Pupillen veranderen sterk van grootte als de lichtinval verandert. Het is echter ook bekend dat pupillen zich verwijden wanneer iemand opgewonden is of zich mentaal inspant. De invloed van cognitieve processen op het verwijden van pupillen wordt toegeschreven aan de activiteit van neuromodulators: chemische boodschappers die communicatie tussen neuronen beïnvloeden. Zulke neurotransmitters, waaronder serotonine, dopamine en noradrenaline, zijn vermoedelijk ook betrokken bij het nemen van onzekere beslissingen, een verschijnsel dat “beslissingsonzekerheid” (decision uncertainty) wordt genoemd.

Verwijde pupillen

Neurowetenschapper Anne Urai, verbonden aan zowel de Brein en Cognitiegroep aan de UvA als het UMC Hamburg-Eppendorf, en haar collega's hebben onderzocht of onzekerheidssignalen snelle veranderingen in pupilgrootte kunnen veroorzaken. Ook keken zij of dit pupilsignaal een verandering in later keuzegedrag voorspelt. Met een infraroodcamera maten zij de pupilgrootte van 27 proefpersonen, die in een donkere kamer voor een beeldscherm zaten. Op het scherm zagen de proefpersonen bewegende beelden, waarover ze beslissingen maakten die varieerden in moeilijkheid. Na elke keuze moesten ze tot drie seconden wachten op een geluidssignaal dat aangaf of hun keuze de juiste was.

Het onderzoek toonde aan dat pupillen het meest verwijden wanneer iemand zeer onzeker is over de juistheid van zijn keuze, en wacht op feedback. “Met behulp van een wiskundig model van beslissingsonzekerheid kunnen we onze uitkomsten koppelen aan eerdere bevindingen, waaruit bleek dat specifieke neuronen in het brein van ratten en apen onzekerheid signaleren”, aldus Urai. De onderzoekers ontdekten ook dat proefpersonen geneigd waren herhaaldelijk dezelfde keuzes te maken, maar dat dit patroon afnam na een sterke verwijding van de pupil. Urai: “Onze keuzes worden sterk beïnvloed door eerdere beslissingen en de omstandigheden daarbij. In dit geval bleek verwijding van de pupil specifiek een vermindering in het herhalen van keuzes te voorspellen. Naar aanleiding van onze bevindingen kunnen we de neurale grondslag van zulke keuzepatronen nader onderzoeken.”

Onzekere beslissingen overzien

Volgens de onderzoekers kunnen deze resultaten bijdragen aan kennis over de manier waarop het brein omgaat met onzekere beslissingen in het dagelijkse leven. Urai: “We nemen voortdurend beslissingen over de wereld om ons heen. Deze resultaten tonen dat het brein de onzekerheid in keuzes inschat, en deze informatie gebruikt om later de keuzestrategie aan te passen.” Urai hoopt dat de bevindingen in de toekomst van nut kunnen zijn in situaties waarbij het maken van de juiste keuze van groot belang is. “Het bestuderen van simpele beslissingen in het lab helpt ons om onzekere beslisprocessen in het algemeen in beter te begrijpen. In situaties waar de juiste beslissing van groot belang is, kunnen we hopelijk ooit onzekere keuzes detecteren en de mogelijke gevolgen ervan afwenden.”

Publicatiegegevens

Urai, A.E., Braun, A. & Donner, T.H. ‘Pupil-linked arousal is driven by decision uncertainty and alters serial choice bias.’ Nature Communications 8,14637 (2017). DOI: 10.1038/ncomms14637.