8 vragen over de hersenen waarop we in de verste verte nog geen antwoord hebben

dinsdag, 30 juli 2013 om 14:54

De neurobiologie viert hoogtij, maar alles wel beschouwd weten we niet eens het antwoord op een aantal basale vragen over onze hersenen, zoals: toont er informatieve illustraties en video's bij. met dank aan: Casper Hulshof

Wat is bewustzijn?
Een vrij essentieel iets: hoe produceren onze hersenen subjectieve ervaringen of 'qualia'? Wetenschappers gaan ervan uit dat het iets te maken heeft met de koppeling van het sensorische systeem aan andere hersendelen, maar hoe en wat precies? Volgens Daniel Dennett is het bewustzijn als coherente innerlijke waarneming - zoals het door Descartes werd voorgesteld - een waanbeeld. Het is eerder een voortdurend vraag- en antwoordspel dat de hersenen met zichzelf spelen. Marvin Minsky beschrijft het in zijn boek 'The Society of Mind' als: 'Minds are simply what brains do ...' Mooi, maar eigenlijk weten we het dus gewoon niet.
In hoeverre wordt onze persoonlijkheid bepaald door ons brein?
Volgens sommigen, zoals Steven Pinker, worden we geboren met een bepaalde genetische aanleg die onze verdere ontwikkeling beïnvloedt. Tweelingstudies zeggen wel iets over erfelijkheid en de invloed van de omgeving, maar onze genetische bagage is geen onveranderlijk iets. Het vakgebied dat de invloed van de omgeving op genen bestudeert, heet ‘epigenetica’ en is steeds meer in opkomst: genen worden mede onder invloed van de omgeving aan en uitgezet. Ons brein is constant 'work in progress'.
Waarom slapen en dromen we?
Net als dieren brengen we een groot gedeelte van ons leven slapend door. Zonder slaap gaan we zelfs dood, maar waarom? Is het een manier om onze hersenen te laten herstellen en de batterij van ons lichaam weer op te laden? Of is het bedoeld om gegevens op te slaan in het langetermijngeheugen. Daar zijn wel wat aanwijzingen voor, maar welke rol spelen dromen daarin? Dat is een nog groter raadsel: aan theorieën geen gebrek, maar een sluitende verklaring?
Hoe slaan we herinneringen op en hoe roepen we ze weer op?
Herinneringen worden ergens fysiek opgeslagen, net als gegevens op een harde schijf, maar we hebben geen flauw idee hoe onze hersenen dat doen en hoe die informatie geordend wordt. Er zijn natuurlijk verschillende soorten geheugen, zoals het kortetermijn- en het langetermijngeheugen, het declaratieve geheugen (voor namen en feiten) en het niet-declaratieve of impliciete geheugen (voor processen, zoals zwemmen). En dan hebben we ook nog 'flashbulb memories', ongewoon levendige en gedetailleerde emotionele herinneringen aan belangrijke gebeurtenissen. Recent zijn wetenschappers er zelfs in geslaagd om bij muizen valse herinneringen te implanteren.
Kunnen computers alle cognities berekenen?
Volgens sommigen werken onze hersenen zoals een computer. Zo was er Alan M. Turing, die met zijn Turing-machine op een ingenieuze manier de mogelijkheden van de berekenbaarheid onderzocht. Maar anderen, zoals Miguel Nicolelis, stellen dat onze hersenprocessen niet berekenbaar en reproduceerbaar zijn, omdat ze het resultaat zijn van onvoorspelbare, niet-lineaire interacties tussen miljarden cellen. Computers kunnen echter steeds meer: wellicht zijn bepaalde processen wel te berekenen en te reproduceren, maar welke wel en welke niet?
Hoe werkt de waarneming?
Onze zintuigen detecteren inkomende prikkels, zoals een geluid of een geur, en ergens in onze hersenen worden deze omgezet in waarnemingen. Onze hersenen proberen er een coherent iets van te maken. Dit proces wordt beïnvloedt door ervaring, geheugen en verwachtingen. En het speelt zich ten dele buiten ons bewustzijn af. De waarneming is echter ook sterk afhankelijk van de aandacht, op zich al een breed onderzoeksgebied.
Hebben we een vrije wil?
Jarenlang onderwerp van discussie voor filosofen, maar nu steeds meer een issue voor neurowetenschappers. En niet het meest eenvoudige. Experimenten tonen aan dat we - schijnbaar vrijwillig gestelde - daden kunnen uitvoeren, zelfs tot 0,35 seconden voorafgaand aan het bewustzijn ervan. Benjamin Libet concludeerde in de jaren '80 al dat we geen vrije wil hebben als het gaat om het beginnen met iets, maar dat we een soort van cognitief 'veto' dat het gedrag op het laatste moment kan stoppen. Recente fMRI studies tonen aan dat deze vertraging zelfs een hele seconde aan het bewustzijn kan voorafgaan, maar volgens sommigen bewijst dat niets ...
Hoe komt het dat we zo goed kunnen bewegen en reageren?
Denk aan piano spelen: een ongelooflijke prestatie, als je nagaat hoe traag, willekeurig en onvoorspelbaar onze motorische impulsen zijn. De motorische cortex en de hersenschors maken daar vlotte, efficiënte acties van. Maar de timing speelt ook een rol: dat regelt onze interne klok - nog zo'n mysterie - die waarneming en gedrag op elkaar afstemt ondanks de cognitieve vertraging tussen prikkel en gedrag. Ook al duurt het maar een fractie van een seconde voor onze hersenen informatie verwerken: als een tennisbal zich op hoge snelheid in jouw richting beweegt ... Volgens een recente studie 'duwen' onze hersenen voorwaarts bewegende objecten vooruit zodat we ze eerder waarnemen in tijd en ruimte dan ze werkelijk zijn. Dit betekent dat onze hersenen zijn niet helemaal synchroon lopen met de echte wereld. En zoals bij punt 7 uitgelegd hebben, reageren we er nog eerder op dan we ze waarnemen. Hoe? Dat blijft de vraag.