Actie en reactie

Praktisch alle bezoekers van NEMO Science Museum staan rondom de Kettingreactie. Een attractie, die in het midden van het museum staat opgesteld en vanaf elke verdieping te zien is. De 7-jarige Saar mag ten overstaan van iedereen het startschot geven, door een dominosteentje om te duwen. Zo’n vier minuten lang is het actie-reactie (of oorzaak-gevolg), waarbij het ene object steeds het andere in beweging zet. Het gaat onder andere om dominostenen, rolschaatsen, balletjes, een skippybal, rollende velgen, een been van een etalagepop, een tennisracket en een reusachtige hamer.

De installatie wordt ook wel een Rube Goldbergmachine genoemd, vernoemd naar een Amerikaanse uitvinder, cartoonist en ingenieur. Een Rube Goldbergmachine is een complexe installatie, gebouwd om simpele taken op een complexe manier uit te voeren. De verschillende objecten waaruit de machine bestaat, zijn zo opgebouwd dat er een kettingreactie ontstaat.

Het is zo druk, dat de mensen van de eerste, tweede en derde verdieping naar beneden kijken. Grappig genoeg lijken de volwassenen de kettingreactie met evenveel fascinatie te volgen als de kinderen. De Rube Goldbergmachine in NEMO is zonder twijfel de populairste attractie van het museum. Hersenwetenschapper Martijn van den Heuvel (Vrije Universiteit Amsterdam), één van de volwassenen die net gebiologeerd heeft zitten kijken naar het spektakel, weet hoe dat komt.

Jij houdt je als neurowetenschapper onder andere bezig met kettingreacties. Wat maakt een kettingreactie volgens jou zo boeiend?

Omdat het eigenlijk een weerspiegeling is van hoe de hele natuur werkt. Alles in de natuur is een kettingreactie. Elke actie veroorzaakt een reactie; dat is pure natuurkunde. Ook het gedrag van mensen en dieren verloopt vaak in patronen: voorspelbare reeksen waar we ons prettig bij voelen. Denk maar aan een ochtendroutine: koffie, muesli, een broodje… Dat voelt goed.

Dus wij functioneren eigenlijk ook een beetje als een natuurkundige formule?

Alles in de natuur - en ook in ons hoofd - volgt bepaalde patronen. Reeksen van gebeurtenissen of handelingen die logisch op elkaar volgen. Soms is het letterlijk een kettingreactie van opeenvolgende gebeurtenissen, maar ook op psychologisch en gedragsniveau zit alles vol met actie-reactiepatronen.

En waarom voelen we ons daar zo prettig bij?

Ons brein is gebouwd om patronen te herkennen. We herkennen ze snel, slaan ze op en waar nodig spelen we de patronen weer af. Hoe vaker we iets doen, hoe dieper het patroon wordt ingesleten. Ons brein houdt van voorspelbaarheid; dat geeft rust. En als er dan ineens iets níét klopt in een patroon, zijn we alert. Dat komt omdat we van nature getraind zijn om afwijkingen te herkennen. Evolutionair gezien is dat handig bij zowel leren van nieuwe dingen als bij het herkennen van bijvoorbeeld gevaar.

Wij stammen af van jager-verzamelaars. Kan jij je voor mij eens verplaatsen in hen. Op welke manier hielpen kettingreacties hen om te overleven?

Ons brein is in de kern een voorspellingsmachine. We leren continu van patronen in onze omgeving. Dat is handig op korte én lange termijn. Stel: je bent een jager-verzamelaar en weet dat op een bepaalde plek een bessenstruik staat, omdat je er eerder bent geweest. Je weet wanneer de bes in bloei staat, kent de route daar naartoe en weet op welk deel van de route je extra alert moet zijn voor roofdieren. Die kennis heb je opgeslagen en kan later weer ‘afgespeeld’ worden: een mentale kettingreactie, als een film in je hoofd.

Is dit ook waarom we Rube Goldbergmachines zo amusant vinden?

Je ziet een object in beweging – een balletje dat rolt – en je weet: daar gaat iets uit volgen. En je hóópt dat het klopt, dat het werkt. Dat is heel bevredigend voor ons brein: oorzaak en gevolg kloppen, alles zit logisch in elkaar. Het is speels én geruststellend. Tot op zekere hoogte kan je de kettingreactie in zo’n machine ook nog voorspellen.

En als kind, had je toen al iets met kettingreacties?

Ik speelde veel met het computerspel The Incredible Machine. Daarin moest je met allerlei objecten een balletje op de juiste plek krijgen, met wipwappen, trechters, katapulten... Eigenlijk bouwde je je eigen kettingreactie. Dit is misschien wel waarom mensen in de techniek hun werk zo leuk vinden: je snapt het systeem én je mag het zelf maken.

Vanochtend, bij mijn eigen ochtendroutine, moest ik bij kettingreacties ook denken aan sport. Elke gebeurtenis op een voetbalveld - denk aan een tegendoelpunt, overtreding of een onterechte rode kaart - kan een reeks aan gevolgen in gang zetten, zoals een mentale dip of agressie. Zie jij meer kettingreacties in sport?

Ik hou van wielrennen. Dat is bij uitstek een sport van kettingreacties. Mijn fiets heeft een ketting die beweegt als je trapt, in mijn hoofd plan ik de route die ik fiets, en de route zelf ís een patroon. Ook in het verkeer voorspellen we het gedrag van andere deelnemers en reageren we op veranderingen van hun gedrag.

Stel dat je een kat voor een Rube Goldbergmachine zet. Zou die daar net zo gek op zijn als wij?

Intelligente dieren als katten of apen wel, denk ik: ik kan mij voorstellen dat ze net zo gefascineerd zijn van patronen en herhalingen. Sowieso zijn ook andere dieren dan wij mensen gevoelig voor patronen. In de dierentuin zie je dat wel eens. Een tijger die steeds hetzelfde rondje loopt, letterlijk een uitgesleten pad. Of dolfijnen die steeds hetzelfde rondje zwemmen. Dit is niet altijd een goed teken: bij een gebrek aan uitdaging of andere externe prikkels, vallen ze terug op vaste ingesleten patronen en worden ze repetitief.

Het is mij duidelijk: alles is eigenlijk één grote kettingreactie.

Van de kleinste hersenimpulsen tot grote gedragsstructuren, van het opvangen van geuren tot het ophalen van herinneringen aan je oma’s pannenkoeken. Alles bouwt voort op wat eraan voorafging. Ons brein, ons lichaam, de natuur: alles heeft invloed op elkaar, in een netwerk van kettingreacties.