T1.3 Fysiologie Flashcards
Franz Joseph Gall was met zijn frenologie een van de eerste die op grote schaal het verband onderzocht tussen de structuur van het brein en onze psychische eigenschappen. Je zou kunnen zeggen dat hij daarin zowel een baanbrekend wetenschapper als een absurde kwakzalver was. Laten we beide aspecten van zijn werk bekijken en beginnen met de positieve kant van de zaak.
Welke aspecten van het werk van Gall zijn wetenschappelijk te noemen? Probeer op het gebied van zowel zijn methode als de resulterende kennis minstens één aspect te verzinnen.
De methode van Gall om tot kennis te komen was, vanuit de toen geldende maatstaven, best wetenschappelijk.
Zijn onderzoek werd bijvoorbeeld gedreven door theorie. Achteraf bleek er niets van te kloppen, maar de opvatting dat a) eigenschappen in specifieke hersenstructuren zetelen, b) de omvang van die structuren verband houdt met de mate waarin iemand over die eigenschappen beschikt en c) die omvang van specifieke structuren een gerelateerde vergroeiing van het bovenliggende schedeldak veroorzaakt, is een logische theorie.
Ook het feit dat hij die theorie vervolgens door middel van voortdurende observaties probeerde te onderzoeken is een wetenschappelijke kwaliteit. Bij het doen van die observaties ging het vaak mis en zag hij vooral graag zijn eigen theorie bevestigd, maar op zich is de aanpak van theorie gedreven onderzoek waarin door middel van observaties concrete voorspellingen onderzocht worden wetenschappelijk juist.
Ook inhoudelijk leverde het werk van Gall een aantal waardevolle zaken op. Hij beschreef bijvoorbeeld beide hemisferen van het brein en onderzocht de connecties daartussen. Ook deed hij veel vergelijkend neurologisch onderzoek naar de verschillen tussen de hersenen van verschillende diersoorten, en tussen de hersenen van bijvoorbeeld jongeren en ouderen, of mensen met en zonder hersenschade.
Tot slot trok hij uit zijn onderzoek de conclusie dat de werking van hogere mentale functies sterk afhankelijk was van omvang en gezondheid van de hersenen, en dan met name van de buitenste laag: de cortex. Deze conclusie is sindsdien enorm genuanceerd, maar voor zijn tijd was het inzicht dat de cortex de zetel is van onze hogere mentale functies een grote stap voorwaarts.
Op hoofdlijnen bezien was het werk van Gall dus best van wetenschappelijke waarde, zeker bezien vanuit zijn eigen tijdvak. Helaas grensde zijn verdere uitwerking aan het absurde.
Probeer op het gebied van zowel zijn methode als de resulterende kennis ook weer minstens één aspect te verzinnen dat juist onwetenschappelijk is te noemen.
De grootste methodologische fout van Gall is dat hij in de empirische onderbouwing van zijn theorie te veel ad hoc te werk ging. Hij veronderstelde niet eerst dat een bepaalde knobbel zichtbaar zou moeten zijn bij iedereen met een bepaalde eigenschap, om vervolgens in een grote groep mensen te onderzoeken of die veronderstelling klopte. Hij draaide de zaak juist om. Als hij iemand tegenkwam met een specifieke eigenschap en hij vond toevallig een knobbel op diens hoofd, dan stelde hij daarmee vast dat de onderliggende hersenstructuur kennelijk de bijbehorende locatie was.
Ook sprongen Gall en zijn volgers veel te makkelijk om met observaties die wezen op hun ongelijk. Die werden meestal weggewuifd, door te stellen dat ogenschijnlijke tegenspraak te wijten was aan tijdelijke ziekte van een persoon, of dat de betreffende eigenschap door een andere eigenschap werd onderdrukt. Op die manier immuniseerde zij de frenologie voor elke vorm van kritiek.
Inhoudelijk kwam Gall daardoor tot de volstrekt willekeurige vaststelling van tientallen locaties voor allerlei complexe vermogens en karaktertrekken, als wulpsheid, hebzucht, moraliteit enzovoort, zonder dat daar enige theorie over cognitief functioneren of persoonlijkheidsstructuur aan ten grondslag lag.
De frenologie van Gall zou door bovengenoemde tekortkomingen onder wetenschappers nooit echt serieus genomen worden, maar werd onder het volk wel bijzonder populair, als een vorm van waarzeggerij, vergelijkbaar met astrologie of handlezing.
In wetenschappelijke kringen werd veel kritischer gekeken naar de frenologie. Een van de wetenschappers die daar expliciet werk van maakte, was Flourens, die zich stoorde aan de rommelige observaties en de kwakzalverij die ermee gepaard gingen.
Wat deed Flourens om de stelling van de frenologie kritisch te benaderen en welk oordeel over de frenologie leverde dat op?
Flourens voerde een serie zorgvuldig gecontroleerde experimenten met dieren uit, waarbij hij specifieke hersendelen verwijderde om te onderzoeken wat voor effect dat had.
Zo ontdekte hij dat het door Gall veronderstelde orgaan voor wulpsheid, feitelijk meer te maken had met de coördinatie van complexe bewegingen; en dat de cortex niet bestond uit een lappendeken van psychische functies en karaktertrekken, maar hoofdzakelijk de werking van de zintuigen en het vermogen om te handelen ondersteunde.
Daarnaast ontdekte hij de betrekkelijke plasticiteit van de hersenen. Die zorgt ervoor dat na beschadiging van specifieke delen, de betreffende functies overgenomen kunnen worden door naastgelegen hersendelen. Tot slot merkte hij op hoe harmonieus de verschillende hersendelen met elkaar communiceren. Een specifiek gebied voerde dus niet zozeer een specifieke taak uit, maar leek eerder onderdeel van een interactief proces in de hersenen.
Al met al vond Flourens dus wel enige aanwijzingen voor lokalisatie van functies, maar die effecten waren veel te generiek om de bovenmatige specificiteit van de frenologie te bevestigen. Het leek veel eerder alsof functies betrekkelijk generiek aan hersendelen waren toe te schrijven, en daar vooral diffuus verspreid en plastisch belegd waren.
Een volgende stap in de zoektocht naar de rol van het brein werd gezet toen geneesheren als Bouillard, Aubertin en Broca op zoek gingen naar mensen met hersenschade en systematisch in kaart brachten wat voor problemen deze schade veroorzaakte.
Wat was er overeenkomstig aan de ontdekkingen van Bouillard, Aubetin en Broca?
Bouillard, leerling van Gall, had de frenologie grotendeels verworpen, maar bleef vasthouden aan de casus van een soldaat die schade aan de frontale kwab achter het linkeroog had opgelopen en sindsdien moeite had met het benoemen van zaken en personen, alsof hij de woorden niet meer kon herinneren.
Een vergelijkbaar geval werd aangedragen door Aubertin, schoonzoon van Bouillard. Het betrof een soldaat met een zachte plek in zijn schedel op nagenoeg dezelfde locatie. Zodra op die zachte plek geduwd werd, verloor hij volledig zijn spraakvermogen, terwijl hij verder volledig gezond en intelligent was.
De doorslaggevende casus was een patiënt van Broca, leidinggevende van Aubertin, die vergelijkbare klachten had. Deze patiënt had zijn spraakvermogen verloren maar was verder gezond, begreep wat er tegen hem gezegd werd en kon met gebaren reageren op vragen. Bij autopsie bleek wederom de linkerfrontaalkwab beschadigd te zijn.
Al deze gevallen toonden aan dat dit specifieke gebied in de linkerfrontaalkwab – nu bekend als het gebied van Broca – betrokken was bij het uiten van verbale reacties.
Als we het werk van Gall en Broca met elkaar vergelijken, zien we dat zij eigenlijk met hetzelfde project bezig zijn: het vinden van specifieke locaties van mentale functies.
Wat valt op als hun relatie, los van de inhoud, vanuit historisch perspectief wordt beschouwd?
Het is interessant dat Gall en Broca in sociale zin zo nauw verbonden zijn. In gewone tekstboeken wordt vaak gewag gemaakt van de naïeve frenologie van Gall en van de sublieme vondst van Broca, maar er word nooit bij verteld dat de laatste de leidinggevende van de schoonzoon van de leerling van de eerste was.
Dit is de kracht van het historisch perspectief. Door te begrijpen hoe de historische relatie tussen die twee is, is beter te zien hoe ideeën groeien, hoe belangrijk het werk van Gall is geweest, en hoezeer Broca zijn faam mede te danken heeft aan zijn medewerker Aubertin, diens schoonvader Bouillard, en Bouillards leermeester Gall.
Naar aanleiding van het werk van Broca werd de kritiek van Flourens op Gall sterk genuanceerd, en ontstond hernieuwde interesse voor de zoektocht naar de specifieke functie van hersendelen. Daarbij ging het in eerste instantie vooral om zintuigelijke en motorische. Maar spannender was natuurlijk de zoektocht naar associatieve gebieden die het bestaan van hogere mentale functies zouden kunnen verklaren.
Wernicke leverde vanuit dat perspectief een interessante interpretatie van de ontdekkingen van Broca en voegde daar bovendien een belangwekkende stuk onderzoek aan toe.
Hoe was die interpretatie door Wernicke van Broca’s ontdekking, en wat was zijn toevoeging?
Wernicke beredeneerde dat Broca’s gebied direct grensde aan het motorisch gebied voor de mond en tong en dus zo’n associatief gebied zou kunnen zijn. Dat kon verklaren waarom mensen met schade aan Broca’s gebied niet het fysieke vermogen verloren om te spreken, maar wel het verbale geheugen, waardoor ze niet meer de juiste woorden konden vinden om zich uit te drukken.
Aan deze redenering voegde hij toe dat er tegenover het gebied van Broca, direct naast het bijbehorende sensorische gebied voor het oor, een hersengebied lag dat op dezelfde manier een associatieve functie zou kunnen vervullen, maar dan voor spraakperceptie in plaats van spraakproductie. Mensen met schade aan dit gebied zouden dan uitstekend moeten kunnen spreken, en geen gehoorschade hebben, maar zouden wel grote moeite moeten hebben met het begrijpen van wat er tegen hen gezegd wordt.
Wernicke toonde met diverse patiënten aan dat dit inderdaad het geval was, en dat net als bij het motorische gebied voor de mond en de tong, ook naast het zintuiglijke gebied voor het oor een gebied lag dat een associatieve functie had. Dit gebied was er niet voor de zintuiglijk functie zelf, maar fungeerde eerder als een soort geheugen voor het herkennen van taal.
De belangrijkste inhoudelijke les die hier getrokken kan worden, is dat er naast motorische en zintuiglijke gebieden, kennelijk ook allerlei specifieke associatieve gebieden in de hersenen te vinden zijn die een soort lokaal geheugen zijn voor het begrijpen van ervaringen, en voor het gebruiken van ons lichaam. Er is echter ook een belangrijke methodologische les te trekken.
Als we de aanpak van Wernicke nu vergelijken met die van Gall, wat kunnen we dan concluderen over wetenschappelijke methodologie?
Het krachtige aan de aanpak van Wernicke is dat hij op basis van de eerdere ontdekkingen van Broca een theorie opstelde over de werking van hersengebieden die naast motorische of zintuiglijke gebieden lagen. Op basis van die theorie beschreef hij de mogelijke werking van een specifiek ander hersengebied waarvan hij de veronderstelde werking ook nog eens kon aantonen. In vergelijking met de ad hoc manier waarop Gall allerlei mogelijke locaties voor hersenfuncties voorstelde zonder zijn suggesties systematisch te onderzoeken, is de aanpak van Wernicke methodologisch gezien en stuk zuiverder, en dus overtuigender.
Wilder Penfield deed onderzoek naar ernstige gevallen van epilepsie die hij verlichting wist te bieden met een specifieke hersenoperatie. Bijkomstigheid was dat hij de werking van de hersenen van zijn patiënten kon onderzoeken.
Welke methode gebruikte Penfield voor zijn onderzoek? In hoeverre is deze anders dan de methoden van Gall en die van Broca en Wernicke?
Tijdens de operatie onder lokale verdoving van zijn patiënten, kon Penfield de werking van de hersenen van zijn patiënten onderzoeken terwijl ze bij bewustzijn waren. Hierbij stimuleerde hij zorgvuldig met een elektrode verschillende gebieden in de hersenen om te verkennen welke reacties of ervaringen dat veroorzaakte. Deze methode is vele malen invasiever dan de methoden van Gall of Broca en Wernicke.
Gall voelde uitsluitend – achteraf volslagen zinloos – aan de knobbels op de schedel. Broca en Wernicke hadden het meer bij het rechte eind, maar verkeerden niet in de positie dat ze bij mensen die vol bij hun bewustzijn waren met hun hersenen konden experimenteren. Voor hen zat er dus niets anders op rustig afwachten tot een patiënt overleed, zodat ze daarna konden zien welke beschadigingen de hersenen vertoonden.
Veel effecten die Penfield vond met deze methoden waren vooral een bevestiging van wat er al bekend was over de sensorische en motorische gebieden op de cortex, maar hij vond ook een aantal meer verrassende zaken.
Geef een kort overzicht van de resultaten die Penfield bereikte.
Bij stimulering van stukjes van de visuele en auditieve cortex rapporteerden de patiënten van Penfield alleen fragmentarische flitsen, geruis en geklik. Maar bij de stimulering van de gebieden die rondom de visuele en auditieve cortex liggen, rapporteerden zij complete visuele en auditieve hallucinaties, zoals het geluid van een roepend kind of een symfonie van Beethoven. Kennelijk waren dit gebieden waar ervaringen veel meer geïntegreerd opgeroepen konden worden.
Daarnaast ontdekte hij de interpretatieve functie van de temporaalkwab. Bij prikkeling van gebieden in deze delen, zagen patiënten hun leven ineens als fundamenteel anders, alsof ze het op een andere manier gingen interpreteren. Ze rapporteerden alles op te vatten als een déjà vu, of juist alsof ze compleet vervreemd waren van alles, of ze ervaarden alles vanuit grote opwinding of grote angst. Er werden dus specifieke manieren van kijken naar de wereld opgeroepen.
In andere delen van de interpretatieve cortex waren de reacties meer een complete ervaring van gewone dagelijkse dingen, maar dan beleefd als in een droom of een flashback. Hoewel het verleidelijk is om deze ervaringen te labelen als herinneringen, waren ze dat toch niet volgens Penfield, omdat het om heel directe, vloeiende hallucinaties ging, terwijl herinneringen gewoonlijk meer statische ervaringen zijn die we bedenken in plaats van direct ervaren.
De voortschrijding der techniek leverde Penfield dus een diepgaander inzicht in de werking van de hersenen. Daarmee komt echter ook altijd de ethische vraag om de hoek kijken. De aanpak van Penfield was bijvoorbeeld behoorlijk invasief. Wat mag er dan met zo’n nieuwe veelbelovende methode? Wat mogen we proefpersonen wel en niet aandoen?
Zet de methoden van de hier besproken pioniers – Gall, Flourens, Broca, Wernicke en Penfield – nog eens op een rijtje en bedenk welke u daarvan toelaatbaar acht, of onder welke condities u ze toelaatbaar vindt.
Op ethische vraagstukken is nooit één juist antwoord te geven, hieronder staan daarom wat overwegingen om uw eigen denkproces mee te voeden. U zult daarin uiteindelijk uw eigen positie moeten zoeken.
Gall betastte hoofdzakelijk de schedel van mensen, en we gaan er voor het gemak vanuit dat ze daar toestemming voor gaven. Met deze methode lijkt weinig mis te zijn, maar je kunt je wel afvragen of het te verantwoorden is om proefpersonen te belasten met onderzoek waarvan zo duidelijk is dat het geen enkele vorm van nuttige kennis gaat opleveren.
Flourens sneed plakjes van de hersenen van levende dieren om te zien wat daar het effect van was. Zoiets zouden we nu nooit meer toestaan, zeker niet bij mensen. Of zijn er condities denkbaar waarin het toch toelaatbaar is, bijvoorbeeld als het zeer waarschijnlijk is dat dergelijk onderzoek een oplossing voor Alzheimer dichterbij brengt?
Broca en Wernicke deden vooral hun voordeel met mensen die ongelukkigerwijs hersenschade hadden opgelopen en trokken daar lering uit. Daar is vanuit ethisch oogpunt weinig op aan te merken, want als wetenschapper kun je dan niemand schade berokkenen. Vanuit wetenschappelijk oogpunt is het wel lastig omdat je het moet doen met de toevallig speling van het lot en niet gecontroleerd kunt experimenteren.
Penfield hanteerde een bijzonder invasieve methode waarmee je proefpersonen liever niet belast. In zijn voordeel spreekt dat hij zijn experimenten uitvoerde bij mensen die hij toch al aan het opereren was, en – veel belangrijker – die van te voren duidelijk hun toestemming hadden gegeven.
Bedenk dat de ethische vraag uiteindelijk altijd over ons handelen gaat, en niet over de technologie zelf. De methode van Penfield was invasief, maar hij gebruikte die zorgvuldig en met toestemming van zijn patienten. Dat is ethisch te verantwoorden. Tegelijkertijd laat het voorbeeld het onderzoek van Bartholow ook zien, dat het met diezelfde methode grondig mis kan gaan. Dat onder zijn handen een proefpersoon het leven liet, was niet omdat de techniek van stimulatie met elektroden op zichzelf onethisch is, maar omdat zijn handelen niet zorgvuldig en doordacht genoeg was.
We verwezen in de introductie op deze studietaak al even naar het boek ‘Wij zijn ons brein’ van Dick Swaab. Dat boek past natuurlijk uitstekend in de neurowetenschappelijke benadering die in de laatste passages van het hoofdstuk besproken wordt.
Naar die positie zijn we in de eeuwen toegegroeid, maar die sterke relevantie van het brein voor het begrijpen van menselijk ervaren en handelen wordt eigenlijk pas de laatste twee eeuwen betrekkelijk algemeen gedragen.
Kijk bijvoorbeeld nog eens naar de positie van Aristoteles en vergelijk die met hedendaagse neurowetenschappen.
Het verschil in positie kan bijna niet groter zijn. Aristoteles vond het brein maar een oninteressant, ongevoelig en bloedeloos orgaan. Hij dacht dat het een soort expansievat was waarin de dampen van oververhitte lichaamssappen konden worden opgevangen zodat zij konden condenseren. Ons hersenvocht zou het resultaat zijn van dat proces. Volgens hem zat de geest in het hart, niet in het hoofd, net als volgens de antieke Chinese filosofie.
De hedendaagse neurowetenschappelijke benadering lijkt hier lijnrecht tegenover te staan. Het brein staat tegenwoordig in het centrum van de aandacht. Dat is het resultaat van tweehonderd jaar zoeken naar de locatie van allerlei psychische functies. Inmiddels wijzen we zelfs, enigszins tentatief, gebieden aan die mogelijk verband houden met de allerhoogste mentale processen die Aristoteles tot de rationele ziel rekende: willen, redeneren, beslissen.
Aristoteles, de grootste bioloog van zijn tijd, zou onze nadruk op het brein dus maar vreemd vinden. De vraag is wat het standpunt van Descartes zou kunnen zijn.
Hoe zou Descartes oordelen over de neurowetenschappen?
Descartes zou het zonder meer eens zijn met die enorme nadruk op het brein. Hij stond immers aan het begin van die ontwikkeling, maar juist die laatste stap wilde Descartes niet zetten. Volgens hem was het lichaam een automaton, maar was de menselijke geest fundamenteel anders. Echter, als er hersengebieden gevonden worden voor zaken als willen, redeneren en beslissen, dan zou dat erop kunnen duiden dat we, in tegenstelling tot wat Descartes beweerde, toch een volledige automaton zijn. Alles wat menselijk is, is dan namelijk ingepakt in mechanistische verklaringen.
Bij Penfield zagen we aan het einde van zijn carrière juist omtrent deze discussie een wijfeling ontstaan.
Welke positie koos Penfield in deze discussie, en waarom koos hij die?
Ondanks al zijn pogingen was het Penfield nooit gelukt om een locatie te vinden in de hersenen waar hij bij zijn patiënten de ervaring kon opwekken dat ze op het punt stonden iets te doen omdat ze het echt zelf wilden, of omdat ze een beslissing namen, of heel overtuigd ergens in geloofden. Precies die zaken die al sinds de oudheid worden gezien als kenmerkend voor de unieke, menselijke vrije wil, of de rationele ziel, wist hij niet te vinden in het brein.
Hierdoor zag hij zich aan het eind van zijn carrière gedwongen om het brein en de menselijke geest toch als twee verschillende zaken te zien, die elk hun eigen verklaringsniveau verdienden. Hij nam dus uiteindelijk een dualistische positie in, vergelijkbaar met die van Descartes.
Hoe denkt u zelf over dit vraagstuk? Het is een vraag waarop nog geen definitief antwoord bestaat. Maar wat zou uw antwoord zijn, gegeven alle evidentie die u tot dusver heeft verzameld tijdens uw studie?
3.4.4 Wat denkt u: is uiteindelijk alles te verklaren door te verwijzen naar de fysiologie? Of kiest u toch voor een of andere vorm van dualisme, waarin er iets van de menselijke geest onvatbaar blijft voor neurologen als Dick Swaab?
Het antwoord op deze vraag kunt u natuurlijk alleen zelf geven, maar gezien de recente ontwikkelingen in de neurowetenschappen lijkt het erop dat zelfs zoiets als de wil uiteindelijk in neurologische termen te verklaren is. Met de voortschrijding van de technologie kunnen we ook steeds beter en nauwkeuriger op een non-invasieve manier in het levende brein kijken en lijkt het slechts een kwestie van tijd voordat we de fysiologische processen die ten grondslag liggen aan de hoogste mentale functies kunnen beschrijven.
De vraag is natuurlijk wel of dat bevredigend is. Hebben we met die fysiologische verklaring dan ook alles gevangen wat zaken als wil en bewustzijn inhouden? Of hebben we ook nog een ander vocabulaire nodig om nauwkeurig uiteen te zetten wat dat voor zaken zijn?
Wat is fysiognomie?
het aflezen van iemands karakter van zijn fysieke kenmerken
