Eerst vroegen de artsen haar een hand te openen en te sluiten. Daarna vroegen ze haar haar hand te ontspannen. Maria Mazurkevitsj verroerde geen vin – maar de elektroden op haar hoofd lieten zien dat ze de artsen wel degelijk had gehoord.
De elektroden hadden stroomstootjes van de hersenen opgevangen, waaruit bleek dat de patiënt niet alleen reageerde op wat de artsen zeiden, maar ook het verschil tussen de verzoeken hoorde.
Ze was zich dus terdege bewust van haar omgeving – en de artsen kregen een uniek kijkje in haar bewustzijn.
Het verhaal van Maria Mazurkevitsj kan helpen een van de grootste mysteries van de wetenschap op te lossen.
Al duizenden jaren proberen ’s werelds knappe koppen namelijk te begrijpen wat bewustzijn is en waar het zich bevindt. Sommigen noemen het de ziel, en volgens velen is het een aparte entiteit die zelfs het lichaam kan verlaten.
Net als andere mentale eigenschappen zetelt het bewustzijn waarschijnlijk in de hersenen – maar anders dan bijvoorbeeld ons vermogen om gezichten te herkennen of een zin te formuleren, is het bewustzijn frustrerend ongrijpbaar en onmogelijk te lokaliseren in de wirwar van zenuwcellen.
Maar een baanbrekend internationaal project wil daar verandering in brengen.
Makkelijke problemen zijn moeilijk
Het is lastig te zeggen wat bewustzijn is. Maar een belangrijk kenmerk ervan is ons gevoel bij de ervaring die we hebben van de wereld. Psychologen en neurologen noemen deze gevoelens qualia.
Als we naar een rijpe tomaat kijken, registreren de hersenen licht met een golflengte van 660 nanometer, wat per definitie rood is. We ervaren de rode kleur echter niet als een golflengte, maar als een ondefinieerbaar gevoel van ‘rood’.
En als vluchtige chemische stoffen uit de tomaat zintuigcellen in onze neus treffen, ruiken we geen methylsalicylaat en benzaldehyde, maar een aangename tomatengeur.
Qualia betreffen de ervaring van kleur, geluid, geur, smaak en gekriebel, maar ook van verliefdheid of verdriet, of het besef dat je nu dit artikel zit te lezen.
Begrijpen hoe qualia ontstaan en in de hersenen geïnterpreteerd worden, is wat wetenschappers ‘het moeilijke probleem van het bewustzijn’ noemen. En het is waarschijnlijk niet alleen op te lossen door natuurwetenschappen, maar strekt zich uit tot ver in het abstracte denken van de psychologie en de filosofie.
Anders dan het wat meer filosofische ‘moeilijke probleem’ zijn de ‘makkelijke bewustzijnsproblemen’ concreter. Hier gaat het er niet om te begrijpen hoe onze bewustzijnservaring ontstaat, maar om de complexe circuits in de hersenen die tot ons bewustzijn leiden, te identificeren.
Deze problemen zijn alleen makkelijk in de zin dat ze tastbaarder zijn dan het moeilijke probleem en dat ze benaderd kunnen worden met klassieke wetenschappelijke methoden. In alle andere opzichten zijn ze bijna onoverkomelijk.
Gelukkig schrikt deze uitdaging de wetenschappers niet af. In een van de meest ambitieuze wetenschapsprojecten ooit willen onderzoekers wereldwijd elke cel in de hersenen doorspitten om de zetel van het bewustzijn te vinden.
Ziel verschuilt zich in turbulentie
Het Human Brain Project is een samenwerkingsverband van zeker 500 wetenschappers uit 16 landen. Het project wil onder andere de 86 miljard zenuwcellen van ons brein in kaart brengen en nagaan hoe communicatie tussen zenuwcellen onze gedachten en ons gedrag bepaalt.
Het Human Brain Project heeft al een aantal belangrijke ontdekkingen gedaan. In 2022 bekeken twee onderzoekers van het project, de Deen Morten Kringelbach en de Italiaan Gustavo Deco, hersenscans van ruim 1000 mensen om te achterhalen hoe informatie en energie door de zenuwcellen van het ene deel van de hersenen naar het andere stromen.
De onderzoekers ontdekten dat het bewustzijn een gevolg is van turbulentie in de hersenen. Die turbulentie ontstaat wanneer informatie- en energiestromen van de hersenen chaotisch zijn in zowel tijd als ruimte, waardoor informatie veel efficiënter kan worden overgedragen.
Het verschijnsel is te vergelijken met soep, waarbij de ingrediënten veel sneller vermengd raken als je nogal chaotisch alle kanten op klopt dan wanneer je je lepel rustig ronddraait in de pan.
Informatie- en energiestromen zijn dus chaotischer als mensen volledig bij bewustzijn zijn, en niet in een onbewuste toestand als diepe slaap en coma.
Ook bleek dat er bij volledig bewuste proefpersonen een grotere informatiestroom was over lange afstanden dan bij proefpersonen in coma. En omgekeerd hadden mensen in coma een grotere informatiestroom over korte afstanden in de hersenen.
Bij de slapende proefpersonen was de uitwisseling van informatie over zowel korte als lange afstanden gering.
De ontdekking is een doorbraak, maar wat die precies zal betekenen voor ons begrip van het bewustzijn, is vooralsnog onduidelijk. De betekenis ervan zal pas duidelijk worden als we een vollediger beeld hebben van de hersenen.
Water geeft de hoofdwegen aan
Een kaart van alle neuronen was tot nu toe nog een wensdroom. Maar met de nieuwste geavanceerde technieken wil het Human Brain Project die droom verwezenlijken.
Een van deze technieken, 3D-PLI, is ontwikkeld door de Duitse natuurkundige Markus Axer. De techniek houdt in dat de hersenen van dode mensen in plakjes worden gesneden, waarna van elk plakje foto’s worden gemaakt. De computer voegt de beelden samen tot een 3D-model van de hersenen en al hun cellen.
Met nieuwe technieken kunnen ook de hersenen van levende mensen tot in ongekend detail in kaart worden gebracht. Met een speciaal soort MRI-scan kunnen wetenschappers bijvoorbeeld de bewegingen van watermoleculen langs de zenuwbundels volgen.
De scanmethode maakt duidelijk hoe groot en uitgebreid de zenuwbanen zijn. De dikke zenuwbundels tussen twee hersencentra geven aan dat er veel signalen worden uitgewisseld – die gelden dus als de hoofdwegen van de hersenen.
Dankzij dit detailniveau valt een stuk preciezer na te gaan hoe de wirwar van stroomstootjes in de hersenen aanleiding geeft tot bepaalde gedachten of emoties – en tot ons bewustzijn.
Artsen schakelen het bewustzijn in
Naast nieuwe technieken steunt deze verkenning van ons bewustzijn ook op buitengewone verhalen, zoals dat van Maria Mazurkevitsj. Ze leek in coma te liggen, maar bleek bij bewustzijn.
Als de onderzoekers van het Human Brain Project de hersenen van mensen zoals zij kunnen scannen, kunnen we meer inzicht krijgen in de manier waarop turbulentie in de hersenen tot bewustzijn leidt – of hoe specifieke zenuwbundels dat speciale gevoel creëren dat we krijgen wanneer we de wereld ervaren.
Die kennis kan ons weer helpen de mechanistische, ‘makkelijke’, problemen van het bewustzijn te begrijpen. En als we die doorgronden, zijn we ook beter in staat om het moeilijke, meer filosofische probleem op te lossen.
Het onderzoek zal ook belangrijke praktische toepassingen hebben. Zo zullen artsen beter kunnen vaststellen welke comapatiënten volledig bij bewustzijn zijn – of zelfs het bewustzijn van mensen in coma weer kunnen inschakelen.
Voor Maria Mazurkevitsj liep het verhaal in elk geval goed af.
Na een week begon haar lichaam de elektrische signalen van de hersenen te volgen, zodat ze haar hand kon dichtklemmen als de artsen dat vroegen. En na een jaar was ze volledig hersteld. Nu werkt ze als apothekersassistente.
Wetenschappers zoeken je ziel | wibnet.nl - Wetenschap in Beeld
Read More
No comments:
Post a Comment