Maandag 04/07/2022

InterviewMatthew Cob

Hoe het brein precies werkt? Dat weten we niet. Deze wetenschapper legt uit waarom dat mooi is

null Beeld NYT/LOU BEACH
Beeld NYT/LOU BEACH

De mens graaft al eeuwen in het brein, en weet nog altijd niet hoe het werkt. Matthew Cobb vertelt hoe mooi dat is.

Willem Schoonen

“Ik wilde een boek schrijven over de ontdekking van het brein. In een gesprek met mijn uitgever vroeg die: ‘Hoe werkt het brein dan?’ Ik zei: ‘Dat weten we niet.’ Maar, zei hij, in ieder boek over het brein wordt een theorie ontvouwd. Ja, maar ik wil een groot lezerspubliek duidelijk maken dat we het niet weten.”

Dat heeft Matthew Cobb gedaan in een boek dat twee jaar geleden in Groot-Brittannië verscheen: The Idea of the Brain. Een Nederlandse vertaling is nog niet in voorbereiding, maar dat kan komen. Want het is prachtig; als één boek het etiket ‘erudiet’ verdient dan is dit het. Cobb, 65 jaar en hoogleraar zoölogie aan de universiteit van Manchester, heeft een ongelooflijke hoeveelheid bronnenmateriaal verwerkt tot een pittige, maar goed leesbare en fascinerende geschiedenis van de eeuwenlange zoektocht naar de werking van het brein.

Een zoektocht die nog niet tot een ontknoping heeft geleid. We weten het nog altijd niet. Dat kan de ene wetenschapper frustratie bezorgen, woede, machteloosheid, maar de ander voelt misschien vreugde en verwondering over zoiets magistraals.

Van frustratie heeft Cobb geen last: “‘We weten het niet’ is geen negatieve constatering. Het is de meest opwindende zin die er is, voor een wetenschapper. Niet weten is een aansporing om het uit te zoeken. Dat is absoluut geen frustratie: wij wetenschappers zijn gewend niet te weten.”

In het brein is niets wat het lijkt te zijn, en niets is wat het gisteren was. Het brein is als een vliegtuig dat op 10 kilometer hoogte vliegt en tijdens de vlucht zijn geprefabriceerde onderdelen een voor een vervangt door nieuwe ontwerpen die aan boord zijn geconstrueerd.

De beeldspraak is niet van Cobb – eer wie eer toekomt; hij vermeldt in zijn boek bij alles de oorspronkelijke bron – maar van de Amerikaanse neurowetenschapper Eve Marder. Marder heeft een groot deel van haar glanzende carrière gewerkt aan ‘de maag van de kreeft’. Het is voor Cobb een iconisch voorbeeld geworden van de complexiteit van de neurowetenschap. Kreeften, en andere schaaldieren, hebben een maag en een voormaag, die met twee ritmische bewegingen binnenkomend voedsel verwerken. Die bewegingen worden aangestuurd door slechts dertig neuronen (zenuwcellen). Het is een extreem simpel zenuwstelsel. En na vele jaren van onderzoek is nog altijd niet helemaal duidelijk hoe het werkt.

Cobb: “Zelfs van zo’n simpel systeem kunnen we niet achterhalen hoe het precies werkt. Maar dat is geen reden om het op te geven. Astrofysici weten precies hoe twee hemellichamen om elkaar draaien, maar als er een derde bij komt is er ineens chaos. En die geven ook niet op!”

Cobb heeft, net als Marder, wel een voorliefde voor kleine ‘breintjes’. Hij onderzoekt sinds jaar en dag de reukzin van de fruitvlieg. “Ik ben geen grote neurowetenschapper, maar een zoöloog die elektroden in de neuzen van larven steekt. We doen dat in de veronderstelling dat kleine breintjes wat meer ‘hard-wired’ zijn. Als we die begrijpen kunnen we uiteindelijk misschien iets zeggen over een brein als dat van de mens.”

Dat brein is bepaald niet ‘hard-wired’; je kunt aan de onderdelen niet zien wat ze doen. De man die in de negentiende eeuw het neuron ontdekte, de Spanjaard Santiago Ramón y Cajal, zocht naar een verband tussen bouw (morfologie) en functie. “Maar nu weten we dat twee neuronen precies dezelfde bouw kunnen hebben, en totaal verschillende dingen kunnen doen”, zegt Cobb.

Het brein is geen computer

Dat lijkt een onschuldige constatering, maar het is een klap voor de computermetafoor, die in de neurowetenschap al zeventig jaar hoogtij viert. Het brein zou als een computer zijn, met een input, een output, en berekeningen tussen die twee. En net als in een computer zou er een hardware en een software te vinden moeten zijn. Maar neuronen zijn hardware en sofware tegelijk; het brein is ‘wetware’.

Cobb: “Dat was voor mij de meest verbazingwekkende ontdekking bij het schrijven van dit boek. Het brein wordt vaak vergeleken met een computer, maar oorspronkelijk was het precies andersom: de computer werd ontworpen als model van het brein, met logische schakelingen die men in het brein veronderstelde. Maar die structuur vind je in de hersenen helemaal niet. Het hele computertijdperk is gebouwd op een misvatting!”

In haar zoektocht naar de werking van het brein heeft de wetenschap zich steeds laten leiden door metaforen. In het begin, vijf eeuwen geleden, was het brein een toonbeeld van mechanica en hydraulica, na de ontdekking van elektriciteit werd het brein een elektrische machine, daarna een telefooncentrale, en sinds zeventig jaar dus een computer.

Het is niet alleen schone taal; die metaforen hebben het wetenschappelijk denken bepaald. En de technologische ontwikkeling heeft de breinwetenschappers steeds nieuwe metaforen bezorgd waarmee ze verder konden. Komen we nu aan de grens van de computermetafoor?

null Beeld Getty Images
Beeld Getty Images

Cobb: “Misschien. Maar die metafoor helpt nog wel. Het idee dat een brein net als een computer berekeningen uitvoert, een input en een output heeft, een afbeelding maakt van de werkelijkheid, is wat mij betreft prima. Het wordt door sommigen, op filosofische gronden, afgewezen. Maar breinen doen dat, álle breinen. Het merkwaardige is alleen dat we die berekeningen maar in een enkel geval hebben kunnen aantonen.”

Aan alle metaforen die al op het brein zijn geplakt, kleeft een fundamenteel probleem: anders dan de technologieën waaruit die metaforen voortkwamen, is het brein niet ontworpen. “We hebben te maken met een structuur die in vele miljoenen, zo niet miljarden jaren is geëvolueerd”, zegt Cobb. En evolutie is een proces van vallen en opstaan, hele en halve oplossingen, en fouten. Je kunt niet verwachten dat je daarin een ontwerp vindt zoals dat van een stoommachine, een telefooncentrale of een computer, apparaten die op basis van een compleet ontwerp in elkaar zijn gezet.

Cobb: “Bij het kijken naar het brein is ontwerp niet het juiste perspectief, maar aanpassing aan de omstandigheden. De neuronale bedrading voor reuk is in heel verschillende dieren dezelfde, niet omdat er één ontwerp was, maar omdat ze hetzelfde probleem moesten oplossen. Vleugels van verschillende pluimage hebben vergelijkbare constructies, omdat ze hetzelfde moesten doen, namelijk van de grond komen.”

Ook het idee dat je in het brein, net als in een machine, zou kunnen aanwijzen welk deel welke functie heeft, is in de afgelopen eeuwen vaak een illusie gebleken. “In een computer kun je dat doen, in het brein zelden. Soms gaat het op: spraakvermogen is gelokaliseerd in de linker hersenhelft. Dat weten we. Mensen die de linkerhelft van hun hersenen verliezen kunnen niet meer praten.”

“Maar als dat op heel jonge leeftijd gebeurt, is het een ander verhaal. We kennen hier in Groot-Brittannië voorbeelden van mensen die nooit een linker hersenhelft hebben gehad, of op heel jonge leeftijd hebben verloren, en die gewoon praten als ieder ander en aan een universiteit zijn afgestudeerd.”

De hersenen zijn flexibeler dan enige machine die de mens ooit heeft gebouwd. Kijk naar de visuele cortex van een kat, zegt Cobb: “Dat is een voorbeeld van een duidelijk gelokaliseerde functie in de hersenen. Maar als je gaat meten wat daar gebeurt, dan blijken die neuronen niet alleen te reageren op visuele signalen, maar ook op geluid. De verwerking van visuele input wordt gemodereerd door audiosignalen. Daar is een goede reden voor. Het gaat de kat om beweging én geluid, want die kunnen vertellen wat daar loopt: een muis!”

Nieuwe beelden voor het brein

Functies zijn in het brein gelokaliseerd en tegelijk ook verdeeld. En neuronen doen niet maar één ding, zien of horen, zegt Cobb: “Neuronen gaan soms dingen doen die ze volgens ons helemaal niet zouden moeten kunnen.”

Gaat een nieuwe metafoor de zoektocht verder helpen en de diepste geheimen van het brein blootleggen? Er zijn nieuwe technologieën in de aanbieding die zich ervoor zouden kunnen lenen: blockchain, nanotechnologie, quantummechanica. Cobb verwacht er niet veel van. Voor de toekomst van de zoektocht, zegt hij, moeten we terugkijken naar zijn begin.

De mensheid heeft er drie eeuwen – van de vijftiende tot de achttiende eeuw – over gedaan om van het hart naar het hoofd te komen. Aanvankelijk werden alle gedachten en gevoelens toegeschreven aan het hart. Uitdrukkingen als hartzeer, hartstochtelijk verlangen en hartendief herinneren er nog aan. “Zulke uitdrukkingen komen in iedere taal op de wereld voor”, zegt Cobb. “Ze geven een universeel gevoel weer, dat we nog steeds hebben, ook al weten we dat al die uitdrukkingen niet kloppen. Taal heeft een kracht die je serieus moet nemen.”

De grootste fout die een historicus kan maken, meent Cobb, is denken dat mensen het in het verleden helemaal bij het verkeerde eind hadden, dat ze dom waren. “De mensen waren niet dom”, zegt hij. “Het idee om gedachten en emoties toe te schrijven aan het brein lag niet voor de hand. Het hart kwam veel meer in aanmerking. Het is het centrum van de bloedsomloop, dat in contact staat met alle andere delen van het lichaam. En experimenten om het tegendeel te bewijzen waren destijds nog niet mogelijk.”

Dat gebeurde in de eeuwen die volgden. Maar het resultaat, zegt Cobb, is dat de wetenschap nu al zijn technische middelen richt op de hersenen als een geïsoleerd orgaan. “Neuronen staan niet op zichzelf, ze zitten in een lichaam en in een omgeving. Het brein is met het lichaam druk in de weer om orde te scheppen in de buitenwereld. Willen we ooit begrijpen hoe dat werkt, dan moeten we het brein weer terugbrengen in het lichaam.”

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234