: in sommige gevallen gaven de proefpersonen aan dat ze zich de muis niet konden herinneren, terwijl hun blik aangaf dat dit wel het geval was.

Met behulp van AI-leerprogramma's ontdekten de wetenschappers ook dat verschillende oogbewegingen verschillende soorten geheugen vertoonden. Vooruitkijken naar gebeurtenissen toonde herinneringen aan details, terwijl veranderingen in pupilgrootte een gevoel van vertrouwdheid aangaven.

Schmidig zei dat hij al meer dan tien jaar aan deze nieuwe aanpak werkt.

Voor dit onderzoek gebruikten de wetenschappers in eerste instantie korte, komische fragmenten van acteur Charlie Chaplin.

"De tweede keer dat je de clip bekijkt, weet je wat er gaat gebeuren en kijk je er anders naar", zei Shmidig. "Je anticipeert en verwacht dat er iets op een specifieke locatie in de tijd gebeurt."

De wetenschappers werkten vervolgens samen met een animatiestudio in Tel Aviv om 60 animatievideo's te maken. Met deze video's en 100 video's van YouTube volgden de onderzoekers de oogbewegingen van de proefpersonen op basis van hun kijkrichting op het scherm.

Op deze manier, zei Schmidig, “hebben we een maatstaf voor ons geheugen.”

"De studie bewijst dat het volgen van oogbewegingen een uitstekend alternatief kan zijn voor verbale vragen zoals 'Herinner je je dit nog?'", aldus onderzoeker Yamin. "Soms herinneren mensen zich iets, maar kunnen ze niet zeggen dat ze het zich herinneren. Door gebruik te maken van AI-machine learning-technieken is het mogelijk om, uit slechts een paar seconden oogbewegingen, automatisch af te leiden of iemand een video eerder heeft gezien en zich er een herinnering aan heeft gevormd."

Schmidig zei dat hij altijd al nieuwsgierig was naar het moment waarop herinneringen beginnen. Momenteel is hij betrokken bij onderzoeken in Tel Aviv en Zürich om te onderzoeken wanneer herinneringen daadwerkelijk beginnen.

"Begint het eerder dan we nu denken, voordat kinderen kunnen praten?" vroeg de wetenschapper zich hardop af. "Tot nu toe hebben wetenschappers het vermogen om te rapporteren en het geheugen zelf met elkaar verward. Deze nieuwe techniek stelt ons in staat om die twee te scheiden. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat autistische kinderen meer herinneringen hebben dan ze ons kunnen vertellen."

Datzelfde zou ook kunnen gelden voor Alzheimerpatiënten.

“Ze hebben waarschijnlijk meer herinneringen, maar het probleem is om die te bereiken en in woorden uit te drukken”, legde hij uit.

Volgens Schmidig zou een dergelijke geheugentest een eerste manier kunnen zijn voor artsen om mensen te evalueren na een beroerte of hersenletsel, of zelfs om de voortgang van Alzheimer te voorspellen.

Hij hoopt dat wetenschappers een computerprogramma kunnen ontwikkelen dat op een laptop in de praktijk van de dokter kan worden uitgevoerd, zonder dat er een 'getrainde expert' aan te pas komt, om het geheugen en de hersenfunctie van mensen te testen.

"Het is heel gemakkelijk, heel snel", zei hij. "Het duurt 15 minuten voor de eerste keer kijken en dan nog eens 15 minuten", en binnen een half uur zouden experts een objectieve indicatie moeten hebben van iemands geheugencapaciteit.

"Ik ben niet verrast door de resultaten. Ik ben meer verrast door hoe goed het werkte", zei hij.

Tijdens het onderzoek vertelden de proefpersonen de wetenschappers soms dat ze niet wisten wat er in de film vervolgens zou gebeuren.

“Maar hun ogen weten het,” zei Schmidig.