Angst en walging in het brein

Neurobiologie en emoties                                                                

Beeld: ZEFA

Emotie en gevoel zijn na jarenlange verwaarlozing doorgedrongen tot het hart van de neurowetenschap. Twee kleine hersenkernen blijken van cruciaal belang: de amygdala.

Alle gevoelens berusten op emoties, maar niet alle emoties leiden tot gevoelens. Vreemd? Niet als je bedenkt dat volgens moderne neurowetenschappers emoties de bedoeling hebben gebeurtenissen of prikkels te evalueren en ons op grond van de uitkomst daarvan aan te zetten tot actie: huilen, vluchten, een bepaalde gezichtsuitdrukking, juichen. Dat gaat vaak gepaard met gevoelens, maar dat hoeft niet: een emotie kan heel goed onbewust of impliciet het gedrag of de fysiologische toestand van een organisme beïnvloeden. Kijk maar naar de zeeslak, zegt de bekende neuroloog Antonio Damasio. Die heeft geen ruggengraat en heel weinig hersenen. Als je hem aanraakt, krimpt hij ineen, stijgt zijn bloeddruk en gaat zijn hart sneller kloppen. Met andere woorden: hij vertoont een samenstel van reacties die we ‘emotioneel’, ja zelfs angstig kunnen noemen. Heeft de slak dus een emotie? Ja, zegt Damasio. Maar heeft hij ook gevoel? Waarschijnlijk niet: het beest reageert reflexmatig, automatisch en stereotiep.

Toch zijn gevoelens niet weg te cijferen. Integendeel, de vraag of lichamelijke reacties het gevolg zijn van gevoelens of dat het andersom is, wordt nog dikwijls gesteld. Huilen we omdat we verdrietig zijn, of zijn we verdrietig omdat we huilen? Het antwoord van neurowetenschappers als Damasio is: geen van beide, er gebeurt neurofysiologisch van alles tegelijk.

Sommige delen van het brein, vermoedt Damasio, zijn fundamenteel nieuwsgierig en scannen de wereld op zoek naar alle mogelijke geluiden, vormen, smaken en geuren. Ze nemen die prikkels waar, verwerken ze of leggen ze vast. Andere delen doen niets anders dan de structuur en de interne toestand van het lichaam registreren en vastleggen; hij noemt dat mapping. Dat we zoiets als gevoelens kennen, is niets anders dan het resultaat van deze onophoudelijke activiteit. Een gevoel als genot is niets meer of minder dan waarnemen dat het lichaam zich in een bepaalde toestand bevindt. En het lichaam waarnemen vereist kaarten (maps) van allerlei aspecten van lichaamstoestanden in de somatosensorische gebieden van het brein.

Constante registratie van de lichaamstoestand is noodzakelijk voor onze overleving. Zo bewaken we onze fysiologische homeostasis, opdat er bij afwijkingen tijdig wordt ingegrepen. Natuurlijk registreren we al die toestanden van het lichaam niet allemaal bewust, maar soms wel vaag bewust. Bepaalde aspecten van de chemie van het interne milieu (daling van de bloedsuikerspiegel bijvoorbeeld) registreren we als achtergrondgevoelens: we zijn vermoeid of voelen ons onbehagelijk, krijgen honger.

Darwin

Emoties (en gevoelens) mogen zich wetenschappelijk gesproken in een groeiende belangstelling verheugen. Gerenommeerde bladen als Science en Nature rapporteren met regelmaat over de vorderingen van het onderzoek. Vooral de komst van nieuwe beeldvormende technieken, met voorop fMRI, is daar debet aan. Maar ook het feit dat, zoals Damasio, een handvol neurologen en psychiaters kans heeft gezien uitgewerkte theorieën en hypothesen te ontwerpen over de neurobiologie van emotie en gevoel. Die ideeën genereren tot op de dag van vandaag veel onderzoek. Daarbij worden deze neurowetenschappers geholpen door het feit dat evolutiebiologische inzichten ook hun weg hebben gevonden naar het moderne hersenonderzoek. Dat heeft lang geduurd, zeker als je bedenkt dat Darwin zelf de eerste was die aandacht had voor de biologische grondslagen van emoties.

Zo’n oude, darwinistische gedachte (uit 1872) is dat er een beperkte verzameling emoties, met uiteraard lange evolutionaire wortels, aan te wijzen moet zijn die als het ware de basis vormen van alle overige emoties. Vooral de psycholoog Paul Ekman maakt daar veel werk van. Hij en zijn geestverwanten onderscheiden een achttal basisemoties: angst, verbazing, bedroefdheid, walging, woede, verwachting, vreugde en aanvaarding. Ekman toonde aan dat vrij-wel al deze emoties samengaan met goed te onderscheiden gelaatsexpressies en dat die expressies niet cultuurgebonden zijn.

Een andere traditie in het onderzoek beziet emoties niet als discrete fenomenen maar tracht ze allemaal een plaats te geven op twee dimensies. Neurowetenschapper Jan van Strien, universitair hoofddocent aan het instituut voor psychologie van de Erasmus Universiteit Rotterdam legt uit hoe dat zit. ‘We onderscheiden valentie, de mate waarin een emotie als negatief of positief wordt beoordeeld, en de mate van arousal. Daarbij moet je denken aan neurale activiteit, hartslagfrequentie, huidweerstand, vasoconstrictie in de huid, snelheid van de ademhaling.’ Voorbeeld: angst is zeer negatief en heeft een hoge arousal, de emotie belangstelling scoort positief bij een betrekkelijk lage arousal.

Limbisch systeem

Maar hoe men ook kijkt naar emoties, één ding staat als een paal boven water, de lang gekoesterde idee dat voor het verwerken ervan een bepaald, welomschreven netwerk van hersenscentra verantwoordelijk is, bestaat niet meer, aldus Van Strien.

Het limbische systeem is dus passé? Van Strien lacht: ‘Nee, dat niet. Maar we weten nu dat lang niet alle structuren in dat systeem primair bij emoties betrokken zijn. Vele hebben vooral geheugenfuncties. Het is echt een vergissing alle emoties in één systeem onder te brengen; er zijn meerdere emotionele ‘circuits’ in de hersenen die verschillende doeleinden dienen en die in principe niet veel neurale overlap vertonen.’

Dat de basisemoties met ongeveer evenveel verschillende subsystemen in het brein samenhangen, systemen die overigens niet uitsluitend ten dienste van emoties hoeven te staan, is al meerdere malen geopperd, maar tot nu toe is daar bij mensen niet zo heel veel evidentie voor gevonden. We weten in dat opzicht nog het meest over de verwerking van aversieve prikkels en de emoties die ze oproepen, zoals angst en walging.

Volgens de Britse neurowetenschapper Andy Calder (universiteit van Cambridge) zijn er aanwijzingen dat het menselijk brein beschikt over deels gesepareerde, deels verbonden neurale systemen ‘die coderen voor angst en walging’. Beide systemen projecteren bovendien op de prefrontale cortex, die hun ‘informatie’ integreert. Heel functioneel, aldus Calder. ‘Dagelijks hebben we immers te maken met een veelheid aan situaties waarin verschillende emoties tegelijkertijd een rol spelen. En angst en walging gaan vaak samen.’ Ze hebben ook beide ‘overlevingswaarde’: ze beschermen ons tegen potentieel gevaarlijke, zelfs dodelijke situaties (vergiftigd voedsel, enge dieren).

Calder baseert zich niet alleen op de uitkomsten van dierexperimenteel onderzoek maar ook op casuïstiek. Zo beschrijft hij een patiënt die beschadiging had opgelopen aan de insula, een driehoekig gebied diep in de temporaalkwab. Deze man had niet alleen grote moeite met het herkennen van walging bij anderen, maar bleek ook zelf niet erg afkerig van vieze dingen. Een hapje van een bordje soep waarin was geroerd met een vliegenmepper sloeg hij niet bij voorbaat af.

Ook beschrijft Calder een patiënte die een epileptische haard had in de amygdala en bij wie daarom werd besloten tot neurochirurgische verwijdering ervan. Het was overduidelijk dat ze daarna minder goed in staat was om angst en woede te herkennen in de gezichten van anderen.

Kleine kern

Die amygdala of amandelkernen zijn ‘emotioneel’ belangrijk, daar is iedereen het over eens. Tal van hersenstructuren zijn bij de regulatie en verwerking van emoties betrokken: de hersenstam, de insula, hypothalamus, delen van de cortex, maar de meeste aandacht in het onderzoek gaat toch uit naar deze nuclei en naar de frontale gebieden van het brein.

De twee kleine kernen (15 mm breed, 17 mm lang) - beide hersenhelften hebben er een - liggen diep in de mediale temporale kwab. Ze hebben een enorme reeks afferente en efferente verbindingen en krijgen informatie uit de hersenschors over alle zintuigmodaliteiten, en van de frontale gebieden over sociale context. Een groot deel van de emotionele processen in hersenen berust op een samenspel van hypothalamus, amygdala en orbitofrontale cortex. Voornaamste taak: vaststellen wat de valentie of affectieve betekenis is van prikkels uit de omgeving en nagaan of er reden bestaat tot handelen.

De amygdala zijn van cruciale betekenis bij het signaleren van gevaar. Dankzij de verbindingen met de thalamus - een ander belangrijk schakelstation voor zintuiglijke informatie in het brein - kunnen we zonder dat er sprake is van een bewuste waarneming zeer snel reageren op prikkels die gevaar betekenen: we deinzen onmiddellijk angstig terug als een gifslang ons aanvalt.

Maar de kernen spelen ook een rol bij geconditioneerde angsten. Stel, zegt neurowetenschapper Joseph LeDoux, dat je doodsangsten hebt uitgestaan op een hoge berg. Na verloop van tijd toont iemand je een foto van die berg en je herkent het object op de foto als de berg waarop je hebt gestaan en bang was. Het angstzweet breekt je letterlijk weer uit. Een dergelijke emotionele ervaring is de resultante van de werking van twee hersensystemen. Het ‘amygdalasysteem’ dat zorgt voor de opslag van (de soms niet-bewuste) emotionele ervaringen en het hippocampale systeem waar de bedreigende of beangstigende gebeurtenis feitelijk wordt opgeslagen. Evenals het eerste, staat ook dat tweede systeem in verbinding met de frontale gebieden van het brein. Daar worden bewuste, ‘feitelijke’ herinneringen emotioneel ingekleurd.

Hoe belangrijk het is dat dergelijke integratie van emotionele en cognitieve informatie adequaat verloopt, bewijst het geval van de zakenman Elliot, die prominent figureert in het werk van Damasio. Bij deze man was een tumor in de prefrontale cortex verwijderd waardoor delen van dat gebied waren beschadigd. Dat had zijn intelligentie, concentratievermogen en geheugen niet aangetast. Maar hij bleek niet langer in staat zijn eigen leven naar behoren te organiseren, maakte vreemde keuzes en bracht er zakelijk nog maar weinig van terecht. Bij het nemen van beslissingen werd hij niet langer geleid door wat Damasio somatic markers noemt: al of niet bewuste interne emotionele cues die er voor zorgen dat je de juiste beslissingen neemt. Het klinkt misschien vreemd, maar juist door het gebrek aan emotionele kleuring van zijn handelen, gedroeg de man zich irrationeel.

Psychopathologie

‘Missers’ in de werking van (het netwerk rond) de amygdala kunnen aanleiding geven tot allerlei andere psychopathologie. Jan van Strien legt uit: ‘Verdrongen emotionele herinneringen bestaan volgens LeDoux niet. Wel zijn er onbewuste emotionele herinneringen. Dat hippocampale systeem heeft namelijk meer tijd nodig om tot ontwikkeling te komen dan het amygdalasysteem. Vandaar dat kinderen al heel vroeg emotionele herinneringen kunnen opslaan, terwijl de ‘feitelijke’ oorzaken voor die emoties nog niet in het geheugen kunnen worden vastgelegd. Zo kunnen traumatische ervaringen je op latere leeftijd parten spelen, ook al heb je geen specifieke herinneringen aan een bepaalde gebeurtenis.’

De amygdala zijn niet erg gemakkelijk te beïnvloeden; het is een ‘koppig’ kerntje. Mensen kunnen meestal moeilijk van hun angsten of fobieën (voor spinnen bijvoorbeeld) afkomen. Het is in ieder geval geen kwestie van jezelf voorhouden dat je echt niet bang hoeft te zijn. Langdurige blootstelling aan een bedreigende stimulus zonder de koppeling met een angstige ervaring (gedragstherapie!) kan er weliswaar toe leiden dat een fobiepatiënt zijn angst overwint, maar de koppeling tussen stimulus en emotionele herinnering gaat nooit echt weg. Volgens LeDoux blijft ze sluimerend aanwezig, opgeslagen in het amygdalanetwerk en kan ze onder stressvolle omstandigheden zo weer de kop opsteken.

Dat heeft waarschijnlijk te maken met de asymmetrische verbinding tussen de amandelkern en de neocortex: de kern projecteert sterker op de hersenschors dan andersom. Daardoor kan hij aan de basis staan van allerlei mentale en lichamelijke reacties, waar we verstandelijk (via de hersenschors) weinig invloed op hebben. Denk daarbij niet allen aan fobieën en angst- of paniekaanvallen, maar ook aan de posttraumatische stressstoornis. En het functioneren van de amygdala is ondertussen ook in verband gebracht met een staalkaart aan andere aandoeningen, zoals het ontstaan van psychopathie en autisme.

Meta-analyses

Onderzoek naar de neurobiologie van emoties, mag dan in de lift zitten, het is ook met de nieuwste technieken niet gemakkelijk. Jan van Strien is zelf vooral geïnteresseerd in functionele verschillen tussen de linker- en de rechterhersenhelft. Over de aard van die verschillen bestaat geen eenstemmigheid. Sommigen beweren dat de rechterhemisfeer de linker domineert bij het verwerken van emoties. Anderen dat de rechterhersenhelft vooral negatieve, en de linkerhersenhelft vooral positieve emoties controleert. Van Strien kan op grond van eigen EEG-onderzoek dat laatste bevestigen: ‘Maar uit de laatste meta-analyses blijkt dat het met fMRI-onderzoek allemaal weer wat minder eenduidig uitpakt. Daar komt bij: ook in dit vakgebied zie je helaas dat bevindingen die hypothesen niet bevestigen, lang niet altijd worden gepubliceerd.’

En heel veel vragen staan nog open: zijn verschillen tussen links en rechts alleen corticaal of doen ze zich dieper in het brein ook voor? Hoe moduleren neurotransmitters en hormonen emoties en gevoelens precies? Wat is het diepere verband tussen disfuncties van emotionele hersencentra en het optreden van stemmingstoornissen?

Van Strien: ‘Het beeld van de wijze waarop hersenen met emoties en gevoelens omgaan is nog verre van compleet.’

Spijt

De orbitofrontale cortex is de interface tussen emotionele en cognitieve ‘kennis’. Patiënten met een laesie in die regio kennen geen spijt. Laat ze gokspelen doen, en stel vast dat ze ook na groot verlies niet ontredderd zijn. Ze gaan bovendien gewoon door, want kennen ook geen ‘geanticipeerde spijt’: ze beseffen niet dat ze bij een volgend spel weer grandioos het schip in kunnen gaan. Een van de normale functies van de orbitofrontale cortex, rekening houden met ‘wat geweest had kunnen zijn’, werkt bij deze mensen niet.

(Camille N et al., Science, 304: 1167-70, 2004)

Literatuur

. Calder A et al., Neuropsychology of fear and loathing, Nature Reviews/Neuroscience 2001, 2: 352-63. . Damasio A, De vergissing van Descartes, Amsterdam: Wereldbibliotheek, 1995. .Damasio A, Het gelijk van Spinoza, Amsterdam: Wereldbibliotheek, 2003. . Dolan RJ, Emotion, cognition and behavior, Science 2002, 298: 1191-4. . Ekman P, Gegrepen door emoties, Amsterdam: Nieuwezijds, 2003. . Kok A, Het hiërarchisch brein, Assen: Van Gorcum, 2004. . LeDoux J, The emotional brain, New York: Simon & Schuster, 1996. Panksepp J, Affective neuroscience: The foundations of human and animal emotions, New York: Oxford University Press, 1998. . Stegeren A van, Everaerd W, Amygdala in beeld - De emotionele kameleon, Neuropraxis 2003, 7: 193-206.

Strien J van, De neuropsychologie van emoties, Neuropraxis 2000, 4: 135-43.