Hoe weet ons brein hoe bang het moet zijn?

Angst is een geliefd onderzoeksonderwerp van psychologen en hersenonderzoekers. Zij hebben veel onderzoek gedaan naar hoe het brein angst koppelt aan één specifieke bron van gevaar, bijvoorbeeld een spin of een slang. Maar er is heel weinig bekend over hoe het brein weet hoe bang het moet zijn wanneer er tegelijkertijd meerdere bronnen van mogelijk gevaar zijn. En dat komt in de praktijk van alledag vaak voor.

Stel: je wordt ziek nadat je iets hebt gegeten en gedronken. Het brein gaat zich dan afvragen of je ziek bent geworden door het eten of door het drinken. De volgende keer kun je dan dat specifieke voedsel of dat specifieke drankje laten staan. Het brein moet eigenlijk kansen berekenen: wat is de kans dat ik ziek werd door het eten en wat is de kans dat ik ziek werd door het drinken? Elke dag hebben mensen en dieren te maken met bronnen van gevaar. Dan is het cruciaal dat een brein zo goed mogelijk inschat hoe bang het moet zijn bij welk gevaar. Als reactie op die angst kunnen mensen of dieren dan vechten, vluchten of bevriezen ? de drie standaardreacties op angst.

Schokkend geluidje

De Japanse en Amerikaanse onderzoekers deden eerst een bekend conditioneringsexperiment met ratten als proefdieren. Ze lieten de ratten eerst een geluidje horen en een tijdje later kregen ze een elektrisch schokje. De standaardreactie van deze ratten na zo’n schokje is dat ze ‘bevriezen’ van angst. Elke keer dat de ratten het geluidje aan zo’n elektrisch schokje koppelen, worden ze angstiger bij het horen van alleen al het geluidje.

In het tweede deel van het experiment kregen de ratten weer een aantal keren hetzelfde geluidje te horen, maar zonder dat daar een schokje op volgde. Omdat het verband tussen het geluidje en de schok zo minder duidelijk wordt, worden de ratten minder bang. De onderzoekers zagen dat in het brein van de ratten de verbindingen tussen het gebiedje dat het geluid verwerkt en het gebiedje dat actief wordt wanneer ze angst voelen (de amygdala) zwakker werden.

Brein met glasvezel

Vervolgens stopten de onderzoekers een glasvezel in het angstcentrum van de ratten. Door laserlicht door de glasvezel te sturen, kunnen ze dan kleine groepjes cellen in dat angstcentrum uitschakelen en kijken welk effect dat op het gedrag van de ratten heeft. En dan blijkt dat de ratten een groepje hersencellen in hun angstcentrum hebben dat voor verschillende mogelijke bronnen van gevaar tegelijkertijd berekent hoe bang ze moeten zijn.

Wanneer de hersenonderzoekers dat groepje cellen uitschakelden, terwijl de ratten naar het geluidje luisterden maar geen schokje kregen, dan bleven die ratten nog steeds heel bang voor het geluidje. Hun brein was niet in staat om de kans op gevaar steeds lager in te schatten. Het ontdekte groepje hersencellen is als het ware de kansrekenaar in het angstcentrum van het brein. Omdat angst bij zoogdieren zo’n basale emotie is, denken de onderzoekers dat het bij mensen net zo werkt.

Het brein als voorspelmachine

Deze nieuwe ontdekking past binnen een theorie die het brein ziet als een voorspelmachine. Deze theorie neemt aan dat ons brein niet zomaar een passief systeem is dat op waarnemingen reageert, maar een actief systeem dat voortdurend voorspellingen doet over de omgeving. Elke voorspelling heeft een bepaalde waarschijnlijkheid en elke voorspelling wordt voortdurend geüpdate door nieuwe waarnemingen.

Bron: Tamas J Madarasz et al. Evaluation of ambiguous associations in the amygdala by learning the structure of the environment. Nature Neuroscience, 23 mei 2016