Natuurkundige en computerwetenschapster Hannah Pinson (VUB), winnares van de Agoriaprijs 2018, onderzocht hoe de neuronen in onze hersenen met elkaar communiceren. Dat deed ze niet door levende hersenen te bestuderen, maar door een netwerk van gekweekte hersencellen op een supergevoelige sensor te plaatsen. Daarvoor trok ze naar het MIT in Boston, waar ze onderzoek doen naar artificiŽle intelligentie.


Als natuurkundige en computerwetenschapster werkte Hannah Pinson aan twee masterproeven tegelijk, maar van neurowetenschappen wist ze aanvankelijk weinig af. Ze leerde in sneltempo bij over dit onderwerp.†

Hannah Pinson kreeg vorig jaar de Agoriaprijs 2018 voor haar scriptie over menselijke neuronen uit handen van Agoria-experte Mieke Vermeiren

"We boeken enorme vooruitgang op het gebied van artificiŽle intelligentie, maar we weten nauwelijks hoe de menselijke intelligentie in elkaar steekt." Op zich is dat niet verwonderlijk, aldus Pinson: "Neuronen, de cellen waaruit onze hersenen zijn opgebouwd, zijn zo klein dat het tot voor kort onmogelijk was om de activiteit van een groot netwerk aan neuronen precies te meten."†

De activiteit van neuronen in ťchte hersenen meten is ook vandaag nog te moeilijk: de cellen in het brein zitten te dicht op elkaar. Daarom deed Pinson haar onderzoek op een gekweekt netwerk van neuronen, gemaakt op basis van stamcellen door collega's aan de universiteit van Harvard. Geen stamcellen uit embryo's, maar stamcellen afgeleid uit huidcellen.

Drumsolo's

Dat gekweekte netwerk plaatsten ze op een supergevoelige sensor. Om informatie te verwerken zenden de neuronen voortdurend kleine elektrische signalen uit: de sensor registreerde het ritme van de signalen.†

Hannah Pinson vergelijkt het met drummers: "Neuronen spelen zonder enig ritme en compleet uit de maat, een beetje alsof een driejarige kleuter een experimenteel stukje jazz aan het opvoeren is. Een ongestructureerd kabaal dat nochtans de basis vormt van alles wat je zegt, denkt en doet."†

Uiteindelijk wilden ze de communicatiepatronen in het netwerk ontdekken: "Welke neuronen zenden zenuwimpulsen uit naar welke andere neuronen, en hoe lang doen die signalen erover om hun doel te bereiken? Niet eenvoudig, want neuronen zijn erg wispelturig. Soms produceren ze een zenuwimpuls zonder eerst een signaal van een ander neuron te hebben ontvangen."†

Om die communicatiepatronen te ontdekken, moesten ze eerst alle informatie verwerken met geavanceerde statistische methodes en computerprogramma's. "Hierdoor konden we onder meer aantonen dat, in netwerken waar neuronen veel connecties vormen, de zenuwimpulsen gesynchroniseerd geraken. Hoe meer connecties er zijn, hoe meer de neuronen dus in dezelfde maat begonnen te drummen."†

Zelfrijdende auto's

Op basis van deze conclusies, die ze in haar fysicamasterproef verwerkte, schreef ze een tweede masterproef in de computerwetenschappen. Daarin onderzocht ze hoe deze inzichten in biologische intelligentie vertaald kunnen worden naar artificiŽle neurale netwerken. Pinson: "ArtificiŽle neurale netwerken zijn computerprogramma's waarin sommige eigenschappen van biologische neuronen verwerkt zijn. Ze worden gebruikt in zelfrijdende auto's, beursvoorspellingen of objectherkenning in foto's."†

Met haar dubbele masterproef won Hannah Pinson de Agoriaprijs voor technologisch en innovatief onderzoek. Daarnaast werd ze ook genomineerd voor de Eosprijs. Momenteel werkt ze aan een doctoraat waarbij ze haar huidig onderzoek aan de VUB verderzet. Voor dat onderzoek keert ze nog regelmatig terug naar het MIT.

Promotoren: prof. Tom Lenaerts en prof. Vincent Ginis; begeleiding door prof. Max Tegmark (MIT)

Meer weten? scriptiebank.be/drummendeneuronen

De Agoriaprijs

†Hannah Pinson won in 2018 de Agoriaprijs.

Ook dit jaar gaat Agoria opnieuw op zoek naar de beste scripties rond technologie en innovatie. Deelnemen aan deze prijs kan door je thesis in te sturen voor de Vlaamse Scriptieprijs. Scripties over technologie en innovatie worden automatisch ook geselecteerd voor de Agoriaprijs.

De winnaar van de Agoriaprijs 2019 ontvangt een prijs ter waarde van 1.500 euro. Deadline is 6 oktober 2019.

Alle info en inschrijven: scriptieprijs.be

De Vlaamse ScriptieKrant

Dit artikel verscheen in de Vlaamse ScriptieKrant. Vlaamse ScriptieKrant is een driemaandelijkse uitgave waarin Scriptie vzw sterke bachelor- en masterproeven van deelnemers van de Vlaamse Scriptieprijs in de kijker zet. Lees je liever op papier? De ScriptieKrant is gratis te verkrijgen in alle Vlaamse openbare bibliotheken!†