3. Physiologists of Mind: Gall & Penfield Flashcards
Franz Joseph Gall
De controversiële Duitse arts Gall (1758-1828) was een van de eersten die de hersenen beschouwde als een complex orgaan dat verantwoordelijk is voor hogere mentale functies. Hij was ook een van de eersten die op grote schaal het verband tussen de structuur van het brein en psychische eigenschappen onderzocht. Daarin was hij zowel baanbrekend als een kwakzalver.
Thomas Willis
Gall bouwde voort op het werk van Willis, een arts en tevens docent van Locke aan de universiteit van Oxford. In 1664 publiceerde Willis de eerste accurate en gedetailleerde beschrijving van de fysieke vorm van de hersenen. Hij benadrukte daarbij vooral de verschillende structuren van het brein.
Willis maakte bij het bestuderen van de hersenen onderscheid tussen twee substanties:
- Gray matter (grijze stof)
Papperige stof die te vinden is in het buitenste oppervlak van de hersenen, het binnenste deel van de ruggengraat en in verschillende discrete centra in de hersenen. - White matter (witte stof)
Vezelachtige stof waar de overige hersengebieden uit bestaan. Willis speculeerde dat witte stof bestond uit smalle kanalen waardoor ‘spirits’ (ontstaan in grijze stof) werden verspreid.
Fysiognomie
Lezen van iemands karakter in diens fysieke kenmerken. Deze leer werd rond de jaren 1770 effectief gepromoot door de Zwitserse mysticus en theoloog Johann Kaspar Lavater (1741-1801) en bleef populair in de 19e
eeuw.
Frenologie
Gall’s versie van fysiognomie, die stelde dat psychologische eigenschappen in specifieke hersenstructuren huizen, dat de omvang van die structuren verband houdt met de mate waarin iemand over die eigenschappen beschikt, en de omvang van die structuren knobbels en deuken veroorzaakt in het schedeldak. Het idee kwam voort uit een jeugdervaring van Gall, die toen zag dat kinderen die hogere cijfers haalden grote, uitpuilende ogen hadden.
Belangrijke wetenschappelijke aspecten uit het werk van Gall waren:
- Commisuren
Het verbindende zenuwweefsel bestaande uit witte stof dat de twee hersenhelften verbindt.
- Gall beschreef beide hemisferen en onderzocht de connecties ertussen - Cortex
De buitenste laag van de hersenen.
- Gall trok de conclusie dat hogere mentale functies sterk afhankelijk waren van de omvang en gezondheid van de hersenen, met name van die van de cortex. Deze conclusie is sindsdien erg genuanceerd, maar voor die tijd was het inzicht dat de cortex de zetel is van hogere mentale functies een grote stap voorwaarts. - Zijn vergelijkende werk
Gall deed vergelijkend neurologisch onderzoek naar de verschillen tussen hersenen van verschillende dieren, mensen van verschillende leeftijden en met en zonder hersenschade. - Zijn onderzoek was theorie gedreven (frenologie)
Achteraf bleek het niet te kloppen, maar in de tijdgeest van toen was de theorie best logisch. - Hij onderzocht zijn theorie door voortdurende observaties
Hierbij ging het wel vaak mis en zag hij vooral graag zijn eigen theorie bevestigd. - Gall’s werk legde ook de basis voor de ontdekking van neuronen (basiscellen van zenuwstelsel) met:
- Cellichaam (nucleus, grijze stof)
Bevat de celkern en andere basismechanismen, die andere lichaamscellen ook hebben.
- Dendrieten (grijze stof)
Dunne extensies van het cellichaam, die berichten van aangrenzende neuronen ontvangen.
- Axonen (witte stof)
Dunne extensies van het cellichaam, brengen berichten over naar aangrenzende neuronen.
De zwakheden in Gall’s frenologie hadden te maken met meerdere factoren:
- De incorrecte aanname dat de schedelvorm accuraat de vorm van het brein weergeeft
Je kunt iemands karakter weliswaar niet aflezen uit diens schedelvorm, maar de algemene hypothese van een relatie tussen de (vorm van) de hersenen en karakter klopte wel. - De classificatie van psychologische kenmerken was niet accuraat
De lijst van eigenschappen was arbitrair en bevatte bijvoorbeeld complexe kwaliteiten die het resultaat zijn van veel verschillende interacterende factoren. - De onbetrouwbare manier waarop hypotheses werden getest
- Hij ging ad hoc te werk: Als hij iemand zag met een specifieke eigenschap en een toevallige knobbel op diens hoofd, dan stelde hij zo vast dat de onderliggende structuur de locatie was.
- Hij ging te makkelijk om met observaties die wezen op zijn ongelijk: Deze observaties werden meestal weggewuifd door te stellen dat ze te wijten waren aan ziekte, of dat de eigenschap door een andere eigenschap werd onderdrukt.
Voorbeelden van willekeurig gekoppelde locaties aan karaktertrekken (figuur 3.2 blz. 104):
- Het cerebellum en wulpsheid
Onderzoek van Gall’s Passionate Widow en anderen met een goed ontwikkelde nek en schedelbasis en een sterk ontwikkelde sexdrive bracht hem tot deze combinatie. - Een gebied boven de oren en hebzuchtigheid
Hij stelde vast dat jongeren met een verdikt gebied boven de oren geen probleem hadden met stelen en veronderstelde zo een ‘orgaan van hebzucht’ op die plek in het brein. - Een gebied boven de oren en vernielzucht
Gall kwam tot dit verband nadat hij zag dat een beul en een chirurg (die het leuk vond om dieren te martelen), net als carnivoren een verdikking hadden op die plaats in de schedel.
Pierre Flourens
Frenologie was bijzonder populair onder het volk, maar werd vanwege eerder genoemde tekortkomingen nooit echt serieus genomen onder wetenschappers. Flourens (1794-1867) was een van de wetenschappers die daar expliciet werk van maakte, omdat hij zich stoorde aan de rommelige observaties en de kwakzalverij die ermee gepaard gingen.
Ablatie
Chirurgische techniek waarbij specifieke kleine delen van de hersenen (van een dier) worden verwijderd, om de resulterende veranderingen in functioneren en gedrag te kunnen observeren. Flourens gebruikte deze techniek in een serie zorgvuldig gecontroleerde experimenten met dieren om de frenologie kritisch te benaderen. Hij vond daarbij wel enige aanwijzingen voor lokalisaties van functies, maar die effecten waren veel te algemeen om de bovenmatige specificiteit van frenologie te bevestigen. Het leek meer alsof functies betrekkelijk generiek aan hersendelen waren toe te schrijven.
Ontdekkingen van Flourens uit zijn experimenten naar frenologie:
- Het cerebellum is meer gerelateerd aan de coördinatie van complexe bewegingen dan dat het verantwoordelijk is voor de mate van wulpsheid van een persoon.
- De cortex ondersteunt hoofdzakelijk de werking van de zintuigen en het vermogen om te handelen, en is geen lappendeken van psychische functies en karaktertrekken.
- Hij miste echter ook belangrijke functies van de cortex - De betrekkelijke plasticiteit van de hersenen, die ervoor zorgt dat de functies van beschadigde hersendelen worden overgenomen door naastgelegen delen.
- Hersendelen communiceren harmonieus met elkaar en de verschillende delen zijn meer onderdeel van een iteratief proces, dan dat specifieke gebieden specifieke taken uitvoeren.
- Hij benadrukte deze eenheid van de hersenen echter teveel
Hierna onderzochten drie artsen verlies van spraakvermogen en schade aan de linker frontaalkwab:
- Jean Baptiste Bouillaud (1796-1881)
Voormalig student van Gall die frenologie uiteindelijk grotendeels verwierp, maar die wel dacht dat het frontale gedeelte van de cortex een gebied bevat dat betrokken is bij spraak.
- Hij baseerde zich op een casus van een soldaat die schade had aan de frontale kwab achter het linkeroog en moeite had met het benoemen van zaken en personen. - Ernest Aubertin (1825-1893)
De schoonzoon van Bouillaud die diens werk serieus nam en zich er ook in verdiepte.
- Hij droeg een geval aan van een soldaat met een zachte plek in zijn schedel op dezelfde plek, die zijn spraakvermogen verloor als er op de plek werd gedrukt. - Paul Broca (1824-1880)
Hoofd chirurgie in een Parijs ziekenhuis en leidinggevende van groep experts en Aubertin.
- Zijn patiënt ‘Tan’ die zijn spraakvermogen had verloren (maar taal wel begreep) en tevens schade had aan de linker frontaalkwab was de doorslaggevende casus.
- Broca’s area (figuur 3.6 blz. 113, Gall’s orgaan van verbaal geheugen): Het specifieke gebied in de linker frontaalkwab gerelateerd aan spraakvermogen.
Afasie
Het verlies van spraakvermogen als gevolg van schade aan Broca’s gebied. Plato gebruikte deze term voor als iemand zijn woorden kwijt is.
Nieuwe frenologie
Naar aanleiding van Broca’s werk werd de kritiek van Flourens op Gall sterk genuanceerd en ontstond er hernieuwde interesse voor de zoektocht naar specifieke functies van hersendelen. Daarbij ging het eerst vooral om zintuiglijke en motorische functies, maar later ook om associatieve gebieden die het bestaan van hogere mentale functies zouden kunnen verklaren.
Deze wetenschappers deden onderzoek naar de zintuiglijke en motorische gebieden (figuur 3.6):
- Gustav Fritsch (1837-1927) en Eduard Hitzig (1838-1907)
Jonge Duitse artsen die dierenhersenen onderzochten met behulp van elektrische stimulatie.
- Ze ontdekten dat elektrische stimulatie van het motorische gebied van de cortex van een hond specifieke bewegingen uitlokte aan de tegengestelde kant van het lichaam. - David Ferrier (1843-1928)
Schotse neuroloog die de functies van diverse hersengebieden ontdekte.
- Het visuele gebied in de occipitale kwab
- Het auditieve gebied in de temporale kwab
- Het sensorische gebied direct achter het motorische gebied - Carl Wernicke: De jonge Duitse neuroloog Wernicke (1848-1905) bouwde voort op het nieuw ontstane beeld van de hersenen en op het werk van Broca, en kwam zo met een invloedrijke theorie over afasie. Wernicke beredeneerde dat Broca’s gebied direct grensde aan het motorische gebied voor de mond en tong en dat daar sprake zou kunnen zijn van een associatief gebied. Dat kon verklaren waarom mensen met schade aan Broca’s gebied niet het fysieke vermogen om te spreken verloren, maar wel hun verbale geheugen.
Wernicke maakte vervolgens na zijn theorie gedreven onderzoek onderscheid tussen:
- Sensorische afasie, Wernicke’s afasie
Patiënten kunnen vloeiend en grammaticaal correct praten, hebben geen gehoorschade, maar wel grote moeite met het begrijpen van gesproken taal (spraakperceptie).
- Parafasieën: Versprekingen en vreemde woorden die mensen met zintuigelijke afasie gebruiken.
- Schade Wernicke’s gebied, vlak bij het sensorische gebied van het oor (figuur 3.6) - Motorische afasie, Broca’s afasie
Patiënten begrijpen gesproken taal en zijn fysiek in staat om te spreken, maar hebben grote moeite om zich verbaal uit te drukken (spraakproductie). Ze kunnen reageren met gebaren.
- Schade Broca’s gebied, vlak bij het motorische gebied van mond en tong (figuur 3.6)
Associatieve gebieden
Het werk van Wernicke heeft ons geleerd dat de hersenen, naast motorische en zintuiglijke gebieden, ook allerlei specifieke associatieve gebiede bevatten. Deze associatieve gebieden functioneren als een soort lokaal geheugen voor het begrijpen van ervaringen en het gebruik van het lichaam. Associatieve gebieden zijn rijk aan witte stof.
Conductie afasie
Vorm van afasie waarbij de verbinding tussen Broca’s en Wernicke’s gebied beschadigd is, terwijl de gebieden zelf intact zijn. Het is een zeldzame vorm, omdat beschadiging aan de kleine verbinding tussen de twee gebieden vaak gepaard gaat met schade aan een van de gebieden zelf en dus met sensorische of motorische afasie. Conductie afasie uit zich in parafasieën, doordat patiënten niet meer in staat zijn hun eigen spraak te monitoren en te controleren. Patiënten zijn ook niet in staat om gehoorde dingen te herhalen, maar spreken over het algemeen wel vloeiend en begrijpen gesproken taal. Deze vorm werd tevens ontdekt door Wernicke.
Shepard Ivory Franz
De jonge Amerikaanse psycholoog Franz (1874-1933) publiceerde een studie naar de effecten van ablatie van de cortex van katten op hun aangeleerde vermogen om te ontsnappen uit een puzzel box. Zijn bevindingen waren deels in strijd met de sterke lokalisatietheorie van Wernicke, omdat alleen beschadigingen van de frontale cortex zorgden voor verlies van aangeleerde reacties en beschadigingen op andere plaatsen niet. Ook konden deze katten soms opnieuw leren ontsnappen uit de puzzel box. Dit leek meer in lijn met het werk van Flourens ten aanzien van plasticiteit en de hersenen als geheel.
Karl Spencer Lashley
Lashley (1890-1958) was een collega van Franz die geïnteresseerd raakte in psychologie door zijn vriend John B. Watson (grondlegger behaviorisme). Hij onderzocht of ratten met verschillende ablaties zich aangeleerde routes in een doolhof herinnerden. Hij concludeerde dat vooral grootte van de ablaties en moeilijkheid van het doolhof van belang waren (figuur 3.9 blz. 119), en vond geen bewijs voor sterke lokalisatie van herinneringen in de cortex.
Action commune
Flourens zijn idee van de gezamenlijke actie van de hersenen. Flourens bedoelde hiermee dat de wil evenredig was verdeeld over de cortex, maar voor Lashley ging het meer om de evenredige verdeling van het geheugen.
Lashley kwam tot twee nieuwe termen die in lijn waren met de theorie van Flourens:
- Equipotentiality
De capaciteit van intacte hersendelen van een functionerend brein om (geheugen) functies over te nemen van hersendelen die beschadigd zijn (plasticiteit van de hersenen). - Law of mass action
De verminderende efficiëntie in prestaties van een complexe functie staat in verhouding tot de mate van hersenschade. Des te meer schade, des te minder kans op equipotentiality.
redundancy hypothesis
De redundancy hypothesis biedt een gerelateerde verklaring en stelt dat iedere individuele herinnering wordt opgeslagen op meerdere locaties in de cortex, waarbij het aantal locaties toeneemt als een herinnering sterker wordt en breder geassocieerd raakt met andere herinneringen. Ablatie van een geïsoleerd hersengebied verwijderd dan sommige, maar niet alle sporen van een bepaalde herinnering.
Robert Bartholow
De Amerikaanse arts Bartholow (1831-1904) was de eerste die de menselijke hersenen onderzocht met elektrische stimulatie. Zijn patiënt was een jonge vrouw met een ontwikkelingsachterstand waarbij als gevolg van kanker aan haar schedel de hersenen deels zichtbaar waren. Bartholow veronderstelde dat hij via de bestaande opening dunne naalden kon inbrengen zonder veel schade te veroorzaken. Bij het verhogen van de stroom kreeg de vrouw echter een aanval, waarna ze in coma raakte en uiteindelijk stierf.
