Eén van de toverwoorden van de hedendaagse cognitieve neurowetenschap is neuroplasticiteit, hetgeen inhoudt dat de contacten tussen neuronen veranderen als gevolg van nieuwe ervaringen. Of anders gezegd: de netwerken in onze hersenen blijken sterk veranderbaar. Bekend was al dat de meeste aspecten van ons denken en doen in ons brein zijn verspreid over een groot aantal netwerken. Hoe complexer de vaardigheden, des te meer ze zijn verspreid over het hele brein. Wel zijn sommige gebieden meer betrokken bij bijvoorbeeld taal en andere bij het geheugen. Zo volgt visuele informatie een tamelijk strakke route die goed in kaart is gebracht.
Nu blijkt dat de meest kenmerkende eigenschap van het brein is dat het zich continu aanpast aan veranderingen in de omgeving. Het brein is een zeer adaptief orgaan, dat dag in dag uit reageert op nieuwe input. Het registreert, slaat op, past oude denkpatronen en herinneringen aan, zorgt voor andere reacties en wikt en weegt. Dat brengt allemaal veranderingen op het niveau van neuronen met zich mee. Netwerken leggen nieuwe contacten. Soms voorzichtig, maar bij herhalende stimulatie ontstaan stevige nieuwe connecties. Een mooi boek, een gesprek dat nieuwe inzichten oplevert, oefenen op de piano, allemaal zorgen ze voor nieuwe contacten tussen relevante neuronen.
Het brein waarmee je nu rondloopt is niet hetzelfde brein als waarmee je bent geboren. Door wat je meemaakt en ervaart verandert je brein voortdurend. Dat geldt niet alleen voor de delen die verantwoordelijk zijn voor je geheugen. Je grijze massa is voortdurend in beweging.
Concertviolist
Voorheen dacht men dat deze plasticiteit voorbehouden was aan (jonge) kinderen, maar het wordt steeds duidelijker dat dit – tot een zekere hoogte – ook voor volwassenen geldt. Verwacht alleen niet dat het nog mogelijk is om op dertigjarige leeftijd een carrière te kunnen beginnen als concertviolist als je daarvoor nooit een viool hebt aangeraakt. Maar een goed amateurniveau is met veel uren oefenen nog haalbaar. Als een gezin met jonge kinderen naar het buitenland verhuist, spreken de kinderen na een paar jaar vloeiend de nieuwe taal. De ouders die dagelijks braaf woordjes repeteren en de grammatica proberen te begrijpen, zullen na een paar jaar de taal ook voldoende spreken, maar nooit met het gemak van hun kinderen doen.
Een brein op een stokje
Recent hersenonderzoek en nieuwe manieren om het brein in beeld te brengen hebben gezorgd voor een beter inzicht in de dynamische en adaptieve eigenschappen van het brein. Maar elk voordeel heeft zijn nadeel. Het gevaar is dat de natuurwetenschappelijke, reductionistische benadering van hersenen en gedrag zorgt voor blinde vlekken. We lijken dan niet meer dan een brein op een stokje. Bijna alle experimenten worden uitgevoerd op volwassen mensen die één of ander computertaakje dienen te doen in een steriel lab, terwijl er gegevens over hun brein worden verzameld.
Dat levert een beperkt beeld op. Er is minder aandacht voor de ontwikkeling van het brein in een lichaam dat zich in een sociale omgeving bevindt. Het is alsof je zegt dat het rechterbeen van Ruud van Nistelrooij scoort en niet zijn hele lichaam en persoon met jaren ontwikkeling, training en bruine boterhammen van moeder Van Nistelrooij achter de rug.
In de psychologie is er veel discussie over welke eigenschappen nu zijn aangeboren of aangeleerd: het nature versus nurture-debat. Eigenlijk is het een beetje vreemd dat we het daar nog steeds over hebben. Uit onderzoek is ondertussen namelijk duidelijk gebleken dat bij elke eigenschap – van inparkeren tot agressie – zowel je ervaringen als je genetische blauwdruk een rol spelen.
Complexer en persoonlijker
Het is moeilijk om voorspellingen te doen, maar uitgaande van de huidige ontwikkelingen valt wel iets zinvols te zeggen over de nabije toekomst. De hoeveelheid informatie die geanalyseerd kan worden, neemt nog steeds toe. Snellere computers en een wereldwijde database met gegevens dragen hieraan bij. We kunnen hierdoor complexere vragen stellen. Het wordt mogelijk om uitgebreidere modellen te ontwikkelen en te toetsen om de complexe relaties tussen genen, hersenen en de omgeving beter in kaart brengen.
Dit maakt de ideeën over hersenen ook veel dynamischer. De aandacht voor de levenslange verandering van het brein neemt toe. En zeker ook de rol van de omgeving daarin. Hoe werken hersenen en omgeving samen in het ontwikkelen van bepaalde stoornissen, zoals depressie of verslaving? Wanneer ontwikkelen kinderen bepaalde vaardigheden? Sommige dingen kunnen kinderen nog niet, gewoon omdat bepaalde delen van het brein nog niet rijp zijn.
Met name de prefrontale cortex is nog niet goed ontwikkeld bij jonge kinderen. Deze is onder andere van belang bij strategisch toekomstgericht gedrag. Als iemand een klein kind een snoepje voorhoudt en voorstelt dat als hij dit snoepje nu niet neemt hij er morgen drie krijgt, dan kiezen de meeste kinderen toch voor nu een snoepje. Ze kunnen nog niet overzien dat nu een impuls onderdrukken op de lange termijn meer oplevert. Welke factoren zorgen op welk moment voor optimale ontwikkeling van deze gebieden?
Kinderen – ook pubers – kunnen niet goed de gevolgen van hun daden overzien. Dat is ook één van de redenen waarom we kinderen die een crimineel feit hebben begaan niet op dezelfde manier berechten en straffen als volwassenen.
Mens, dier en cyborg
Veel onderzoek wordt gedaan met behulp van experimenten met dieren. Wetenschappers zijn steeds beter in staat om proefdieren zo aan te passen dat ze de rol van heel specifieke moleculaire systemen in gedrag kunnen onderzoeken. Zo kunnen ze een bepaalde stof of receptor in het brein uitschakelen en zien wat dit voor effecten heeft op gedrag. De grens tussen mens en dier is hierbij aan het vervagen. Er zijn mondiaal al duizenden voorbeelden van dieren met DNA van mensen.
Maar niet alleen de grenzen tussen mens en dier vervagen. Ook hoogwaardige technologie dringt het brein binnen. De cyborg, de uit science fiction bekende kruising tussen een mens en een machine, is niet ver weg meer. In de geneeskunde wordt sinds enige tijd bij meerdere aandoeningen geëxperimenteerd met elektroden in het brein. Bij de ziekte van Parkinson is hier mee de meeste ervaring opgedaan, maar ook voor epilepsie, extreem obsessief compulsief gedrag en depressie ontwikkelt men elektrische behandelmethoden.
Ook in het leger kijkt men geïnteresseerd naar de ontwikkelingen in de hersenwetenschappen. Zij willen graag de ultieme soldaat: onvermoeibaar, geconcentreerd, rustig en met superzintuigen. DARPA, een Amerikaanse organisatie die defensieonderzoek stimuleert en financiert, wil nu bijvoorbeeld graag een superverrekijker ontwikkelen die de soldaat veel eerder attendeert op belangrijke veranderingen in de omgeving. Het meest revolutionaire eraan heeft niets met de verrekijker zelf te maken. Door gebruik te maken van een mobiel EEG-apparaat en nieuwe analyseprogramma’s zou de verrekijker signalen uit het brein kunnen opvangen van potentiële veranderingen in de omgeving, die de soldaat wel heeft waargenomen, maar waar hij zich nog niet bewust van is. Hierop wordt hij dan direct geattendeerd.
De ultieme soldaat is niet alleen onvermoeibaar, geconcentreerd en superscherp, maar zich ook nog eens bewust van zijn onbewustzijn. Foto: Umeron.
Individuele verschillen
Al deze kennis kan er tenslotte voor zorgen dat er meer kennis en aandacht komt voor individuele verschillen. Een brein is net zo uniek als een vingerafdruk. Het meeste hersenonderzoek zoekt echter naar de grote gemene deler en verliest zo het zicht op unieke, persoonlijke kenmerken. In sommige situaties is dat geen probleem. Als we ons afvragen hoe het waarnemen van een auto in het brein wordt verwerkt, dan is zo’n algemene benadering geen probleem. Maar wanneer we ons afvragen waarom het ene antidepressivum bij de ene persoon wel werkt en bij de andere niet, dan zijn individuele verschillen heel belangrijk.
Als er op dit moment iemand bij een psychiater komt met een depressie en deze besluit met een antidepressivum te behandelen, dan is er een kans van 60 procent dat dit middel aanslaat. De bijwerkingen van zo’n antidepressivum zijn meteen merkbaar, maar de psychologische effecten kunnen tot zes weken op zich laten wachten. Werkt het niet en zijn de arts en de patiënt inmiddels zo’n zes weken verder, dan dient er een ander middel geprobeerd te worden met dezelfde problemen. Met meer kennis van iemands genetische en neurofysiologische profiel, zou in de toekomst gerichter behandeld kunnen worden. Sommige mensen zouden bijvoorbeeld heel veel baat kunnen hebben bij de moderne generatie antidepressiva, zoals Prozac, terwijl anderen daarmee juist een verhoogd risico op suïcide ontwikkelen.
Er gaat geen week voorbij of we ontdekken wel weer iets nieuws over ‘het brein’. Het is alleen jammer, dan ‘het brein’ niet bestaat. Omdat de hersenen gevormd worden door genen, hormonen en ervaringen, is het een volstrekt uniek orgaan. Hersenonderzoek richt zich daarom – noodgedwongen – vooral op gemiddelden. Maar dat hoeft niet altijd iets te zeggen over een individueel brein. En dat is een probleem, als je iets aan dat brein wilt genezen, bijvoorbeeld met antidepressiva.
De hersenwetenschappen ontwikkelen zich in een razend tempo. Ideeën over onszelf die we al jaren hadden worden overboord gegooid, terwijl andere juist bevestigd worden. Toekomstige revoluties in de hersenwetenschappen zullen diepgaande effecten kunnen hebben op mensbeeld en samenleving. Nieuwe technologieën en therapieën kunnen de manier waarop we – gezond en ziek – met elkaar omgaan veranderen. Maar naast nieuwe toepassingen kunnen ze ook een diepgaande invloed hebben op hoe we onszelf als mens beschouwen. Wat bepaalt wie we zijn? Het brein is niet de enige plaats waar we moeten zoeken voor een antwoord op deze vraag, maar is wel een essentiële schakel.
Max van der Linden is universitair docent Psychologie aan de Universiteit van Amsterdam en auteur van ‘Hersenen en gedrag: evolutie, biologie en psychologie’ en ‘Breinbeleid: de ontluikende rol van de hersenwetenschappen in het overheidsbeleid’.
Zie ook:
- De ontdekking van het brein (Kennislinkartikel door Van der Linden)
- Fenotypische plasticiteit: Een samenspel van genen en gedrag (Kennislinkartikel)
- Is epilepsie aangeleerd? (Kennislinkartikel)
- Brein maakt slim gebruikt van stamcellen (Kennislinkartikel)
- Big diet, better brain? (Kennislinkartikel)
- Breinbeleid: de ontluikende rol van hersenwetenschappen in het overheidsbeleid (door Van der Linden)