Hoofdstuk 1: Cognitieve psychologie

Wat is “top-down” verwerking?

Verwerking die gestuurd wordt door verwachtingen, voorkennis of context; de hersenen interpreteren zintuiglijke input op basis van wat al bekend is.

Jaar 400 V.C. Empedocles

- Griekse filosoof

- visuele waarneming

- EMISSIETHEORIE: Hij veronderstelde dat we onze buitenwereld kunnen waarnemen doordat

onze ogen een innerlijk vuur bevatten, dat naar buiten straalt => doet objecten

oplichten

Wat is een beperking van de klassieke visie op informatieverwerking?

De klassieke visie ziet het brein als passieve ontvanger van zintuiglijke input, terwijl het brein in werkelijkheid actief voorspellingen maakt

Wat houdt het Predictieve Brein-model in?

Het brein werkt als een voorspellingsmachine die constant verwachtingen genereert over inkomende informatie en fouten tussen verwachting en realiteit probeert te minimaliseren (prediction error).

Wat is prediction error (voorspellingsfout)?

Het verschil tussen wat het brein verwacht en wat het werkelijk waarneemt; deze fout stuurt aanpassingen in het predictiemodel.

Waarom is cognitieve psychologie belangrijk?

Omdat inzicht in menselijk functioneren essentieel is voor onderwijs, technologie, gezondheidszorg, veiligheid, beleid en meer.

Hoe helpt cognitieve psychologie bij de analyse van ongevallen?

Door te begrijpen hoe mensen waarnemen, beslissen en reageren, kunnen we menselijke fouten verklaren en voorkomen

Wat biedt cognitieve psychologie voor irrationeel gedrag?

Ze levert rationele verklaringen door onderliggende cognitieve processen (zoals heuristieken, biases en geheugenvervorming) te analyseren.

Waarom is rationele verklaring van irrationeel gedrag belangrijk?

Het helpt om menselijk gedrag beter te voorspellen, begrijpen en bij te sturen in complexe situaties (bv. risicogedrag, beslissingen onder stress).

Hoe draagt cognitieve psychologie bij aan kennis over Predictive Coding

Het verklaart hoe de hersenen voortdurend voorspellingen maken over de wereld en die bijstellen op basis van nieuwe informatie.

Hoe helpt cognitieve psychologie bij het begrijpen van afwijkend gedrag?

Door te analyseren hoe normale cognitieve processen kunnen ontsporen (zoals bij psychoses, dwangstoornissen of depressie)

Wat zijn hallucinaties volgens cognitieve psychologie?

Verstoringen in predictieve verwerking waarbij de hersenen waarnemingen "verzinnen" die niet overeenkomen met externe input.

Psychologische Functieleer

Psychologische functies

Experimentele Psychologie

Experimentele methode

Psychonomie

Vaststellen van wetmatigheden in

ons gedrag

Cognitieve Psychologie

Nadruk op het vermogen tot

kennisverwerving en

informatieverwerking

Waar en wanneer werd het eerste psychologielaboratorium opgericht?

In Leipzig in 1879 door Wilhelm Wundt - vaak gezien als het officiële begin van de experimentele psychologie.

Wat was het behaviorisme?

Een stroming die mentale processen negeerde en zich enkel richtte op observeerbaar gedrag, dominant in de vroege 20e eeuw.

Wat was de cognitieve (r)evolutie?

Een beweging vanaf de jaren 1950-60 die mentale processen zoals aandacht, geheugen en taal weer centraal stelde in onderzoek.

Cognitieve neurowetenschappen?

Een interdisciplinair veld dat cognitieve processen koppelt aan hersenactiviteit met technieken zoals fMRI en EEG.

Hoe is het onderzoeksveld verbreed?

Naast traditionele thema's worden nu ook emotie, bewustzijn, motivatie en actiecontrole bestudeerd.

Wat is actiecontrole?

De cognitieve processen die betrokken zijn bij het plannen, initiëren en bijsturen van gedrag.

Wat is de replicatiecrisis?

Een probleem waarbij veel psychologische studies (ook binnen cognitieve psychologie) niet opnieuw bevestigd kunnen worden - dit leidde tot meer focus op betrouwbaarheid en open wetenschap

Wanneer begon de cognitieve (r)evolutie?

Rond 1950-1956, als reactie op de beperkingen van het behaviorisme.

Welke technologische ontwikkeling speelde een sleutelrol?

De introductie van digitale computers, die als model dienden voor het menselijk denken

Hoe werd de mens gezien tijdens deze periode?

Als een informatieverwerkend systeem dat input omzet in output via mentale processen.

Wat is de computermetafoor in de cognitieve psychologie?

De vergelijking van het brein met een computer: input → verwerking → opslag → output.

Wat gebeurde er op experimenteel en theoretisch vlak?

Er ontstonden veel nieuwe experimenten en modellen rond geheugen, aandacht, taal en probleemoplossing

Waarom waren de jaren ’70 belangrijk voor cognitief onderzoek?

Veel studies uit deze periode bouwden voort op de basis van de cognitieve revolutie en verkenden nieuwe domeinen.

Wat bedoelt men met de ‘zoektocht naar stadia van informatieverwerking’?

Onderzoekers probeerden mentale processen in afzonderlijke stappen te beschrijven, zoals codering, opslag en responsselectie

Wat waren de eerste studies over (ir)rationaliteit?

Onderzoek naar hoe mensen vaak systematisch afwijken van logische of optimale keuzes, bv. door heuristieken en biases.

Hoe werden economische beslissingsprocessen bestudeerd?

Cognitieve psychologen onderzochten hoe mensen keuzes maken onder onzekerheid, wat leidde tot de opkomst van gedragseconomie

Wie was Claude Shannon?

De grondlegger van de informatietheorie; hij formaliseerde hoe informatie kwantitatief gemeten kan worden

Wat is informatie volgens Shannon?

Informatie is dat wat onzekerheid wegneemt.

Hoe onverwachter een boodschap, hoe meer informatie ze bevat.

Wat is de relatie tussen onzekerheid en predictiviteit?

Hoe moeilijker iets te voorspellen is, hoe meer onzekerheid er is.

En hoe meer onzekerheid er is, hoe meer informatie je krijgt zodra je de uitkomst wél weet.

Andersom: als iets heel voorspelbaar is, dan verrast het je niet - en bevat het dus weinig nieuwe informatie.

zeer invloedrijke psychofysiologische benadering

• Huidgeleiding (o.a. leugendetectie)

• Metingen van Pupilgrootte (aandacht en inspanning)

• Hartslagmetingen (mentale inspanning)

• Elektro-encefalografie (EEG; metingen van hersenactiviteit

Wat betekent 'predictief → comprimeerbaar'?

Als een signaal goed voorspelbaar is, kan het efficiënter (sterker) gecomprimeerd worden, omdat overbodige herhaling weggelaten kan worden.

Decade of the brain

1990-1999

-> PET, MRI

Vanaf de eeuwwisseling

• Realisatie en Cognitie edat emotielkaar beïnvloedde

• Hernieuwde interesse in empirische studies naar bewustzijn

• Realisatie dat “kunnen bewegen” de belangrijkste reden voor het

bestaan van een brein

De replicatiecrisis in de psychologie (2011)

• Een ernstig geval van academische fraude zorgt voor een sneeuwbal

effect

• Voorbeelden van "sloppy" science

• Vervuiling van de literatuur door false-positieve bevindingen

• Noodzaak van replicatie!!!!

Naweeën van de replicatiecrisis

• Wetenschap is zelf-corrigerend: nieuwe intiatieven

• Nieuwe data-analyse technieken

• Open-Science

Covid-19 and beyond:

• Versnelde ontwikkeling van online studies

• Nieuwe onderzoeksvragen:

-> Gevoeligheid voor conspiracy theorieën

-> Vertrouwen in overheid / fake news:

Enkele dissociatie

Wanneer een patiënt een bepaald cognitief vermogen verliest, terwijl een ander vermogen intact blijft.

=> 2 te onderscheiden functies

Dubbele dissociatie

Wanneer twee patiënten elk een omgekeerd patroon vertonen.

→ Sterker bewijs van onafhankelijke gescheiden hersensystemen of cognitieve processen.

Wat is “bottom-up” verwerking?

Informatieverwerking die begint bij de zintuigen en stap voor stap omhooggaat naar hogere cognitieve processen (data-gedreven).

Spatiële en Temporele

resolutie van iedere

techniek (Belangrijk!

EEG/MEG → snel, maar minder precies waar

fMRI → traag, maar precies waar

Single-unit → snel én heel precies, maar invasief

PET en laesies → traag, maar informatief op lange termijn

MEG & ERP (EEG)

Zeer goede temporele resolutie (milliseconden)

Matige spatiële resolutie

Goed voor: snelle hersenactiviteit volgen

TMS (Transcraniële Magnetische Stimulatie)

Matige temporele resolutie (seconden)

Matige spatiële resolutie (kolom- tot kaartniveau)

Goed voor: causaal ingrijpen in hersenactiviteit

PET (Positron Emission Tomografie)

Slechte temporele resolutie (minuten)

Redelijke spatiële resolutie

Goed voor: stofwisselingsprocessen en neurotransmitters meten

Natuurlijke laesies

Goed voor: inzicht in functieverlies na hersenschade

Aangebracht laesies (dierenonderzoek)

Hoge spatiële resolutie (kleinere gebieden)

Functionele MRI (fMRI)

Matige temporele resolutie (seconden)

Goede spatiële resolutie (laag- tot kaartniveau)

Goed voor: activatie van hersengebieden bij taken

visuele waarneming

een proces waarbij ogen een geheimzinnige straling uitsturen

Emissietheorie

theorie dat de ogen licht emitteren (uitstralen)

-> incorrect, maar basis optica en licht

immissietheorie

Licht wordt weerkaatst door objecten rondom ons en onze ogen vangen het op

en zo kunnen we waarnemen

Alhazen

- emissietheorie -> immisietheorie

- Grondslag gelegd van de moderne optica

- Fysica van het licht

- Lichtbronnen gecombineerd met nieuwe bronnen = associaties = associativisme

het associativisme

Samen met reeds bestaande geheugensporen en ideeën vormen sensorische waarnemingen associaties die de basis leggen voor complexere concepten en cognitieve processen.

1) Plato en Aristoteles, begin van de 17e eeuw,

2) 19e eeuw, Ebbinghaus en later behavioristen zoals Pavlov, Thorndike en Skinner.

Pavlov

= Klassieke conditionering: hoe 2 onafhankelijke stimuli met elkaar

geassocieerd kunnen worden

Thorndike

= Operante conditionering: hoe consequenties van bepaalde keuzes een

rol speelden in associatievorm, hoe beloning kan bijdrage aan van een spontaan

gevormde associtie & straf het verzwakken hiervan

Psychologische experimenten:

- Pavlov

- Thorndike

- Kahneman

Top-down en bottom-up verwerking

= continu vergelijken van input via de zintuigen

Predictieve brein

o Brein continu bezig met altijd stapje voor te zijn

o Predcitive coding theorie

o Centraal idee: brein = predictief

Predictieve coding theorie

Ons brein continu bezig om actief interne modellen van onze omgeving te creëren

Modellen= mentale simulaties die worden gebruikt om voorspellingen over toekomst

te maken

Error signaal = mismatch tussen

Kahneman

het priming-effect

+

1) twee verschillende types processen een rol in de menselijke cognitie:

SYSTEEM 1 = snelle, onbewuste processen

- Zonder moeite

- Gevoelig voor bias

2) SYSTEEM 2 = traag, nauwkeurig proces

- Actief bezig

- Minder gevoelig voor bias

Einstellung

= Wanneer we ons instellen op het oplossen van een complex probleem, zullen we te veel achter een simpelprobleem zoeken => simpele oplossing verwerpen we automatisch

Cognitieve psychologie: what’s in a name?

Diverse namen voor het vakgebied:

- Psychologische functieleer

= Studie van menselijk gedrag

- Experimentele psychologie

= experimentele methode

- Psychonomie

= kwantitatief karakter, vaststellen van wetmatigheden in ons gedrag

- Cognitieve psychologie

= vermogen tot kennisverwerking en informatieverwerking

Empirische cyclus

1) Formuleren mogelijke theorie

2) Hypothese opstellen

3) Experiment opzetten

4) Theorie is goed dan behouden, theorie niet goed => verwerpen of aanpassen

Convergerende operaties

= wanneer je alle experimenten en methoden verzamelt en convergeert, kan men meer vertrouwen in het idee krijgen

-> Je model is gefalsificeerd als er bevindingen zijn die niet in je model passen of je model tegenspreken

-> belang replicatie

oprichting van psychologische laboratoria

1879

- = start psychologie als wetenschappelijke discipline

- Wundt (structuralisme) eerste officiële psychologische laboratorium aan Leipzig

• Weber en Fechner

• Richte zich vooral op de vraag ‘wat is de essentie van bewuste ervaring? => beroep op intorspectie

• Gebruikten psychofysische methode om wetmatigheden in onze visuele waarnemingvast te stellen

• Weberfractie = kleinste waarneembare verschil tussen 2 objecten

1890-1891

- Eerste labo experimentele psychologie aan UGent door Van Biervliet

- Heymans richtte psychologische labo aan UGroningen

- William James beschouwd als grondlegger psychologie in V.S.

behaviorisme

- Kritiek op subjectief onderzoek van mentale processen binnen structuralisme -> niet betrouwbaar

- Watson

ð objectief observeerbaar

ð ‘Psychologie zou zich meten beperken tot het beschrijven van deze stimulus-responsassociaties en het vastleggen van wetmatigheden hierin’

ð ‘Men moet niet speculeren over mentale processen’

ð Vergelijkbaar met hoe ethologie diergedrag bestudeerd

- Stimulus als enige controle en respons als enige observatie

- Conditionering MAAR schiet tekort om gedrag in termen vn pure stimulus-respons tebeschrijven

cognitieve revolutie in de jaren 50

- Computermetafoor (jaren ’50) = cognitieve psychologie werd geïnspireerd tov computerwetenschappen

= menselijke informatieverwerking ~ software -> hersenen ~ hardware = menselijke informatieverwerking bestaat uit symboolmanipulatie: we verwerken info die in symbolische vorm kan worden waargenomen, opgeslagen en gemanipuleerd

= KLOPT NIET

- Spatiale navigatie + concept cognitieve kaart

- Capaciteit KTG

- Tversky: stelde vast dat men irrationele beslissingen nemen (niet op logica)

- Atkinson & Shiffrin: vraag of cognitieve processen automatisch of gecontroleerd verlopen

- Mentale representaties

Waarom in de jaren 50?

=> Behaviorisme schoot te kort => verloor invloed

=> eerste computers //metafoor menselijke informatieverwerking

Structuralisme -> behaviorisme -> cognitieve psychologie

Shannon

Informatie = informatie is de mate van onzekerheid die je wegneemt ter gevolge van de boodschap

- De onzekerheid die je wegneemt = 1 bit

- Predictie = door stukjes onzekerheid weg te nemen

- Compressie = je reduceert de mogelijkheden

Machine learning-algoritmes

= computers geb op mens (het omgekeerde): algoritmes gebruikt voor gezichtsherkenning

Belichaamde cognitie

= cogn processen worden gedreven door interpretatie v/d signalen die ons lichaam afgeeft & door noodzaak om ons lichaam te kunnen controleren

Computermetafoor begint oorspronkelijke invloed te verliezen

(1) Door discrepantie tss capaciteiten mensen/computer

(2) Door dat we brein niet los kunnen zien van lichaam

=> Onstaan cognitieve neurowetenschap: instaat stelt relatie hersenen & cognitie te bestuderen

Psychogysiologie

Fysiologische signalen v/h lichaam relateren aan cognitieve processen

1999

revolutie door beeldvormende technieken (terwijl patiënt taak uitvoerd)

• PET = bloeding hersenen in kaart brengen -> lage radioactieve stof in hersenen

• MRI = simpeler, sec pet sec kijken hoe breinactiviteiten veranderen

multidisciplinaire benadering

Samenwerking tussen verschillende disciplines

nieuwe rol voor emotie en bewust zijn

= Ontwikkeling van cognitieve modellen voor emotieregulatie

Er is meer ruimte om vragen te bestuderen die vroeger verboden terrein waren

=> Dennett: relatie hersenactiviteit & bewustwording bestuderen

=> Chalmers: welke aspecten van bewustzijn (nt) toegankelijk zijn voor empirisch onderzoek

De replicatiecrisis

= Besef dat er een groot probleem was ontstaan in de wijze waarop wetenschap werdbeoefend ~ Diederik Stapel

- Probleem ten aanzien van betrouwbaarheid resultaten:

-> Selectieve publicatie van positieve resultaten

-> P-value hacking

-> Te sterke focus op innovatief onderzoek

-> Te weinig replicaties van bestaande studies

3 redenen om studie te weigeren

• Grove fouten

• WETENSCHAPPELIJKE REDEN: gelegen in de methode die gebruikt wordt om te testen of een experiment effect heeft opgeleverd -> kans op toeval

• Niet-wetenschappelijke reden

Filedrawer-effect

19 studies zinloos, 1 studie statistisch significant MAAR dat is toeval door de p-waarde en die gaan ze dan publiceren = bias!

De 4 pijlers van de cognitieve psychologie

(1) gedragsonderzoek

(2) computationeel modelleren

(3) cognitieve neuropsychologie

(4) cognitieve neurowetenschappen

Cognitief gedragsonderzoek

= simpele computertaken

- Belangrijke uitdaging hier is taken te ontwikkelen die puur zijn

- De meeste cognitieve taken vereisen een mix van verschillende processen

sterktes cognitief gedragsonderzoek

Basis gevormd voor begrip van menselijke cognitie

Cognitieve neuropsychologie heeft zich pas kunnen ontwikkelen nadat er obv cognitieve theorieën duidelijkheid ontstond over welke stoornissen theoretisch relevant waren

Basis voor ontwikkeling in de cognitieve neurowetenschap

Beperkingen cognitief gedragsonderzoek

labo beïnvloedt gedrag (tov natuur)

moeilijk generaliseren

mentaleenkel meten hoelang een reactie duurt,en of die juist of fout is

=> enkel indirecte evidentie voor onderliggende cognitieve processen

Theorieën vaak zeer algemeen beschreven worden

=> feitelijk te vaag om zeet specifieke predicties voorvervolgonderzoeken te genereren

Resultaten van bepaalde taak/paradigma heel ergspecifiek zijn

=> ze generaliseren nauwelijks/niet naar andereexperimenten

mentale chronometrie

de studie van reactietijden

Von Helmholtz

eerste die erin slaagde de snelheid van zenuwimpuls te nemen

subtractiemethode

de tijdsduur ve psychologie proces w geschat door in 1 experimentele conditie wel een beroep te doen op dit proces en in een tweede conditie geen beroep te doen

de additieve-factorenmethode

// verbeterde substractiemethode

slechts 1 taak voor alle cognitieve processen -> verschillende manipulaties in 1x

=> betrouwbaar indien vele trials en gemiddeldes

(zuivere taak, betrouwbaar door herhaling

Computationeel modelleren

= computerprogramma’s die intelligent gedrag nabootsen

=> problemen op te lossen op de manier die overeenkomt met menselijke cognitieve processen = biologisch plausibel

- in 2 vormen voorkomen:

1 Productiesysteem (oudste)

2 Neuronale netwerken

productiesystemen

= Productieregels geven aan wat het programma moet doen wanneer aan bepaalde voorwaarden voldaan is

- WG (tijdelijk opslag)

- zelf in staat om nieuwe productieregels aan te maken (leren)

neuronale netwerk

ð Knoop = variabele die bepaalde activatiewaarde kan aannemen

ð Informatie is gepresenteerd als activatiepatroon dat over verschillende knopen verspreid is

ð Iedere knoop is verbonden met andere knopen -> aantal lagen

ð Iedere verbinding heeft positief of negatief gewicht => activatie of inhibitie knopen

Vaak georganiseerd in aantal lagen

1. Input-waarden:

• Er is input die wordt doorgegeven naar de inputlaag

2. Inputlaag:

• Stimulus wordt gecodeerd in vorm van activatiepatroon

3. Outputlaag:

• Antwoordpatroon is klaar

4. EVENTUEEL Tussenlagen:

• Transformatie naar intermediair activatiepatroon

• Tussen inputlaag en outputlaag

Machine learning-algoritmes:

= neuronaal netwerk om gezichtsherkenning te kunnen

ð Hier is de inputlaag verschillende individuele pixels van de foto

ð Outputlaag is is één knoop die wel geactiveerd wordt wanneer de foto een gezicht bevat en die niet geactiveerd wordt wanneer de foto geen gezicht bevat

a) Back-propagation

b) Genetisch algoritme

Cognitieve neuropsychologie

= het bestuderen van het gedrag dat wordt vertoont door patiënten met een hersenbeschadiging

= de studie van de hersenbeschadiging kan ons leren over normale cognitieve functies

assumpties

1. Functionele modulariteit

2. Anatomische modulariteit

3. Functionele architectuur is uniform over individuen

4. Aftrekbaarheid

Dissociaties

er is een verschil in score tussen patiëntgroep & controlegroep =

nog geen conclusies!!!!

Dubbele dissociatie

= patiëntgroep: slecht in A goed in B <-> controlegroep: goed in A slecht in B

=> twee patiënten met verschillende stoornissen vergelijken

=> Nu is er WEL evidentie voor de verschillen