Middenin ons hoofd bevindt zich de dikste zenuwbundel van ons lichaam, het corpus callosum. Wat is de functie van dit uit tweehonderd miljoen vezels bestaande orgaan, dat de twee helften van de grote hersenen met elkaar verbindt? De hersenen zijn het orgaan van het bewustzijn; maar we hebben slechts één bewustzijn, terwijl we twee hersenhelften hebben. Zorgt het corpus callosum ervoor dat wij één verenigd bewustzijn hebben?G.J.C. Lokhorst. Nobelprijs geneeskunde-fysiologie 1981: Roger W. Sperry. Intermediair, 17 (50): 7-9, December 11, 1981. ISSN 0020-5605.
Niemand heeft meer licht op deze vragen geworpen dan de Amerikaanse hoogleraar in de psychobiologie naar wie dit jaar de helft van de Nobelprijs voor de geneeskunde gaat, Roger W. Sperry (68) (verbonden aan het California Institute of Technology in Pasadena). Sperry is vooral bekend geworden door zijn onderzoek aan mensen bij wie het corpus callosum is doorgesneden, waarbij hij onder meer de oude theorie dat de hersenhelften verschillend functioneren onomstotelijk kon bevestigen. Dit is echter slechts één van de prestaties waarvoor de Nobel Commissie hem had kunnen kiezen; Sperry is een veelzijdig onderzoeker die zelfs een nieuwe theorie over de relatie van hersenen en bewustzijn heeft opgesteld.
Het wordt vaak gezegd dat grote wetenschapsmensen slechts één belangrijke prestatie verrichten, waarna de rest van hun carrière een anticlimax vormt. Als die uitspraak waar is, is Sperry een uitzondering: hij bracht tweemaal een ommekeer in het hersenonderzoek teweeg.
Sperry kwam pas na een omweg via de Engelse taal- en letterkunde en de psychologie in het hersenonderzoek terecht. Hij kreeg zijn eerste bekendheid in de jaren veertig. In die tijd dacht iedereen dat het zenuwstelsel volkomen `plastisch' is: de verbindingen van zenuwcellen met elkaar zouden niet vastliggen, maar willekeurig tot stand komen, waarna consolidatie door de zintuiglijke informatie plaatsvindt. Sperry bewees dat dit allerminst het geval is. Hij sneed de oogzenuwen van padden, salamanders en vissen door; bij de mens zou deze operatie blindheid veroorzaken, maar bij deze dieren groeit de zenuw weer aan. Sperry kon aantonen dat de zenuw na de regeneratie weer naar precies dezelfde plaats toegroeide als waarop hij vroeger aansloot. Vervolgens probeerde hij dit met een obstakel te beletten, maar de zenuw liet zich hierdoor niet van de wijs brengen en groeide via iedere beschikbare omweg naar haar oude plaats toe. Alleen als dat volstrekt onmogelijk was groeide ze in een andere plaats vast. Maar als er dan weer een weg vrijkwam, liet ze onmiddellijk los en zocht haar `eigen' plaats weer op. De zenuw `wist' dus waar ze moest zijn en ging alleen naar de plaats met de juiste biochemische `smaak' (chemo-affiniteits-hypothese). Van algehele plasticiteit was geen sprake; er lag veel meer vast dan men tot dan toe had verondersteld.
Sperry heeft zijn grootste bekendheid evenwel aan zijn `split-brain' onderzoek te danken. Hieronder verstaan we het onderzoek van mensen en dieren bij wie het corpus callosum (en nog enige minder belangrijke verbindingen tussen de hersenhelften) opzettelijk operatief doorgesneden is. Toen Sperry in 1953 samen met Myers aan dit onderzoek begon, was het al zeventig jaar in volle gang, maar had men nog vrijwel geen enkel effect van de toch zo ingrijpend lijkende operatie kunnen ontdekken. Omdat de operatie kennelijk toch volstrekt onschuldig was, had men haar ook bij een dertigtal lijders aan onbehandelbare epilepsie uitgevoerd om de uitbreiding van aanvallen naar de andere hersenhelft tegen te gaan. Ook bij hen vond men geen enkele stoornis. Men begon het corpus callosum dan ook te beschouwen als `het grootste en meest nutteloze' orgaan in de hersenen. Zijn enige bewezen rol was epileptische aanvallen van de ene naar de andere kant over te dragen; maar zelfs dat was twijfelachtig, want men beschouwde de operatie als weinig succesvol.
Sperry kon niet geloven dat een zo groot en zo strategisch gelegen orgaan als het corpus callosum zo overbodig was zal zijn collega's dachten. Hij begon het split-brain onderzoek dan ook weer geheel opnieuw en kon al snel aantonen dat de operatie wel degelijk gevolgen heeft: bij split-brain katten en apen vindt er geen communicatie tussen de hersenhelften plaats. Men kan één hersenhelft bijvoorbeeld iets leren en de ander daar volkomen onkundig van laten blijven; ja, men kan de hersenhelften zelfs tegenstrijdige taken laten leren. Het is alsof de dieren twee paar hersenen zij aan zij in één kop hebben. Deze proeven van Sperry staan aan het begin van het moderne split-brain onderzoek. Weliswaar had men in 1924 in het laboratorium van Pavlov te Moskou al gevonden dat split-brain honden een geconditioneerde reflex in één lichaamshelft kunnen aanleren en had men rond de eeuwwisseling al klinische symptomen van corpus callosum uitval bij de mens gezien; maar deze vroege resultaten waren al lang weer vergeten.
Sperry's positieve bevindingen stonden in scherp contrast met het negatief uitgevallen onderzoek van split-brain mensen in de jaren veertig. Was dit onderzoek wel betrouwbaar? Het bleek van niet. In 1962 begon men de split-brain operatie opnieuw bij epileptici uit te voeren. Men had meer succes dan voorheen: niet alleen trad overdracht van de aanvallen naar de andere hersenhelft nauwelijks meer op, het optreden in de hersenhelft van ontstaan nam ook sterk af. De operatie is dan ook al weer meer dan dertig maal uitgevoerd, uitsluitend in de Verenigde Staten. De nieuwe serie patiënten werd, met Sperry en Gazzaniga als leidende onderzoekers, aan een uitgebreide batterij tests onderworpen; ze bleken hetzelfde beeld als Sperry's proefdieren te vertonen.
Het merkwaardigste aspect van de operatie is misschien wel dat men tweehonderd miljoen zenuwvezels in de hersenen zonder noemenswaardige gevolgen voor het dagelijks gedrag kan doorsnijden. De intelligentie en persoonlijkheid van de patiënten veranderen niet; een ongetraind waarnemer kan niet zien dat de operatie is uitgevoerd. Afwijkingen treden alleen aan het licht in speciale experimenten waarin de hersenhelften afzonderlijk informatie krijgen aangeboden. Het is vooral aan Sperry's vernuft en nauwgezetheid in het ontwerpen van zulke experimenten te danken dat hij resultaten kreeg waar de vroegere onderzoekers nooit iets vonden.
[Fig. 1. Schematische afbeelding van de in split-brain experimenten gebruikte proefopstelling]
Zo bediende hij zich bij visuele experimenten altijd van tachystoscopische projectie: hij liet de patiënten met één oog recht vooruit kijken naar een matglazen scherm waarop hij dia's in flitsen van eentiende seconde vertoonde. Wat rechts van de middellijn werd vertoond kwam op de linkerhelft van het netvlies en vandaar in de linker hersenhelft terecht, wat links werd vertoond kwam in de rechterhelft terecht. Bij dergelijke proeven zag men een volkomen onafhankelijkheid van de hersenhelften. Projecteerde men rechts bijvoorbeeld een sleutel en links niets, dan kon de patiënt zegden wat hij had gezien. Dit komt doordat de spraakvermogens bij verreweg de meeste mensen aan de linkerkant zetelen. De informatie drong echter niet tot de rechter hersenhelft door; de patiënt kon de sleutel bijvoorbeeld niet met de door deze hersenhelft bestuurde linkerhand op de tast identificeren. Projecteerde men de sleutel daarentegen links, dan zei de patiënt dat hij `niets' had gezien, maar kon de sleutel tot zijn eigen verbazing moeiteloos met zijn linkerhand terugvinden. Deze functionele ontkoppeling werd in duizenden experimenten bewezen en gold ook voor de tastzin, het gehoor en de reuk. De patiënten bleken links en rechts volkomen verschillende dingen te kunnen, waarnemen, weten en willen; het was alsof ze psychologisch in tweeën gedeeld waren en er twee personen in hun ene lichaam woonden. Soms maakten de hersenhelften zelfs ruzie met elkaar omdat elk van hen het beter meende te weten dan de ander. Zulke conflicten kwamen ook buiten het laboratorium wel voor. Zo trok een man zijn broek op een gegeven moment met zijn ene hand uit en met de andere aan. De patiënt en zijn vrouw hadden het over de `sinistere linkerhand' die de vrouw soms agressief bejegende terwijl de rechterhand haar juist aanhaalde. De linkerhand is wel vaker agressief: een patiënte werd door haar eigen linkerhand weleens in het gezicht geslagen, terwijl een onderzoeker zelfs eens door de linkerhand van één van zijn patiënten met een bijl werd bedreigd. Een Canadees filosoof, Puccetti, heeft over dit thema een thriller geschreven, waarin de split-brain hoofdpersoon niet kan verhinderen dat zijn rechter hersenhelft aan zijn controle ontsnapt en zijn vrouw vermoordt.
Dergelijke conflicten zijn echter zeldzaam; meestal werken de hersenhelften samen of heeft de linker hersenhelft de overhand en gaat de rechter als een zwijgzame passagier mee. De twee helften zijn bovendien niet volledig ontkoppeld: door de intacte hersenstam waken en slapen ze bijvoorbeeld synchroon en vindt er ook een zekere emotionele overdracht plaats. Dit bleek in een experiment waarin men een vrouw in de linkerhelft van haar gezichtsveld een pin-up girl liet zien. Ze zei dat ze niets gezien had, maar begon ondertussen te blozen en verlegen te giechelen.
Doordat de hersenhelften van split-brain patiënten onafhankelijk van elkaar onderzocht kunnen worden, kan men eventuele verschillen ertussen bij hen bijzonder goed op het spoor komen. Dit is één van belangrijkste doeleinden waarvoor het onderzoek wordt uitgevoerd. In feite heeft Sperry met name voor dit werk de Nobelprijs gekregen.
Hoewel men op het oog niet zou zeggen dat de hersenhelften verschillend werken (zij zien er immers vrijwel hetzelfde uit), zijn er uitgesproken asymmetrische verschillen gevonden. Eén ervan noemden we al: de expressieve taalvermogens zijn links veel groter. Bovendien kan de linkerhelft veel heter rekenen, schrijven, lezen, logisch redeneren en abstract denken. De rechterhelft is daarentegen aanzienlijk beter in tekenen en in allerlei complexe opgaven waarvoor `ruimtelijk inzicht' nodig is. Haar begrip van gesproken en geschreven taal is niet slecht, maar loopt ver bij dat van de andere helft achter. Men vermoedt dat de hersenhelften verschillende strategieën of tactieken hanteren: de linker maakt gebruik van een analytische, verbale, sequentiële, lineaire benadering, terwijl de rechter meer `synthetisch', `holistisch', en niet-lineair zou werken. Bij het waarnemen zou zij bijvoorbeeld niet zozeer details als wel gehele `Gestalten' percipiëren. Dit zijn echter vrij globale karakteriseringen. Wat zij precies inhouden kan alleen worden overgebracht met een gedetailleerde beschrijving van de experimentele resultaten.
[Figuur 2. De verschillende mogelijkheden om een figuurtje te reproduceren via beide hersenhelften. Een patiënt met `split-brain' werd gevraagd het kruis en de kubus na te tekenenen. Ondanks het feit dat hij rechts was bleek hij in het geheel niet in staat de voorbeelden met zijn rechterhand te tekenen (rechts wordt beïnvloed door de linker hersenhelft), terwijl hij het redelijk voor elkaar bracht met zijn linkerhand (die immers gestuurd wordt door de rechter hersenhelft.)]
De specialisatie van de hersenhelften is de laatste jaren ook steeds duidelijker bij mensen met een intact corpus callosum aangetoond. Het aantal publicaties erover heeft de tienduizend inmiddels benaderd. Behalve de bovenstaande `cognitieve' verschillen in informatiever ` werking heeft men onder meer karakter- en emotionele verschillen gevonden: de rechter hersenhelft zou veel depressiever en negativistischer zijn dan de linker. Sperry heeft onlangs ontdekt dat ze ook conformistischer en minder ondernemend is. De rechterhelft zou superieur zijn in sommige muzikale functies zoals het herkennen en reproduceren van melodieën en intonaties; de linker zou beter zijn in ritme en andere temporele relaties. Er bestaan verschillen tussen de geslachten: bij vrouwen lijkt de rechterhelft meer op de linker. Dat zou, het psychologen al tientallen jaren bekende, feit verklaren dat vrouwen verbaal superieur zijn aan mannen maar minder goed zijn in ruimtelijke opgaven (zo verdwalen ze vaker) en het zou tevens voor een opvallend fenomeen als het ontbreken van grote vrouwelijke componisten in de wereldgeschiedenis verantwoordelijk kunnen zijn.
Zo is er nog veel meer gevonden. Niet alles echter even betrouwbaar. Rond de hele materie is een uitgebreide pseudo-wetenschappelijke literatuur opgebloeid. Daarin luidt het bijvoorbeeld dat de westerse maatschappij de vermogens van de verbale hersenhelft onevenredig sterk benadrukt en de rechterhelft onderdrukt. We zouden er goed aan doen de rechter hersenhelft met oosterse meditatieve technieken te stimuleren om weer `integrale' mensen te worden enz. Het spreekt vanzelf, dat dit uiterst dubieus is. Niettemin kan het onderzoek heel goed praktische consequenties hebben; in Amerika wordt het al in het wiskunde- en tekenonderwijs gebruikt. Daarvoor lijkt het nu echter nog te vroeg.
Het zou verkeerd zijn te menen dat het hersenhelft-specialisatie onderzoek met Sperry begon. De theorie dat de hersenen functioneel asymmetrisch zijn is al 2300 jaar oud. Dat de verbale vermogens in de linker hersenhelft liggen werd al in 1861 ontdekt; al in 1895 sprak men van een `geografisch centrum' aan de rechterkant, en zo waren er nog wel meer geïsoleerde feiten bekend. De verschillen waren zo groot, dat ze al vroeg doorschemerden. Sperry heeft ons echter voor het eerst een samenhangend totaalbeeld gegeven en dit uiterst belangrijke onderzoek als geen ander nieuw leven ingeblazen.
Zoals vele oudere hersenonderzoekers, is Sperry zich de laatste tijd steeds meer met filosofische problemen gaan bezighouden; het onderzoek laat hij meer en meer aan zijn leerlingen over. Het split-brain materiaal nodigt inderdaad welhaast automatisch tot filosofische bespiegelingen uit. Bij de patiënten lijken er immers net zoals bij Siamese tweelingen met twee paar hersenen, twee personen in één lichaam te huizen, ieder met zijn eigen geest, ziel of bewustzijn; iedere hersenhelft houdt er zijn eigen mentale wereld, gevuld met gedachten, emoties, gewaarwordingen en verlangens op na, en de twee mentale werelden zijn even ontoegankelijk voor elkaar als die van normale afzonderlijke individuen. Wat er zich links en rechts afspeelt is van een hoog psychologisch niveau: aan beide kanten, is er sprake van zelfbesef, sociaal bewustzijn en zelfs van humor. Men zag zelfs dat de hersenhelften een verschillende waardering voor Nixon hadden en dat de ene hersenhelft van een jongen autocoureur wilde worden, terwijl de andere tekenaar als zijn voorkeur opgaf. Theoretisch zou men een patiënt tegen zichzelf kunnen laten schaken (zoals de grootmeester in Zweigs Schachnovelle), waarbij beide partijen hun eigen strategie zouden vertonen. Er lijkt inderdaad niets op tegen te zijn om de patiënten letterlijk twee psyches toe te kennen.
Dit is filosofisch gezien natuurlijk uiterst interessant. Onder filosofen is het split-brain syndroom dan ook één van de meest besproken medische onderwerpen. Ook Sperry heeft zich over de filosofische implicaties ervan uitgelaten. Volgens hem ondersteunt het syndroom zijn nieuwe theorie over de relatie van hersenen en bewustzijn. Volgens deze theorie bestaat er een hiërarchie van krachten in de hersenen. Boven atomaire staan moleculaire krachten, boven moleculaire cellulaire enz. De hogere niveaus beïnvloeden de lagere: hoe een cel zich gedraagt is afhankelijk van de groep cellen waartoe zij behoort, hoe de moleculen in de cel zich gedragen is afhankelijk van de cel in haar geheel, enzovoort. Aan de top van deze piramide van krachten staat het niveau van de hersenen in hun geheel, en op dit niveau bevindt zich dan het bewustzijn. Het bewustzijn is identiek met globale, diffuus over de gehele hersenen verspreide patronen van zenuwactiviteit; het is de hoogste overkoepelende kracht die de lagere niveaus samenbundelt tot één functionele eenheid.
Het bewustzijn is dus geen onwerkzaam nevenprodukt of bijverschijnsel, zoals materialisten willen; als ik bijvoorbeeld mijn arm wil optillen, is er werkelijk een wil die voor een wijziging van processen op de lagere niveaus (zoals dat van de bij de arm behorende motorische cellen) zorgdraagt.
Het bewustzijn is echter evenmin een geheimzinnige onstoffelijke substantie, zoals dualisten beweren. De verdubbeling van het bewustzijn bij split-brain patiënten is hiermee verklaard: bij hen bestaan er twee `piramiden' van krachten, met twee toppen.
Sperry's filosofische werk heeft meer kritiek gekregen dan zijn experimentele. Maar dat hij voor het laatste de Nobelprijs verdient staat al jarenlang vast. De prijs komt niets te vroeg, temeer daar de gezondheid van de thans 68-jarige geleerde de laatste jaren sterk is afgenomen. Dat er nog raadsels overblijven mag men deze scherpzinnige pionier niet aanrekenen, die een gebied heeft ontsloten waarover de neurofvsioloog Doty eens opmerkte: `Als we erover speculeren hoe de honderden miljoenen zenuwimpulsen die het corpus callosum iedere seconde doorkruisen worden gecombineerd tot de bewustzijnsstroom die ieder mens ervaart, lijkt het ontegenzeggelijk dat het allerdiepste geheim van de Natuur hier verborgen ligt.'
Previous | Up | Next
gjclokhorst@gmail.com || July 17, 2015 || HTML 4.01 Strict