Waarom een ​​radicale heroverweging nodig is om de menselijke hersenen te begrijpen
Zit de neurowetenschap al eeuwen op het verkeerde spoor? Justin Pickard/Flickr, CC BY-SA

Het menselijk brein begrijpen is misschien wel de grootste uitdaging van de moderne wetenschap. De leidende aanpak voor de meeste van de afgelopen 200 jaar is geweest om zijn functies te koppelen aan verschillende hersengebieden of zelfs aan individuele neuronen (hersencellen). Maar recent onderzoek suggereert steeds meer dat we misschien helemaal het verkeerde pad opgaan als we ooit de menselijke geest willen begrijpen. The Conversation

Het idee dat de hersenen zijn opgebouwd uit talloze regio's die specifieke taken uitvoeren, staat bekend als "modulariteit”. En op het eerste gezicht is het gelukt. Het kan bijvoorbeeld een verklaring geven voor hoe we gezichten herkennen door een aaneenschakeling van specifieke hersengebieden in de hersenen te activeren achterhoofd en temporale lobben. Lichamen worden echter verwerkt door een andere reeks hersengebieden. En wetenschappers geloven dat nog andere gebieden - geheugenregio's - helpen deze perceptuele stimuli te combineren om holistische representaties van mensen te creëren. Ook de activiteit van bepaalde hersengebieden is geweest gekoppeld aan specifieke aandoeningen en ziekten.

De reden dat deze aanpak zo populair is, is deels te danken aan technologieën die ons een ongekend inzicht in de hersenen geven. Functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI), dat veranderingen in de bloedstroom in de hersenen volgt, stelt wetenschappers in staat hersengebieden te zien oplichten als reactie op activiteiten, waardoor ze functies in kaart kunnen brengen. In de tussentijd, optogenetics, een techniek die gebruikmaakt van genetische modificatie van neuronen zodat hun elektrische activiteit kan worden gecontroleerd met lichtpulsen, kan ons helpen hun specifieke bijdrage aan de hersenfunctie te onderzoeken.

Terwijl beide benaderingen genereren fascinerende resultaten, is het niet duidelijk of ze ooit een zinvol begrip van de hersenen zullen verschaffen. Een neurowetenschapper die een correlatie vindt tussen een neuron of hersengebied en een specifieke maar in principe willekeurige fysieke parameter, zoals pijn, zal geneigd zijn tot de conclusie te komen dat dit neuron of dit deel van de hersenen de pijn aanstuurt. Dit is ironisch, want zelfs bij de neurowetenschapper is het de inherente functie van de hersenen om correlaties te vinden – in welke taak ze ook uitvoeren.


innerlijk abonneren grafisch


Maar wat als we in plaats daarvan de mogelijkheid overwegen dat alle hersenfuncties over de hersenen zijn verdeeld en dat alle delen van de hersenen bijdragen aan alle functies? Als dat het geval is, kunnen de tot nu toe gevonden correlaties een perfecte valkuil van het intellect zijn. Vervolgens moeten we het probleem oplossen van hoe de regio of het neurontype met de specifieke functie interageert met andere delen van de hersenen om zinvol, geïntegreerd gedrag te genereren. Tot nu toe is er geen algemene oplossing voor dit probleem - alleen hypothesen in specifieke gevallen, zoals voor het herkennen van mensen.

Het probleem kan worden geïllustreerd aan de hand van een recent onderzoek waaruit bleek dat de psychedelische drug LSD dat wel kan verstoren de modulaire organisatie dat visie kan verklaren. Bovendien hangt de mate van desorganisatie samen met de ernst van de 'afbraak van het zelf' die mensen gewoonlijk ervaren wanneer ze de drug gebruiken. Uit de studie bleek dat het medicijn de manier beïnvloedde waarop verschillende hersengebieden met de rest van de hersenen communiceerden, waardoor hun connectiviteit toenam. Dus als we ooit willen begrijpen wat ons zelfgevoel werkelijk is, moeten we de onderliggende connectiviteit tussen hersengebieden begrijpen als onderdeel van een complex netwerk.

Een weg vooruit?

Sommige onderzoekers nu geloven de hersenen en de ziekten ervan in het algemeen kunnen alleen worden begrepen als een wisselwerking tussen enorme aantallen neuronen verspreid over het centrale zenuwstelsel. De functie van een neuron is afhankelijk van de functies van alle duizenden neuronen waarmee het verbonden is. Deze zijn op hun beurt weer afhankelijk van die van anderen. Dezelfde regio of hetzelfde neuron kan in een groot aantal contexten worden gebruikt, maar heeft verschillende specifieke functies, afhankelijk van de context.

Het kan inderdaad een kleine verstoring zijn van deze interacties tussen neuronen die, door lawine-effecten in de netwerken, aandoeningen zoals depressie of de ziekte van Parkinson veroorzaken. Hoe dan ook, we moeten de mechanismen van de netwerken begrijpen om de oorzaken en symptomen van deze ziekten te begrijpen. Zonder het volledige plaatje zullen we deze en vele andere aandoeningen waarschijnlijk niet met succes kunnen genezen.

Met name de neurowetenschap moet gaan onderzoeken hoe netwerkconfiguraties ontstaan ​​uit de levenslange pogingen van de hersenen om de wereld te begrijpen. We moeten ook een duidelijk beeld krijgen van hoe de cortex, de hersenstam en het cerebellum samenwerken met de spieren en de tienduizenden optische en mechanische sensoren van ons lichaam om één geïntegreerd beeld te creëren.

Terugverbinden met de fysieke realiteit is de enige manier om te begrijpen hoe informatie in de hersenen wordt weergegeven. Een van de redenen waarom we in de eerste plaats een zenuwstelsel hebben, is dat de evolutie van mobiliteit een controlerend systeem vereiste. Cognitieve, mentale functies – en zelfs gedachten – kunnen worden beschouwd als mechanismen die in volgorde zijn geëvolueerd om de gevolgen beter te plannen van beweging en acties.

Dus de weg vooruit voor de neurowetenschap kan zijn om meer te focussen op algemene neurale opnames (met optogenetica of fMRI) - zonder ernaar te streven elk neuron of hersengebied verantwoordelijk te houden voor een bepaalde functie. Dit zou kunnen worden ingevoerd in theoretisch netwerkonderzoek, dat het potentieel heeft om rekening te houden met een verscheidenheid aan waarnemingen en een geïntegreerde functionele verklaring te bieden. In feite zou een dergelijke theorie ons moeten helpen bij het ontwerpen van experimenten, in plaats van alleen andersom.

Grote hindernissen

Het zal echter niet gemakkelijk zijn. De huidige technologieën zijn duur – er zijn grote financiële middelen en nationaal en internationaal prestige in geïnvesteerd. Een ander obstakel is dat de menselijke geest de voorkeur geeft aan eenvoudigere oplossingen boven complexe verklaringen, zelfs als de eerste beperkte macht heeft om bevindingen te verklaren.

De hele relatie tussen de neurowetenschap en de farmaceutische industrie is ook gebouwd op het modulaire model. Typische strategieën als het gaat om veel voorkomende neurologische en psychiatrische ziekten zijn het identificeren van één type receptor in de hersenen waarop medicijnen kunnen worden gericht om het hele probleem op te lossen.

Zo worden SSRI's – die de opname van serotonine in de hersenen blokkeren, zodat er meer vrij beschikbaar is – momenteel gebruikt voor de behandeling van een aantal verschillende psychische problemen, waaronder depressie. Maar ze werken niet voor veel patiënten en er kan een placebo-effect wanneer ze dat doen.

Evenzo wordt epilepsie tegenwoordig algemeen gezien als een enkele ziekte en dat is het ook behandeld met anticonvulsiva, die werken door de activiteit van te dempen allen neuronen. Dergelijke medicijnen werken ook niet voor iedereen. Het zou inderdaad kunnen dat elke minieme verstoring van de circuits in de hersenen – voortkomend uit een van de duizenden verschillende triggers die uniek zijn voor elke patiënt – de hersenen in een epileptische toestand kan brengen.

Op deze manier verliest de neurowetenschap geleidelijk het kompas op haar vermeende pad naar het begrijpen van de hersenen. Het is absoluut cruciaal dat we het goed doen. Het zou niet alleen de sleutel kunnen zijn tot het begrijpen van enkele van de grootste mysteries die de wetenschap kent, zoals bewustzijn, maar het zou ook kunnen helpen bij de behandeling van een groot aantal slopende en kostbare gezondheidsproblemen.

Over de auteur

Henrik Jörntell, hoofddocent neurowetenschappen, Lund University

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon