03 juli 2020

Ons brein als een zwerm vogels

Van eiwitten tot hersencellen tot netwerken: hersenen zijn zeer ingewikkeld. Hoe leidt dit orgaan tot complex gedrag? Dit kunnen we beter begrijpen door ons brein voor te stellen als een zwerm vogels.

Ons brein bestaat uit hersencellen, en die bestaan uit moleculen, eiwitten, DNA, genen, enzovoort. We weten al verrassend veel over al deze kleine onderdelen in ons brein. We weten zelfs veel over hoe deze onderdelen op elkaar reageren. En toch blijft het grotendeels een mysterie hoe precies complex gedrag uit onze hersenen voortkomt.

De linker hippocampus. Schijnt volgens wetenschappers van vroeger een beetje op een zeepaardje te lijken?

Denk bijvoorbeeld aan geheugen. We weten welke hersengebieden betrokken zijn bij geheugen. Onder andere de hippocampus, een gebied diep in onze hersenen (ongeveer naast onze oren) wat een beetje op een zeepaardje lijkt. Hippocampus betekent ook zeepaardje in het Grieks (en ik ben zelf toevallig ook half Grieks). We weten welke stofjes het meest aanwezig zijn in de cellen van de hippocampus. En we weten (uit onderzoek met ratten) bijvoorbeeld ook dat een intens leermoment tijdens je vroege jeugd een hele leven lang in het geheugen opgeslagen kan blijven, zelfs als het maar één keer gebeurt. We weten ook hoe dit gebeurt: genen in de hersencellen van de hippocampus veranderen permanent hun expressiepatroon. Daarmee bedoelen we hoeveel en hoe vaak eiwitten door die genen gemaakt worden.

Veren, vleugels, en vogels

Er is dus al ontzettend veel bekend over geheugen, zelfs op het niveau van genen. We snappen geheugen best wel goed zou je dan zeggen, toch? Nou, ja en nee. Er is namelijk veel wat we weten over alle ‘losse’ onderdeeltjes van geheugen in de hersenen. Maar is dat genoeg?

Stel dat ons brein een constant vliegende zwerm vogels is. Dan zijn alle verschillende hersengebieden in dit geval verschillende vogels. Wij willen natuurlijk zo goed mogelijk begrijpen hoe zo’n zwerm vogels ‘werkt’. Hoe komt het dat vogels niet tegen elkaar aan botsen? Hoe weten ze met z’n allen welke kant ze op moeten vliegen? Hoe weten ze wanneer ze sneller of langzamer moeten vliegen? Hoe weten ze wanneer ze van richting moeten veranderen?

Een zwerm vogels kan ons helpen het brein beter te begrijpen.

Om dit allemaal goed te kunnen begrijpen, moeten we alle onderdelen ook snappen. We moeten individuele vogels onderzoeken. En dan weer nog een laagje inzoomen: we moeten de onderdelen van vogels begrijpen. Stel dus dat we heel veel onderzoek doen naar veren: hoe groeien die, wat gebeurt er als er wind door veren waait, hoe zwaar zijn ze, wat kunnen ze allemaal. Stel dat we dat allemaal weten. Laten we dan een laagje hoger gaan. Vleugels: hoe werken die, hoeveel kracht moet er in zitten om te kunnen vliegen, hoe zwaar of licht moeten vleugels zijn, enzovoort. Stel dat we alles over vleugels en veren weten. Weten we dan hoe een zwerm vogels ‘werkt’? Nee, nog lang niet! Zelfs als we alles over individuele vogels weten, is het niet genoeg. Maar waarom niet dan? Zien we iets over het hoofd?

Youtube-film van Kurzgesagt over het concept van emergence.

Emergence

Wat we missen, is het totaalplaatje. Het geheel. De zwerm zelf. Als je losse onderdeeltjes neemt van een geheel, en die samenbrengt, dan kunnen de eigenschappen van het geheel heel anders zijn dan die van de onderdelen. Dit verschil in eigenschappen tussen het geheel en de onderdelen, noemen we emergence, en het is overal te zien. Zoals bij een zwerm vogels. Of een mierenkolonie. Één mier kan zelf niet veel. Je zou bijna kunnen zeggen dat een mier in zijn eentje een beetje ‘dom’ is. Maar kijk naar een mierenkolonie: ingewikkelde ondergrondse tunnels, onderverdeling van rollen en taken tussen mieren. Zeer complex gedrag.

Als dit als voor mierenkolonies en zwermen vogels geldt, kun je je voorstellen dat dit misschien ook zo is voor iets zo ingewikkeld als het menselijk brein. Sommige neurowetenschappers vinden toch dat als je uitgebreid genoeg alle losse onderdelen kan begrijpen, dat je dan ook meteen zou snappen hoe het brein werkt. Dit noemen we in de wetenschapsfilosofie reductionisme. Maar volgens andere wetenschappers (en daar sluit ik me bij aan), dreigen we dan door zo in te zoomen op de bomen het bos (het grotere geheel) niet meer te kunnen zien. Om het menselijk brein, en uiteindelijk menselijk gedrag, volwaardig te begrijpen, moeten we meer gaan denken aan zwermen vogels, en minder aan veren en vleugels.

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.