Ons brein-beeld verandert – deel 1

Onderzoek met nieuwe beeldvormende technieken heeft recent ons inzicht in structuur en werking van ons brein aanzienlijk vergroot.
Dergelijk onderzoek heeft ook al een bijdrage geleverd aan onze kennis van de gewetensfunctie (zie Blair).

We zullen hier nagaan of bestudering van dit aspect van ons onderwerp ons aan een beter begrip van ons geweten kan helpen.

Inhoud van deel 1

1. Ons brein: een vreemd orgaan
1a. Het hoofd koel houden
***Hippocrates ***Aristoteles

2. Ons brein: zetel van onze geest/ziel?
***Descartes ***De kern van de zaak: een gevoelig punt ***Mind-body in de neurowetenschap ***Psychische functies ***Eigen uitgangspunt

3. Ons brein: een ingewikkeld orgaan
3a. Complexiteit van het brein
***Neuronen ***Synapsen ***Onvoorstelbaar grote capaciteit ***Steuncellen
3b. Waar bevinden zich die neuronen?
***Grote hersenen (cerebrum) ***Kleine hersenen (cerebellum) ***Hersenkernen en ruggenmerg
3c. Neurale netwerken
***Circuits

Inhoud van deel 2

4. Ons brein: product van evolutie
5. Ons sociale brein
6. De organisatie van ons brein

Inhoud van deel 3 (in voorbereiding)

7. Ons brein van kiemcel tot babybrein
8. Ons brein en ons geweten

Enkele stellingen

♦ Onze hersenen laten zich niet gemakkelijk kennen. Ze zijn daarvoor te slecht bereikbaar en te complex.

♦ Bestudering van ons brein confronteert ons meteen met het filosofische geest-lichaam probleem (mind-body problem). Dit heeft consequenties voor onze visie op psychische functies, zoals het geweten.

♦ Ons brein is door zijn complexiteit waarschijnlijk het ingewikkeldste studieobject dat we kennen.

We hebben al gezien hoe veranderingen in onze kennis van de wereld en van onze eigen soort invloed kunnen hebben op ons wereldbeeld, mensbeeld en zelfbeeld (zie Ons wereldbeeld verandert en Ons mensbeeld verandert).

Bijstellen van onze visie op ons eigen brein gaat mogelijk nog een stap verder en raakt ons in onze meest persoonlijke levenssfeer. Dat valt, bijvoorbeeld, op te maken uit reacties op een, voor sommigen wat verontrustende, boektitel als: “Wij zijn ons brein” ¹
Een focus op de gewetensfunctie zal een dergelijk gevoel alleen nog naar kunnen versterken.
Laten we bekijken wat het ons brengt.

Ons brein: een vreemd orgaan

Onze hersenen zijn ons vreemd. Ze zijn goed opgeborgen en daardoor niet zichtbaar of tastbaar, of op een andere alledaagse manier makkelijk te leren kennen.

Ons brein mist de vanzelfsprekendheid en vertrouwdheid die veel andere delen van ons lichaam voor ons hebben.
Ook wanneer we een afbeelding ervan bekijken, blijft er bevreemding bestaan. Aan de buitenkant zien we een geleiachtige massa met een wirwar aan groeven waarin geen patroon te ontdekken valt.

Wanneer we een doorsnede bekijken, zien we allerlei structuren die ook niets van hun functie onthullen.

Wel is te zien dat alles dicht op elkaar is gepakt. Dat komt door de beperkte inhoud van de schedel, maar ook omdat zowat alle structuren nauw met elkaar in verbinding staan.

Ons brein gebruikt ongeveer evenveel energie als een lamp van 15 Watt.
Een deel daarvan is elektrische activiteit, die met een EEG-apparaat kan worden geregistreerd.
Maar deze wetenschap brengt ons niet veel verder.

Enig houvast vinden we wanneer we ontdekken dat het achterste deel van de hersenen doorloopt in het ruggenmerg en dat deze twee gedeelten de oorsprong zijn van veel zenuwen (op de afbeelding niet te zien). Deze staan in verbinding met de zintuigen en de rest van het lichaam.

Hersenen, ruggenmerg en zenuwen vormen ons zenuwstelsel.
De eerste twee vormen samen het centrale zenuwstelsel.
Deze opbouw doet een centrale rol voor het brein vermoeden.

Het hoofd koel houden

Er zijn, in het verleden, al veel pogingen gedaan om de aard en de werking van onze hersenen te begrijpen. Dat heeft uiteenlopende ideeën opgeleverd die soms ver af liggen van wat we er nu over weten.

Hippocrates

Bij de oude Grieken was Hippocrates van Kos ² daarop een opvallende uitzondering.
Hij wordt als de vader van de westerse geneeskunde beschouwd. ³
Hij was, in onze streken, de eerste die voor ziekten een rationele verklaring zocht. Daarmee haalde hij ze uit de sfeer van magie en bijgeloof.

Een mooi voorbeeld daarvan is zijn verhandeling over epilepsie (“Sacred Disease”), waarvan hij, al in de eerste zin, aangeeft dat het daarbij om een gewone ziekte gaat en niet om een door de goden gezonden straf, of heilige conditie.

In dit betoog geeft hij ook zijn visie op de functie van onze hersenen.
Deze doet zelfs modern aan. Namelijk dat alles wat we waarnemen, denken, voelen, ons herinneren en doen zijn oorsprong vindt in ons brein.
Ook voor epilepsie en geestesziekten wijst hij het brein als bron aan.

Hippocrates was een nuchtere geneesheer die op zijn verre reizen veel ervaring opdeed en eigen inzichten ontwikkelde.
Zo had hij veel aandacht voor een gezonde leefstijl en gezond eten (“Maak van uw voedsel uw medicijn en niet van medicijnen uw voedsel”). Ook dat doet modern aan.

Zijn werk behield lange tijd invloed in de medische wereld.
Maar zijn visie op het brein werd niet overgenomen. Hiermee was hij zijn tijd blijkbaar veel te ver vooruit.

Aristoteles

Al voor zijn tijdgenoten was “de Grote Hippocrates” een begrip. Toen hij overleed was Aristoteles ⁴ nog een jongen, maar ook hij kreeg grote bewondering voor hem. Toch deelde hij diens opvattingen over de hersenen niet.

Volgens Aristoteles was het hart de zetel van ons verstand en dus van de door hem zo hoog gewaardeerde ratio.
Om die ratio zo goed mogelijk te laten functioneren, moest, volgens hem, het hart worden gekoeld. En dat was de taak van de hersenen die het bloed moesten afkoelen en via de bloedvaten weer naar het hart moesten terugsturen, zodat daar helder kon worden nagedacht.
Zo verklaarde hij ook dat mensen, met hun relatief grote hersenen, beter konden redeneren dan dieren.

Zelfs Aristoteles, die toch een begenadigd natuuronderzoeker was, ontwikkelde geen juist beeld van ons brein. Zelfs niet terwijl hij bekend was met de ‘moderne’ ideeën van Hippocrates.
Geen wonder dus, dat dit ons ook niet gemakkelijk afgaat.

Ons brein: zetel van onze geest/ziel?

Aristoteles kon er niet toe komen onze hersenen als centrum van ons verstand, en daarmee van onszelf, aan te wijzen. De vraag waar dat centrum gezocht moet worden is tot op heden onderwerp van felle debatten.
Descartes wordt vaak genoemd als verlicht denker die aan dit debat een belangrijke bijdrage heeft geleverd.

Descartes

Heel wat eeuwen na Aristoteles worstelde ook Descartes ⁵ met de vraag welke rol hij aan het brein moest toeschrijven. Temeer daar hij dacht dat ons lichaam, en dus ook het brein, een soort machine was die door de ziel werd bestuurd.

Hij bedacht dat er uit het hart heel fijne partikeltjes via de bloedbaan de hersenen bereikten, waar ze in een soort ‘levens-gas’ veranderden dat, via holle zenuwen, door het hele lichaam kon worden gepompt.
Door de kleine, centraal in het brein gelegen, pijnappelklier te bewegen kon het vitale gas naar de gewenste bestemming worden gestuurd en, bijvoorbeeld, spieren in werking zetten.

Hij vergeleek dit proces met de werking van een orgel ⁶ waarbij de organist met het toetsenbord de lucht naar de orgelpijpen dirigeert.
Volgens Descartes was dit ‘bespelen’ de taak van de ziel. ⁷

In Descartes’ model kregen de hersenen een centrale rol, maar als een vergankelijk werktuig voor de onsterfelijke ziel. Hij maakte nadrukkelijk onderscheid tussen de totaal verschillende ‘substanties’ waaruit hij dacht dat het lichaam (res extensa) en de ziel (res cogitans) waren opgebouwd.

Deze visie op lichaam en geest/ziel wordt dualisme genoemd.
Hij was de eerste die vond dat ook de ziel op rationele wijze moest worden bestudeerd.

Descartes’ ideeën hebben sindsdien veel filosofen geïnspireerd.
Voor sommigen bood hij een rationeel mensbeeld dat plaats gaf aan de ziel als onsterfelijke en alles bepalende kern.
Voor anderen betekende het dat het bestaan van de ziel ter discussie kon worden gesteld.

De kern van de zaak: een gevoelig punt

Discussies over de rol van de hersenen in relatie tot de menselijke geest/ziel zijn altijd al beladen geweest en zijn dat nog steeds. Het gaat immers om het ‘centrum van de macht’, en/of van ons verstand en gevoelsleven, en/of over onze vrije wil en onze sterfelijkheid.
Kortom, aspecten van onze eigen persoon die we ook aanduiden met ‘ik’, of ‘zelf’ en die de kern van ons wezen uitmaken.

Mind-body in de neurowetenschap

De relatie tussen brein en geest (mind-body problem) houdt ook bij onderzoekers de gemoederen bezig.
De meesten beschouwen de geest als het ‘product’ van processen in de hersenen, met name van complexe neurale circuits  ^{8 9 10}
Dus volgen ze niet Descartes in zijn dualisme, maar nemen ze een standpunt in dat monisme, of materialisme, wordt genoemd en dat inhoudt dat ons stoffelijke lichaam, en met name de neuronen van ons brein, de geest voortbrengt.

Hogere psychische functies

Over de werking van onze hersenen is al veel kennis verzameld. Toch weten we nog niet hoe, op moleculair of cellulair niveau, de activiteit van de zenuwcellen kan leiden tot bewuste psychische ervaringen.

Dit gaat om bewuste waarneming van de wereld om ons heen, zoals in beeld en geluid, maar vooral om meer abstracte ervaringen die wel de hogere psychische functies worden genoemd, zoals bewust ervaren voorstellingen, gedachten, intenties, herinneringen, fantasieën, taal, abstracte redeneringen, zelfreflectie, morele afwegingen, etc. Ook emoties en gevoelens worden door sommige onderzoekers daartoe gerekend. ¹¹

Voor sommigen is het ontbreken van een sluitende ‘materiële’ verklaring reden om aan te nemen dat er ‘iets‘ immaterieels moet zijn (geest, ziel) dat ervoor zorgt dat die psychische fenomenen kunnen ontstaan en bestaan.
Dit is echter een filosofisch standpunt dat daarom niet valt te verifiëren, of te falsificeren (zie Wetenschap).

Er zijn nog meer onderwerpen waarbij de filosofie een belangrijke rol speelt, zoals over ons bewustzijn en de vrije wil.
Maar ook over emoties en gevoelens bestaat in de filosofie en de wetenschap nog lang geen consensus.

Deze discussies zijn ook voor ons onderwerp van belang.
Beschouwingen over ons bewustzijn leunen vaak aan tegen die over het mind-body probleem.
De vrije wil is relevant voor ‘gewetensvragen’ over eigen verantwoordelijkheid  en toerekeningsvatbaarheid.
En een beschrijving van het geweten zonder emoties is incompleet.

Eigen uitgangspunt

♦
Ik ga er vanuit, dat wij instaat zijn onszelf en de wereld om ons heen bewust te ervaren, te overdenken, te beleven en te beïnvloeden, dankzij processen in onze hersenen, waar complexe circuits van neuronen voor nodig zijn.

Wij zijn gewend dergelijke ervaringen en functies in psychologische termen te beschrijven. Dat is ook het enige begrippenkader dat ons daarvoor ter beschikking staat en waarmee we erover kunnen nadenken en communiceren.

Die processen kunnen echter op meerdere niveaus worden bestudeerd: ²⁵
• moleculair
• cellulair
• orgaanniveau (neurologisch)
• psychologisch
• sociaal-cultureel
Zo leveren de eerste twee ons biologische informatie van resp. biochemische  en microbiologische aard over die processen op. Deze is echter niet geschikt om psychische fenomenen (bewustzijn, waarneming, gedachten, gevoelens, etc.) mee te beschrijven.
We hebben echter beide invalshoeken, biologisch en psychologisch en hun begrippenkaders, nodig om ons inzicht in de biologische en psychologische processen te verbeteren.
De biologische kunnen ons, bijvoorbeeld, helpen om psychische functies beter te begrijpen (bijv. leerprocessen, geheugen, gevoelsreacties), terwijl de psychologische ons kunnen helpen de geregistreerde hersenactiviteit beter te interpreteren.

Iets vergelijkbaars geldt ook voor de andere genoemde niveaus. We hebben nu eenmaal geen wetenschap, theorie of begrippenkader waarin alle aspecten passen. Daarvoor is de complexiteit van onze hersenen en onze ervaringswereld te groot.
♦

Ons brein: een ingewikkeld orgaan

We gaan er hier dus vanuit dat het geweten, net als de andere hogere psychische functies, bestaat en werkt dankzij processen in ons brein. Voor meer inzicht in die processen zullen we ons daarom in bouw en functie van onze hersenen moeten verdiepen.

Complexiteit van het brein

Onder neurowetenschappers kun je heel uiteenlopende meningen over ons brein tegenkomen. Echter over één kenmerk bestaat grote overeenstemming: het is een uitzonderlijk complex orgaan. Misschien wel het ingewikkeldste studieobject dat we kennen.
We zullen daarom hier slechts enkele kenmerken beknopt kunnen bekijken.

Neuronen

Zenuwcellen (neuronen) zijn de bouwstenen van ons brein.
Dat bevat, op volwassen leeftijd, ongeveer 85 miljard neuronen.
Ieder neuron heeft een cellichaam met vele duizenden uitlopers waarmee ze met andere neuronen en enkele andere cellen (zoals in zintuigen en spieren) contact kunnen maken.
Sommige van die uitlopers (axonen) kunnen meer dan een meter lang worden. De kortere worden dendrieten genoemd.
Er zijn ongeveer 200 verschillende soorten neuronen, die verschillen in vorm en grootte, afhankelijk van hun functie.

In de neuronen wordt, door chemische processen, een elektrische actiepotentiaal opgebouwd die het neuron kan laten ‘vuren‘. Daarmee kan, via de vele uitlopers, een signaal worden doorgegeven aan andere neuronen, of andere cellen waarmee contact is gemaakt.

Synapsen

Synapsen zijn de verbindingsplaatsen tussen twee neuronen.
Wanneer die al met elkaar verbonden zijn, zal de elektrische impuls ongehinderd van het ene naar het andere neuron overspringen. Dat gebeurt bij een ‘elektrische’ synaps.

Bij (nog) niet verbonden neuronen verloopt de prikkeloverdracht iets trager, door chemische stoffen, de neurotransmitters. Dat gebeurt in een ‘chemische’ synaps.

Diverse andere chemische stoffen (zoals medicatie of drugs) en bepaalde hormonen (zoals oxytocine en vasopressine) kunnen de werking van de zenuwcellen beïnvloeden.

Be eigenschappen van een neurotransmitter en de aard van het doorgegeven signaal bepalen of ze een activerende, of een inactiverende (inhibitie) invloed op de doelcel hebben. ²⁶

Onvoorstelbaar grote capaciteit

De signaaloverdracht in de synapsen biedt enorm veel variatie en flexibiliteit.
In combinatie met het onvoorstelbaar grote aantal mogelijke verbindingen, geeft dat een potentieel vermogen tot informatieverwerking en -opslag waarbij vergeleken de grootste supercomputer niet meer dan een speeltje is. ²⁷
♦
Een dergelijk, niet te bevatten groot vermogen maakt beter voorstelbaar dat wij hiermee beschikken over de benodigde capaciteit om zoiets gecompliceerds als hogere psychische functies, inclusief de gewetensfunctie, mogelijk te maken.
En dan weten we daarover hoogstwaarschijnlijk nog maar een fractie van wat er te weten valt. ²⁸
♦

Steuncellen

Aparte hulpcellen (gliacellen) ondersteunen de activiteit van de neuronen op veel gebieden. Dat gebeurt door deze te voeden, te beschermen, de prikkelgeleiding te faciliteren, bij hun uitgroei te sturen, ze bij afsterven op te ruimen, etc.
Er zijn in ons brein minstens evenveel gliacellen als er neuronen zijn.

Waar bevinden zich die neuronen?

Grote hersenen

Een belangrijk deel van onze neuronen bevindt zich in de twee hersenhelften (hemisferen) die samen de grote hersenen (cerebrum) vormen. Hun oppervlak is sterk geplooid waardoor veel extra ruimte is ontstaan voor neuronen. Want hun cellichamen en bijbehorende dendrieten liggen aan de oppervlakte en vormen de buitenste laag, de hersenschors, ook cortex, of grijze stof genoemd,

Onder de cortex bevindt zich de witte stof, die uit de bijbehorende lange uitlopers, de axonen, bestaat. Deze maken verbindingen met andere hersendelen en met het ruggenmerg. De hoeveelheid witte stof is in ons mensenbrein relatief groot, omdat er bij ons relatief veel informatie tussen de verschillende hersengebieden wordt uitgewisseld. Daar zijn vele verbindingen voor nodig en dus veel witte stof.

De kleine hersenen

Diep in ons achterhoofd zitten de kleine hersenen (cerebellum). Ze hebben ook een geplooid oppervlak en bestaan ook uit grijze en witte stof.
Ondanks een veel kleiner volume, bevatten ze veel meer neuronen (de kleine korrelcellen) dan de grote hersenen. Ook bestaan er zeer veel verbindingen met andere delen van het brein en de rest van ons lichaam (via het perifere zenuwstelsel). Dat alles wijst erop dat hier complexe taken worden uitgevoerd.

Hersenkernen, ruggenmerg en zenuwen

Neuronen vinden we in het hele zenuwstelsel. Ook buiten de grote en kleine  hersenen komen ze dus voor.
Zoals in de hersenkernen (nuclei) die uit dicht opeengepakte neuronen bestaan. En in het ruggenmerg, waar verbindingen met de perifere zenuwen worden gemaakt.
Deze perifere zenuwen bestaan uit bundels axonen die naar de spieren e.d. toelopen.

Neurale netwerken

Groepen van neuronen kunnen samen neurale netwerken vormen.
Dat kunnen clusters, of kernen binnen hetzelfde hersengebied zijn, maar vaak zijn bij zo’n netwerk juist neuronen-groepen uit meerdere delen van het brein betrokken.

Deze netwerken kunnen voor heel korte tijd (bijvoorbeeld in het kortetermijn-geheugen), maar ook voor heel lange tijd ( zoals in het langetermijn-geheugen) blijven bestaan.

Circuits

Circuits zijn blijvende netwerken. Vaak zijn ze genetisch bepaald voor het uitvoeren van specifieke taken, zoals het reguleren van vitale functies. of voor het coördineren en uitvoeren van bepaalde motorische taken.
Maar ze kunnen ook bestemd (“pre-wired”) zijn voor het opnemen (geheugen) of verwerken van specifieke informatie, zoals visuele, auditieve, reuk- en tactiele informatie.

Dit proces van opnemen van allerlei informatie begint al rond de geboorte, waarbij het opdoen van ervaringen de vorming van synapsen stimuleert (synapto-genese) en dus de eigenschappen van de neuronen verandert. Het opdoen van ervaringen bouwt dus letterlijk onze hersenstructuren op. Temeer daar niet-gebruikte circuits, na verloop van tijd, voor andere taken worden gebruikt, of worden verwijderd (“pruning”). ²⁹
Dit is een belangrijk proces. Daarom zullen we daar bij de bespreking van de persoonlijke ontwikkeling van ons brein nog op terugkomen.

De meeste hersenfuncties komen dus tot stand door processen in neuronengroepen binnen circuits die zich over meerdere hersendelen uitstrekken. Die groepen leveren, in onderlinge samenwerking, ieder een eigen bijdrage aan het verwerken van de binnengekomen informatie. Daarom zijn de meeste verbindingen wederkerig, waardoor feedback mogelijk is.

Tot zover deel 1.

Deel 2 gaat over de volgende onderwerpen:

4. Ons brein: product van evolutie
5. Ons sociale brein
6. De organisatie van ons brein

Inhoud van deel 3 (in voorbereiding)

7. Ons brein van kiemcel tot babybrein
8. Ons brein en ons geweten

————————————–—————————— ©2018 horsey

Plaats een reactie  → scroll naar beneden
Informatie  →  Wegwijs  of  Inhoud
Gebruik de Terug–knop om naar de vorige pagina te gaan