Inloggen
Laatste nieuws

Baas in eigen brein

Plaats een reactie

Over hersenen en bewustzijn




Bewustzijn, het lijkt zo eenvoudig: iedereen heeft het, dus iedereen weet wat het is. Zou je zeggen. Maar niets is minder waar. Wie bijvoorbeeld voor een sluitende definitie van het begrip aanklopt bij de neurowetenschap, komt bedrogen uit.

Op het eerste gezicht is er veel bekend over het totstandkomen van bewustzijn. Bij gewervelde dieren, dus ook bij de mens, stuurt de reticulaire formatie, een structuur in de hersenstam en het verlengde merg, de algemene activatie van alle overige hersendelen aan. Het gevolg is dat de activatiedrempel van zenuwcellen voor meer specifieke prikkels gemakkelijker wordt overschreden. We zijn wakker en zijn ons bewust van de omgeving en van onszelf: ziedaar het bewustzijn. Tijdens diepe slaap (droomslaap is een ander verhaal) of tijdens narcose is die diffuse activatie afwezig, en worden bovendien allerlei sensorische ingangen naar de hersenschors geblokkeerd door het schakelstation in het brein: de thalamus. Ergo, we zijn buiten bewustzijn.

Maar dat is niet het bewustzijn waar neurowetenschappers zoals prof. dr. Wim van de Grind, hoogleraar vergelijkende fysiologie aan de universiteit in Utrecht, in geïnteresseerd zijn. Hij spreekt een beetje spottend over het wakker-coma- of wc-bewustzijn (zie kader). Van de Grind: ‘Ook als mensen en dieren geen enkele vorm van bewustzijn zouden hebben, zou deze schakelaar nog gewoon kunnen werken door de niet-bewuste processen aan of uit te zetten.’ Voor Van de Grind valt het begrip ‘bewustzijn’ samen met ‘bewuste ervaringen’, en dat is iets heel anders. Het is de ervaring van een kwaliteit, zoals honger, pijn, een bepaalde geur of kleur, in een toestand van wakker zijn. Van de Grind: ‘Daarom mag je trouwens wel degelijk spreken van bewustzijnsverlies als iemand in diepe slaap, onder narcose of in coma verkeert; hij heeft in die toestand doorgaans geen bewuste ervaringen.’

 

Besturing

Over de functie van deze bewuste ervaringen lopen de meningen uiteen. Dat komt vooral doordat de uitkomsten van een reeks beroemde proeven die de laatste decennia zijn gedaan, voor tweeërlei uitleg vatbaar bleken. Een voorbeeld is het experiment waarin proefpersonen moesten aangeven wanneer een dia die ze te zien kregen, ging vervelen. Voordat dit wilsbesluit kenbaar werd gemaakt verdween de dia echter al. De diaprojector was namelijk ‘aangesloten’ op het verschijnen van een zogenaamde ‘bereidheidspotentiaal’ in het EEG. Het ‘besluit van het brein’ bleek ongeveer 500 tot 600 milliseconden vooraf te gaan aan de bewuste wil tot het besluit.

Volgens tal van hersenonderzoekers zijn deze en soortgelijke vondsten maar op een manier uit te leggen: het bewustzijn hobbelt achter de feiten aan. Of zoals prof. dr. Lex Cools, hoogleraar psychoneurofarmacologie aan de medische faculteit van de Katholieke Universiteit Nijmegen, het omschrijft: ‘Als we ons van ervaringen bewust worden of zijn, gebeurt dit altijd na afloop. Conform de huidige inzichten in de neurowetenschappen zijn we in die zin dus niet toerekeningsvatbaar voor gedrag dat door momentaan aanwezige prikkels wordt uitgelokt.’

 

Overlevingswaarde

Van de Grind is het niet eens met deze nogal drastische zienswijze. Volgens hem zijn de uitkomsten van dat onderzoek foutief geïnterpreteerd. Neuronen in de hersenschors hebben nu eenmaal een bepaalde opbouwtijd nodig voordat ze een drempel halen en het signaal aan de bewustzijnsmodule doorgeven. ‘Het bewustzijn doet er wel degelijk toe’, stelt Van de Grind. ‘Het is geen epifenomeen. Als je je brandt aan de kachel, zijn je reflexen in principe voldoende om je handen terug te trekken. Waarom dan toch dat pijngevoel? Dat is noodzakelijk om te leren van die ervaring, dat is de overlevingswaarde. Het is de taak van wat ik het brain operating system noem om een dergelijke leermoment onmiddellijk vast te leggen in het geheugen. Dat besturingssysteem stelt prioriteiten: bijvoorbeeld dat je bij dreiging moet vluchten of juist moet blijven stilstaan. Het werkt op basis van vragen van andere modules - wat is er te zien?, wat is er te horen? - of adviezen in de trant van: in eerdere, gelijksoortige situaties was het ’t verstandigst om weg te lopen. Het nemen van een beslissing gaat vervolgens samen met een bewuste ervaring. Het is een dom systeem dat op hoofdlijnen bestuurt zoals een directeur een bedrijf leidt; van de details heeft het geen weet.

In zenuwstelsels die zo simpel zijn dat het organisme niet veel meer vertoont dan vaste gedragspatronen, is van prioriteiten stellen geen sprake. Deze organismen kunnen uiteraard wel overschakelen naar een ander vast gedragspatroon. Dat gaat waarschijnlijk niet gepaard met een bewuste ervaring. Maar als organismen minder gebonden zijn aan een specifieke habitat - wat bij de mens in extreme mate het geval is - dan zijn er meer gespecialiseerde modules in het brein nodig. En dat geeft weer meer kans op conflicten, waardoor een coördinerende centrale noodzakelijk is, het brain operating system. Een systeem dat aanvankelijk in de evolutie mogelijk niet meer was dan een schakelnetwerk van een paar neuronen.’

 

Blind zien

Waar vinden we dat systeem, waar zit het bewustzijn? Sommige wetenschappers menen dat alle modules die in het zenuwstelsel een eigen functie hebben, ook allemaal hun eigen bewuste ervaring produceren. Immers, valt de ervaring van pijn uit - er zijn patiënten beschreven die daaronder gebukt gaan - dan vallen andere bewuste ervaringen niet per se weg. Het concurrerende idee is dat het om een centrale module gaat, gelokaliseerd in de prefrontaalschors. Van de Grind: ‘De consequenties zijn niet zo verschillend. Je mag namelijk aannemen dat bij mensen die geen pijn ervaren, het pijnsignaal simpelweg die centrale module niet bereikt, omdat er een disconnectie is tussen het systeem en de module.’

Kunnen we nu ook een verklaring geven voor het verschijnsel dat de patiënt die onder narcose was, toch wat gehoord blijkt te hebben? Of voor de patiënt die een bijnadoodervaring rapporteert? Van de Grind: ‘Een redelijke speculatie is de volgende. In het zenuwstelsel lopen voor veel functies parallelle banen. Het is voorstelbaar dat onder narcose de koninklijke wegen weliswaar worden stilgelegd, maar dat via de hersenstam toch nog informatie het brein bereikt en zelfs in het geheugen wordt vastgelegd. Neem patiënten die blind zien. Als je hun vraagt om aan te geven of een figuur horizontaal of verticaal is afgebeeld dan raden ze dat in vrijwel honderd procent van de gevallen goed, maar ze zien niets. Ergo: de module die tot de bewuste perceptie leidt, geeft geen signaal af. Het is bekend dat bij patiënten met de diagnose ‘blind zien’ het visuele signaal een alternatieve route neemt, dieper in de hersenen. Gek genoeg komt er toch een signaal aan in het beslissingscentrum: kennelijk is er dus informatie beschikbaar om een keuze te maken maar die overschrijdt niet de drempel van bewuste waarneming.

‘En wat die bijnadoodervaringen betreft, zou ik willen verwijzen naar experimenten waarin proefpersonen enige tijd geen zintuiglijke prikkeling ontvangen. Dat leidt tot waanvoorstellingen en hallucinaties. Het centrale besturingssysteem krijgt geen input en gaat daarom vragen stellen als: is er wat te zien?, is er wat te horen? Alle zenuwcellen in de modules voor analyse van visuele en auditieve gegevens vertonen ruis, dat wil zeggen ze zijn spontaan actief. Dus het stellen van de vraag kan dan een antwoord oproepen. In het wakkere brein heeft die spontane activiteit overigens een belangrijke functie. Een voorbeeld. Apen kun je leren om bewegingen in een bepaald richting, bijvoorbeeld verticaal, te detecteren. Na enige tijd zie je dan dat zenuwcellen in de visuele cortex die betrokken zijn bij de waarneming van een beweging naar boven, hun spontane activiteit verhogen. Ze zijn met andere woorden alerter.’

 

Externe gebeurtenis

Psychiater Bruce Greyson (The Lancet, 5 februari 2000) heeft vastgesteld dat patiënten die een bijnadoodervaring rapporteren, dissociatieve symptomen vertonen. Denken, voelen en ervaringen zijn gescheiden van het be- wustzijn. In het verlengde daarvan wijst Van de Grind op wat er met schizofrene patiënten aan de hand kan zijn. ‘De commando’s van het besturingssysteem worden onder normale omstandigheden voortdurend vergeleken met wat je doet. Juist dat zou bij een aantal van deze patiënten niet goed werken. Waardoor een patiënt zichzelf iets hoort zeggen zonder dat hij de bewuste ervaring heeft dat daartoe een besluit is genomen. Denken en spreken worden zo tot een externe gebeurtenis, het komt niet van binnenuit. Ik geef toe: heel precies is het allemaal nog niet uitgezocht. Maar het is een denkraam met enige substantie.’

 

Kritiek

Niet iedereen zoekt naar een neurofysiologische verklaring voor bewustzijn. De Amerikaanse anesthesioloog Stuart Hameroff bijvoorbeeld meent dat op zijn minst de inzichten van de theoretische fysica eraan te pas moet komen om het fenomeen te kunnen doorgronden. ‘Onzin’, zegt Van de Grind. ‘De systeemeigenschappen op grovere schaal zijn nooit het gevolg van systeemeigenschappen op veel kleinere schaal. Dat water kookt bij honderd graden, heeft niets te maken met de kleinste deeltjes waaruit atomen zijn opgebouwd. Ik denk dat je niet veel verder hoeft te gaan dan het niveau van de celmembraan of eventueel van de celcomponenten om de werking van het bewustzijn te begrijpen. Nee, deze wetenschappers zoeken het veel te diep. En waarom? Omdat ze denken dat hersenonderzoekers niet competent zijn, het is pure arrogantie.’

Andere kritiek op de huidige kijk op het bewustzijn komt met name uit filosofische hoek. ‘Wij zijn niet onze hersenen’, zei filosoof Monica Meijsing onlangs tijdens een symposium over hersenen en bewustzijn. Ze gebruikte de aansprekende metafoor van een rivier en zijn oevers. ‘De rivier dat is de hele, ondeelbare persoon, de beide oevers zijn de hersenen en het bewustzijn. Dat zijn perspectieven op de rivier, maar ze zijn niet gelijk aan de rivier.’

‘De hersenen staan inderdaad niet alleen. Lichaam en brein zijn een geheel’, zegt ook Van de Grind. ‘Vergeet niet: het grootste deel van de hersenen is bezig met het lichaam. Ons brein is niet geëvolueerd om te schaken of aan wiskunde te doen, het is er om in de savanne te overleven, om te kunnen jagen, te kunnen vluchten.’

Ook hersenonderzoeker Lex Cools ziet tekortkomingen in het neurowetenschappelijke onderzoek van bewustzijn. ‘Ik blijf erbij: er zijn bewijzen te over dat de ervaring van een gemaakte keuze volgt op het uitvoeren van gedrag. Maar we kijken dan wel in de orde van milliseconden. We zouden moeten kijken over een langere tijdsduur. We weten allemaal dat mensen heel goed de producten van hun bewustzijn kunnen opslaan, en op een passend tijdstip weer oproepen. Zo bepaalt bewustzijn wel degelijk het gedrag, maar dat is nu nog geen voorwerp van neurowetenschappelijk onderzoek.

Een tweede punt is dat we een nieuwe taal moeten bedenken, waardoor neurowetenschap en filosofie misschien dichter bij elkaar komen. Ik bedoel: bij het omschrijven van de functie van een hersenstructuur of een neurotransmitter kunnen we eigenlijk niet langer terugvallen op alledaagse begrippen. Men stelt wel dat in de hersenen centra te vinden zijn die bijvoorbeeld agressie of bewustzijn reguleren, maar zo moet je daar niet over spreken. Je moet op zoek naar de programmeerfunctie van hersenstructuren en neurotransmitters. De vraag is dan: hoe wordt de input van dit hersengebied veranderd in een output? Dat klinkt abstract en dat is het ook. Onvermijdelijk zal dat dan ook leiden tot een theorie over het bewustzijn, waarin wij ons niet zullen herkennen.’

 

Eerste persoon

De Amerikaan David Chalmers heeft dat de ‘explanatory gap’ genoemd. Filosoof Monica Meijsing daarover: ‘Wij zijn onmiddellijk vertrouwd met ons eigen bewustzijn. Het doet zich vanuit een eerste-persoonsperspectief aan ons voor. Maar de wetenschap wil objectief zijn en hanteert daarom een derde-persoonsperspectief.’ Meijsing meent dat te gemakkelijk wordt vergeten dat de natuurwetenschap alleen succesvol kon worden doordat deze alle subjectieve ervaring zorgvuldig heeft uitgebannen. Maar een soort status aparte voor de geest of het bewustzijn, volstrekt geïsoleerd van de materiële wereld zodat interactie daarmee niet mogelijk is, vindt ze geen oplossing. Haar conclusie: ‘Het lijkt daarom uitgesloten dat de wetenschap het bewustzijn kan verklaren.’

Van de Grind vindt dat niet zo erg. ‘Ik denk dat de natuurwetenschap voor de meeste dingen waarvan we denken of willen denken dat ze een verklaring levert, dat juist niet kan. Het bekende voorbeeld is dat licht is op te vatten als golven of als deeltjes. Kan je dat invoelen? Nee, zelfs een fysicus kan dat niet. Daar zal het dus ook op uitlopen: dat we vaststellen welke soorten van netwerken bewustzijn ondersteunen. Dat is het antwoord. Meer kun je er niet over zeggen. De meeste mensen zijn wel gewend dat je niet alles intuïtief kunt doorgronden. Die gap is voor de natuurwetenschap geen interessant probleem. Daarmee blijft het overigens wel een filosofisch vraagstuk.’ <<

 

kader:

Het bewustzijnsmodel van Hobson

 

De Amerikaanse psychiater en slaaponderzoeker J. Allan Hobson (Harvard Universiteit) kent aan het ‘wakker-coma-bewustzijn’ grote waarde toe. Dat is voor hem hét bewustzijn. Daarop voortbordurend heeft hij een model gemaakt waarin alle (ab)normale bewustzijnstoestanden zijn onder te brengen: het AIM-model.

A is het neurale activeringsniveau, dat bepaalt of er bewustzijn is, en in welke mate.

I staat voor informatie: de interne en externe prikkels die het brein binnenkomen en de mate waarin ze tot het bewustzijn doordringen.

M staat voor modulatie: de wijze waarop het brein informatie verwerkt. Wordt informatie opgeslagen in het geheugen of niet?

Elk van deze drie dimensies correspondeert met welomschreven neurofysiologische en neurochemische mechanismen. Hobson kan vervolgens bewustzijnstoestanden afleiden uit zijn model. Een paar eenvoudige voorbeelden: als de activering door letsel aan de hersenstam is weggevallen, kan coma het gevolg zijn. Als de selectiemechanismen voor in- en uitgaande informatie falen, kunnen interne prikkels leiden tot hallucinaties. Als giftige stoffen het evenwicht van de modulatie verstoren, kan een delirium het gevolg zijn.

Maar er is meer. Hij erkent dat er wellicht afzonderlijke, duidelijk te onderscheiden oorzaken bestaan voor stoornissen van neuropsychiatrische aard. Maar, aldus Hobson, ze sturen vrijwel allemaal het bewustzijn grondig in de war. Vandaar dat ook aandoeningen als schizofrenie, depressie en ADHD een plaats krijgen in zijn model.

Zie: J. Allan Hobson, Bewustzijn, Wetenschappelijke Bibliotheek, 2000

eindekader.

 

kader:

Tips

Sinds het begin van de jaren negentig is er een enorme toename in de literatuur over het verband tussen hersenen en bewustzijn. De beste introductie is de formidabele website van filosoof David Chalmers: www.u.arizona.edu/~chalmers/ online.html. Die bevat meer dan 2000, deels inleidende, artikelen over het onderwerp en een uitputtende bibliografie. De site wordt bovendien voortdurend bijgewerkt en geactualiseerd.

En goede inleiding in het Nederlands is: Wim van de Grind, Natuurlijke intelligentie, Uitgeverij Nieuwezijds, 1997.

 

Tot nu toe is er vooral veel aandacht geweest voor de specifieke hersengebieden die bij bewustzijn zijn betrokken, en minder voor de neurale processen die zich daar afspelen. Over dat laatste schrijven Gerald Edelman en Giulio Tononi in A Universe of Consciousness: How Matter Becomes Imagination, Basic Books, 2000.

Meer over dit onderwerp ook in het vakblad Cognition dat in april (vol. 79, deel 1-2) met een special over hersenen en bewustzijn komt.

Einde kader.

hersenen coma
  • Henk Maassen

    Henk Maassen (1958) is journalist bij Medisch Contact, met speciale belangstelling voor psychiatrie en neurowetenschappen, sociale geneeskunde en economie van de gezondheidszorg.  

Op dit artikel reageren inloggen
Reacties
  • Er zijn nog geen reacties
 

Cookies op Medisch Contact

Medisch Contact vraagt u om cookies te accepteren voor optimale werking van de site, kwaliteitsverbetering door geanonimiseerde analyse van het gebruik van de site en het tonen van relevante advertenties, video’s en andere multimediale inhoud. Meer informatie vindt u in onze privacy- en cookieverklaring.