Roshan's lab at NVP 2025

Our lab is excited to attend the 2025 Dutch Brain & Cognition Winter Conference in Egmond aan Zee from December 17 to 19. We’ll be participating with presentations and during poster sessions. Come and find us to get to know us and discuss our latest findings!

This year's labmembers & projects:

Helena Olraun: Defining the cortico-striatal mechanisms of selective working memory gating

We investigated how the brain selectively controls what enters and leaves working memory by combining a novel input/output gating task with high-field fMRI. Across studies, we show that working memory gating engages cortico-striatal circuits and produces neural gain in relevant sensory cortex. Crucially, ultra-high-field data reveal preliminary evidence for layer-specific cortical connectivity, suggesting distinct feedforward and feedback mechanisms for input and output gating.

Natalie Nielsen: Distraction-related reduction of ruminative thoughts

Worrying, overthinking, replaying things that happened in the past without finding a solution is called rumination. Rumination is common in anxiety and depression and linked to memory problems. Past research shows that when we recall a memory, it can change. In this study, we tested whether distraction affects negative thoughts more than neutral ones. Participants linked personal thoughts to pictures, after which they focused on one, and were sometimes distracted. After 24 hours, they rated their thoughts again. Negative thoughts became less negative over time, even without such effects during the task. This suggests that the task itself might have helped weaken ruminative thinking 24 hours later.

Egbert Hartstra: Dissociable controllability and value signals in medial frontal cortex and striatum during reinforcement learning

During this talk, I will present the results of a recent fMRI study investigating whether environmental controllability provides the brain with an important source of information for deciding to rely on automatic but inflexible behaviour or on goal-directed but resource-intensive behaviour. Results show that when participants had control over their environment, they relied less on automatic behaviour. Furthermore, fMRI analyses revealed that the medial prefrontal cortex tracks environmental controllability, while action- and state-value signals were observed in dorsal-lateral and ventral-medial striatum. This suggests that the brain tracks both controllability and action-value computations in different brain regions when deciding how to act.

Marwan Engels: Establishing the reliability of a task measuring the impact of controllability on motivation

Motivated behavior depends not only on reward anticipation, but also on beliefs about how much control we have over our environment. We developed a motivational go/no-go task to disentangle controllability from reward value, and, in this study, assess its reliability across sessions. Model-agnostic Bayesian analyses of reliability demonstrate moderate reliability for action-outcome learning. Our next step is employing more complex computational models that capture dissociable trial-wise fluctuations in controllability and reward anticipation to increase test-retest reliability. These findings pave the way for our upcoming transcranial ultrasonic stimulation study where we will target the striatum and pregenual ACC to causally test their causal mechanistic roles in motivation.

Upasana Shah: Disentangling effects of serotonin in Motivation as a function of controllability and reward anticipation

Serotonin has been implicated in motivated behaviour and learned helplessness, with greater release when outcomes are uncontrollable. However, the computational mechanisms by which serotonin shapes motivation remain unclear, as prior studies confound controllability and value. In this poster, I will present ongoing work on a task that dissociates controllability from value while using an SSRI manipulation. Preliminary unblinded analyses suggest higher reward anticipation in low-control/high-value contexts, higher controllability inference in high-control/low-value contexts, and an increased influence of valence on Pavlovian bias as a function of controllability. In the future, we expect to clarify the role of serotonin in decision making by examining how serotonin modulates value, controllability, and motivational biases.

Yanfang Xia: Anticipatory pupil dilation is enhanced by threat and suppressed by control beliefs

We face stressors every day, yet we are not constantly stressed. What are the cognitive mechanisms regulating the perception and response to stressors?

In this talk, I will share evidence that our physiological stress responses are shaped by control beliefs in the environment. Building on work on learned helplessness, we used a shock-avoidance learning task manipulating controllability and stress-relief anticipation. We show that while threat enhances anticipatory pupil dilation, control beliefs suppress it.

Interested in the remarkable power of our minds regulating bodily stress responses? Join the session “Cognitive Control & Executive Functioning” at 10:30 on 19 December 2025 😊

Info
Comment
Written by Marwan Engels On

Interview: Roshan Cools on the value of international experience for a career in science

“Professor of Cognitive Neuropsychiatry Roshan Cools is one of the members of the Social Sciences advisory committee for the newly launched Ammodo Science Fellowship, a EUR 50,000 to EUR 200,000 postdoctoral fellowship for research abroad. We asked her for the when writing a research application and the value of international exchange. Before taking a permanent position at the Radboudumc in Nijmegen in 2007, Cools spent several years doing research abroad including a two-year postdoc in the US city of Berkeley. “It was the most fantastic time of my life,” she says.”


Click here to read the full interview.
Picture from: https://www.ammodo.org/en/reflecties/roshan-cools/

Info
Comment
Written by Natalie Nielsen On

Speaking (with) your mind: How we can use brain-computer interfaces to communicate without speech

For social creatures such as humans, communication is key. However, certain conditions can make verbal communication difficult. Recent studies have been able to use Brain-Computer Interfaces to translate brain signals to speech so they can help speech-impaired patients communicate without needing to speak.

Click here to read more.

Post by Helena Olraun at Donders Wonders
Featured image by sudatimages on shutterstock

Info
Comment
Written by Natalie Nielsen On

Roshan Cools bij Radboud Reflects over 'Telefoons de school uit: betutteling of broodnodig?'

“Aankondiging - De telefoon de klas uit. Het is duidelijk dat dit beter is voor de concentratie en het leervermogen. Maar gaat dat wel ver genoeg? Moet niet de hele school een telefoonvrije zone worden? Juist in de pauzes en op de gangen bepalen telefoons hoe kinderen met elkaar omgaan. Moeten kinderen op school vrij van sociale media hun sociale vaardigheden kunnen opdoen, of horen telefoons er tegenwoordig nu eenmaal bij? Kom luisteren naar neurowetenschapper Roshan Cools en ontwikkelingspsycholoog Loes Pouwels en ontdek welke effecten telefoons op scholen hebben op het leervermogen en de sociale ontwikkeling van kinderen.”

Klik hier om het volledige rapport te lezen.

Info
Comment
Written by Natalie Nielsen On

Living on autopilot: the role of dopamine

Do you ever Google a healthful diet for your cat but end up scrolling through pet meme videos? You unintentionally do this because your attention is distracted by the pet videos that make you happy. Humans are attracted to rewarding cues in the environment, like memes, deviating from the actions we were actually planning to do. This is a hardwired bias that shapes our behavior automatically. Our recent study shows that the amount of the brain chemical dopamine might explain these mindless actions.

Click here to read more.

Post by Ping Chen at Donders Wonders

Info
Comment
Written by Guest User On

Why put in the effort if there is nothing to learn?

Cognitive effort avoidance is an intuitive concept, especially when faced with the demands of academic programs. However, as all academics would appreciate, many of us continue to persist in our specialized fields despite this challenge. This paradox led to the research question whether all effort is created equal.

Click here to read more.

Post by Ceyda Sayalı for Radboudumc Research Newsletter

Info
Comment
Written by Guest User On

Mapping space, episodes and values in the hippocampus - Congratulations Dr. De Haas!

On June 28, Dr. Naomi De Haas successfully defended her PhD thesis. Well done, Naomi!

Here is her summary of her work (in Dutch):

Net zoals waarschijnlijk alle promovendi, moest ik veel obstakels overwinnen om mijn scriptie af te ronden. Eén ding vond ik echter minder erg: het wonen en werken in Nijmegen. Dat komt natuurlijk omdat Nijmegen een aantal erg leuke cafés heeft. Maar ook doordat het, waar je ook woont, minder dan een kwartier duurt om naar je werk te fietsen. Ik vind het echter vooral leuk vanwege het jaarlijkse meerdaagse openluchtfestival. Miljoenen bezoekers uit de hele wereld verzamelen zich dan in deze middelgrote stad om te feesten. Ik heb erg mooie herinneringen aan dit evenement. Zo denk ik wel eens terug aan het moment dat ik met mijn vrienden aan de rand van de rivier zit. Het is een warme zomeravond en wij zitten in een massa van vrolijke mensen naar het vuurwerk te kijken. Maar, die massa mensen brengt soms ook wat problemen met zich mee. Kijk, de eigenlijke oorsprong van het festival is een vierdaagse mars. De deelnemers moeten elke dag een andere (extreem lange) route wandelen. Als gevolg daarvan wordt elke dag een andere reeks straten afgesloten voor het grote publiek. Dit geeft mij (en vele, vele anderen) de uitdaging om elke dag opnieuw een omweg naar het kantoor te plannen.

Op dit punt zou je je kunnen afvragen waarom ik dit verhaal vertel. En verder hoe dit alles in verband staat met het onderwerp van mijn scriptie. Ik heb een heel specifiek hersengebied bestudeerd: de hippocampus. Wat mij fascineert aan de hippocampus is dat hij betrokken is bij zeer verschillende aspecten van dit verhaal. Zo weten wij dat de hippocampus belangrijk is voor het onthouden van gebeurtenissen. Denk maar weer terug aan mijn herinnering bij de rivier. Waar ik samen met mijn vrienden naar het vuurwerk kijk. Tegelijkertijd speelt de hippocampus een grote rol voor het oplossen van navigatieproblemen. Bijvoorbeeld de fietstocht van mijn huis naar het kantoor. Dat brengt mij tot de kern van dit proefschrift: hoe ondersteunt de hippocampus blijkbaar verschillende functies als geheugen en navigatie? Hiervoor heb ik samen met mijn collega’s drie experimenten uitgevoerd.

In het eerste experiment hebben we de mentale kaarten die de hippocampus vormt van onze omgeving onder de loep genomen. Denk terug aan het verhaal: ik fiets vaak van mijn huis naar kantoor. Hiervoor heb ik een mentale kaart van Nijmegen (of in ieder geval delen daarvan) nodig. Als ik een kaart van Nijmegen voor je zou leggen, zou ik een rechte lijn kunnen trekken tussen mijn huis en het kantoor. Dit is de Euclidische afstand. Ik zou ook de route kunnen tekenen die ik moet fietsen om naar het kantoor te komen. Dit is de route afstand. Nota bene kon ik mijn regulaire route zelfs aanpassen toen ik tijdens het festival nieuwe wegversperringen tegenkwam. Waaruit blijkt dat deze mentale kaart ook flexibel moet zijn. In de eerste studie hebben we gekeken naar representaties in de hippocampus van deze verschillende afstandsmetingen en hoe deze worden bijgewerkt wanneer er snelkoppelingen of omwegen worden ingevoerd. Om navigeren uit het echte leven in het lab na te bootsen, lieten we de deelnemers een computerspel spelen. Zij moesten hun weg vinden in een grote virtuele stad. Zo konden we manipuleren welke routes de deelnemers van de ene naar de andere locatie konden nemen. Met behulp van functionele kernspintomografie (fMRI) hebben we gemeten hoe de hippocampus een mentale kaart van deze virtuele omgeving vormt en bijwerkt. Onze resultaten tonen aan dat de hippocampus zowel de Euclidische als de route afstand tussen belangrijke locaties kan coderen. Daarnaast liet het zien dat de mentale kaarten van de hippocampus kunnen worden geupdatet wanneer deelnemers nieuwe routes moesten bedenken om op hun bestemming te komen.

In het tweede experiment hebben we op hetzelfde moment gekeken naar hippocampale verwerking van navigatie en het episodisch geheugen. We hebben twee tegengestelde ideeën getest. Een idee is dat de hippocampus dezelfde coderingsmechanismen gebruikt bij navigatie als bij het episodisch geheugen. Het tweede idee gaat ervanuit dat verschillende subregio's in de hippocampus betrokken zijn bij een van de beide functies. De vraag is of de hippocampus mijn herinnering van het vuurwerk op dezelfde manier verwerkt als mijn fietstocht naar kantoor. Of zijn er verschillende delen van de hippocampus die voor het ene coderen, maar niet voor het andere? Om deze vraag te beantwoorden hebben we de ruimtelijke en episodische relaties tussen items gemanipuleerd. Tijdens een navigatietaak verschenen er items op twee verschillende locaties in een virtuele stad. Hierdoor waren items die op dezelfde locatie verschenen meer ruimtelijk verbonden dan items die op verschillende locaties verschenen. Gelijkwaardig verschenen de items in twee verschillende verhalen tijdens een episodische taak. Dit betekent dat items die in hetzelfde verhaal verschenen meer episodisch verbonden waren dan items die in verschillende verhalen verschenen. We gebruikten opnieuw fMRI om te meten hoe de hippocampus deze ruimtelijke en episodische relaties verwerkt. Onze resultaten ondersteunen het idee dat de hippocampus episodische en ruimtelijke relaties integreert en op dezelfde manier verwerkt. Maar we vonden geen bewijs, dat verschillende subregio’s van de hippocampus navigatie meer verwerken dan geheugen of vice-versa.

In het derde en laatste experiment wilden we een stap verder gaan dan geheugen en navigatie. Wij stelden de vraag of de hippocampus dezelfde mechanismen ook gebruikt voor andere cognitieve functies. Tot nu hadden we onderzocht hoe de hippocampus een kaart vormt van onze werkelijke en fysieke omgeving. Nu testten we het idee dat de hippocampus bovendien ook 'abstracte' kaarten vormt van verschillende aspecten van onze wereld. Dit kan ik het makkelijkste uitleggen met weer het voorbeeld van de Nijmeegse zomerfeesten. Tijdens dit evenement heb je veel verschillende podia. Op deze verschillende plekken wordt tegelijk live muziek gespeeld. Ik moet dus mijn opties afwegen om te beslissen naar welke act ik wil gaan. Er kunnen verschillende criteria zijn die mijn beslissing beïnvloeden. Zoals hoe leuk ik de muziekstijl van de act vind. Of hoe druk het zal zijn. Gezien het feit dat ik erg klein ben, vooral voor Nederlandse begrippen, is dit ook een belangrijk criterium. Er zijn meerdere manieren om deze twee criteria af te beelden. Een daarvan is het tekenen van een tweedimensionale abstracte ruimte. Daarbij geeft de ene as weer hoe leuk ik de muziekstijl vind. De tweede as geeft daarnaast aan hoe groot de kans is dat ik het podium kan zien. In het derde experiment wilden we het idee testen dat de hippocampus dezelfde mechanismen kan toepassen die hij gebruikt om de fysieke ruimte te representeren om zo'n abstracte ruimte te representeren. Tijdens het experiment associeerden de deelnemers items met twee soorten (numerieke) waarden. Net als in het voorbeeld vertegenwoordigde elk type waarde één as van een tweedimensionale “waarde-ruimte”. Vervolgens hebben we met fMRI getest of de hippocampus afstanden in zo'n waarde ruimte kan weergeven. Net zoals in het eerste experiment, waarbij we ontdekten dat de hippocampus afstanden in een virtuele stad kan coderen. We vonden echter geen bewijs dat de hippocampus de mechanismen die we in het eerste experiment vonden, toepast op een abstracte waardenruimte.

Samengevat: wij weten dat de hippocampus belangrijk is voor zowel navigeren als herinneren. Het werk van dit proefschrift versterkt het idee dat de hippocampus vergelijkbare mechanismen gebruikt om deze twee functies te ondersteunen. Het laat zien dat de hippocampus flexibele kaarten vormt. En dat deze kaarten ruimtelijke en episodische informatie kunnen integreren. Het suggereert dus dat de hippocampus mijn herinnering aan het vuurwerken mijn fietstocht naar kantoor inderdaad op dezelfde manier verwerkt.

Tot slot ontstond de vraag of de hippocampus ook andere, meer abstracte functies in deze mentale kaarten kan verwerken. In mijn laatste experiment kon ik geen bewijs vinden voor representaties van abstracte kaarten in de hippocampus. Daarom denk ik dat dit wel een interessante vraag is voor toekomstig onderzoek. Onder welke specifieke omstandigheden vormt de hippocampus mentale kaarten en onder welke niet?

Info
Comment
Written by Guest User On