Het ervaren van cognitieve inspanning is een integraal onderdeel van de alledaagse menselijke ervaring. Het is een kernconstruct in psychologische gedragstheorieën en draagt bij aan verschillende psychiatrische stoornissen zoals ADHD en depressie. Maar ondanks tientallen jaren onderzoek blijven de neurale oorsprong en het functionele doel van cognitieve inspanning slecht begrepen. Dit is een van de belangrijkste openstaande vragen in de cognitieve neurowetenschappen en een grote uitdaging voor het onderzoek naar geestelijke gezondheid.
Onlangs heeft Clay Holroyd een nieuwe, formeel wiskundige theorie van cognitieve inspanning voorgesteld die concepten uit de analyse van dynamische systemen, lineaire controletheorie (LCT), kunstmatige neurale netwerken (ANN’s), cognitieve psychologie en neurofysiologie samenbrengt. De theorie relateert cognitieve inspanning aan het feit dat de neuroanatomie en neurofysiologie van de hersenen sommige neurale toestanden energie-efficiënter maken dan andere. In het bijzonder introduceerde hij het concept van de “controllosphere”, een energie-inefficiënt gebied van de neurale toestandsruimte dat geassocieerd wordt met hoge cognitieve controle, en stelde hij voor dat cognitieve inspanning dient om de systeemtoestand uit dit hoge-energiegebied te halen.
Holroyd is een van de zes wetenschappers uit Gent die een prestigieuze ERC Advanced Grant ontvangen. Het doel van dit project is om de controllosphere-theorie te testen. Dr. Holroyd zal ANN’s gebruiken om menselijke gedrags- en neurale gegevens te simuleren die verzameld zijn in taken die mentale inspanning vereisen, en LCT toepassen op deze modellen om formele voorspellingen te doen over welke neurale representaties meer of minder inspanning vereisen. Vervolgens zal hij deze voorspellingen testen met behulp van een breed scala aan empirische technieken in een reeks experimenten met menselijke deelnemers. De vaststelling van een geverifieerde formele theorie van cognitieve inspanning zal een belangrijke leemte opvullen in de cognitieve neurowetenschappen van cognitieve controle, de klinische praktijk sterk beïnvloeden en belangrijke inzichten verschaffen voor de ontwikkeling van nieuwe kunstmatige-intelligentiesystemen die een evenwicht vinden tussen de computationele functie en energieverbruik.
Lees het verhaal van alle zes ERC-ontvangers op de site van de UGent.
