Als je de zin ‘Jan besmeerde zijn brood met…’ afmaakt met het woord ‘sokken’, dan denkt een lezer: hier klopt iets niet. Grammaticaal is het correct, maar de betekenis slaat nergens op. Brood besmeer je met boter, of jam. Komt dat niet, dan blijf je hangen. Hè? Wat staat hier nou? Die reactie in de hersenen kun je meten: 400 milliseconden nadat je het woord ‘sokken’ las, piekt het hersensignaal.
‘Gangbare theorieën stelden dat deze zogeheten N400 een maat is voor problemen met het opbouwen van de betekenis. Maar uit mijn onderzoek blijkt dat de bekende modellen over taalbegrip herzien moeten worden’, zegt promovendus cognitieve neurowetenschappen Harm Brouwer. ‘En nee, dat vindt niet iedereen leuk.’
Repareren
Het brood-met-sokken effect is in 1980 ontdekt door taalonderzoekers Kutas en Hillyard. Zij onderzochten taalverwerking in de hersenen door zwakke elektrische signalen op de hoofdhuid te meten.
In 1992 ontdekten andere onderzoekers een nieuw effect. Als de grammatica van een zin niet klopt, ontstaat er ook een piek, ongeveer 600 milliseconden nadat een proefpersoon de zin heeft gelezen. Lees je ‘de atleten werpt de speer’, dan verschijnt die zogeheten P600-piek. De hersenen proberen de grammatica te repareren, zodat de zin klopt.
Die twee effecten samen pasten bij de theorie dat de hersenen betekenis en grammatica onafhankelijk verwerken. Betekenis onjuist? N400-piek. Grammatica onjuist? P600-piek.
Semantische illusie
‘Maar toen ging het mis’, vertelt Brouwer. In 2004 ontdekte zijn begeleider John Hoeks namelijk iets raars. Volgens de theorie moet een zin als ‘De speer heeft de atleten geworpen’ een N400 opleveren. Het klopt grammaticaal, maar slaat nergens op. Maar Hoeks en collega’s vonden een P600-effect.Onderzoeksgroepen van over de hele wereld bedachten daarop nieuwe modellen van taalverwerking. Allemaal verschillend en behoorlijk ingewikkeld.
‘De overeenkomst is dat ze een speciale extra route inbouwden, waardoor een betekenis van een zin wordt gevormd op basis van de losse woorden: ‘speer, atleten, geworpen… ja, dat past wel ongeveer’— dat snappen we. En daarna kom je bij de grammatica. Omdat je hersenen de betekenis al goedkeurden, denken ze: er zal wel iets mis zijn met de grammatica.’ Dat staat sindsdien bekend als de ‘Semantische Illusie’ puzzel.
De illusie is dus dat de betekenis WEL goed is, althans, dat denken je hersenen. De implicatie is dat het brein een zin kan begrijpen, zónder grammaticale structuur.
Puzzelen
Er ontstonden vijf hoofdmodellen om deze effecten te verklaren. Brouwer: ‘Maar niemand had die modellen nog vergeleken. Ik wilde dat ze konden draaien als computersimulaties – er in feite een wiskundige formule van maken, want dan kan je de modellen echt testen. Maar het is veel werk om alle vijf wiskundig na te bouwen, dus wilden we kijken welke het beste werkt op papier.’
En toen kwam hij tot een andere, nieuwe conclusie. ‘Ik was net drie maanden aio en zat te puzzelen in de bus op weg naar mijn werk en dacht: Shit, we hebben iets enorm over het hoofd gezien! Het was maandag, ik meteen naar mijn begeleider. Die reageerde van jaja, dat zal wel. Maar ik bleef vasthouden want ik wist gewoon dat ik gelijk had: die nieuwe modellen kunnen de onderzoeksresultaten niet verklaren, omdat die N400 gewoon geen maat is voor het opbouwen van betekenis.’
Volgens Brouwer is de N400 een maat voor het opzoeken van de betekenis van een woord in een ‘mentaal woordenboek’. Na de woorden ‘speer’ en ‘atleten’ wordt de betekenis van ‘geworpen’ gewoon sneller opgehaald dan het woord ‘sokken’. De woorden ‘Jan’, ‘brood’ en ‘besmeert’ doen in de verste verte niet vermoeden dat er ‘sokken’ aan te pas zullen komen.
‘Taalbegrip begint pas als de betekenis van het laatste woord is opgehaald. Die moet met de voorgaande woorden geïntegreerd worden tot een samenhangend geheel. En dat zie je gebeuren in die zogenaamde P600, de piek die meestal 200 milliseconden na de N400 te zien is.’
Tegen het zere been van de gevestigde orde natuurlijk. Brouwer: ‘Dit heeft gevolgen voor toekomstig onderzoek: niet de N400, maar de P600 blijkt de sleutel tot hoe mensen taal begrijpen.’
En als dat waar is, dan hadden onderzoekers Kutas en Hillyard in 1980 naast de N400 ook een P600-effect moeten vinden bij ‘sokken op het brood’: een N400, want het woord is moeilijk op te halen, maar óók een P600, want je moet het vreemde woord in context plaatsen. En inderdaad, zegt Brouwer, al hebben Kutas en Hillyard het er niet over, in de plaatjes bij hun artikel is die P600 duidelijk te zien.
Brouwer publiceerde zijn theorie nu bijna een jaar geleden. De eerste reacties waren: dit is zo simpel, dat kan niet waar zijn. Maar nu begint men zijn inzicht langzamerhand te accepteren.
Schoppen
De volgende vraag is: waar in de hersenen speelt zich dit af? Brouwer vermoedt dat er een gebied is dat zorgt voor het ophalen van betekenis, en een ander dat zorgt voor het integreren van het woord in de context. ‘Bestaande onderzoeksgegevens passen bij het door ons voorgestelde anatomische plaatje.’
Zijn nieuwste onderzoek is daarom het omzetten van zijn theorie in een neuraal netwerk: een wiskundig model van de biologische netwerken van zenuwcellen in de hersenen. Een ‘woord’ gaat de black box van het computermodel in, het neurale netwerk. Dat betekent: je voert het netwerk met het activatiepatroon voor dat woord. Dat is dus een mathematische abstractie van een biologische gebeurtenis: de informatie die via je oor de hersenen binnenkomt, het ophalen van de betekenis, en de betekenis combineren met eerdere context.
Brouwer: ‘Het computermodel moet de vraag ‘Wie doet wat met wie in een zin?’ kunnen voorspellen. Mijn hypothese is dat hoe groter de piek van de P600, hoe moeilijker het is om de juiste betekenis te geven.’
Dapper om zo tegen de gevestigde orde aan te durven schoppen. ‘Dapper? Nee, ik geloof gewoon dat het echt zo zit. Die vijf modellen kunnen nu echt wel in de prullenbak. ‘