Congratulations Dr. Van Lieshout!
On June 9, Lieke Van Lieshout successfully defended her thesis, entitled Why So Curious? Well done, Lieke!
Below is her summary (in Dutch):
De mens is van nature nieuwsgierig. We spenderen enorm veel tijd aan het zoeken en consumeren van informatie. Denk bijvoorbeeld aan hoe vaak we elke dag onze smartphone checken, het nieuws lezen, of op het internet aan het surfen zijn. Soms is het direct duidelijk naar wat voor informatie we op zoek zijn en hebben we een duidelijk doel voor ogen. Als we bijvoorbeeld het weerbericht bekijken voordat we het huis verlaten, doen we dit waarschijnlijk omdat we willen weten of het die dag zal gaan regenen. Deze informatie is direct relevant om je dag op een positieve manier te beginnen en negatieve ervaringen te vermijden, gerelateerd aan het maximaliseren van beloningen en/of het vermijden van straffen. We willen bijvoorbeeld niet het risico lopen dat we compleet doorweekt op ons werk aankomen. Als we op zoek zijn naar dit soort direct relevante informatie wordt dat “instrumentele nieuwsgierigheid” genoemd.
Aan de andere kant zijn we vaak ook op zoek naar informatie zonder dat dit direct relevant is. Denk bijvoorbeeld aan alle momenten waarop je doelloos door je Instagram feed of Facebook app aan het scrollen bent. We noemen dit type nieuwsgierigheid ook wel “niet-instrumentele nieuwsgierigheid”. Gezien de hoeveelheid tijd die we spenderen aan het zoeken en consumeren van informatie zonder duidelijk doel, is een belangrijke vraag waarom we zo nieuwsgierig zijn naar deze informatie. Wat zijn de cognitieve en neurale mechanismen die samenhangen met niet-instrumentele nieuwsgierigheid?
Eerdere studies hebben aangetoond dat we nieuwsgierig zijn naar informatie, omdat deze informatie van zichzelf aantrekkelijk of belonend zal zijn. Dit is geformaliseerd in de “information gap” hypothese, die stelt dat onze nieuwsgierigheid gedreven wordt door het verschil tussen wat je op dat moment weet en wat je nog niet weet. Wanneer we ons bewust worden van de gaten in onze kennis (de “information gaps”), wordt onze nieuwsgierigheid getriggerd en willen we informatie zoeken om deze gaten in onze kennis op te vullen. In recente studies werd bijvoorbeeld aangetoond dat makaken een sterke voorkeur hadden voor het verkrijgen van informatie over de grootte van een beloning (bijvoorbeeld druppels water of sap) die ze later zouden krijgen. Dit was het geval, ondanks dat de apen deze informatie op geen enkele manier konden gebruiken om hogere beloningen te krijgen. Een vervolgstudie liet zelfs zien dat deze apen ook bereid waren om een substantieel deel van de beloning op te geven om deze informatie te kunnen krijgen. In het brein van de apen werd gevonden dat dezelfde neuronen die actief waren tijdens het krijgen van beloningen, ook actief waren tijdens het krijgen van informatie. Dit illustreert het idee dat informatie van zichzelf als belonend beschouwd kan worden.
Worden we gedreven door informatie?
Een hypothese die dit werk oproept is dat we nieuwsgierig zijn naar informatie, omdat het als belonend wordt gezien om de onzekerheid die we hebben over de wereld om ons heen te verminderen. Als dit het geval is, zouden we verwachten dat nieuwsgierigheid toe zou nemen als het gat in onze kennis (het verschil tussen wat we weten en wat we nog niet weten) groter is. Met andere woorden: onzekerheid maakt ons nieuwsgierig. Deze hypothese hebben we experimenteel getest in Hoofdstuk 2 en Hoofdstuk 3.
We hebben een nieuwe loterij taak ontwikkeld om deze hypothese te testen. Tijdens de taak kregen proefpersonen verschillende loterijen te zien. Elke loterij bestond uit een vaas met een mix van rode en blauwe knikkers. Beide kleuren knikkers waren geassocieerd met een verschillend aantal punten wat proefpersonen konden verdienen. We vertelden aan de proefpersonen dat er één knikker per loterij getrokken zou worden en dat ze het aantal punten geassocieerd met de getrokken knikker zouden verdienen.
In Experiment 1 van Hoofdstuk 2 vroegen we voor elke loterij hoe nieuwsgierig de proefpersoon was om de uitkomst te zien (“Hoe nieuwsgierig ben je naar de uitkomst?”). Vervolgens had de proefpersoon 50% kans om de uitkomst ook daadwerkelijk gezien. Een belangrijk aspect van deze taak was dat proefpersonen geen manier hadden om te beïnvloeden welke knikker getrokken zou worden en of ze de uitkomst al dan niet te zien zouden krijgen. Op deze manier was de taak niet-instrumenteel. Dat wil zeggen: de proefpersonen hadden geen manier om hun beloning te maximaliseren door middel van hun nieuwsgierigheid.
In Experiment 2 van Hoofdstuk 2 vroegen we voor elke loterij of de proefpersoon de uitkomst wilde zien (“Wil je de uitkomst van deze loterij zien?”). De proefpersoon kon hierop antwoorden met “ja” of “nee”. Indien zij “nee” zeiden kregen ze de uitkomst niet te zien en gingen ze direct door naar de volgende loterij. Indien zij “ja” zeiden kregen ze de uitkomst wel te zien. De uitkomst werd echter niet zomaar getoond: de proefpersonen wisten dat zij 3 tot 6 seconden moesten wachten voordat de uitkomst ook daadwerkelijk op hun beeld verscheen. Op deze manier konden we door middel van een meer impliciete nieuwsgierigheids-maat onderzoeken of mensen ook wilden “betalen” door middel van tijd om de uitkomst van loterijen te kunnen zien. Ook hier was het al dan niet zien van de uitkomst niet-instrumenteel: proefpersonen hadden geen manier om hun beloning te maximaliseren door middel van hun beslissing om de uitkomst te zien.
Het gebruik van dit soort loterijen gaf ons de mogelijkheid om de onzekerheid over de uitkomst van de loterij en de hoogte van de beloningen op een kwantitatieve en onafhankelijke manier van elkaar te manipuleren. De hoogte van de beloningen werd gemanipuleerd door middel van de punten geassocieerd met de rode en blauwe knikkers. De beloning is bijvoorbeeld hoger in een loterij waarin een rode knikker 90 punten waard is en een blauwe knikker 80 punten, dan een loterij waarin een rode knikker 10 punten waard is en een blauwe knikker 20 punten. De onzekerheid van de uitkomst werd gemanipuleerd door middel van de verdeling rode en blauwe knikkers in de vaas. Zo is het onzekerder wat de uitkomst van de loterij zal zijn wanneer er 10 rode en 10 blauwe knikkers in een vaas zitten, dan wanneer er 19 rode en maar 1 blauwe knikker in de vaas zit. Ook werd de onzekerheid gemanipuleerd door middel van het verschil tussen de punten geassocieerd met de knikkers. Het is bijvoorbeeld lastiger in te schatten en dus onzekerder hoe groot de beloning zal zijn als de punten ver van elkaar af liggen (bijvoorbeeld 10 punten voor een rode knikker en 90 punten voor een blauwe knikker), dan wanneer de punten dichter bij elkaar liggen (bijvoorbeeld 40 punten voor een rode knikker en 60 punten voor een blauwe knikker). Op deze manier konden we de gemiddelde hoogte van de beloningen en de spreiding rondom dit gemiddelde (de onzekerheid) onafhankelijk van elkaar manipuleren. Vervolgens hebben we onderzocht of onze expliciete (Experiment 1) en impliciete (Experiment 2) maten van nieuwsgierigheid samenhangen met de hoogte van de beloningen en/of de onzekerheid over wat de uitkomst gaat zijn.
In beide experimenten vonden we sterke effecten van onzekerheid. Dat wil zeggen dat mensen aangaven nieuwsgieriger te zijn en vaker wilden wachten op de uitkomst, naarmate de onzekerheid in de loterij hoger was. Daarnaast waren mensen niet nieuwsgieriger en wilden ze niet vaker wachten naarmate de loterij hogere beloningen bevatte. Hiermee hebben we aangetoond dat niet-instrumentele nieuwsgierigheid vooral gedreven wordt door de onzekerheid van de informatie en niet of in mindere mate door de hoogte van expliciete beloningen.
Is het krijgen van informatie vergelijkbaar met het krijgen van een beloning?
Gebaseerd op bevindingen die suggereren dat informatie en beloningen geassocieerd worden met vergelijkbare hersengebieden, hebben we in Hoofdstuk 3 onderzocht wat de neurale mechanismen zijn die te maken hebben met niet-instrumentele nieuwsgierigheid.
Hiervoor hebben we dezelfde taak gebruikt als in Hoofdstuk 2, waarin we expliciet vroegen hoe nieuwsgierig mensen waren naar de uitkomst voor elke loterij. Het grootste verschil was dat de proefpersonen dit keer in een fMRI scanner lagen terwijl ze de taak uitvoerden.
Voor de analyses hebben we ons gefocust op het moment waarop nieuwsgierigheid werd opgewekt (het moment waarop de loterij aan de proefpersonen getoond werd). Voor dat moment keken we naar de effecten van onzekerheid en expliciete beloning in het brein. We onderzochten specifiek of activiteit in breingebieden die te maken hebben met beloningen gemoduleerd werd door onzekerheid en/of de hoogte van de beloning. Verder hebben we ons gefocust op het moment waarop de uitkomst van de loterij wel of niet op het scherm te zien was. Voor dat moment onderzochten we welke breingebieden betrokken waren bij het zien versus het niet zien van de uitkomst (en dus te maken hebben met het al dan niet verkrijgen van informatie).
De resultaten laten zien dat de onzekerheid over de uitkomst samenhing met activiteit in de pariëtaal cortex. Dit is een gebied dat vaak geassocieerd wordt met het richten van je aandacht op een stimulus. We vonden geen activiteit als een functie van onzekerheid en de hoogte van de beloning in belonings-gerelateerde hersengebieden. Dit was waarschijnlijk het geval omdat nieuwsgierigheid vooral werd opgewekt door de onzekerheid, en niet of in mindere mate door expliciete beloningen (zoals ook aangetoond in Hoofdstuk 2).
Verder was de hersenactiviteit in de pariëtaal cortex, de insula en de orbitofrontale cortex hoger wanneer de uitkomst getoond werd vergeleken met wanneer deze niet getoond werd. Het meest interessante hieraan, was dat de hoogte van het signaal van de insula samenhing met de grootte van de informatie-update. Met andere woorden: hoe meer informatie de proefpersoon verkreeg door het zien van de uitkomst (dus: hoe onzekerder de loterij was), hoe hoger de activiteit in de insula. Verder tonen deze resultaten aan dat het zien van de uitkomst van de loterij activiteit verhoogd in gebieden die met aandacht te maken hebben (zoals de pariëtaal cotex) en in gebieden die te maken hebben met de verwerking van beloningen (orbitofrontale cortex). Verrassend genoeg vonden we geen activiteit in het ventrale striatum, een van de belangrijkste gebieden in het brein die samenhangt met beloningen. We concluderen op basis van deze bevindingen dat niet-instrumentele nieuwsgierigheid die sterk samenhangt met onzekerheid op zijn minst deels is gebaseerd op andere neurale mechanismen dan expliciete beloningen.
Zijn we nieuwsgieriger naar positieve dan naar negatieve informatie?
Naast onzekerheid zijn er nog meer factoren die onze nieuwsgierigheid bepalen. Een voorbeeld hiervan is dat men vaak nieuwsgieriger is naar positieve informatie in vergelijking met negatieve informatie. Denk bijvoorbeeld terug aan de dagen wanneer je net een belangrijk examen achter de rug had. Waarschijnlijk zul je nieuwsgieriger zijn naar de uitslag wanneer je denkt dat je het examen goed gemaakt hebt en waarschijnlijk zult slagen (en positieve informatie verwacht), dan wanneer je het gevoel hebt dat je de toets niet hebt gehaald (en negatieve informatie verwacht). In dat laatste geval wil je het checken van de uitslag misschien zelfs het liefste zo lang mogelijk uitstellen of zelfs vermijden. In Hoofdstuk 4 hebben we onderzocht of het inderdaad het geval is dat we nieuwsgieriger zijn naar positieve dan naar negatieve informatie. Tegelijkertijd hebben we hierbij gekeken of dit samenhangt met de onzekerheid van de informatie.
Om dit te kunnen onderzoeken hebben we eenzelfde loterij taak gebruikt als in Hoofdstuk 2 en Hoofdstuk 3. Het grootste verschil was dat de taak dit keer bestond uit verschillende loterijen waarin proefpersonen een onzeker bedrag konden winnen (en dus positieve informatie zouden krijgen) of een onzeker bedrag zouden verliezen (en dus negatieve informatie zouden krijgen). Zoals in Hoofdstuk 2, vroegen we in Experiment 1 aan de proefpersonen hoe nieuwsgierig ze waren naar de uitkomst van elke loterij, terwijl we in Experiment 2 een meer impliciete maat gebruikten (door te kijken naar of ze bereid waren om te wachten om de uitkomst te zien).
Allereerst vonden we in beide experimenten dat mensen nieuwsgieriger en vaker bereid waren om te wachten naarmate de onzekerheid van de loterijen hoger was. Dit was het geval wanneer ze geld zouden winnen (en de uitkomst positief zou zijn), maar ook als ze geld zouden verliezen (en de uitkomst negatief zou zijn). Dit laat zien dat mensen gedreven worden door onzekerheid en informatie willen krijgen over wat er gaat gebeuren, zelfs als het om negatieve informatie gaat. Daarnaast vonden we ook dat de proefpersonen over het algemeen nieuwsgieriger waren naar de uitkomst van loterijen waarin ze geld zouden winnen, dan naar loterijen waarin ze geld zouden verliezen. Met andere woorden: mensen waren nieuwsgieriger naar positieve dan naar negatieve informatie. Dit laatste effect stond los van het effect van onzekerheid.
Hiermee tonen we aan dat er twee aparte effecten zijn die samenhangen met nieuwsgierigheid. Het ene effect heeft te maken met het verminderen van onzekerheid over wat er gaat gebeuren en het andere effect is gerelateerd aan een voorkeur voor positieve versus negatieve informatie.
Is nieuwsgierigheid een aversieve of een appetitieve drijfveer?
Gebaseerd op deze twee effecten, vroegen we ons af welke emoties er ten grondslag liggen aan nieuwsgierigheid. We zagen in Hoofdstuk 4 dat mensen nieuwsgieriger zijn naar positieve informatie dan naar negatieve informatie. Dit is waarschijnlijk het geval omdat positieve informatie ons een goed gevoel geeft. Aan de andere kant hangt nieuwsgierigheid ook sterk samen met onzekerheid, zoals we gezien hebben in Hoofdstuk 2, Hoofdstuk 3 en Hoofdstuk 4. Maar vinden mensen het eigenlijk wel zo leuk om in deze staat van onzekerheid te verkeren?
We weten dat onzekerheid plezierige elementen heeft. Mensen vinden het bijvoorbeeld leuk om Sudoku puzzels op te lossen in hun vrije tijd en kiezen er soms zelfs voor om zich op te laten sluiten in escape rooms. Aan de andere kant laat de literatuur ook zien dat we onzekerheid eigenlijk helemaal niet zo leuk vinden en het zelfs als aversief of angst-opwekkend beschouwen. In Hoofdstuk 5 wilden we daarom onderzoeken of deze onzekerheids-gerelateerde nieuwsgierigheid appetitieve (plezierige) of aversieve (onplezierige) eigenschappen heeft.
We voerden twee experimenten uit, waarin we eenzelfde loterij taak gebruikten als in de eerdere experimenten (Hoofdstuk 2, Hoofdstuk 3 en Hoofdstuk 4). Het grootste verschil was dat we in Experiment 1 niet vroegen hoe nieuwsgierig mensen waren, maar hoe blij ze waren dat de loterij gespeeld werd. Als de nieuwsgierigheid die samenhangt met onzekerheid appetitieve eigenschappen heeft, dan zouden we verwachten dat blijheid en nieuwsgierigheid beiden hoger zijn wanneer onzekerheid hoger is. Aan de andere kant, als deze nieuwsgierigheid aversieve eigenschappen heeft zouden we een ander patroon zien. Dat wil zeggen, we zouden verwachten dat mensen nieuwsgieriger zijn naar loterijen met hogere onzekerheid (zoals aangetoond in de vorige hoofdstukken), maar dat zij tegelijkertijd minder blij zijn wanneer deze loterijen gespeeld worden.
We vonden bewijs voor deze laatste hypothese: terwijl er een sterke positieve relatie was tussen onzekerheid en nieuwsgierigheid, vonden we een negatieve relatie tussen onzekerheid en blijheid. Dit laat zien dat nieuwsgierigheid, die gedreven wordt door onzekerheid, vooral beschreven kan worden als aversief. Waarschijnlijk zoeken we naar informatie om deze onplezierige staat van onzekerheid te verminderen, wat als belonend beschouwd kan worden.
Is er een link tussen niet-instrumentele nieuwsgierigheid en dopamine?
In Hoofdstuk 6 keken we naar de rol van dopamine in niet-instrumentele nieuwsgierigheid. We deden dit door te onderzoeken of de mate waarin we gedreven worden door informatie, en dus nieuwsgierig zijn, samenhangt met individuele verschillen in dopamine synthese capaciteit. Dit is een interessante vraag, omdat eerder werk heeft laten zien dat dopamine synthese capaciteit samenhangt met individuele verschillen in belonings-gerichte motivatie. In Hoofdstuk 6 onderzochten we of dopamine synthese capaciteit ook samenhangt met een andere vorm van cognitieve motivatie, namelijk niet-instrumentele nieuwsgierigheid.
Om dit de onderzoeken lieten we onze proefpersonen in een experimentele sessie de loterij taak doen. In een aparte sessie ondergingen proefpersonen een [18F]DOPA PET scan om hun baseline dopamine synthese capaciteit te kwantificeren. Het doel was om te onderzoeken of individuele verschillen in dopamine synthese capaciteit samenhangen met de mate waarin de proefpersonen nieuwsgierig zijn, wellicht als een functie van onzekerheid, winst versus verlies, en/of de hoogte van de beloningen.
De resultaten lieten een replicatie van onze eerdere effecten zien: proefpersonen waren nieuwsgieriger naarmate de onzekerheid over de uitkomst van de loterij hoger was en waren nieuwsgieriger naar de uitkomst van loterijen waarin ze zouden winnen dan waarin ze zouden verliezen. We vonden geen relatie tussen de individuele verschillen in dopamine synthese capaciteit en nieuwsgierigheid in belonings-gerelateerde gebieden (het ventrale striatum, de caudate nucleus en het putamen).
Conclusie
Kortom, in deze thesis hebben we aangetoond dat nieuwsgierigheid sterk gedreven wordt door de onzekerheid over wat er gaat gebeuren (Hoofdstuk 2 – 6). Daarnaast zijn mensen nieuwsgieriger naar positieve dan naar negatieve informatie (Hoofdstuk 4 – 6). Hiermee tonen we aan dat er twee aparte effecten zijn die samenhangen met nieuwsgierigheid. Het ene effect heeft te maken met het verminderen van onzekerheid en het andere effect is gerelateerd aan een voorkeur voor positieve versus negatieve informatie. In Hoofdstuk 5 vonden we dat nieuwsgierigheid die gedreven wordt door onzekerheid voornamelijk als aversief gezien wordt. Waarschijnlijk worden we gedreven door informatie om deze onzekerheid op te lossen, wat als belonend beschouwd kan worden.
Daarnaast hebben we onderzocht of het verkrijgen van informatie en het verkrijgen van een beloning samenhangen met dezelfde breingebieden. Door middel van een fMRI studie (Hoofdstuk 3) vonden we dat onzekerheid samenhangt met activiteit in de pariëtaal cortex (een gebied betrokken bij aandachts-gerelateerde processen). Op het moment dat de uitkomst getoond werd, vonden we activiteit in hersengebieden die te maken hebben met aandacht (de pariëtaal cortex) en het verwerken van beloning (de orbitofrontale cortex). We hebben echter geen overtuigend bewijs gevonden dat nieuwsgierigheid samenhangt met activiteit in andere hersengebieden die sterk samenhangen met het verwachten of het ontvangen van een beloning (zoals het ventrale striatum). Ook individuele verschillen in dopamine synthese capaciteit hingen niet samen met nieuwsgierigheid in het ventrale striatum, de caudate nucleus en het putamen (Hoofdstuk 6). We concluderen op basis van deze bevindingen dat niet- instrumentele nieuwsgierigheid op zijn minst deels is gebaseerd op andere neurale mechanismen dan expliciete beloningen.
Hoewel het onderzoek naar niet-instrumentele nieuwsgierigheid nog in de kinderschoenen staat, hebben we met dit onderzoek een belangrijke bijdrage geleverd aan kennis over de cognitieve en neurale mechanismen onderliggend aan niet- instrumentele nieuwsgierigheid.
