Ons brein-beeld verandert – deel 3

Dit is het derde deel van Ons brein-beeld verandert.

Klik HIER voor het eerste deel.
Klik HIER voor het tweede deel


Inhoud van deel 3

7. Ons persoonlijke brein
7a. De rol van genen en omgeving
8. Genen leggen de basis
8a. Van kiemcel tot baby-brein
9. Omgeving bepaalt afwerking
9a. Het baby-brein
9b. Een hectisch eerste levensjaar
9c. Groeispurt van het brein
10. Kinder-, tiener- en volwassen brein
10a. Leren en geheugen
11. Een ander brein-beeld


Enkele stellingen

• Genen en omgeving zijn ‘partners’ in in het proces van de persoonlijke (hersen)ontwikkeling.
• De vorming van ons zenuwstelsel begint al heel vroeg, zowel in het evolutieproces, als in onze persoonlijke ontwikkeling.
• Het brein van de pasgeborene ‘staat op scherp’ om met de wereld kennis te maken.
• Door selectie worden de meest geschikte neurale netwerken uitgezocht en daarna verder verbeterd.
• Ineffectieve netwerken worden opgeruimd
• Genen leggen de basis, de omgeving bepaalt de afwerking van ons brein
• Al in het eerste levensjaar moet een lange takenlijst worden afgewerkt.
• Hoe jonger het kind, hoe intensiever de hersenontwikkeling verloopt
• Adequate hulp en zorg zijn, vanaf de geboorte, voor de (hersen)ontwikkeling cruciaal
• In de eerste drie tot vijf jaar verdient de ontwikkeling extra aandacht
• Sociaal-culturele leerprocessen hebben ons vermogen tot aanpassing enorm vergroot
• Ons brein-beeld is ingrijpend veranderd


Ons persoonlijke brein

Het is fascinerend te bedenken dat ons persoonlijke bestaan begint met een soort herhaling van het evolutieproces (zie paragraaf over Haeckel in Ons mensbeeld verandert).

In de 25 jaar die de ontwikkeling van bevruchte eicel (kiemcel) tot volwassene duurt, worden alle essentiële stappen die in de evolutie nodig waren om van dat eencellig levensbegin de homo sapiens te maken nog eens ( nu in warp-tempo 1) doorlopen.
Het script van die ‘tijdreis’ is in de loop van miljoenen jaren in ons genenpakket vastgelegd en stuurt, vanaf het begin, de ontwikkeling van de kiemcel aan.

Genetische factoren bepalen veel, maar lang niet alles.
Daarom is ieder brein uniek. Zelfs bij eeneiige tweelingen is dat het geval, ook al zijn zij met een identiek genenpakket aan hun bestaan begonnen.
Dat komt doordat er, al vanaf de eerste dag, kleine verschillen in de chemische samenstelling van hun omgeving zijn, die voor verschillen in gen-expressie kunnen zorgen (epigenetische factoren). 2
De omgeving is dus al vanaf het allereerste begin van invloed op de ontwikkeling.

De rol van genen en omgeving

Bij de hersenontwikkeling is de invloed van de omgeving extra groot. Deze neemt vanaf de geboorte zo sterk toe, dat zelfs de structuur en opbouw van ons brein daardoor mede worden bepaald. 3

Dat komt door de manier waarop de evolutie ons heeft voorbereid om een antwoord te kunnen hebben op de onvoorspelbaarheid van de wereld waarin we, na de geboorte, terechtkomen.


Vroeger en nu: grote en kleine verschillen

15.000 jaar geleden leefden er mensen in de grotten van Lascaux.
Wandschildering van een stier in de grotten van Lascaux, waar zo’n 15.000 jaar geleden al mensen woonden. Hun en onze werelden verschillen enorm, onze genenpakketten nauwelijks.

Een homo-sapiens-baby die zo’n 15.000 jaar geleden in de grotten van Lascaux geboren werd, begon met ongeveer hetzelfde genenpakket aan de verkenning van zijn prehistorische wereld als een hedendaagse baby die hier is begonnen met uit te zoeken hoe je je in ons informatietijdperk kunt staande houden.

Voor beide baby’s waren hun genen niet in staat hen voldoende voor te bereiden op de leefomgeving of de sociale wereld waarin zij terecht zouden komen. Daarvoor zijn de mogelijke verschillen in die omgeving eenvoudigweg te groot.
Zelfs in hetzelfde tijdperk is dat het geval. In onze tijd zorgen  klimaatverschillen (poolgebied vs. evenaar, woestijn vs rivierdelta, et.); cultuurverschillen (bijv. religies) en sociale omstandigheden (armoede vs. welvaart) al voor enorme verschillen.


Veel te ingewikkeld

Onze frontale cortex is, in vergelijking met de aan ons meest verwante soorten, sterk ontwikkeld vanwege de steeds toenemende complexiteit van de leefgemeenschappen en vormen van samenwerking die we hebben ontwikkeld (zie … ). En het ziet ernaar uit dat dit proces nog steeds voortduurtt

Die toegenomen complexiteit maakt dat ons genenpakket ons slechts een blauwdruk kan leveren voor de capaciteiten en vaardigheden die we nodig hebben om ons in onze wereld te kunnen handhaven.
Voor meer details is dat pakket te beperkt en dus moeten deze op een andere manier worden uitgewerkt.

De wirwar van neuronen in een stukje cortex is te ingwikkeld voor genetische sturing.
Geavanceerde technieken geven een zo realistisch mogelijk beeld van een paar neuronen in een flinterdun stukje cortex. Die wirwar valt niet  te plannen.

Bovendien is het brein, dat we voor die complexe taken nodig hebben, zelf zó ingewikkeld geworden dat een gedetailleerde planning van alle benodigde verbindingen onmogelijk is.

Dat blijkt al uit een getalsmatige benadering. Ons genenpakket bevat, naar schatting, zo’n 100.000 genen. Dat lijkt al weinig voor de vele regeltaken in ons lijf die ervan afhankelijk zijn. Het is zeker te weinig om ons brein, dat bij de geboorte zo’n 125 miljard neuronen bevat, -die ieder nog eens duizenden verbindingen kunnen aangaan-, tot in detail aan te sturen.

Een beproefde oplossing

Wanneer het niet lukt om de mens langs genetische weg voldoende op die complexe omgeving voor te bereiden, dan moeten we de rollen misschien omdraaien en de omgeving de details van onze hersenontwikkeling (mee) laten bepalen. En dat is precies wat er is gebeurd.

Die oplossing lijkt op  de ‘strategie‘ van het algemene evolutieproces dat zich ook laat ‘leiden’ door de eisen die de omgeving aan alle organismen stelt. Dat gebeurt door een ‘automatische’ selectie van die individuen in een populatie die het beste in de steeds veranderende omgeving passen (‘best fit’). 4
We zullen op het neurale selectieproces nog terugkomen.

De invloed van de omgeving op de hersenontwikkeling begint vroeg, is groot en dus belangrijk voor onze persoonlijke ontwikkeling, inclusief de gewetensontwikkeling.
We zullen daarom de ontwikkeling van ons zenuwstelsel vanaf het begin nader bekijken.

Daarbij zal blijken dat de hersenen pas door het opdoen van ervaringen met de nieuwe omgeving hun definitieve structuur en functionaliteit zullen krijgen.
Ook zullen we zien dat dit een intensief en veelomvattend proces is, waarbij de omgeving nog op een speciale manier een rol speelt. Ieder kind heeft namelijk voor een goed verloop van van dit nature/nurture-proces zijn sociale omgeving, en vooral zijn ouders, heel hard nodig.


Nurture the nature!

Lange tijd was het gebruikelijk om bij de ontwikkeling van kinderen de vraag te stellen: is dit nu aanleg of is het de omgeving die voor een gunstig of ongunstig verloop verantwoordelijk is?
Dit blijkt een te simplistische manier van redeneren te zijn. Aanleg (nature) en omgeving (nurture) werken niet los van elkaar en zijn zeker geen tegengestelde krachten in onze ontwikkeling. 5

Je kunt ze nog het beste zien als een soort ‘danspartners‘, waarbij ze elkaars kwaliteiten kunnen versterken en zwakheden (enigszins) compenseren.
Maar ongunstige invloeden kunnen zwakheden/kwetsbaarheden in de aanleg ook juist weer verergeren. Het is een samenspel waarbij ze elkaar nodig hebben om tot goede resultaten te komen.

Het genenpakket van een baby kunnen we niet veranderen, maar diens omgeving (meestal) wel. Daarmee hebben we zelf invloed op het eindresultaat. Vandaar het motto: nurture the nature, oftewel: zorg voor zo goed mogelijke omstandigheden, dat geeft de meeste kans dat een opgroeiend kind zijn in zijn genen meegegeven aanleg optimaal kan benutten.


Genen leggen de basis

We zullen bekijken hoe onze genen de evolutionaire ontwikkeling van de mensensoort in onze persoonlijke ontwikkeling tot uitdrukking brengen.

Van kiemcel tot baby-brein

Een bevruchte eicel (kiemcel of zygote) vormt de start van ons persoonlijk bestaan. Het genenpakket, dat door de fusie van eicel en zaadcel is ontstaan, bevat het bouwplan voor ons volwassen lijf, evenals het ‘recept’ voor de ‘bouwstenen’ ervan en de instructies voor het stapsgewijs uitvoeren van het bouwproject.
En ons brein is een belangrijk onderdeel van dat project.

Delen, differentiëren en migreren

Na herhaalde delingen ontstaan celgroepen.
Door versmelting van eicel en zaadcel ontstaat de kiemcel (zygote) die snel meercellig wordt en daarna verschillende celgroepen vormt (differentiatie).

De kiemcel deelt zich in twee cellen, die op hun beurt ook weer delen, waarna dit proces zich vele malen herhaalt.

Geleidelijk ontstaan er verschillen tussen de cellen onderling (differentiatie).
Dat leidt tot de vorming van drie celgroepen, de kiembladen, waaruit de verschillende orgaansystemen zullen ontstaan. 6

• uit het buitenste, het ectoderm, ontstaan huid en zenuwstelsel.
• uit het middelste, het mesoderm, ontstaan o.a. het skelet, de spieren, het urogenitaal stelsel en het bloed.
• uit het binnenste, het endoderm. worden de inwendige organen gevormd.

Embryo ( 1 wk)

Als dit gebeurt, is de kiemcel ongeveer een week oud en is al een embryo geworden, dat in de baarmoederwand ingenesteld raakt. 7

De ontwikkeling van het zenuwstelsel begint dus al in een heel vroeg stadium.
Dat komt omdat het een voortzetting is van de allervroegste structuren die al op ééncellig niveau voor de survival aan het werk zijn 8

Neurale buis ( 4 wk)

Het ontstaan van de neurale buis.
Het embryo, op dwarsdoorsnede, toont het sluiten van een instulping van het ectoderm, die dan de neurale buis vormt.

Na zo’n vier weken heeft zich, uit een instulping van het ectoderm, de neurale buis gevormd. Hieruit zal zich het hele zenuwstelsel ontwikkelen.

Dat gebeurt door verdere differentiatie van de neurale stamcellen waaruit de verschillende soorten hersenweefsel zullen ontstaan. Vervolgens gaan alle cellen door migratie naar hun plaats van bestemming, in het ruggenmerg of het brein. 10

Kwetsbaar

Het embryo is nog niet beschermd door de placenta. De hierboven beschreven processen (delen, differentiëren en migreren) zijn daardoor extra kwetsbaar en kunnen verstoord worden door, bijvoorbeeld, roken, medicijngebruik, drugs, ziekte en stress bij de moeder.

In de hierna volgende foetale fase zijn er minder kritische veranderingsprocessen die verstoord kunnen worden en is het kind beter beschermd, al blijven omgevingsinvloeden belangrijk.

Foetus ( 8 wk)

Na 12 weken is de foetus al als mensje in wording herkenbaar.
Het evolutionair oudste deel (o.a. hersenstam) ontstaat het eerst. Rond 9 weken is de foetus al als mensje in wording herkenbaar.

Na zo’n acht weken hebben de cellen van alle orgaansystemen, dus ook van het brein, door migratie hun bestemming bereikt. Het embryo is dan een foetus geworden.

Hierna vermeerderen de neuronen zich razendsnel. Dat is ook nodig om bij de geboorte ongeveer 125 miljard hersencellen klaar te hebben staan voor de kennismaking met een onbekende omgeving.

Pre-nataal

De ontwikkeling van de frotale schors , in de laatste drie maanden.
De ontwikkeling van de frontale cortex (jongste deel) komt het laatst. Deze gaat als een kap over de andere (oudere) delen liggen en raakt steeds meer geplooid.

De rest van de zwangerschap is bestemd voor groei en doorontwikkeling van de nieuw gevormde hersenstructuren.

Door genetische sturing heeft het brein nu zijn basisstructuur gekregen, zodat de hersenstam de vitale functies (hartslag, ademhaling, etc.) kan laten werken; schorsgebieden voor motoriek, waarneming, geheugen, etc. zijn aangelegd en met elkaar verbonden, zodat deze zich verder, onder invloed van ervaringen met de ‘nieuwe wereld’ kunnen ontwikkelen. Dit proces begint dus al pre-nataal.

Vanaf de zevende maand worden er steeds grotere aantallen neurale verbindingen gevormd, waardoor de foetus al in de baarmoeder indrukken vanuit de buitenwereld kan verwerken en een geheugen voor geluid, trillingen, smaak en geur ontwikkelt . 11

Omgeving bepaalt afwerking

Vóór de geboorte leeft de foetus in de veilige beslotenheid van de baarmoeder. In een wereld van (schemer)donker, gedempte geluiden, zachte aanrakingen, vertrouwde geuren en smaken en trage bewegingen.

De boreling verruilt deze voor een overweldigende nieuwe wereld van intense indrukken en gewaarwordingen die, -na een inspannende, heftige tocht door het geboortekanaal-, wordt bereikt.

De nieuwe wereldburger is, meestal, fysiek goed toegerust om dit avontuur te doorstaan en goed voorbereid om met die nieuwe wereld kennis te maken.
Maar hoe ziet die voorbereiding er uit?

Het baby-brein

Om de nieuwe wereld tegemoet te treden hebben onze genen tegenover een stortvloed aan indrukken een horde neuronale netwerken in stelling gebracht.

Dat gaat om een groot arsenaal aan gespecialiseerde neurale netwerken die, per soort, op de daarvoor bestemde gebieden in de cortex (zoals voor de zintuiglijke functies) klaarliggen om informatie op te nemen, te verwerken en op e slaan.

Neurale selectie

Vereenvoudigde voorstelling van neurale verbindingen
Sterk vereenvoudigde voorstelling van manieren waarop neuronen in netwerken verbonden kunnen zijn. In realiteit heeft ieder neuron enkele duizenden uitlopers

Die horde vertoont, per soort, kleine en grote onderlinge verschillen. Door die variatie in opbouw en eigenschappen reageren ze verschillend op de binnenkomende informatie. En daarbij blijkt dat sommige het beter doen dan andere.

Wanneer bij herhaling eenzelfde soort informatie wordt aangeboden (bijv. eenzelfde stemgeluid) zullen de ‘uitblinkers’ in de neurale horde steeds opnieuw worden gebruikt, wat hun effectiviteit ten goede komt.
Het verbeteren van eigenschappen gaat daarna nog door, want er worden, steeds opnieuw, grote aantallen varianten gevormd en ook weer uitgeprobeerd, wat de aanpassing aan de omgeving steeds verder verbetert.

De variatie in de eigenschappen van de netwerken ontstaat door allerlei combinaties met andere neuronen te maken en door veranderingen in de eigenschappen van de synapsen, de verbindingsplaatsen tussen de neuronen.
Daardoor ontstaan nieuwe mogelijkheden en worden bestaande mogelijkheden verfijnd en beter afgestemd (‘tuning‘).

Net als bij het evolutieproces, overheerst in deze concurrentiestrijd het ‘trial and error‘, wat tot selectie van de meest geschikte neuronen/netwerken leidt. Daarom spreekt men wel van Neuraal Darwinisme. ((zie de paragraaf over Darwin in Wetenschap – hemels en aards).) 12


Een ongerept bos

Wat wordt de beste route door het bos?
Wat wordt de beste route door het bos?

Het proces van zoeken naar en selecteren van geschikte netwerken kun je enigszins vergelijken met de manier waarop er in een ongerept bos paden ontstaan zodra er mensen zich een weg erdoorheen banen. 13
Na wat uitproberen, tekenen zich dan paadjes af die vervolgens breder en beter begaanbaar worden naarmate er meer gebruik van wordt gemaakt. Ook mogelijke alternatieve routes worden uitgeprobeerd en kunnen zo nog de voorkeur krijgen.
Tenslotte kan een gebaand pad in een weg, of zelfs een snelweg veranderen.
In de hersenen vormen ze dan brede bundels van axonen die intensief worden gebruikt.


Een hectisch eerste levensjaar

Waartoe dient deze driftige vorming en verbetering van neuronale netwerken? Die heeft te maken met de ontwikkeling van functies in hersengebieden die tijdens de zwangerschap slechts zijn voorbereid en pas in contact met de nieuwe omgeving hun definitieve structuur en functionaliteit krijgen.

Daartoe moet in het eerste levensjaar een indrukwekkende takenlijst worden afgewerkt.
Sinds enkele decennia weten we dat een pasgeborene veel meer kan dan lange tijd werd aangenomen (zie Emde). Alles is erop gericht de nieuwe wereld zo snel mogelijk te leren kennen (“Hoe doen jullie het hier?) en veel daarvan staat in dienst van de sociale ontwikkeling. 14

Er moet echter nog veel gebeuren voordat alles optimaal functioneert. We zullen de eerste ontwikkeling van een aantal functies beknopt bespreken om hiervan een indruk te geven.

Takenlijst

Zien (visus)

Na de geboorte is de baby bijziend, kan nog geen diepte zien en nog maar weinig kleuren. Wel vertoont het kind meteen al een voorkeur voor gezichten en kan het zelfs al gezichtsuitdrukkingen imiteren. Daarna komt het herkennen van gezichten snel op gang.
Deze opmerkelijke vermogens geven aan hoe belangrijk, vanaf het begin, het aangaan van sociaal contact en het vinden van vaste primaire verzorgers zijn voor de baby.

Het gezichtsvermogen verbetert snel en rond de eerste verjaardag is het al bijna op volwassen niveau. Dit is het resultaat van een continu proces van verbetering van de werking van de betreffende neuronen/netwerken. Deze zijn al op de juiste plaats in het brein aanwezig, maar hebben ‘beeldmateriaal’ nodig om goed te gaan functioneren.

Is er echter een probleem, -bijvoorbeeld een ‘lui’ oog-, dan moet dat op jonge leeftijd worden gecorrigeerd, anders dreigt dat oog blind te worden. De betrokken visuele netwerken zullen namelijk, bij blijvende inactiviteit, na verloop van tijd worden opgeruimd, of voor andere functies worden gebruikt. 15
Dit is een voorbeeld van het belang van ervaringen met de omgeving voor de ontwikkeling van hersenfuncties.

Horen (gehoor) / taal

Hiermee heeft de foetus al ervaring opgedaan in de laatste twee maanden van de zwangerschap. Voor de pasgeborene heeft de stem van de moeder al een vertrouwde klank en de baby heeft daar ook al een voorkeur voor ontwikkeld. Dat geldt ook voor geluiden, zoals muziek, waar de moeder vaak naar luisterde. 16

De baby heeft meteen al het vermogen om onderscheid te maken tussen vertrouwd (= meestal ook: voorkeur/prettig) en onbekend. Dit vermogen wordt al snel ingezet om belangrijke klankgroepen van de moedertaal als bekend/vertrouwd/prettig aan te merken.
Dit categoriseren duurt tot ongeveer de leeftijd van 12 maanden, waarna dit proces als voltooid (!) wordt afgesloten. Daarna wordt het, bij het ouder worden, steeds moeilijker om vreemde talen te leren. Tot ongeveer het vijfde jaar gaat dat nog redelijk vlot, daarna lukt het niet meer zo volledig als op jongere leeftijd.

Dat verklaart, bijvoorbeeld, het onvermogen van oorspronkelijk Chinees sprekende mensen om het onderscheid te horen (en te maken) tussen de r– en l-klank, omdat ze dat in die vroege fase niet hebben geleerd.. R-ijst en l-ijst klinken voor hen hetzelfde.

Baby’s zijn gebaat bij interacties waarbij, door volwassenen, veel wordt gepraat en gezongen tijdens spel en dagelijkse routines.. Op die manier raken taalklanken verbonden (‘geassocieerd‘) met andere ervaringen, zoals bewegingen, ritme, klankkleur, vormen e.d., waardoor het leren en onthouden van de basisklanken beter verloopt.
In het tweede en derde levensjaar maken taalbegrip en taalproductie grote sprongen, op basis van het voorwerk dat in het eerste jaar is gedaan.

Wanneer kinderen geen taal horen, bijvoorbeeld door doofheid, of extreem isolement 17 leren ze. zonder tijdige behandeling, geen taal begrijpen of spreken. Ook dan gaat een vaardigheid verloren.

Ruiken (reuk)/ proeven

Ook hiermee heeft de foetus in de baarmoeder al ervaring opgedaan en al wat voorkeuren ontwikkeld. Daardoor kan hij, al enkele dagen oud, onderscheid maken tussen de melk van de eigen moeder (voorkeur) en die van een andere vrouw.
De voorkeur voor zoete geur/smaak is aangeboren. Knoflook wordt niet gewaardeerd, tenzij de moeder dat tijdens de zwangerschap geregeld heeft gegeten. Culinaire/culturele verschillen ontstaan al vroeg. [Swaab, D. F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer. Amsterdam :: Contact.]

Voelen (tast)

De tastzin van de handen is in het begin nog heel beperkt, maar de mond doet het meteen al veel beter en wordt voor het verkennen van voorwerpen veel gebruikt. Pas door het ervaren van glad, zacht, ruw, groot en klein verwerft de baby geleidelijk het vermogen dit soort eigenschappen te onderscheiden. Door een gevarieerd aanbod van allerlei materialen, maat ook bij geregeld  lichamelijk contact, gaat dit beter en sneller.
Bij 18 maanden is de tastzin dan ongeveer op volwassen niveau.

Bewegen ( grove en fijne motoriek)

In enkele maanden leert een kind de stand van het hoofd te controleren, om te rollen van buik naar rug en daarna andersom; na 6 maanden te gaan zitten, daarna zich op te trekken tot staan, dan te kruipen, en rond de eerste verjaardag te gaan lopen.
Vanaf die mijlpaal is het oefenen in het vinden en handhaven van balans (via het diepe gevoel, positie-zin, of proprioceptie) een belangrijke taak.

De beheersing van armen en handen neemt, vanaf het begin, snel toe. Van onhandige, ongerichte pogingen naar gericht grijpen, totdat, na 6 maanden, met doelgerichte bewegingen een voorwerp kan worden vastgepakt en, nog wat later, tussen duim en wijsvinger kan worden vastgehouden. Gecontroleerd vastpakken en voorzichtig loslaten duurt tot in het tweede jaar.

Daarna is het nog een lange weg, van steeds meer verfijning van bewegingen, totdat het volwassen niveau wordt bereikt. Ook dan blijft veelvuldig oefenen nodig om en hoog niveau (bijv. voor het bespelen van een instrument) op peil te houden.

Deze motorische beheersing is het resultaat van een eindeloze reeks oefeningen waarbij neurale aanpassingen worden gemaakt, verbeterd en vastgelegd.

Relaties ( sociaal-emotioneel contact )

Voor een sociale diersoort, zoals de mens, is de sociale ontwikkeling van levensbelang en dus begint die al vanaf de geboorte. We zullen enkele aspecten daarvan beknopt bespreken.
De opbouw van relaties met vaste, sensitieve volwassenen is hiervoor noodzakelijk (zie Emde en Kochanska).

  • voorkeur voor gezichten en herkenning ervan staan in dienst van het vinden van vaste verzorgers
  • imitatie van gezichtsuitdrukkingen heeft te maken met een zich ontwikkelend vermogen om zich in anderen te verplaatsen ( mirror neuronen; zie de Waal )
  • emotioneel ‘mee-resoneren’ met het huilen van andere baby’s is de eerste uiting van de ontwikkeling van empathie (zie Hoffman )
  • hechtingsgedrag (huilen, lachen. reiken, met de ogen volgen) hoort tot het arsenaal van appellerend gedrag ten opzichte van primaire verzorgers dat moet leiden tot veilige hechting aan vaste personen.
  • beurtspel in acties legt de basis voor wederkerigheid ( Emde )
  • beurtspel met geluiden: basis voor communicatie, praten
  • kiekeboe-spel: oefenen met alleen– / afwezig zijn
  • oogcontact zoeken bij onzekerheid (social referencing ; Emde ).
  • wijzen, blik volgen: aandacht delen
  • veilige hechting geeft gevoel van veiligheid en vertrouwen; ook zelfvertrouwen; positieve zelfwaardering. Het eerste jaar is hiervoor cruciaal.
  • moraal in de genen: voorkeur voor coöperatief gedrag 18 19

Groeispurt van het brein

Al die activiteit leidt tot een snelle groei van de hersenen. In het eerste jaar is het brein dan ook het snelst groeiende orgaan. Bij de geboorte weegt het zo’n 350 gram. Een half jaar later is dat het dubbele geworden. Rond de eerste verjaardag weegt het zo’n 900 gram.

Tekening van een neuron. Detail van een synaps.
Neuron met cellichaam, korte dendrieten en lang axon dat door myeline (gliacellen) wordt omgeven. Met detail van een synaps.

Die toename komt geheel voor rekening van een soort wildgroei aan uitlopers en synapsen, dus van de onderdelen die verbindingen met andere neuronen tot stand brengen. Want het vermeerderen van de neuronen zelf stopt kort na de geboorte.
Tevens gaan gliacellen de axonen van een isolatielaag (myeline) voorzien waardoor deze worden beschermd en  signalen sneller worden doorgegeven.

Het resultaat van deze activiteit is de ontwikkeling van cerebrale functies. Aangezien het maken van nieuwe verbindingen tussen neuronen centraal staat, kan de toename van het aantal synapsen een graadmeter voor die ontwikkeling zijn.

Kritische perioden

De groei gaat niet in alle hersendelen even snel. De evolutionair oudere delen (zoals de hersenstam) zijn al grotendeels uitontwikkeld, terwijl voor de rest geldt: hoe jonger hoe meer er na de geboorte nog moet gebeuren.
Dat betreft dus in ieder geval de pre-frontale schors die van belang isvoor de hogere psychische functies , waar ook (een deel van) de gewetensfunctie bij hoort.

Sterke ontwikkeling van zien, horen, taal, e.d. in het eerste jaar.
Een schets van de snelle toename en daarna afname van synapsen in een aantal gebieden (van pre-nataal tot 15 jaar; rose= 1e jaar). Geel= zien en horen. Blauw= taal. Rood= hogere psychische functies.

In bepaalde schorsgebieden zien we al in de eerste maanden een extra grote toename van het aantal synapsen (op de afbeelding is dit voor zien en horen, taal en enkele hogere psychische functies afgebeeld).

Allerlei mogelijke combinaties van neuronen worden dan uitgeprobeerd. Deze ‘wildgroei’ van uitlopers en synapsen is tussen zes en twaalf maanden op zijn hevigst.

Niet alleen de massale groei en toename van het aantal synapsen is belangrijk. Want in diezelfde periode is het vermogen van de synapsen om hun eigenschappen snel bij te stellen het grootst.
Dit wordt plasticiteit genoemd. Dit vermogen is cruciaal voor allerlei leerprocessen (zie verderop).

Men noemt deze episoden van snelle ontwikkeling wel: kritische of gevoelige perioden, of ‘windows of opportunity‘, omdat de ontwikkeling dan het meest voorspoedig kan verlopen, maar ook het meest gevoelig is voor ongunstige invloeden.

Worden de geboden kansen benut, dan leidt dat tot optimale aanpassingen van de hersenen die levenslang kunnen blijven bestaan.
Helaas geldt hetzelfde voor negatieve ervaringen of tekorten aan zorg en gerichte aandacht die eveneens levenslang merkbare (diepe) sporen kunnen achterlaten.

Waarschijnlijk kunnen, op termijn, ook voor andere dan de hier genoemde functies dergelijke curves worden gevonden. Bijvoorbeeld voor de sociaal-emotinele ontwikkeling, die, zoals we zagen, in het eerste jaar ook in volle gang is.
20
Net zoals voor de ontwikkeling van spraak en taal ‘voorwerk’ moet worden gedaan (herkennen van klankgroepen) moet voor het succesvol aangaan van relaties binnen de eigen groep basiscodes van een ‘omgangstaal‘ worden aangeleerd. Bijvoorbeeld de codes voor de manier waarop je contact maakt, onderhoudt en afsluit (zie Emde ). Mijns inziens, gaat het hierbij om basale sociale vaardigheden waar kinderen met autistiforme contactstoornissen problemen mee hebben.

Bloeien en snoeien

Op de ‘bloei‘ tijdens de kritische perioden volgt er een tegengesteld proces van ‘snoeien‘. Dan worden verbindingen die onvoldoende effectief zijn gebleken opgeruimd. Een soort bij-snoeien van ongewenste loten (‘pruning‘).
Vanaf zo’n 12 maanden is dit proces in meerdere hersengebieden al in gang gezet. 21

Dit selectief verwijderen van synapsen is een ingrijpend proces. Tegen de tijd dat ons brein volwassen is geworden resteert nog 60% van het aantal synapsen dat het ooit heeft gehad.
Ook hele neuronen worden hierbij selectief opgeruimd. Van de ongeveer 125 miljard die er rond de geboorte zijn aangemaakt blijven er zo’n 85 miljard cellen over op volwassen leeftijd.

Speciale rol voor de omgeving

Voor het afwerken van bovenstaande takenlijst steekt de baby figuurlijk, -en vaak ook letterlijk,- zijn handjes uit naar de volwassenen die voor hem zorgen, want zonder hun hulp lukt het niet.

In grootschalige onderzoeken is steeds weer gevonden dat een sensitieve en emotioneel beschikbare instelling van de primaire verzorgers, en de veilige hechting waartoe die leidt, de belangrijkste voorspellende factoren zijn voor een gunstige ontwikkeling op lichamelijk, cognitief, emotioneel en sociaal gebied (zie Kochanska ). 22 23

Er is een tijd geweest dat sommigen dachten dat ouderlijke bemoeienis met een kind ongunstig zou zijn, bijvoorbeeld voor de ontplooiing van hun creatieve vermogens (vrije, anti-autoritaire opvoeding). Anderen dachten dat een emotionele band tussen hen ongewenst gedrag in de hand zou werken (sommige behavioristen) . Die pedagogische opvattingen leidden echter eerder tot emotionele en pedagogische tekorten en problemen in hun relaties, dan tot een spontaan opbloeien van creativiteit, of gewenst gedrag bij het kind.

Inmiddels weten we dat een pasgeborene over mogelijkheden beschikt om te leren en vaardigheden te ontwikkelen, maar dat voor die ontwikkeling de hulp en emotionele betrokkenheid van vaste personen in de directe omgeving noodzakelijk is.
Er zijn wel verschillen tussen de onderdelen van de takenlijst. Zo heeft een kind om te leren lopen relatief weinig hulp nodig. Andere vaardigheden kunnen zich echter alleen maar dankzij adequate hulp ontwikkelen.
Het leren spreken van de moedertaal is daarvan een voorbeeld. Die leer je niet van andere kinderen en zeker niet vanzelf.
Hetzelfde geldt voor pro-sociaal gedrag. Voor beide liggen in het brein mogelijkheden klaar die alleen met hulp tot ontplooiing kunnen komen. Zonder hulp geen taal en geen sociale vaardigheden 24

Een andere misvatting is dat baby’s nog te jong zijn om zich narigheden te kunnen herinneren, zodat die niet veel invloed kunnen hebben op hun verdere ontwikkeling.
Ze hebben er inderdaad geen bewuste herinnering aan, maar hun hersenen hebben, zowel prettige als nare ervaringen, wel opgenomen en opgeslagen, zodat ze gaan werken als referentiekader voor verdere ervaringen, zoals:
“de wereld is wel/niet veilig; mensen zijn wel/niet te vertrouwen; (ouder)liefde/vijandigheid en enthousiasme/afwijzing zijn ‘normaal’; je bent wel/niet welkom”, etc.

Van een negatieve en verwaarlozende houding van de omgeving leert een kind: “je bent op jezelf aangewezen; agressie kan ieder moment gebeuren; je telt niet mee en je bent niets waard”; etc.
Baby’s die in zo’n omgeving zijn opgegroeid zijn vaak voor het leven getekend en zijn later buitengewoon moeilijk met hun eigen problemen en met de problemen die ze, inmiddels, zelf, in relaties met anderen, veroorzaken te helpen (zie bijv. reactieve hechtingsstoornis).

Kinderen die positieve ervaringen hebben opgedaan toen ze door sensitieve en betrokken ouders en verzorgers zijn grootgebracht, zijn gezonder, doen het beter op school, zijn opgewekter, krijgen gemakkelijker vriend(inn)en en zijn weerbaarder.
Om dit te bereiken zijn ze echter afhankelijk van volwassenen in hun directe omgeving.

Voor ontwikkelingspsychologen, pedagogen en kinderpsychiaters is het belang van de directe omgeving niets nieuws. Zij zien een bevestiging daarvan in de recent verworven kennis over de manier waarop een baby-brein bij de geboorte is voorbereid om de fysieke en sociale wereld te verkennen en zich daarna verder ontwikkelt. De nieuwkomer is echter volledig afhankelijk van de zorg en aandacht van hun omgeving en beschikt daarom over een arsenaal aan mogelijkheden om een dringend appel op die omgeving te doen (hechtingsgedrag genoemd).

Deze inzichten worden in onze samenleving echter niet door iedereen gedeeld. Vrijwel alle ouders weten dat het vinden van een goede school voor hun kind belangrijk is, maar weten vaak niet war hun kind in de jaren daarvóór nodig heeft en al helemaal niet hoe belangrijk daarbij het eerste levensjaar is.

Misschien kan kennis van de hersenontwikkeling ertoe bijdragen dat die opvatting meer algemeen wordt gedeeld. In de VS heeft dat zo gewerkt en zijn grote stimuleringsprogramma’s opgezet om het belang van zorg en stimulans in de vroegste ontwikkeling onder de aandacht te brengen door de invloed op de hersenontwikkeling te benadrukken. 25

20
Wat mij opvalt is, dat ons land in vergelijking met de ons omringende landen het in dit opzicht minder goed doet.
In de Scandinavische landen zijn, bijvoorbeeld, de faciliteiten voor ouderschapszorg veel beter geregeld.
Recent zijn er voor de EU-landen afspraken gemaakt over ouderschapsverlof die veel gunstiger zijn dan hier is gerealiseerd.

Ik heb de indruk dat in de laatste twee decennia in ons land een verandering is opgetreden in de opvattingen over het belang van de zorg voor eigen kinderen. Onder invloed van ideeën over emancipatie lijkt het moederschap te zijn gedevalueerd ten gunste van carrièreperspectieven. Fulltime banen voor zowel mannen als vrouwen is de norm geworden. Ouders de meer ttijd voor het grootbrengen van hun kinderen willen worden als “niet van deze tijd” beschouwd. Vanuit het werk worden hoge eisen gesteld aan inzet en beschikbaarheid, waarbij de zorg voor eigen kinderen op de tweede plaats komt. Bovendien zijn er sterke economische motieven (hypotheek! en welvaartsniveau) die dezelfde kant uit werken.

Als gevolg hiervan moeten ouders (soms wanhopig) genoegen nemen met geïmproviseerde oplossingen voor hun kinderen. Ook is de tijd en energie die zij aan hun kinderen kunnen besteden steeds geringer geworden en de noodzaak om die zorg aan (vaak teveel) anderen over te laten steeds verder toegenomen. Zelfs voor baby’s is er al veel wisseling van gezichten en veel haast en onrust in het dagprogramma.
De ‘quality time’ met de ouders wordt vaak met opwindende activiteiten ingevuld, niet in de laatste plaats om de merkbare onvrede bij de kinderen (en mogelijk sluimerende schuldgevoelens bij de ouders) te verdringen.
Ik meen dat het recente toenemen van onzekerheid, onrust, ‘thrill-seeking'(drugs!) en gedragsproblemen bij kinderen, thuis en op schol, daarmee te maken kan hebben.

Kinder-, tiener- en volwassen brein

In de eerste vijf jaar groeit ons brein het hardst.
In de eerste vijf jaar groeit ons brein het hardst. Het verschil tussen man (blauw) en vrouw (rood) wordt verklaard door verschil in gemiddelde lichaamsomvang ( 0 tot 88 jr).

Na het eerste jaar zet de groei van de hersenen door totdat, rond de vijfde verjaardag, het gewicht 90% van het volwassen brein is geworden. Daarna vlakt de groeicurve af.

Dat is een indicatie voor het belang van die eerste vijf jaar voor de ontwikkeling van de hersenen. Daarom worden deze jaren steeds meer cruciaal geacht voor een voorspoedige ontwikkeling van het kind. 27

Takenlijst

Na het eerste levensjaar is bovenstaande takenlijst nog steeds relevant. Wat al begonnen is ontwikkelt zich verder:

• De eerste stapjes gaan over in vaardig lopen, daarna rennen en dan springen, totdat in de volwassenheid een grote lichaamsbeheersing en virtuoze vingerbewegingen mogelijk zijn.

•  Rond de 18 maanden toont het kind tekenen van ontwikkeld zelfbewustzijn.

• In het tweede jaar gaat het begrijpen van woorden vooraf aan het zelf gebruiken van taal. Een proces dat perioden van ‘stroomversnellingen‘ kent en samengaat met verhoogde activiteit in de taalgebieden van de hersenschors (van Broca en Wernicke) 28 Na het vijfde jaar gaat het aanleren van een nieuwe taal niet langer ‘spelenderwijs’.

• De cognitieve ontwikkeling volgt de fasen die Piaget heeft geformuleerd. 29 Voor ons onderwerp zijn daarbij de manieren waarop, op verschillende leeftijden, over morele kwesties kan worden geredeneerd van belang  (zie Kohlberg ).
Bij deze ontwikkeling vertonen gebieden in de pre-frontale cortex verhoogde activiteit.

• In de (pre-)puberteit begint er veel te veranderen, zowel op lichamelijk, cognitief, emotioneel, als relationeel gebied, wat tot psychische instabiliteit leidt.
Dat vraagt opnieuw om aanpassingen van het brein, wat weer een soort ‘kritische‘ of ‘gevoelige’ periode veroorzaakt. Er worden dan ook veel nieuwe verbindingen en synapsen aangemaakt, vooral in de pre-frontale schors.
Planning en zelfregulatie verbeteren bij het opdoen van ervaringen (zie Blair ) en door de myelinisatie van axonen.
Deze zijn nog niet overal door gliacellen (myeline) beschermd en geïsoleerd, waardoor de werking ervan nog niet optimaal is. Ook dit speelt zich met name af in het pre-frontale deel,
Deze ‘afwerking’ van de hersenen is pas tussen het 20ste en 25ste jaar voltooid

• Het volwassen brein heeft alle ‘probeersels’ van zich afgeschud en functioneert daardoor zo goed als dat, met de doorlopen hersenontwikkeling, mogelijk is.
Vanaf  diezelfde leeftijd gaan, heel geleidelijk aan, hersencellen verloren. Ze worden dan niet, zoals in andere organen, door nieuwe cellen vervangen.
Het gewicht van de hersenen neemt daarbij, in het verouderingsproces, zo’n 5 tot 10 % af. Dit gebeurt het eerst in de pre-frontale cortex (hogere psychische functies) en de hippocampus (geheugen en ruimtelijk inzicht).
Vaak vallen problemen met het korte-termijn-geheugen het eerst op.

Leren en geheugen

Het vermogen nieuwe informatie of ervaringen te onthouden is voorwaarde om te kunnen leren.
Hoe dat verwerken van informatie en de opslag ervan precies verlopen weten we (nog) niet, maar over een aantal kenmerken van dat proces bestaat wel overeenstemming.

De vorming en de eigenschappen van synapsen in de betrokken neurale netwerken staan daarbij centraal.
Synapsen hebben allerlei mogelijkheden om hun eigenschappen te veranderen. Zij beïnvloeden daarmee de efficiëntie van de prikkeloverdracht via de verbinding tussen de neuronen waar ze bij horen. Naarmate dat beter lukt, worden die verbindingen sneller en bestendiger. Uiteindelijk kunnen ze zelfs permanent worden en levenslang blijven bestaan.

Door het versterken van een verbinding tussen twee neuronen neemt de kans dat de door die neuronen ‘opgenomen’ informatie beschikbaar blijft toe. Die wordt dan een herinnering in ons geheugen.
Dat versterken wordt bevorderd door herhaling (bijv. van een nieuw woord) en door ‘verknoping‘ met reeds opgeslagen informatie. Houdt dat nieuwe woord verband met al bestaande kennis, dan gaat het bijleren gemakkelijker. Oftewel: je leert het snelst wanneer je over dat onderwerp al veel weet.


Een lekker wijntje

Wijnflessen die met elkaar zijn 'verknoopt'.
De naam van een wijn blijft beter ‘hangen’ wanneer die is ‘verknoopt’ met al eerder opgeslagen informatie 🙂

Wanneer je de naam van een lekkere wijn wilt onthouden, dan herhaal je die naam een aantal malen om hem ‘in te prenten’. Dat betekent dat je, op cellulair niveau, de verbindingen (synapsen) van het neurale netwerk dat het woord ‘opneemt’ versterkt en daarmee de levensduur van die imprint vergroot.
Je kunt die naam ook nog opschrijven, je de geur en smaak van de wijn weer te binnen brengen, je herinneringen aan de wijnstreek erbij betrekken, de gelegenheid en het gezelschap waarbij je de wijn hebt geproefd en herinneringen aan eerder geproefde wijnen weer oproepen. Op die manier raken netwerken uit meerdere hersengebieden ( motorisch, visueel, auditief, reuk, smaak, langetermijngeheugen) met de wijnnaam, en met elkaar, sterker verbonden waardoor het voortbestaan van de herinnering aan de naam nog meer wordt veiliggesteld.
Zo versterkt het ‘levend houden’ van herinneringen het voortbestaan ervan.


Plasticiteit

Leren gaat in het begin spelenderwijs. Later kost het meer moeite.
Van 0 tot 70 jaar neemt het vermogen om te leren (blauw) af en de moeite om nieuwe informatie op te nemen toe (rood).

Het vermogen van synapsen tot aanpassing van hun eigenschappen noemen we plasticiteit. Deze verandert met de leeftijd, is in het eerste levensjaar het grootst en neemt daarna steeds verder af.
Dat betekent dat het leren en opslaan van ervaringen (gebeurtenissen, acties, indrukken, gevoelens, etc.) in het begin snel, effectief en spelenderwijs gaat en gemakkelijker tot blijvende ‘inprints’ leidt. Later verloopt dit steeds moeizamer, al blijft het vermogen om te leren gedurende het hele leven bestaan.

Versterking van de synapsen door herhaling en het ‘vastknopen‘ aan andere netwerken (vorming van associaties) vormen de basis van alle leerprocessen.
De betrokken synapsen kunnen kortdurend tot levenslang blijven bestaan. Zeker wanneer er sterke emoties bij betrokken zijn, blijven ze lang ‘houdbaar’. In de kritische perioden lukt dit het best.

Herinneringen worden bewust doordat de betrokken netwerken weer worden geactiveerd. Het geheugen is geen archiefkast waar alles keurig geordend is opgeslagen. Het is een continu proces dat onderhoud behoeft. 30

Aanpassingsvermogen

Ons vermogen tot leren heeft ons een enorme ‘survival value’ opgeleverd. In combinatie met het vermogen om gesproken en geschreven taal te gebruiken, tegenwoordig aangevuld met beeldmateriaal, hebben we mogelijkheden tot aanpassing aan veranderende omstandigheden verworven die veel sneller kunnen verlopen en flexibeler zijn dan bij de ‘gewone’ evolutionaire natuurlijke selectie het geval is.



Zou de prehistorische baby, ui de grotten van Lascaux, vandaag door een miraculeuze tijdsprong naar onze wereld overstappen, dan zou hij waarschijnlijk (in een goed Nederlands pleeggezin) over een jaar of drie, samen met zijn leeftijdsgenootjes, gefascineerd met een tablet zitten spelen, want aan ons genenpakket is er sinds die tijd niet zoveel veranderd. Wel in de fysieke en sociale wereld waarin hij terechtkomt en dat is vrijwel uitsluitend het gevolg van sociaal-culturele leerprocessen.

We zijn daardoor de enige diersoort die zowel op de evenaar, als op de noordpool kan overleven en die vervolgens zijn omgeving verregaand aan de eigen behoeften kan aanpassen, zodat we zelfs bij een bezoek aan de maan in leven kunnen blijven.


Dat grote vermogen om te leren is echter zowel onze kracht als onze zwakte. We kunnen, maar moeten ook veel leren om deze evolutionaire strategie effect te laten hebben.
Die afhankelijkheid van leerprocessen maakt ons ook kwetsbaar. Het stelt hoge eisen aan de kwaliteit van de ouderlijke zorg en opvoeding en aan scholing. Deze ‘leerplicht’ kan door allerlei oorzaken tekortschieten, of zelfs pathogeen werken. In het bovenstaande is al besproken hoe belangrijk, in dit verband, de invloed van de directe omgeving daarbij is.

Leren en geweten

Recente opvattingen over de gewetensontwikkeling (zie Inhoud) gaan ervan uit dat deze, in oorsprong, deel uitmaakt van de sociale ontwikkeling van een kind waarvoor het baby-brein, net als bij de taalontwikkeling, al in zekere mate is voorbereid.
Vanaf de geboorte gaan sociaal-culturele leerprocessen een hoofdrol spelen, bijvoorbeeld in het stimuleren van pro-sociale vaardigheden als wederkerigheid en empathie. En dat proces bepaalt in belangrijke mate de structuur en functionaliteit van de betrokken hersengebieden. 31
Waarschijnlijk is het mogelijk is om op latere leeftijd, door invloeden vanuit de omgeving of door reflectie op eigen opvattingen en handelen, in die functionaliteit nog wijzigingen aan te brengen.
In welke mate dat het geval is is nog een open vraag.

Een ander brein-beeld

In de afgelopen tien jaar is ‘ons brein’ veranderd van een ontoegankelijk, raadselachtig orgaan in een lichaamsdeel dat een zekere populariteit heeft verworven, ook bij een breder publiek. Vooral de kleurrijke beelden die van fMRI-onderzoek afkomstig zijn doen het goed.

Met neurowetenschappelijk onderzoek zijn ook fascinerende resultaten geboekt, maar de neiging ‘to jump to conclusions’ is ook merkbaar. Enige relativering is dan ook op zijn plaats.

Inzicht in de wijze waarop processen in ons brein op cellulair (neuronen) en biochemisch niveau (neurotransmitters, hormonen) verlopen is voor het allergrootste deel afkomstig van dieronderzoek.
Hoewel er goede redenen zijn om aan te nemen dat zich in ons brein overeenkomstige processen afspelen, blijft het extrapoleren vaan kennis over de ene diersoort naar de andere. En dat zal niet snel veranderen, want onze neuronen zijn, door hun afmetingen (microscopisch klein, maar potentieel een meter lang) en snelheid (processen duren microseconden), moeilijk te onderzoeken. 32

Een ander, al eerder besproken, probleem is het feit dat met fMRI-onderzoek slechts neuron-activieit in hersengebieden kan worden aangetoond, maar dat de interpretatie daarvan kan verschillen.

Daar komt nog bij dat wij bij die interpretatie gebruikmaken van termen als ‘denken’, ‘reflectie’, ‘zelfregulatie’, ‘planning’, ‘empathie’, ‘schuldgevoel’, etc., die allemaal voortkomen uit eerdere pogingen om ervaringen uit onze belevingswereld een naam te geven zonder dat wee weten welk verband er bestaat tussen die ervaringen en de met fMRI-onderzoek waargenomen activiteit.
Onze hersenen blinken uit in complexiteit van functioneren , zodat het goed mogelijk is dat onze psychologische terminologie moet worden aangepast zodra we meer inzicht in de aard en het verloop van hersenprocessen hebben gekregen.

Overigens vragen sommige neuro-onderzoekers zich af, of het ooit mogelijk zal zijn om ‘alles’ over ons brein aan de weet te komen, omdat er voor het hierboven genoemde afmetingen/snelheidsprobleem geen oplossing lijkt te bestaan. 33

Toch zijn er genoeg plausibele en vernieuwende verklaringen voor het functioneren van ons brein gevonden op basis waarvan we kunnen proberen ons een voorstelling te maken over werking en functie ervan.
Zo geeft het vroege verschijnen van zenuwcellen in het proces van de evolutie ons (extra) reden om het functioneren van ons zenuwstelsel (ook) vanuit het perspectief van ‘survival value‘ te bekijken.
Bijvoorbeeld: wanneer we ervan uitgaan dat onze soort zich heeft gespecialiseerd in vaardigheden die ons in staat stellen complexe vormen van samenwerking aan te gaan, dan heeft het zin om al ons psychisch functioneren vanuit het perspectief van overleving te bekijken, dus ook onze gewetensfunctie.

De bevinding dat wij door onze genetisch aanleg zijn voorbereid om onze hersenontwikkeling in belangrijke mate door sociaal-culturele leerprocessen te laten beïnvloeden heeft consequenties voor de manier waarop we vragen over ons psycho-sociaal functioneren proberen te beantwoorden. Dus ook vragen over onze gewetensfunctie.

De recente bevindingen leveren ons nieuwe perspectieven op om naar ons eigen functioneren te kijken.
Fundamentele vragen (over ‘mind-body’, bewustzijn, vrije wil, emoties, intenties, etc.) worden er niet door opgelost, maar komen er wel meer door in de belangstelling. En dat is waardevol.
Dat geldt ook voor de gewetensfunctie.
Hoe dat daarvoor uitwerkt zal blijken in het volgende hoofdstuk waarin de al eerder geformuleerde vragen over het geweten zullen worden besproken (zie Vragen en antwoorden ).

  1. zie Wiki-warp
  2. Swaab, D.F. (2016). Ons creatieve brein: Hoe mens en wereld elkaar maken (1e druk). Amstrtdam Atlas Contact.
  3. Fox-2010-How the Timing and Quality of Early Experiences Influence the Development of Brain Architecture
  4. Edelman, G. M. (1987). Neural Darwinism : the theory of neuronal group selection. New York: Basic Books
  5. Emde, R. N., & Spicer, P. (2000). Experience in the midst of variation: new horizons for development and psychopathology. Dev Psychopathol, 12(3), 313-331
  6. The Brain-zygote
  7. The Brain-embryo
  8. Damasio, A. R. (2018). The strange order of things : life, feeling, and the making of the cultures. New York: Pantheon Books.
  9. Damasio, A. R. (2010). Self comes to mind : constructing the conscious brain (1st ed.). New York: Pantheon Books.’
  10. The Brain: embryo
  11. Swaab, D. F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer. Amsterdam :: Contact.
  12. Edelman, G. M. (1987). Neural Darwinism : the theory of neuronal group selection. New York: Basic Books
  13. The Brain-plasticity
  14. Trevarthen, C., & Aitken, K. J. (2001). Infant intersubjectivity: research, theory, and clinical applications. Journal of child psychology and psychiatry, and allied disciplines, 42(1), 3-48
  15. Swaab, D.F. (2016). Ons creatieve brein: Hoe mens en wereld elkaar maken (1e druk). Amstrtdam Atlas Contact.
  16. Swaab, D. F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer. Amsterdam :: Contact.
  17. zie wiki Genie
  18. de Waal, F. B. (2014). Natural normativity: The ‘is’ and ‘ought’of animal behavior. Behaviour, 151(2-3), 185-204.
  19. Van de Vondervoort, J. W., & Hamlin, J. K. (2018). The early emergence of sociomoral evaluation: infants prefer prosocial others. Curr Opin Psychol, 20, 77-81.
  20. ♦ markeert persoonlijke opmerking van auteur
  21. The Brain: pruning
  22. Belsky, J., & Fearon, R. M. (2002). Infant-mother attachment security, contextual risk, and early development: a moderational analysis. Dev Psychopathol, 14(2), 293-310
  23.  Stams, G.-J. J. M., Juffer, F., & van IJzendoorn, M. H. (2002). Maternal sensitivity, infant attachment, and temperament in early childhood predict adjustment in middle childhood: The case of adopted children and their biologically unrelated parents. Developmental Psychology, 38(5), 806-821
  24. zie wiki Genie
  25. zie bijv. Zero to Three: brain development
  26. ♦ markeert persoonlijke opmerking van auteur
  27. zie Zero to three: homepage
  28. zie wiki Broca
  29. wiki: Piaget
  30. The Brain: memory and learning
  31. Hein, G., Engelmann, J. B., Vollberg, M. C., & Tobler, P. N. (2016). How learning shapes the empathic brain. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(1), 80-85
  32. The Brain: metaphor
  33. Adolphs, R. (2015). The unsolved problems of neuroscience. Trends Cogn Sci, 19(4), 173-175.

Ons brein-beeld verandert – deel 2

Dit is het tweede deel van Ons brein-beeld verandert.
Klik HIER voor het eerste deel.


Inhoud van deel 2

4. Ons brein: product van evolutie
***Never change a winning horse ***Een conservatief bouwplan
***Van oud naar jong

5. Ons sociale brein
***Specialisatie ***Meest betrokken hersengebieden

6De organisatie van ons brein
***Een verhaaltje ***Automatische piloot ***Selectieve aandacht
***Zelforganisatie in een complex systeem

Inhoud van deel 3 (in voorbereiding) 

7. Ons brein van embryo tot volwassenheid
8. Ons brein en ons geweten


Enkele stellingen

♦ Ons brein is het product van een evolutieproces dat al miljoenen jaren heeft geduurd. Zowel de bouwstenen als het bouwplan zijn al oeroud.

♦  Onze geavanceerde cognitieve en affectieve mogelijkheden horen bij de specialisatie van onze soort in sociale vaardigheden.

♦ Ons brein is vooral een sociaal brein. Uiteenlopende neurale systemen, zowel evolutionair oud als jong, werken daarbij samen.

♦ Ons ‘sociale brein’ beschikt over vaardigheden die cruciaal zijn voor onze gewetensfunctie

♦ De taken van ons brein zijn zó complex dat centrale sturing ervan niet mogelijk is. Door als een zelf-organiserend systeem te functioneren kunnen parallelle processen op elkaar worden afgestemd en in onderlinge samenhang worden uitgevoerd.


Ons brein: product van evolutie

Het evolutieproces heeft aan ons brein unieke eigenschappen gegeven, maar heeft daarvoor geen totaal nieuw ontwerp hoeven maken.
De ontwikkeling van ons zenuwstelsel is namelijk veel vroeger in de evolutie begonnen dan het +++++moment waarop de mensensoort zich van verwante soorten afsplitste.
Daarom vertoont ons brein ook met minder verwante soorten al grote overeenkomsten.

Never change a winning horse

Een minuscule zoetwaterpoliep heeft al een echt neuron.
De Hydra, een minuscule zoetwaterpoliep, heeft al echte neuronen en gebruikt een volwaardige neurotransmitter.

Onze neuronen zijn relatie+f goed te bestuderen, omdat hun opbouw en werking, evolutionair gezien, al oeroud zijn en dus ook bij eenvoudige organismen zijn terug te vinden.

Zo zijn er in een primitief holtediertje, de zoetwaterpoliep Hydra, al groepen van echte zenuwcellen te vinden. Voor de prikkeloverdracht gebruiken die een neurotransmitter die bijna identiek is aan twee van die chemische boodschappers die in ons eigen brein zo’n belangrijke rol spelen. 1

Dit laat zien dat het evolutieproces een conservatief karakter heeft.
Wat goed voldoet, zoals een neuron, wordt niet meer echt veranderd.
Blijkbaar zijn varianten, -die in de loop van vele miljoenen jaren ongetwijfeld wel zijn uitgeprobeerd- niet succesvoller gebleken voor de overleving.

Een conservatief bouwplan

Ons zenuwstelsel heeft dus eigenschappen gemeen met relatief eenvoudige organismen.
Het heeft, in grote lijnen, hetzelfde bouwplan als alle andere gewervelde dieren. Ons brein bestaat daarom uit drie gedeelten (of lagen) die drie stadia van zijn evolutionaire ontwikkeling representeren.

Drie delen van ons brein als gevolg van de evolutie
De evolutionaire ontwikkeling van ons brein in drie stadia: van oud (rood), via jonger (geel) naar jong (groen)

Om dit te verduidelijken spreekt men wel van het reptielen-brein (oudste deel), het zoogdieren-brein (jonger) en het mensen-brein (jongste). 2
Het eerste lijkt nog steeds op dat van de oer-reptiel. 3
Het tweede is een uitbouw van het eerste en komt bij alle zoogdieren voor.
Het derde is weer een verder doorontwikkelde versie van de twee voorafgaande en is het drie-in-één (triune) brein van de homo sapiens.

De drie gedeelten zijn nog steeds in ons brein te onderscheiden (zie hieronder), maar ze werken niet onafhankelijk van elkaar. Integendeel: dikke bundels van axonen maken zeer intensieve wederzijdse beïnvloeding en samenwerking mogelijk. Vooral bij ons mensen valt dit op. 4

5 Het evolutionair conservatisme hoeft ons niet te verbazen, want de ‘oude’ hersendelen zijn op zich al het resultaat van een langdurig evolutionair proces en hebben daarin hun nut al bewezen.
Echte ‘nieuwbouw’ zou natuurlijk, zomaar ‘tijdens de rit’ van het evolutieproces, ook niet mogelijk zijn geweest.
Maar wel hebben uitbouw van bestaande structuren, toename van onderlinge verbindingen en verdere specialisatie voor veel grotere complexiteit gezorgd. Ons mensen-brein werd daardoor, bijvoorbeeld, geschikt om ook de hogere psychische functies (zie deel 1) mogelijk te maken.

Vanwege deze evolutionaire ‘strategie’ moeten we er dus rekening mee houden, dat we, in ons brein, ‘ouderwetse’, maar wel degelijk uitgeteste structuren en functies zullen tegenkomen.
Dit zal waarschijnlijk ook voor de gewetensfunctie consequenties hebben.

Van oud naar jong

Reptielenbrein: het achterste deel van ons brein
Rood gekleurd: het achterste deel, ook wel reptielenbrein genoemd, met o.a. de hersenstam en het cerebellum.

Het evolutionair oudste deel van onze hersenen zit meteen boven het ruggenmerg.
Het bestaat o.a. uit de hersenstam en de kleine hersenen (cerebellum).

De hersenstam dient vooral voor het controleren en reguleren van vitale functies. Dat gaat om bloeddruk, hartslag, ademhaling, temperatuur, slaap-/waak-ritme, waakzaamheid, e.d.
Het cerebellum zorgt voor coördinatie van bewegingen. Het heeft ook een belangrijke taak bij onbewuste leerprocessen (impliciet leren; procedural learning) die door herhaaldelijk oefenen van handelingen (fietsen, schaatsen, spreken, pianospelen etc.) op gang komen en die handelingen automatiseren.

Enkele hersenkernen produceren hormoonachtige stoffen die het hele brein kunnen beïnvloeden.

Het 'zoogdierenbrein' zit middenin de hersenen.
Het paarse deel wordt ‘zoogdierenbrein’ of ‘limbisch systeem’ genoemd. Het bevat een reeks kernen. Emoties spelen er een belangrijke rol.

In een later stadium van de evolutie  ontstonden de zoogdieren-hersenen, ook het limbisch systeem genoemd.
Hierin zijn meerdere hersenkernen te vinden, zoals delen van de thalamus (schakelcentrum), hippocampus (geheugen), de amygdala (emoties; zie Blair). Deze kernen zijn bij veel hersenfuncties betrokken. Daarom zijn ze met een indrukwekkende hoeveelheid axonen-bundels in alle richtingen met andere kernen en schorsgebieden verbonden.

In dit deel van het brein vindt een eerste evaluatie plaats van alle binnenkomende informatie. Belangrijke informatie wordt van hier naar de daarvoor bestemde hersensystemen doorgestuurd.
In het limbische systeem worden allerlei emoties opgewekt, geïnterpreteerd en gereguleerd.

De menselijke neocortex zit vóór en boven
Het blauwe deel toont de menselijke neocortex.

In het jongste deel van ons brein vinden we de schorsgebieden van de grote hersenen (cerebrum), die in twee hersenhelften (hemisferen) zijn verdeeld.

De buitenste laag ervan, de hersenschors (neo-cortex) voert gespecialiseerde taken uit  op het gebied van motoriek, sensibiliteit, waarneming, taal, geheugen, etc. Het merendeel is bestemd voor functies waarbij contact is met de buitenwereld. 6

Het pre-frontale deel (achter het voorhoofd) speelt een hoofdrol bij veel van de hogere psychische functies. Zoals we al zagen hoort daar ook het maken van morele afwegingen bij.

Ons sociale brein

In de neurowetenschap is een toenemende belangstelling ontstaan voor de rol die ons brein speelt bij relaties met anderen.
Lange tijd lag het focus bij hersenonderzoek op cognitieve taken (waar­ne­ming, taal, den­ken, geheugen) 7
Vervolgens ontdekte men hoe belangrijk emoties daarbij zijn. 8
En daarna hoeveel van die cognitieve taken en emoties met sociale interacties te maken hebben 9 10
Hierdoor is een nieuw aandachtsgebied ontstaan: Social Neuroscience. Daarin is vaak sprake van ons ‘sociale brein’. 11 12 13 14 15 16

Specialisatie

Die constatering past bij het inzicht dat wij mensen, voor betere overlevingskansen, tot sociale dieren zijn geëvolueerd, met grote wederzijdse afhankelijkheid binnen de eigen groep. 17
Specifiek voor onze soort is de mogelijkheid om complexe vormen van samenwerking aan te gaan met soortgenoten, niet alleen binnen maar ook buiten de eigen groep. Het evolutieproces heeft ons daartoe voorzien van geavanceerde sociale vaardigheden (zie Ons mensbeeld verandert )

Ons menselijk brein blijkt dus vooral een sociaal brein te zijn. De relatief grote omvang van onze grote hersenen kan vrijwel geheel worden verklaard door die evolutionair bepaalde specialisatie van onze soort in sociale vaardigheden. 18 19
Vooral de frontale hersenschors (grijze stof) is uitgebreid. Opvallender nog is de toename van het aantal verbindingen (witte stof) tussen al die neuronen. Het lijkt erop dat onze specialisatie meer neuronen vereiste, maar vooral een grotere complexiteit in de organisatie van de nieuwgevormde netwerken of circuits.

Meest betrokken hersensystemen

Zoals bij alle hogere psychische functies, zijn ook onze geavanceerde sociale vaardigheden niet op één locatie ondergebracht. 20 Ook hiervoor is een complex samenspel nodig en wel van zowel evolutionair jongere als oudere hersengebieden.
De meeste oudere delen liggen centraal in ons brein, namelijk in en rond het limbisch systeem.
Dat gebied kon tot voor kort moeilijk van buitenaf worden onderzocht. Door de komst van de niet-invasieve techniek van de magnetische resonantie (fMRI) is dat veranderd. Die techniek heeft al veel nieuw onderzoekmateriaal opgeleverd. Maar ook deze methode heeft beperkingen die interpretatie van de resultaten bemoeilijken. Het zal nog wel even duren voordat er echte consensus over de bevindingen wordt bereikt (zie Blair). Maar er beginnen zich toch al contouren af te tekenen.

De volgende ‘sociale’ hersensystemen, oud en jong, kunnen voor ons onderwerp, het geweten, van belang zijn.

1. Poortwachterssysteem met mensenkennis

De amygdala speelt bij sociale interacties een belangrijke rol. Aanvankelijk dacht men dat deze hersenkern alleen bij gevaar van buitenaf actief wordt en daarbij angst oproept.21 En men beschouwde de amygdala daarom vooral als een alarmsysteem voor de eigen overleving.

De subkernen van de amygdala
Het complexe samenspel van de amygdala-kernen die weer deel uitmaken van vele neurale netwerken.

Later werd duidelijk dat het amygdala-systeem (er zijn in feite twee amygdalae, een links en een rechts, die uit meerdere kernen bestaan) ook actief wordt in reactie op de nood van een ander.
Beide reacties gebeuren automatisch en onbewust. Ze kunnen worden gevolgd door onmiddellijke actie om het gevaar te weren door vechten, verstarren of vluchten. Maar het kan ook gaan om levensreddende actie ten behoeve van een ander.
Dat laatste is een empathische of pro-sociale reactie, zoals elders al is beschreven (zie Hoffman en de Waal).

Maar de amygdala bleek tot nog meer in staat. Gevonden werd dat deze, met hulp van de thalamus, in feite, als een soort poortwachter, alle binnenkomende informatie (bijvoorbeeld van de zintuigen) toetst om te beoordelen of er meteen op bewust niveau, door de cortex, aandacht aan moet worden besteed.
Het gaat dus niet alleen om gevaar, maar om alles, prettig of onprettig, dat om een of andere reden van belang is en onmiddellijke aandacht verdient. 22

Voor het inschatten van risico’s van de kant van of voor anderen, is de amygdala in staat tot sociale inschatting door het herkennen van gezichten (bekend of niet?) en van de emoties die daarop te lezen zijn.
Dat inlevingsvermogen door empathie wordt aangevuld door het actief worden van spiegelneuronen, o.a. in de motorische cortex (zie de Waal). 23 die in contact staan met de amygdala.

De beoordeling door de amygdala gebeurt waarschijnlijk aan de hand van een aantal ‘voorgeprogrammeerde’ criteria (zie Haidt). Deze worden echter, met het toenemen van de leeftijd, steeds meer door feedback vanuit de pre-frontale cortex beïnvloed, op basis van in het geheugen opgeslagen, eerder opgedane ervaringen. Deze feedback kan de oorspronkelijke, emotionele, op ‘survival’ gerichte reacties van de amygdala bijsturen (zie Blair).

Er is dus sprake van een leerproces, dat het mogelijk maakt dat, bijvoorbeeld, hulpverleners op een Intensive Care afdeling effectief hun werk kunnen doen, zonder dat ze bij iedere patiënt die in grote nood verkeert door hun eigen empathische emoties en stressreacties worden overspoeld.

Hier wil ik een, speculatieve, (nog) niet nader geëxploreerde mogelijke taak van het amygdala-systeem voor de gewetensfunctie noemen.
Aangezien het bij iedere groepsmoraal en persoonlijke moraal voor het grootste deel om gedragscodes in de omgang met anderen gaat, is het goed voorstelbaar dat de poortwachtersfunctie van de amygdala ook het bewaken van dergelijke codes inhoudt.
Dit lijkt mij goed te passen bij de taak om alert te zijn op alles dat voor de eigen persoon en voor anderen van wezenlijk belang kan zijn.
Dergelijke automatische, onbewuste en emotioneel bepaalde reacties zouden ook de door Haidt beschreven irrationele reacties op zijn morele dilemma’s (deels) kunnen verklaren (zie Haidt).

2. Rationeel systeem met o.a. een moreel perspectief

De mediale pre-frontale cortex (gedeelte achter het voorhoofd en een aantal naburige schorsgebieden) wordt belangrijk geacht voor het bewust toekennen van waarden (‘values’) aan ervaringen en gebeurtenissen. Daar hoort tevens het inschatten van sociale situaties bij.
Vervolgens ook voor planning en besluitvorming over het eigen gedrag ten opzichte van anderen, waar dan ook morele afwegingen bij horen (zie Blair) 24 25 26

Voor deze functies is het nodig een bewuste voorstelling te kunnen maken van de denk- en gevoelswereld van een ander (‘Theory of mind’27) en deze te kunnen vergelijken met eerder opgedane ervaringen, -inclusief de emotionele lading ervan,- die in het geheugen zijn opgeslagen. (zie Blair).

Voorbeelden hiervan zijn:
– het vaststellen van de ‘waarde’ van iets en de fairness bij transacties ermee;
– beoordelen van de reputatie van iemand en of deze overeenkomt met diens gedrag;
– nadenken over iemands emotionele reacties en vermoedelijke intenties;
– naar jezelf ‘kijken’ met de ogen van een ander;
– nadenken over strategieën en anticipatie op het gedrag van anderen;
– inschatten van situaties op basis van vergelijkbare situaties in het verleden;
beslissen wat de beste gedragswijze lijkt te zijn en deze plannen;

Het valt niet moeilijk je hierbij voor te stellen dat morele opvattingen bij deze taken mee een rol spelen. De mediale frontale cortex wordt dan ook geacht ons bij dergelijke redeneringen in staat te stellen een kritische oordeel te hebben vanuit moreel perspectief. 28 29

Mij lijkt dat daarbij zowel een evaluatie vanuit de groepsmoraal, als ook vanuit persoonlijk perspectief, dus vanuit het eigen geweten, meespeelt.

3. Introvert systeem voor (zelf)reflectie

Recent is ontdekt dat een deel van ons brein actiever wordt wanneer we, in onszelf gekeerd, met onze ‘binnenwereld‘ bezig zijn.
Het gaat dan om nadenken over onszelf, zoals over onze gevoelens, intenties en motieven (introspectie) en over anderen, meestal in relatie tot onszelf.
Dit centraal gelegen deel, -meestal ‘default network’, of ‘resting state network’ genoemd,- is weer minder actief wanneer we ons met de buitenwereld bezighouden 30 31
De activiteit van dit ‘introvertesysteem wijst mogelijk op betrokkenheid bij onze ‘zelf’-beleving, zoals zelfbesef, zelfbeoordeling, zelfgevoel, zelfwaardering, etc. 32

Het vermogen om over eigen doen en laten na te denken is natuurlijk van groot belang voor onze gewetensfunctie.

4. Beloningssysteem: voor een ‘goed gevoel’

De Accumbens kern, die tegen het limbisch systeem aanligt, speelt een centrale rol in het beloningssysteem.
Beloning bestaat uit een plezierig gevoel dat optreedt bij ‘gewenst‘ gedrag. Dat kan gaan om gedrag dat een basale vorm van ‘survival value‘ heeft, zoals eten of seks, maar ook om meer soortspecifiek gedrag. Dan gaat het bij ons mensen om gedrag dat de onderlinge samenwerking bevordert (zie Ons mensbeeld verandert).
Maar zo’n ‘goed gevoel‘ hoort eveneens bij meer cultureel bepaald wenselijk gedrag, dat het resultaat is van sociale leerprocessen en dat voortvloeit uit de heersende groepsmoraal. 33
Het beloningssysteem werkt voornamelijk met de neurotransmitters dopamine en serotonine en is gevoelig voor bepaalde farmaca en drugs (bijv. amfetamine en cocaïne).

Een dergelijk ‘goed gevoel’ ervaren we ook wanneer het ons lukt te voldoen aan zelf opgelegde normen en het bereiken van daarbij horende doelen. Dan gaat het dus om ons persoonlijk geweten dat hetzelfde beloningssysteem activeert.
Dit laatste is speculatief, maar het ligt m.i. wel voor de hand dat ook hierbij hetzelfde beloningssysteem actief is.


Complexe structuur van het beloningscircuit.
Op deze doorsnede zijn een aantal centraal gelegen delen van ons sociale brein te zien, met daarin activiteit in het beloningssysteem.

Bijgaande afbeelding van het beloningssysteem geeft een indruk van de uitgebreidheid en complexiteit van dergelijke circuits.

Te zien is hoe meerdere hersengebieden bijdragen aan het verwerken van de binnengekomen signalen (sensory input)
en vervolgens aan het daaruit resulterende gedrag (motor output).


5. Pijnsysteem: fysieke en sociale pijn

Via gevoelszenuwen en het sensorische schorsgebied zijn we in staat om te voelen waar we in ons lichaam pijn ervaren en hoe intens die pijn is.
De beleving van deze fysieke pijn en de reacties daarop zijn echter niet steeds hetzelfde. Daarvoor is een apart hersendeel verantwoordelijk, de cingulaire cortex, die ook weer in de buurt van het limbisch systeem gelegen is. 34

Opvallend genoeg, worden een aantal schorsgebieden die betrokken zijn bij fysieke pijn ook actief bij sociale pijn, die optreedt bij (dreigend) sociaal isolement (afwijzing, zich uitgesloten voelen, e.d.). 35.
Men veronderstelt dat dit werkt als een alarmsysteem dat waarschuwt voor het potentiële gevaar van verlies van contact met de eigen groep; net zoals fysieke pijn waarschuwt voor gevaar van fysieke beschadiging.
Het ziet er naar uit dat een gedeelte van het oeroude systeem voor fysieke pijn is ‘geleend’ voor een evolutionair jonger systeem van sociale pijn. 36

Naast de beschermende alarmfunctie, kan dit systeem, net als dat van fysieke pijn, ook als sanctiemiddel worden gebruikt. Door dreigen met tot feitelijk isolement (zoals verstoting) heeft de sociale groep een extra pressiemiddel, in dienst van de overlevingskansen, waarmee groepsleden die de groepsmoraal niet respecteren, in het gareel kunnen worden gehouden.

Dit lijkt mij een mooi voorbeeld van de manier waarop evolutionaire aanpassingen tot stand komen: een bestaand systeem (voor fysieke pijn) wordt aangepast om ook in een nieuwe behoefte, behoud van groepscohesie, te voorzien. Geen nieuw systeem, maar een dat door uitbreiding van taken voor beide doeleinden geschikt wordt gemaakt.

Ik vraag me af, of we voor de gewetensfunctie iets vergelijkbaars zullen vinden.
We hebben al eerder de mogelijkheid besproken om het ontstaan van de gewetensfunctie te zien als versterking van de mogelijkheden om de groepsmoraal te handhaven (zie Ons mensbeeld verandert); als een effectieve uitbreiding daarvan, om de, uit het oogpunt van overleving, zo belangrijke groepscohesie beter te beschermen.
Die evolutionaire aanpassing zou op eenzelfde manier, door het doorontwikkelen van bestaande systemen, tot stand kunnen zijn gekomen.

6. Hormonaal systeem met o.a. ‘sociaal bindmiddel’

Activatie van ‘sociae’ hersengebieden kan door neuronen gebeuren, maar ook door hormoon-achtige stoffen, die in de hypothalamus worden aangemaakt. Zo kunnen, bijvoorbeeld, oxytocine en vasopressine op die manier hun invloed hebben en als een soort ‘sociaal bindmiddel‘ werken.

Oxytocine stimuleert, als hormoon, bij het geboorteproces, de gladde spieren van de baarmoeder en, na de geboorte, van de melkklieren. Tevens bevordert het, als neurotransmitter, in de hersenen, de kwaliteit van de moeder-kindrelatie.
Want tijdens de borstvoeding en bij het knuffelen van het kind stijgt bij moeder én kind de oxytocine-spiegel in het bloed, wat het voor beiden een plezierige ervaring maakt. Deze stof stimuleert namelijk het beloningssysteem en vermindert tevens gevoelens van stress.
Daardoor wordt de relatieontwikkeling en daarmee het hechtingsproces bevorderd. Bij het kind neemt de neiging om (oog)contact te maken toe; de beleving daarvan ‘voelt goed’ en het vertrouwen en het gevoel van veiligheid nemen eveneens toe.

Ook op volwassen leeftijd blijft het effect van dit ‘knuffelhormoon‘ bestaan, zoals bij tedere aanrakingen tussen ouders en kinderen, of tussen geliefden. Ook dan bevordert de werking van het oxytocine de onderlinge relatie.
We zien dan een versterken van empathie en pro-sociaal gedrag; van begrijpen van de ander door beter inschatten van intenties, ‘lezen’ van emoties op gezichten; en verbeteren van het wederzijds vertrouwen. Dit gebeurt echter alleen in interacties tussen leden van de eigen groep. 37.

Deze effecten zijn ook bij andere zoogdieren te vinden. Zo is bij prairie-woelmuizen te zien dat, tussen partners van deze monogame soort, de neiging bestaat om de ander bij angst of stress door ‘knuffelen’ te kalmeren, terwijl die neiging verdwijnt wanneer de werking van het oxytocine kunstmatig wordt geblokkeerd.
Zelfs is gevonden dat de relatie tussen hond en baas verbetert met het toenemen van oogcontact, omdat daardoor de oxytocine-spiegel bij beiden stijgt.

Vasopressine lijkt, in dierproeven, ook een positieve invloed op paarvorming te hebben, maar dat is bij mensen nog onvoldoende onderzocht. 38

Er zijn, overigens, naast oxytocine en vasopressine nog tientallen andere van dergelijke hormoon-achtige stoffen die als neurotransmitter op de hersenen kunnen inwerken. We weten van hun werking echter nog maar weinig. Er valt dus mogelijk nog veel te ontdekken op dit gebied.

 

De organisatie van ons brein

Van veel delen van ons brein weten we inmiddels bij welk soort functies ze betrokken zijn. Bijvoorbeeld, voor het aansturen van spieren zijn heel precies locaties op de motorische hersenschors aan te wijzen.
Zoals we hebben gezien, is dat voor psychische functies veel minder goed te doen. Daarbij zijn altijd een aantal delen van het brein tegelijkertijd actief.
Maar wie of wat coördineert al dat soort activiteiten?

Intuïtief zijn we geneigde om in ons brein te zoeken naar een centrum waar  alle relevante informatie bij elkaar komt en waar alle beslissingen worden genomen. 39
Maar zo’n centrale controlepost is in ons brein niet te vinden. Daarover zijn hersenonderzoekers het met elkaar eens. Maar hoe gebeurt het dan wel?

Een verhaaltje

Kinderen voorlezen
Voorlezen is veel ingewikkelder dan je denkt.

Laten we, als voorbeeld, ons proberen voor te stellen wat er komt kijken bij het voorlezen van een verhaaltje voor het slapengaan. Daar blijken heel wat voor nodig te zijn.

Voor het taalbegrip en de taalproductie zijn twee aparte, nauw met elkaar samenwerkende schorsgedeelten actief. Voor het spreken moet er tevens afstemming zijn met het gedeelte van de motorische schors dat mond en keel aanstuurt. Het cerebellum moet die bewegingen dan coördineren om te zorgen dat alles soepel loopt. Er moet allerlei in het geheugen opgeslagen informatie worden opgehaald, over hoe je letters en woorden herkent, uitspreekt en interpreteert; evenals over de inhoud van het verhaal. Die benodigde informatie is op uiteenlopende plaatsen opgeslagen.
Om de tekst te kunnen lezen moeten de oogspieren worden aangestuurd en gecoördineerd, moet visuele informatie worden verwerkt tot coherente waarneming en vervolgens voor korte tijd in het ‘werkgeheugen’ worden opgeslagen.
Het auditieve systeem zal actief zijn om de eigen manier van voorlezen te beoordelen en ook wanneer het kind op het verhaaltje reageert. Dit vereist weer afstemming met gebieden voor taalbegrip.
Voor het vasthouden van het boek, het ombladeren, het controleren van de zithouding moeten diverse delen van de motorische schors en het cerebellum in actie zijn.

Rekening houden met favoriete verhaalpassages en inleven in de belevingswereld van het kind zijn nodig om in te schatten welke emotionele impact het verhaal heeft.
Voor deze complexe cerebrale activiteit moet weer heel veel informatie uit allerlei hersendelen worden opgehaald, afgestemd, teruggekoppeld, etc. om uiteindelijk in actie te worden omgezet, waar ook weer een groot aantal hersengebieden bij nodig zijn.
Intussen moeten, tegelijkertijd, ontelbare lichamelijke functies, zoals ademhaling, hartslag, spijsvertering, lichaamshouding, lichaamstemperatuur, etc., etc., etc. worden gecontroleerd en gereguleerd.
Ons brein moet dit allemaal, zonder centrale sturing, voor elkaar krijgen en blijkt daar prima toe in staat.

Zelfs voor zo’n alledaagse activiteit als het voorlezen van een verhaaltje is het ondoenlijk alle benodigde functies, parallelle processen en acties te onderscheiden en op te sommen, laat staan om deze allemaal ‘handmatig’ te activeren, te sturen en op elkaar af te stemmen. En dan gaat het ook nog om een veelvoud van wat hierboven  staat opgesomd.

Automatische piloot

We ervaren onze eigen positie (Ik?, Zelf?) als die van een piloot die voor de besturing van zijn vliegtuig op de automatische piloot vertrouwt. Of als die van de bestuurder van een zelf-rijdende auto. Zaken als tijd van vertrek, de route en de bestemming kun je zelf bepalen. Alleen bij onverwachte situaties moet je taken overnemen, maar zelfs dan zal een belangrijk deel van de apparatuur zelfstandig moeten kunnen blijven werken wil dat lukken.

Selectieve aandacht

Over ons spierstelsel hebben we veel meer controle, maar toch zijn we ook daarbij eraan gewend om niet over iedere stap, of andere routinehandelingen, steeds na te denken. We kunnen onze aandacht beter aan belangrijker zaken (met meer ‘survival value’) besteden. Het evolutieproces heeft er daarom voor gezorgd dat ons brein zoveel mogelijk naar manieren zoekt om handelingen en processen te automatiseren,

Zelforganisatie in een complex systeem

Tastbare hersenen en een uitbeelding van actieve neurale circuits.
Tweemaal ons brein: als tastbaar orgaan en als een verzameling actieve neurale circuits. (Afbeelding ontleend aan de website ‘The Brain’ waar ook veel toegankelijke informatie te vinden is.)

Voor het begrijpen van ons brein is de metafoor van de computer populair. Wanneer het gaat om basale processen van informatieverwerking kan die wel nuttig zijn. Maar voor het begrijpen van de organisatie van ons brein schiet deze vergelijking tekort.
Het voorbeeld van de computer komt tegemoet aan onze behoefte aan logische ordening en begrijpelijke processen. Maar die zijn in ons brein moeilijk te vinden. Het ecosysteem van een oerwoud is, volgens sommigen, als metafoor meer van toepassing. 40

Voor het begrijpen van ons complexe brein moeten we ons verdiepen in weinig bekende principes, zoals zelf-organiserende dynamische processen. 41 42
Deze komen voor in allerlei systemen waarin massale hoeveelheden samenstellende elementen aanwezig zijn. Dat leidt meestal tot een zo groot mogelijke wanorde (entropie), maar soms ook tot spontane ordening van die elementen.
We kunnen dit op alle systeemniveaus tegenkomen: kwantums, atomen, moleculen, weer-systemen, vloeistoffen, cellen, neurale netwerken, levende organismen, de manen rond Jupiter, maar ook in de bedrijfskunde als mogelijke organisatievorm voor zeer grote ondernemingen.

Een zwerm spreeuwen vormt één geheel.
Een zwerm spreeuwen heeft geen leider, maar vertoont toch samenhang.

We herkennen dit fenomeen in de dynamiek van een zwerm spreeuwen, of een school vissen, of een kudde dieren, of in turbulenties in een beekje.
Er is daarbij geen centrale sturing.
Het ‘samenspel’ komt enkel tot stand door organiserende eigenschappen van alle elementen afzonderlijk die desondanks toch een eenheid opleveren.

Wanneer het om ons brein gaat, is een van de problemen: hoe is het mogelijk dat onze zintuigen ons bewuste, coherente en als eenheid ervaren multimodale (visueel + auditief + tactiel) gewaarwordingen opleveren, terwijl de verschillende kenmerkende attributen ervan (beeld+geluid+tast) door verschillende hersengebieden worden geproduceerd en ‘aangeleverd’? 43 44

Wat opvalt is dat onderzoekers die zich momenteel met dergelijke vragen bezighouden zijn terechtgekomen bij pogingen om allereerst op zo eenvoudig mogelijk niveau antwoord te vinden op basale vragen, omdat we voor complexe systemen als ons brein nog ver van duidelijke antwoorden verwijderd zijn.
Ze komen daarbij veelal op onbekend terrein. Bijvoorbeeld bij vragen als: wat is leven?; en wat hebben de bindende levensprocessen te maken met de natuurlijke neiging tot het toenemen van wanorde (entropie)? Is er bij de meest primitieve levensvormen al sprake van cognitie/bewustzijn? Etc. 45 46
We weten inmiddels al heel wat over welke hersendelen actief worden en welke hersencircuits betrokken zijn bij het uitvoeren van bepaalde taken (zoals, in een MRI-scanner. bekijken van afbeeldingen van aangrijpende gebeurtenissen), maar over hoe dat werkt en wat er precies gebeurt weten we nog relatief weinig.

Voor ons onderwerp, de gewetensfunctie, kunnen we voorlopig slechts vaststellen dat daarvoor, evenals voor de andere hogere psychische functies, waarschijnlijk dynamische hersenprocessen nodig zijn die mogelijk worden gemaakt door het zelf-organiserende vermogen van neurale netwerken.



Tot zover deel 2.

Deel 3 zal over de volgende onderwerpen gaan:

7. Ons brein: van embryo tot volwassenheid
8. Ons brein en ons geweten

——————————–—————— ©2018 horsey

Plaats een reactie  → scroll naar beneden
Informatie  → Wegwijs of Inhoudsopgave
Gebruik de Terugknop om naar de vorige pagina te gaan

  1. Swaab, D.F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer (12e herz. dr. ed.). Amsterdam Contact.
  2. MacLean, P. D. (1990). The triune brain in evolution : role in paleocerebral functions. New York: Plenum Press.
  3. zie Wiki – Evolution of the brain
  4. zie The Brain – evolution-layers
  5. tussen rode symbolen: persoonlijke bijdrage van de auteur
  6.  Swaab, D.F. (2016). Ons creatieve brein: Hoe mens en wereld elkaar maken (1e druk). Amstrtdam Atlas Contact.swaab
  7. Damasio, H. … & Damasio, A.R. (1994). The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient. Science
  8.  Immordino-Yang, M. H., & Damasio, A. (2007). We Feel, Therefore We Learn: The Relevance of Affective and Social Neuroscience to Education.
  9. Damasio, A. R. (2003). Looking for Spinoza: joy, sorrow, and the feeling brain
  10. Schore, A. N. (2000). The self-organization of the right brain and the neurobiology of emotional development. In M. D. Lewis (Ed.), (2000). Emotion, development, and self organization: Dynamic systems approaches to emotional development. Cambridge studies in social and emotional development (pp. 155-185). New York, NY: Cambridge University Press.
  11.  Adolphs, R., Damasio, H., Tranel, D., Cooper, G., & Damasio, A. R. (2000). A role for somatosensory cortices in the visual recognition of emotion as revealed by three-dimensional lesion mapping. Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience, The, 20(7), 2683-2690.
  12. Brothers, L. (1996). Brain mechanisms of social cognition. J Psychopharmacol, 10(1), 2-8.
  13. Dunbar RIM (1998) The social brain hypothesis. Evol Anthropol 6:178-190
  14. Gazzaniga, M. S. (1985). The Social Brain. New York: Basic Books.
  15. Mealey, L. & Kinner, S. (in press) Psychopathy, Machiavellianism and Theory of Mind. In: The social brain: Evolution and pathology, ed. M. Brune, H. Ribbert & W. Schiefenhovel. Wiley
  16.  Wager, T.D., P.J. Gianaros (2014). ‘The Social Brain, Stress, and Psychopathology.’ JA/4A Psychiatry 71: 622-624
  17.  Eisenberger, N.I., S.W. Cole (2012). Social Neuroscience and Health: Neurophysiological Mechanisms Linking Social Ties with Physical Health: Nature Neuroscience 15: 669-674
  18. Dunbar, R. I. (1998). The social brain hypothesis. Evolutionary Anthropology: News, and Reviews, 6(5), 178-190.
  19. Dunbar, R. I., & Shultz, S. (2007). Evolution in the social brain. Science, 317(5843), 1344-1347.
  20. The Brain-cognitive-centres
  21.  LeDoux, J. (2003). The emotional brain, fear, and the amygdala. Cell Mol Neurobiol, 23(4-5), 727-738.
  22. The Brain-amygdala
  23. Swaab 2016, Ons creatieve brein
  24. Damasio, A. R. (1994). Descartes’ error : emotion, reason, and the human brain. New York: Putnam.
  25. Dunbar RIM (1998) The social brain hypothesis. Evol Anthropol 6:178-190
  26. Wager, T.D., P.J. Gianaros (2014). ‘The Social Brain, Stress, and Psychopathology.’ JA/4A Psychiatry 71:622-624
  27. Amodio, D. M., & Frith, C. D. (2006). Meeting of minds: the medial frontal cortex and social cognition. Nature Reviews Neuroscience, 7(4), 268.
  28. The Brain-prefrontal cortex
  29. Swaab 2016, Ons creatieve brein
  30. Swaab 2016, Ons creatieve brein.
  31. The Brain-Default Network.
  32. Damasio, A. R. (2010). Self comes to mind : constructing the conscious brain (1st ed.). New York: Pantheon Books.
  33. Swaab 2016. Ons creatieve brein.
  34. Swaab 2011, Wij zijn ons brein
  35. Eisenberger, N. I., & Lieberman, M. D. (2004). Why rejection hurts: a common neural alarm system for physical and social pain. Trends Cogn Sci, 8(7), 294-300.
  36. Eisenberger, e.a. idem
  37. Swaab 2016, Ons creatieve brein
  38. Burkett, J. P., Andari, E., Johnson, Z. V., Curry, D. C., de Waal, F. B. M., & Young, L. J. (2016). Oxytocin dependent consolation behavior in rodents. Science, 351, 375–378.
  39. Singer W. (2009) The Brain, a Complex Self-organizing System. European Review, Vol. 17, No. 2, 321–329. Academia Europæa
  40. Tononi, G., & Edelman, G. M. (1998). Consciousness and complexity. Science, 282(5395), 1846-1851.
  41. The Brain-dynamic-processes
  42. Swaab 2016, Ons creatieve brein
  43. Singer 2009, The Brain, a Complex Self-organizing System.
  44. The Brain-synchrony
  45. The Brain-self-organizing
  46. Singer 2009, The Brain, a Complex Self-organizing System.

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, met veel plooien, vanaf de zijkant bekeke,
Het oppervlak van de linker zijkant van ons brein laat alleen hersenschors (cortex) zien. Deze is geplooid om het oppervlak zo groot mogelijk te maken.

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.

Het brein op doorsnede. Alle structuren zijn nauw met elkaar verbonden.
Doorsnede, tussen de beide hersenhelften, laat andere structuren zien die nauw met elkaar, met de schors en het ruggenmerg zijn verbonden.

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.

Elektrischr activiteit in ons brein in een 3-D impressie
De hersendelen communiceren met elkaar door elektrische activiteit van de zenuwcellen. (Klik voor een 3-D impressie van 1,14 min.).

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

Neuronen brengen via uitlopers elektrische signalen over.
Impressie van neuronen met hun cellichamen en uitlopers. Elektrische actiepotentialen  zorgen voor signaaloverdracht. De bijbehorende gliacellen zijn hier niet afgebeeld.

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.

Chemische synaps met overdracht van neurotransmitter van het uiteinde van een axon, via de synapsspleet, naar een dendriet van het v0olgende neuron.

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

Gliacellen vormen een beschermlaag voor een axon.
Gliacellen ondersteunen het functioneren van neuronen. Hier vormen ze een beschermlaag (myeline) voor een axon.

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

Schema van informatie-uitwisseling tussen een aantal delen van ons brein.delen.
De meeste hersenfuncties komen tot stand door samenwerking binnen circuits die zich over meerdere hersengebieden uitstrekken. In dit voorbeeld gaat het om het oproepen van een emotionele reactie. Merk op dat de uitwisseling meestal wederkerig is.

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 Inhoudsopgave
Gebruik de Terugknop om naar de vorige pagina te gaan

  1. Swaab, D. F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer (12e herz. dr. ed.). Amsterdam :: Contact.
  2. Hippocrates ca 460-370 vC
  3.  Aan zijn studenten leerde hij hoge ethische principes die ook in de eed van Hippocrates doorklinken. Een aangepaste versie van die oude eed wordt nog steeds door a.s. artsen, na hun artsexamen, afgelegd.
  4. Aristoteles 384 – 322 vC
  5. Descartes 1596 – 1650
  6. Swaab, D.F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer (12e herz. dr. ed.). Amsterdam: Contact.
  7. zie Wiki Descartes
  8. Damasio, A. R. (1994). Descartes’ error : emotion, reason, and the human brain. New York: Putnam
  9. Edelman, G. M. (2004). Wider than the sky : the phenomenal gift of consciousness. New Haven: Yale University Press
  10.  Swaab, D.F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer (12e herz. dr. ed.). Amsterdam :: Contact.
  11. Damasio, A. R. (2003). Looking for Spinoza : joy, sorrow, and the feeling brain (1st ed.). Orlando, Fla.: Harcourt.
  12. zie Wiki Affective science
  13.  Immordino-Yang, M. H., & Damasio, A. (2007). We Feel, Therefore We Learn: The Relevance of Affective and Social Neuroscience to Education. Mind, Brain, and Education, 1(1), 3-10.
  14.  Damasio, A. R. (2003). Looking for Spinoza : joy, sorrow, and the feeling brain (1st ed.). Orlando, Fla.: Harcourt.
  15. zie van Dale online 2018
  16. Zie Wiki Ockhams scheermes 
  17. Damasio, A. R. (2010). Self comes to mind : constructing the conscious brain (1st ed.). New York: Pantheon Books.
  18.  Dennett, D. C. (1991). Consciousness explained (1st ed.). Boston: Little, Brown and Co.
  19. Edelman, G. M. (2004). Wider than the sky : the phenomenal gift of consciousness. New Haven: Yale University Press.
  20. Damasio, A. R. (2010). Self comes to mind : constructing the conscious brain (1st ed.). New York: Pantheon Books.
  21. Lamme, V. (2010). De vrije wil bestaat niet : Over wie er echt de baas is in het brein. Amsterdam: Bakker.
  22. Swaab, D.F. (2011). Wij zijn ons brein : van baarmoeder tot Alzheimer (12e herz. dr. ed.). p.218. Amsterdam Contact.
  23. Dennett 11 maart 2016 te Utrecht, op het congres ‘Bestaat de vrije wil?
  24. Singer W. (2009) The Brain, a Complex Self-organizing System. European Review, Vol. 17, No. 2, p.321–329.
  25. zie bijvoorbeeld de website The Brain die daarvan een voorbeeld geeft.
  26. voor meer informatie: zie The Brain
  27. Edelman, G. M. (1992). Bright air, brilliant fire : on the matter of the mind. New York, N.Y.: BasicBooks.
  28. Edelman, G. M. (1992). Bright air, brilliant fire : on the matter of the mind. New York, N.Y.: BasicBooks.
  29. zie The Brain, blog