How to grasp a ripe tomato?

Fortunately, we don't have to think about this when we are standing in the supermarket after a busy day. We carefully grasp that ripe tomato without effort. Such a fluent integration of abstract knowledge ("that tomato is ripe") and spatial information ("it is there") is actually extraordinary. While modern computers beat grandmasters in chess, not even the best robot grasps a ripe tomato as easily as humans do (video), and similarly, no other animal uses tools, let alone gestures, as proficiently.

In my thesis entitles "How to grasp a ripe tomato" I describe the fundamental mechanisms of the interaction between abstract and spatial processing in the guidance of grasping movements. For this research I measured the brain activity of participants using fMRI and EEG, but also directly interfered with brain processes using transcranial magnetic stimulation (TMS).

Previously, it was assumed that movements are primarily spatially planned ("the object is there"), and that abstract knowledge is added as icing on the cake ("but don't squeeze too hard"). However, this technologically innovating research shows that abstract and spatial information are already integrated at the initiation of the movement planning. A coarse framework of the intended movement is constructed ("this is again a ripe tomato that you should grasp like this") in a brain network that is, not by accident, also strongly active during tool use and gesture production. This interaction between abstract and motoric domains forms the foundation of many characteristically human movements.

Hoe grijp je een rijpe tomaat?

Gelukkig hoeven we hier niet over na te denken als we na een drukke dag in de supermarkt staan. Moeiteloos grijpen we die rijpe tomaat voorzichtig. Zo'n vloeiende integratie van abstracte kennis ("die tomaat is rijp") en ruimtelijke informatie ("hij bevindt zich daar") is bijzonder. Terwijl moderne computers grootmeesters verslaan in schaken, grijpt geen enkele robot een rijpe tomaat zo soepel als een mens (video), net zo min als enig ander dier gereedschap, laat staan gebaren, zo veelzijdig gebruikt.

In mijn proefschrift getiteld "How to grasp a ripe tomato" beschrijf ik hoe abstracte en ruimtelijke processen integreren in de aansturing van grijpbewegingen. Voor dit onderzoek heb ik niet alleen de hersenactiviteit van proefpersonen gemeten met fMRI en EEG, maar ook direct beïnvloed met transcranïele magnetische stimulatie (TMS).

Eerder werd aangenomen dat bewegingen primair ruimtelijk worden gepland ("grijp dat object daar"), waarna abstracte kennis als een kers of de taart wordt toegevoegd ("maar knijp niet te hard"). Echter, dit technisch innovatieve onderzoek toont aan dat abstracte en ruimtelijke informatie juist al direct bij het begin van de bewegingsplanning worden geïntegreerd. zo wordt als het ware een raamwerk voor de boogde beweging opgezet ("daar is weer zo'n rijpe tomaat die je zo behoort te grijpen"). dit gebeurt in een netwerk van hersengebieden dat, niet toevallig, ook actief is bij het gebruik van gereedschap en het maken van gebaren. Deze interactie tussen abstracte en motorisch domeinen vormt de basis van vele typisch menselijke bewegingen.