Hoe vrij is ons brein?

You’re nothing but a pack of neurons
Francis Crick

De belangstelling voor onze hersenen is groot. Bijna dagelijks artikelen in kranten, wekelijks in tijdschriften en om de haverklap boeken die dit zo onbegrepen orgaan bijna tot een vanzelfsprekendheid maken. Komt het door de complexiteit en het weinige dat we er echt van begrijpen, dat het brein zo’n populair onderwerp is? Iedereen kan er een mening over hebben en het is makkelijk wetenschappers te vinden die elkaar gedecideerd tegenspreken. Je kunt je prestaties danken aan het slimme gebruik dat je maakt van je hersens en je falen wijten aan foutjes in je genen, of aan het feit dat je moeder rookte tijdens de zwangerschap. Je kunt je liefde voor je naasten ermee verklaren, evenals je angst voor vreemden, of juist je empathisch vermogen.  Ben je een Hugo Brandt Corstius, of een Wouter Buikhuisen? Het maakt niet uit, je kunt er alle kanten mee op: het brein als een moderne bijbel.

Twee boeken, twee visies

In 2006 verscheen van Margriet Sitskoorn, Het maakbare brein, Gebruik je hersens en word wie je wilt zijn; in 2010 verscheen Wij zijn ons brein, van baarmoeder tot alzheimer van Dick Swaab. Twee bestsellers over de werking van onze hersenen met twee schijnbaar diametraal tegenovergestelde visies. De optimist versus de pessimist. “Je bent wat je brein doet”, schrijft Sitskoorn weliswaar, vooruitlopend op de titel van Swaabs latere boek, maar ze voegt daar meteen aan toe dat dat brein kan veranderen en dat je dat zelf in de hand hebt. “In de baarmoeder worden we geprogrammeerd voor het leven na de geboorte”, schrijft Swaab daarentegen. De nadruk bij Swaab ligt op alles wat er mis kan gaan en op neurologische verklaringen voor zaken als religie of bijna-doodervaringen. Het gevoel dat je na het lezen overhoudt is er daardoor vooral een van een beklemmend determinisme. We lijken nauwelijks in staat iets te veranderen aan hoe we door het leven gaan. Een schril contrast met Sitskoorns elfde gebod: Word wie je wilt zijn. Als we onze hersenen niet omtoveren tot briljante machines consumeren we het leven, in plaats van dat we het produceren.
In beide visies zit wel iets van de domineesmentaliteit waar ons landje in grossiert. Swaab zit dan aan de calvinistische kant, terwijl Sitskoorn ons met een aanstekelijke gospelswing voorhoudt dat alles mogelijk is.

Neurale plasticiteit

Neurale plasticiteit is een verzamelnaam voor allerlei aanpassingen van het brein. Dat kan bijvoorbeeld zijn het overnemen van bepaalde functies door een ander deel van het brein na hersenletsel, een verandering door een leerproces, het aanmaken van nieuwe verbindingen (synaptogenese), of het aanmaken van nieuwe cellen (neurogenese).
Deze laatste optie is natuurlijk de meest interessante en bleek ook de meest controversiële te zijn gedurende de hele 20ste eeuw.
Nog steeds is de mening gangbaar dat we in de loop van ons leven alleen maar hersencellen verliezen en dat plasticiteit beperkt is tot de periode in de baarmoeder.

Geschiedenis van een idee

Al in in 1793 voerde de Italiaanse anatoom Michele Vicenzo Malacarne echter al experimenten uit met dieren, waarbij hij sommige trainde en andere niet. Na sectie ontdekte hij dat de kleine hersenen van de getrainde dieren veel groter waren dan bij de niet getrainde.

Aan het eind van de 19e eeuw postuleerde William James al dat de hersenen van volwassenen ook nog konden veranderen, maar met dit idee werd ruim een halve eeuw niets gedaan.
In de jaren twintig van de vorige eeuw voerde Karl Lashley experimenten uit met rhesusaapjes, waarmee hij aantoonde dat er neurologische veranderingen hadden plaatsgevonden. Desondanks werden zijn bevindingen niet algemeen geaccepteerd door de wetenschappelijke wereld.

Vanaf begin jaren zestig gebruikte Joseph Altman een techniek om cellen te markeren in baby’s om ook de hersenen van volwassenen te bestuderen. Zijn bevindingen werden een tiental jaren later bevestigd door Michael Kaplan, die gebruik maakte van een elektronenmicroscoop.

De zoöloog Fernando Nottebohm begon in de jaren tachtig van de vorige eeuw bewijzen te verzamelen voor neurogenese bij de vogels die hij bestudeerde. Onafhankelijk van Nottebohm was Elizabeth Gould bezig met ratten en later zijdeaapjes, met dezelfde insteek: bewijzen zoeken voor neurogenese in volwassen dieren.
Zowel Nottebohm als Gould was overtuigd van het feit dat de natuurlijke omgeving en het gedrag niet buiten het onderzoek konden blijven. Plasticiteit is een reactie op prikkels uit de omgeving en kan dus niet goed worden geobserveerd in een kunstmatige laboratoriumopzet. Nottebohm verwoordt dat aldus: “Unless you understand the needs, the habits, the problems of an animal in nature, you will not understand it at all. Put rats and mice into little plastic boxes and you will never fully comprehend why they do what they do. Take nature away and all your insight is in a biological vacuum.”

Van lachwekkend, via controversieel naar vanzelfsprekend

Een belangrijke reden voor het marginaliseren van wetenschappelijke inzichten en van de wetenschappers zelf, is – naast wat beschouwd wordt als mainstream kennis – de macht van een autoriteit. In dit geval was het de neurowetenschapper Pasko Rakic, dé autoriteit op het gebied van het primatenbrein en een uitgesproken scepticus van neurogenese bij de mens.

Zelfs nobelprijswinnaar Eric Kandel was in de jaren tachtig nog niet overtuigd, hoewel hij later toegaf dat het werk van Nottebohm voor een paradigmawisseling binnen de biologie had gezorgd. Nottebohm had veel respect voor de wetenschapper Rakic, maar kon niet anders dan concluderen dat Rakic “single-handedly held the field of neurogenesis back by at least a decade”.

Over het algemeen wordt een publicatie van Fred Gage uit 1998 gezien als het omslagpunt. Na een eeuw scepticisme had het laboratorium van Gage onomstotelijk aangetoond dat de mens gedurende zijn hele leven nieuwe hersencellen kan aanmaken. Gage borduurde voort op het werk van onder andere Michael Kaplan uit de jaren tachtig. Zijn werk was het laatste en essentiële  stukje van een puzzel die door Malacarne was begonnen. Sindsdien heeft plasticiteit haar weg naar het grote publiek gevonden in de vorm van talloze boeken en artikelen.

Een paar voorbeelden

Een andere grootheid in het onderzoek naar plasticiteit was Paul Bach-y-Rita. Zijn vader Pedro was in 1958 verlamd geraakt na een herseninfarct en had grote moeite met spreken. Pauls broer George, een psychiater, behandelde zijn vader met zoveel succes dat deze weer een redelijk normaal leven kon leiden, iets wat door de meeste geneesheren voor onmogelijk werd gehouden. Na de dood van vader Pedro werd er autopsie verricht, waaruit bleek dat er grote schade was aan de hersenstam. De verbeteringen moesten dus worden gezocht in een reorganisatie van de hersenen.

Een voorbeeld dat vaak wordt aangehaald is het onderzoek van Eleanor Maguire bij Londense taxichauffeurs. Het bleek dat hun hippocampus groter was naarmate ze meer ervaring hebben. De hippocampus speelt onder andere een belangrijke rol bij het geheugen. De BBC kopte enthousiast “Taxi drivers’ brains ‘grow’ on the job”. De lange training om de plattegrond van Londen uit het hoofd te leren was blijkbaar terug te zien in de hersenen.

Een heel jong onderzoeksgebied met betrekking tot plasticiteit is meditatie of mindfulness. Britta Hölzel, een hersenwetenschapper aan de University of Massachusetts, doet onderzoek naar hersenveranderingen ten gevolge van meditatie. Ook hier is aangetoond dat de grijze stof (de cellichamen) in bepaalde hersendelen toeneemt als gevolg van meditatie.

En nu?

De 21ste eeuw is nog jong. Er zullen ongetwijfeld nog vele baanbrekende ontdekkingen worden gedaan. En veel zekere kennis van nu zal naar de prullenbak verwezen worden. In hoeverre plasticiteit een tegenwicht kan bieden aan zaken die vast lijken te liggen is nog een open vraag. Of deze nieuwe inzichten over hoe ons brein werkt toepassingen zullen vinden die buiten de pathologie liggen is ook nog niet zeker. In een onzekere wereld als de onze zullen individuele verschillen niet automatisch leiden tot beter groepsgedrag. Dat beter onderwijs en blootstelling aan andere culturen en ideeën veel kunnen betekenen voor een rechtvaardiger samenleving wisten we al. We moeten in ieder geval niet wachten op de wetenschap om te doen wat we kunnen. Ergens tussen determinisme en onbegrensde mogelijkheden ligt de echte wereld waarin wij leven. Daarmee moeten we het doen.

Engelbert Luitsz

 

3 comments for “Hoe vrij is ons brein?

  1. December 30, 2011 at 7:43 pm

    Boeiend blog van je. Er is nog zoveel dat we niet weten van het brein. De waarheid tussen Sitskoorn en Swaab zal er wel weer tussen liggen. Aloude discussie tussen nature en nurture.

  2. December 30, 2011 at 10:30 pm

    boeiend en ik verwacht maar zo, dat er ooit eens eindjes aan elkaar geknoopt kunnen worden

  3. pieterman
    December 31, 2011 at 10:42 am

    Als wij ons brein zijn, hoe zou dan wij dat brein kunnen veranderen ?
    Het probleem komt er uit voort dat vanuit het ziel idee er een wij idee is ontstaan, die wij staat los van het brein, denken wij.
    Dat ons brein gewoon materie is, precies dezelfde materie als waaruit ‘dode’ dingen bestaan, dat kan natuurlijk niet.
    Wij zijn geen machine.
    Er zijn lieden die uitleggen dat robots emoties hebben.
    Dat kan natuurlijk niet zo zijn.
    Waarom overigens Swaab een pessimist is ontgaat me.

Comments are closed.