Gedrag, hersenen en deeltjes

Gedrag, hersenen en deeltjes
‘Waar in het brein is intelligentie?’ vragen Jung en Haier zich in een invloedrijk paper
naar intelligentie en het brein af (2007, pp. 135). Of dat eigenlijk wel als een zinnige
vraag kan worden gezien is een nadere bestudering waard.
De cognitieve neuropsychologie is een van de meest productieve, intrigerende,
en soms controversiële hedendaagse wetenschapsgebieden. Deze tak van wetenschap
houdt zich bezig met het bestuderen van hersenen, of eigenschappen van hersenen,
met betrekking tot psychologische processen. Hoewel de beschikbare methoden en
technieken fundamenteel zijn veranderd, is de fascinatie met de hersenen tot ver in de
geschiedenis terug te voeren. Al in de 16e eeuw betoogt de Spaanse schrijver Juan
Huarte in een boek over intelligentie dat onze hersenen voor een goed geheugen
‘droog’ moeten zijn, maar voor creatief denken juist weer ‘nat’. We willen graag
begrijpen hoe psychologische processen als geheugen, bewustzijn, intelligentie en
persoonlijkheid in elkaar zitten, en het is zeker geen vreemde gedachte om daarbij
ook de werking van de hersenen te betrekken. Een gevolg daarvan is dat de mens als
psychologisch studieobject wat ongelukkig klem zit tussen twee verklaringsniveaus:
het gedrag dat we vertonen enerzijds, en de realisatie dat de hersenen daar iets mee te
maken hebben anderzijds. Wat nu precies de relatie tussen deze twee domeinen is, is
niet altijd even duidelijk. Is een neurologische meting biologischer, tastbaarder en om
die reden echter? Is het ultieme doel om de psychologie weg te verklaren, of willen
we simpelweg een extra dimensie aan psychologische kennis toevoegen? Het
bestuderen van deze kwestie raakt aan een van de meest fundamentele, en soms
controversiële, onderwerpen in de wetenschap: het reductionisme.
Reductionisme
Een bekende kijk op de wetenschap ziet haar als hiërarchisch geordende lagen
van wetenschapsvelden. Het onderwerp van studie van de ‘hogere’ wetenschap
bestaat uit het delen van de wetenschap ‘eronder’ (zie bijvoorbeeld Oppenheim en
Putnam, 1958, en de illustratie). In subdisciplines van biologie worden bijvoorbeeld
eigenschappen van cellen bestudeerd. Die cellen bestaan uit moleculen, en moleculen
bestaan vervolgens weer uit atomen, die worden bestudeerd door scheikunde en
natuurkunde. Of met het voortschrijden van de wetenschap de ‘hogere’
wetenschappen volledig kunnen worden verklaard door de ‘lagere’ wetenschappen is
onderwerp van een langlopende wetenschapsfilosofische discussie.
Binnen de filosofie zijn, met betrekking tot de psychologie, beide uiteinden
van het debat vertegenwoordigd. Het radicaal reductionisme wordt verdedigd door
filosofen als Paul Churchland (bv. 1981) en John Bickle (bv. 2006). In hun visie
zullen in de toekomst voortschrijdende neurologische inzichten de psychologie
gaandeweg vervangen. Ze worden hierin deels bijgestaan door filosofen als Jaegwon
Kim. Kim betoogt dat, aangezien een hogere orde zoals ons brein uiteindelijk bestaat
uit deeltjes waarvan we de onderlinge causale relaties natuurkundig kunnen
beschrijven, het een illusie is om te denken dat er causale invloed op hogere
verklaringsniveaus ‘over is’. Kortom, wanneer de natuurkunde de onderliggende
causale relaties reeds kan beschrijven, dan is het onduidelijk welke rol er nog kan zijn
voor psychologische‘emoties’ of ‘herinneringen’.
Aan het andere eind van het debat staan mensen als Jerry Fodor (1974) en
Hilary Putnam (1967). Zij betogen dat ieder psychologisch fenomeen in principe op
oneindig veel verschillende manieren gerealiseerd kan worden. Je kunt bijvoorbeeld
een cognitieve functie zoals het gehoor deels vervangen met een implantaat, bestaand
uit een chip. Omdat dezelfde cognitieve rol in principe vervuld kan worden door
uiteenlopende soorten ‘stof’ is het, volgens hen, niet zinnig is om de specifieke
deeltjes waaruit dingen bestaan te bestuderen. Het gaat er om ‘wat ze doen’, en dat
laat zich slechts op het hogere verklaringsniveau beschrijven. Het is in elk geval
helder dat de precieze relatie tussen de verschillende verklaringsniveaus en de
autonomie van de verschillende wetenschapsgebieden geen uitgemaakte kwestie is.
Reductionisme in de praktijk
Bij cognitieve neurowetenschappen is de relatie tussen twee verschillende
verklaringsniveaus bijzonder relevant. Zoals gezegd is cognitieve wetenschap op twee
verschillende wetenschappelijke niveaus werkzaam. Het bestudeert aan de ene kant
psychologische eigenschappen en processen als perceptie, geheugen, intelligentie en
bewustzijn, en aan de andere kant de activiteit en neurale eigenschappen van de
hersenen. Een voorbeeld van een studie waar het contrast tussen deze twee
perspectieven helder wordt is een studie van Amidzic, Riehle, Fehr, Wienbruch, en
Elbert (2001). Zij onderzochten de hersenactiviteit van een groep schakers terwijl ze
verschillende schaakzetten uitvoerden. De proefpersonen bestonden uit twee soorten
schakers: de helft was gemiddeld goed, de andere helft was zeer gevorderd (voor de
liefhebbers: een ELO-rating van boven de 2400). Nu bleek er een groot verschil te
zijn in het soort activiteit dat bij de twee groepen werd gevonden. Simpelweg leken
de slechtere schakers het schaakprobleem op een redenerende wijze op te lossen: ‘als
ik dit doen, dan doet hij/zij dat.’ De expertschakers baseerden hun zetten en
beslissingen echter veel meer op bestaande kennis: hun zetten waren meer gebaseerd
op kennis over patronen, zetten en strategieën. De groep gevorderde schakers lieten
dan ook juist activiteit zien die normaal geassocieerd is met geheugenprocessen. Deze
bevindingen suggereren dat goede schakers veel meer gebruik maken van de
herkenning en opslag van bepaalde stellingen dan minder goede schakers.
Nu is het interessant om over deze bevinding na te denken vanuit het
reductionistische perspectief. Stel dat we alleen de hersenactiviteit hadden bekeken:
dan lijkt het of de twee groepen compleet verschillende taken uitvoeren. Wanneer we
alleen naar het gedrag kijken zijn alle proefpersonen aan het schaken, al brengen
sommigen het er beter vanaf. Zijn deze twee groepen proefpersonen nu hetzelfde aan
het doen? Dat is een vraag die zich niet eenduidig laat beantwoorden. Omgekeerd is
het overigens ook mogelijk: Er zijn diverse empirische en theoretische gronden om
aan te nemen dat de ‘categorieën’ die we op psychologisch gebied bestuderen
hoogstwaarschijnlijk niet 1-op-1 passen op categorieën op neuraal niveau (Devinsky,
Morrell, & Vogt, 1995; Feldman Barrett, 2009). Dat is geen falen van de wetenschap,
maar een empirische bevinding. De vraag of mensen ‘hetzelfde doen’ of ’hetzelfde
zijn’ hangt dus af van het perspectief en de vraag die je probeert te beantwoorden.
Verklarend reductionisme
Een essentieel onderscheid voor de mogelijke resolutie van dit debat is het
inzien dat er grofweg twee verschillende aspecten van reductie zijn. Enerzijds is er de
simpele observatie dat mensen uit cellen bestaan, cellen uit moleculen, et cetera: Dit
wordt wel het ontologisch reductionisme genoemd. Dit is een stelling waar veel
mensen het mee eens zullen zijn. Het tweede aspect van het reductionisme is echter
radicaler, en betreft verklaringen en voorspellingen. Sommigen menen namelijk dat
we uit het feit dat alles eigenlijk uit atomen bestaat, kunnen afleiden dat ook alle
fenomenen vanuit een lager niveau kunnen worden verklaard. Deze stelling neemt het
ontologisch reductionisme (dat alles uit kleinere onderdelen bestaat) als aanname, en
beargumenteert dat we om die reden alle aspecten van ‘hogere’ eigenschappen uit de
‘lagere’ eigenschappen kunnen verklaren. Er is echter een essentieel probleem met het
doorvoeren van deze aanname. Stel nu dat ik een eigenschap van mijn persoonlijkheid
verklaar door naar een eigenschap van mijn hersenen te wijzen, zoals de hoeveelheid
gliacellen in een corticaal gebied. Die gliacellen bestaan echter op hun beurt ook weer
uit aminozuren, die vervolgens weer uit atomen, quarks en wellicht snaren bestaan.
Het probleem van dit type reductionisme is dat je geen reden hebt om op een bepaald
verklaringsniveau te stoppen. Het voornemen om alle ’hogere’ wetenschappen te
verklaren door de bestudering van ‘lagere’ eigenschappen lijkt hierdoor wat
voorbarig, en niet consistent te interpreteren.
Er zijn tal van domeinen waar het helder is dat strikt reductionisme op zichzelf
niet een volledige verklaring voor de eigenschappen van een bepaald fenomeen zal
zijn. Stel je bijvoorbeeld voor dat je in een museum naar een Van Gogh staat te
kijken. Iemand benadert je en wijst je op het feit dat dit schilderij ‘toch alleen maar uit
deeltjes bestaat’. Naar alle waarschijnlijkheid zal dit voor jou niets afdoen aan de
echtheid van het schilderij en de mogelijke redenen waarom je het werk interessant en
mooi kunt vinden, of het beter probeert te begrijpen. Om diezelfde reden is het wat
voorbarig om de wetenschappelijke autonomie van de psychologie (en de
antropologie, biologie et cetera) in twijfel te trekken door het feit dat ook wij
uiteindelijk slechts uit deeltjes bestaan. De simpele realisatie dat de hersenen uit
cellen bestaan is op zichzelf niet voldoende om de ene wetenschap (cognitieve
psychologie) volledig door de andere (neurowetenschap) te vervangen.
Het debat lijkt geholpen door een zinniger en minder radicale interpretatie van
reductionisme te aanvaarden. In plaats van aan te nemen dat alles in het laagste niveau
kan worden verklaard, moeten we ons afvragen in hoeverre we iets kunnen leren van
een bepaalde eigenschap door te bestuderen waar ze uit bestaat. Dit pragmatisch
reductionisme zorgt er in ieder geval voor dat het doel van reductionistische
wetenschap een stuk inzichtelijker wordt: Door lagere verklaringsniveaus te
bestuderen kunnen we op bepaalde wetenschapsdisciplines mogelijk extra inzichten
verkrijgen. Of dat lukt is een empirische vraag die afhangt van de conceptuele,
statistische en inhoudelijke ontwikkeling van modellen die disciplines kunnen
integreren. De meest interessante rol voor de cognitieve neurowetenschap is dus het
uitdiepen van theorieën, opstellen van nieuwe toetsbare hypotheses, en waar mogelijk,
het onderzoeken van eigenschappen van de hersenen die een nieuw licht kunnen
werpen op de manier waarop we bepaalde processen uitvoeren. De mate waarin dat
lukt is een open empirische vraag, beantwoordbaar door het imperfecte doch
effectieve wetenschappelijke mechanisme van de explicatie van mechanismen; het
opstellen van toetsbare hypotheses over de precieze relatie tussen hersenen en gedrag.
Toekomstmuziek
De toekomst van reductionistische psychologie is fascinerend. We hebben de
technieken om de relatie tussen psychologische fenomenen als geheugen,
intelligentie, bewustzijn en aandacht enerzijds en biologische eigenschappen als
genen, hersencellen en activeringspatronen anderzijds te bestuderen. Wat na enkele
tientallen jaren in elk geval duidelijk is, is dat deze relatie en stuk complexer is dan
eerst werd aangenomen. Wat kunnen we leren over de psychologie door de hersenen
te bestuderen? Potentieel erg veel, maar de lat voor echte reductionistische
verklaringen ligt hoog. Het opstellen van wetenschappelijke, toetsbare hypotheses
tussen verschillende verklaringsniveaus is zo mogelijk nog ingewikkelder dan een
hypothese binnen de eigen discipline. Maar onmogelijk is het zeker niet. Het is geen
hyperbool om te stellen dat we voor het eerst in de geschiedenis de technologische en
statistische gereedschappen hebben om hypotheses te toetsen waar we tot voor kort
slechts over konden fantaseren. Het feit dat we zowel de eigenschappen als de acties
van de hersenen kunnen waarnemen, is zonder twijfel de meest radicale ontwikkeling
in een debat dat al millennia woedt. Ondanks de voortschrijdende techniek is het in
elk geval duidelijk dat we vooralsnog over meer vragen dan antwoorden beschikken.
De relatie tussen hersenen, gedrag en bewustzijn is fascinerend, complex en
mysterieus. Het vinden van modellen en theorieën die een brug tussen de
verklaringsniveaus kan slaan is een van de grootste uitdagingen van de hedendaagse
wetenschap. Het antwoord op de vraag ‘Waar in de hersenen is intelligentie?’ is in elk
geval niet ‘Daar!’. Gelukkig maar, zo interessant is dat namelijk niet.
Referenties
Amidzic, O, Riehle, H.J., Fehr, T., Wienbruch, C., and Elbert, T. (2001). Patternof
focal γ-bursts in chess players. Nature 412, 603.
Bickle, J. (2006). Reducing mind to molecular pathways: explicating the reductionism
implicit in current cellular and molecular neuroscience. Synthese, 151, 411434.
Churchland, P. (1981). Eliminative materialism and the propositional attitudes. The
Journal of Philosophy, 78, 67-90.
Devinsky, O., Morrell, M. J., & Vogt, B. A. (1995). Review article: Contributions of
anterior cingulate cortex to behaviour. Brain, 118, 279.
Feldman Barrett, L. (2009). The future of psychology: Connecting mind to brain.
Perspectives on Psychological Science, 4, 326-339.
Fodor, J. (1974). Special sciences (or the disunity of science as a working hypothesis).
Synthese, 28, 2, 97-115.
Huarte, J. Examen de ingenios: of, The tryal of wits. London: Richard Sate, 1698.
Jung, R. E., & Haier, R. J. (2007). The parieto-frontal integration theory (P-FIT) of
intelligence: Converging neuroimaging evidence. Behavioral and Brain
Sciences, 30, 135-187.
McCauley, R.N. (2007). Reduction: Models of cross-scientific relations and their
implications for the psychology-neuroscience interface. In: Handbook of the
philosophy of psychology and cognitive science, edited by P. Thagard.
Amsterdam: Elsevier.
Oppenheim, P., & Putnam, H. (1958). Unity of science as a working hypothesis. In:
Minnesota Studies in the Philosophy of Science, 3-36.
Putnam, H. (1973). Reductionism and the nature of psychology. Cognition, 2, 131146.