Beeld Suzan Hijink

WetenschapHersenonderzoek

De ware schepper van onze wereld? Ons brein

De Braziliaanse hersenwetenschapper Miguel Nicolelis koppelde brein en machine, en hersenen onderling, en laat nu zien dat het brein de ware schepper is van het universum.

Een dwarslaesie kan de verbinding wegnemen tussen je hersenen en je lichaam, en je volledig verlammen, maar kan niet je vermogen wegnemen om te dromen”, zegt Miguel Nicolelis. Deze Braziliaanse hersenwetenschapper liet dat zien in Walk Again, een project waarmee hij wereldfaam verwierf. Het wereldkampioenschap voetbal dat in 2014 in zijn land werd gespeeld, werd geopend met een trap tegen de bal door de 29-jarige Juliano Pinto. Het leek een trap van niks, maar voor Pinto was het een mirakel. Hij was door een auto-ongeluk volledig verlamd; lopen en een bal trappen waren voor hem vanaf die tijd onmogelijk.

Uitwendig geraamte

Maar dat onmogelijke werd mogelijk gemaakt door een exoskelet waarin Pinto hing en dat hij met zijn hersengolven kon aansturen. De installatie was ontwikkeld in het lab van Nicolelis en was op tientallen dwarslaesiepatiënten getest. Die lieten zien dat je, na de nodige training, met hersengolven de installatie in beweging kunt zetten; je kunt lopen door te dromen van lopen. En omdat de signalen van beweging werden teruggeleid naar het brein, ‘voelden’ die dwarslaesiepatiënten hun benen. Toen Pinto het openingsschot van het WK had verricht, zei hij: “Ik voelde de bal”. 

Studenten van de TU-Delft ontwikkelden ook een exoskelet. Hoe het werkt zie je hieronder.

Voor Nicolelis was dit een wetenschappelijke en technologische overwinning. Maar slechts een eerste stap. De Braziliaan, die tegenwoordig aan een Amerikaanse universiteit werkt, is doorgegaan met experimenteren en heeft fundamentele inzichten ontwikkeld in de werking van het brein. De Ware Schepper, noemt Nicolelis het brein nu. Hij heeft de theorie hierachter ontvouwd in een nieuw boek: ‘The True Creator of Everything: How the Human Brain Shapes Our Universe as We Know It ’.

Hoe het brein onze kosmos schiep

In het boek ‘The True Creator of Everything: How the Human Brain Shapes Our Universe’ ontvouwt Miguel Nicolelis zijn ‘relativistische theorie van het brein’. Met die benaming zoekt hij aansluiting bij grote doorbraken in de geschiedenis van de natuurwetenschappen, die lieten zien dat fenomenen als waarneming en beweging geen absolute grootheden zijn maar relatieve. Afhankelijk van de relatie tussen de waarnemingen en zijn omgeving.

Het universum, schrijft Nicolelis, biedt een zee van ‘potentiële’ informatie die door het brein wordt gebruikt om er een mentale representatie van te maken. Het brein wordt in deze visie het centrum van het universum. Alles wat zich aan ons voordoet is door het brein gecreëerd, het brein is de ‘ware schepper’. Tijd en ruimte bestaan niet als zodanig, maar zijn constructen van het brein, die onze evolutie en ons overleven mogelijk hebben gemaakt.

Tijd is als pijn, zegt Nicolelis; het zijn beide geen meetbare, ­objectieve grootheden, alleen jij kunt ze voelen. En ruimte is de gewaarwording van jezelf door de representatie die je brein geeft van de dingen om je heen. De hersenwetenschapper ontwikkelt een hele kosmologie, een groot verhaal. Pittig en abstract soms, maar toegankelijk en boeiend geschreven. En het eindigt met een waarschuwing.

De evolutie heeft de mens een uniek brein gegeven, zo geavanceerd dat het mensen in velerlei ‘brainets’ met elkaar kan verbinden. Maar ook zo krachtig dat het de mensheid in staat stelt zichzelf te vernietigen. Tekenen van verval ziet Nicolelis in het kapitalisme en in de kunstmatige intelligentie. “Mensen”, besluit de hersenwetenschapper, “moeten hun collectieve recht als scheppers van hun universum opeisen en dat nooit uit handen geven aan een stel bejubelde machines”.

Toeval

In een volgend experiment kregen drie proefpersonen, in gescheiden kamers, de opdracht om met hersengolven een virtuele arm, die ze konden zien op een computerscherm, naar een doel te leiden. Van de drie richtingen waarin de arm kon bewegen, kon iedere proefpersoon er maar twee controleren. Proefpersoon 1 kon bijvoorbeeld alleen links-rechts en omhoog-omlaag, proefpersoon 2 alleen omhoog-omlaag en voor-achter.

Dat betekent dat iedere bewegingsrichting van de arm wordt gecontroleerd door twee proefpersonen. En de arm kan alleen in die richting bewegen als die twee hetzelfde denken. Dat werkt voor geen meter, zou je denken, tenzij door toeval. Inderdaad. Maar na weken van experimenten bleken de drie proefpersonen met enige regelmaat in staat om de virtuele arm naar het gewenste doel te leiden. En er was tussen die proefpersonen geen enkele fysieke verbinding. Bovendien waren het geen mensen met een dwarslaesie, maar apen.

Spiegelneuronen

Breinen kunnen met elkaar in een harmonie komen, gesynchroniseerd raken, ook wanneer hun dragers niet in elkaars buurt zijn. Je hebt dan een ­‘brainet’, zegt Nicolelis, een netwerk van resonerende breinen. Er wordt inmiddels veel onderzoek gedaan naar verbindingen tussen hersenen op afstand. Het vermoeden bestaat dat die verbindingen een cruciale rol hebben in de ontwikkeling van sociaal gedrag van dieren en in de ontwikkeling van taal door de mens.

Spiegelneuronen zijn hier belangrijk, zenuwcellen die ervoor zorgen dat een actie die je een ander ziet doen, zich ook gaat voltrekken in jouw brein als het ware. Iemand tegen een bal zien schoppen, doet jou diezelfde beweging uitvoeren in je bovenkamer. Maar er is meer aan de hand dan het synchroniseren van signalen in neuronen, zegt Nicolelis.

Tussen de verschillende hersenendelen lopen bundels zenuwcellen, die met elektrische pulsen informatie overbrengen. Dat is digitale informatie: een zenuwcel geeft een impuls af (=1) of niet (=0). Maar een bundel elektriciteits­draden creëert bovendien een magnetisch veld, daaraan danken we elektromagneten. En veranderingen in een magnetisch veld beïnvloeden de stroom in die dradenbundel, daarom werkt de dynamo. Verandering van een magnetisch veld zijn ook een vorm van informatie. Maar in tegenstelling tot de elektrische pulsen is die informatie niet digitaal maar analoog; zij is niet een strakke rij nullen en enen, maar vloeibaar en kan alle waarden aannemen.

Samenspel tussen digitale en analoge informatie

Wie het brein voorstelt als een soort computer slaat de plank mis, zegt Nicolelis. Het brein is een samenspel van digitaal en analoog rekenen. De Braziliaanse hersenwetenschapper verzet zich dan ook fel tegen collega’s in de kunstmatige intelligentie die beloven dat ze computersystemen kunnen bouwen die net zo werken als het menselijk brein, of zelfs beter. 

Nicolelis sluit uit dat de volledig digitale systemen die in de wetenschap van kunstmatige intelligentie worden gebruikt, dat ooit zullen kunnen. Dat komt doordat het brein niet als een machine in elkaar is gezet, maar in de loop van een lange evolutie is uitgegroeid tot een complex geheel dat met twee soorten informatie kan omgaan. Dit kan worden geïllustreerd met eiwitten. Eiwitten zijn ketens van verschillende aminozuren. Hun werking wordt echter niet alleen bepaald door die aminozuren maar ook door hun ruimtelijke vorm. De aminozuurvolgorde kun je zien als digitale informatie, de ruimtelijke structuur als analoge informatie. Er is een verband tussen die twee, maar je kunt de een niet eenvoudig afleiden uit de ander.

Ze vóelt de hand van haar overleden man

Om de verschillende soorten informatie in het menselijk brein te illustreren, vertelt Nicolelis het verhaal van een pas getrouwd stel, op huwelijksreis op het Griekse eiland Santorini. Ze zitten aan het ontbijt op het balkon van het hotel. Genietend van het uitzicht over Egeïsche Zee raken ze even elkaars hand aan. 

Vijftig jaar later keert de vrouw, die weduwe is geworden, terug naar dezelfde plek. Aan het ontbijt, op het balkon, kijkt ze naar de Egeïsche Zee, en ze vóelt de hand van haar overleden man. De fysieke gewaarwording is er niet, kán er niet zijn. Die was er vijftig jaar geleden. Maar die heeft in de hersenen toen informatie achtergelaten die hem nu weer fysiek maakt. Het ís zijn hand.

Lees ook:

Je ziet óf een konijn óf een eend, maar niet allebei tegelijk. Hoe komt dat?

Het brein is niet een soort computer die wacht op binnenkomende signalen. Integendeel: het trekt erop uit en vormt de realiteit.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden