Alles met een georganiseerd netwerk van zenuwcellen en hun uitlopers heeft bewustzijn, zegt hersenfilosoof Paul Churchland. Een kunstmatig gereconstrueerd brein zal dus ook ‘bewust’ zijn.

Bewustzijn, wat is dat nu? Wie heeft het, en wanneer, en waar komt het vandaan? Het zijn grote, nog altijd open vragen. Twintig Nederlandse psychologen, filosofen en hersenonderzoekers schaarden zich op 16 november in Amsterdam rond Paul Churchland om erover na te denken. De gerenommeerde neurofilosoof van de universiteit van Californië in San Diego was hier op uitnodiging van de faculteit Psychologie van de Universiteit van Amsterdam.

De hersen- en geesteswetenschappers discussieerden over het brein en het bewustzijn, en of taal daar nu belangrijk voor is of niet. Uiteindelijk, zoals vaak bij filosofische discussies, ging het over de definitie van bewustzijn. Is dat nu niks meer en niks minder dan ‘wakker zijn’? Of toch meer: ‘aandacht hebben’? Of is het ‘je rapporteerbaar bewust zijn van de omgeving’? Of ‘van jezelf’?

Het is moeilijk een overkoepelende theorie op te stellen voor iets waar geen goede definitie van is. Maar Churchland (64) probeert precies dat. Hij schreef een stapel filosofische boeken en artikelen over hersenen en geest, materie en bewustzijn, de computationele benadering van het brein en de grondslagen van bewustzijn. Zijn werk is geïnspireerd door dat van andere filosofen, maar de grootste invloed op zijn denken heeft zijn vrouw Patricia Churchland, die ook neurofilosoof is, aan dezelfde universiteit als haar man.

De rijzige, van oorsprong Canadese ‘filosoof van de geest’ is een fervent pleitbezorger van het eliminatieve materialisme. Die stroming gaat er van uit dat mentale processen volledig te herleiden zijn tot wat er fysiek in het brein gebeurt. Volgens Churchland is de manier waarop wij onze eigen geest ervaren verkeerd, een hopeloos ouderwetse volkspsychologie. Wetenschappelijk onderzoek aan de hersenen zal dat laten zien, zoals de natuurwetenschap heeft laten zien dat de aarde niet plat en bewegingloos is, hoewel dat voor iedereen die er op staat zo lijkt.

“Dertig jaar geleden was het eliminatieve materialisme een radicaal standpunt”, vertelt hij een paar dagen voor de bijeenkomst. Hij zit in een grote leunstoel in de lobby van een hotel aan een van de Amsterdamse grachten en roert genoeglijk in een kopje koffie. “Maar de kennis van de werking van het brein is enorm toegenomen, en heeft ook de filosofie bereikt. Tegenwoordig denken de meeste wetenschappers niet meer dat brein en geest twee verschillende dingen zijn. Maar er zijn nog steeds filosofen die een andere visie hebben.”

netvlies

Het voortschrijdende inzicht in de werking van het brein zal de filosofen van de geest de weg wijzen, denkt Churchland. Zo is al behoorlijk duidelijk hoe wij – liever gezegd: onze hersenen – een beeld van onszelf en de wereld om ons heen krijgen. “Neem bijvoorbeeld het netvlies in het oog”, zegt Churchland. “Dat bestaat uit 100 miljoen lichtgevoelige zenuwcellen. Ieder beeld dat erop valt maakt een patroon van prikkelingen, of excitatie, op dat vlak van cellen. Hetzelfde gebeurt als we iets horen, voelen, of ruiken. Alles levert een patroon van prikkeling in een bepaalde groepen van zenuwcellen.

“Via de uitlopers van de netvliescellen en een aaneenschakeling van andere zenuwcellen, komt alle informatie samen aan de bovenkant van het brein, in de parietaalkwab. Daar wordt ze verwerkt tot een representatie van de wereld waarin alle zintuiglijke waarnemingen opgenomen zijn.”

De contactpunten tussen zenuwcellen, de synapsen, zijn belangrijk bij het overbrengen en omzetten van informatie van de ene groep cellen naar de andere. “Dàt is wat denken is”, zegt Churchland. “Als je iets leert, verandert de waarde, ofwel de belangrijkheid, van elk van de betrokken contactpunten tussen cellen.”

Churchlands theorie gaat er van uit dat het brein uit zogenoemde ‘recurrente’ of terugkoppelende netwerken van zenuwen bestaat. In die netwerken stroomt informatie niet in één richting, maar wordt ze ook teruggekoppeld naar de cellen waar de informatie vandaan kwam.

“Neurale systemen zijn informatieverwerkende systemen. Ze sturen ons gedrag, en bouwen interne modellen van de wereld om ons heen”, vertelt Churchland. “Zoiets als een landkaart, niet van geografische gegevens, maar van eigenschappen. En de zintuigen, je ogen, je oren, je tastzin, houden voortdurend bij waar in die kaart je huidige positie is.”

“Ik vermoed dat de terugkoppelende netwerken de sleutel zijn tot alle vormen van bewustzijn die we kunnen hebben”, zegt Churchland. “Ze verklaren een aantal eigenschappen van bewustzijn. Allereerst geven ze ons, door dat terugkoppelen, een korte-termijn geheugen.” Dat is nodig, want voor een bewuste gewaarwording van je huidige omgeving, en stand van je lichaam, moet je ook weten hoe die situatie een moment daarvoor was. “Verder zorgen terugkoppelende netwerken dat we informatie van de zintuigen kunnen moduleren en interpreteren, ze geven ons een gevoel van tijd, en hoogstwaarschijnlijk vallen ze uit wanneer we in diepe slaap zijn, en ons bewustzijn is uitgeschakeld.”

hersenbloeding

Bevindingen in het hersenonderzoek ondersteunen de theorie van Churchland. Er lopen bijvoorbeeld zenuwbanen vanuit alle gebieden in de hersenschors – de buitenste laag van het brein die zo belangrijk is voor ons denken – naar het centrum van de diep in het brein gelegen thalamus. En er lopen ook banen van de thalamus terug naar alle gebieden op de schors. Wanneer iemand een hersenbloeding krijgt in het centrum van de thalamus, dan raakt hij in een permanent coma. Dat bewijst volgens Churchland dat bewustzijn samenhangt met een hersendeel dat via recurrente netwerken in verbinding staat met de hersenschors.

“Als het waar is dat recurrente netwerken belangrijk zijn voor bewustzijn, dan kan dat betekenen dat dieren ook bewustzijn hebben. Een recurrente architectuur is de regel bij aardse zenuwstelsels. Kreeften, insecten, krokodillen, alle dieren. En zelfs het hart heeft een recurrent netwerk nodig om te kloppen, en de darm om het eten dat erin komt goed af te voeren. Dat verontrust me ook wel eens: mijn theorie suggereert dat er meer dingen zijn die bewustzijn hebben dan plausibel is.”

Recurrente netwerken mogen nodig zijn voor bewustzijn, maar misschien zijn daar bovenop ook nog andere dingen belangrijk. Het bewustzijn is niet een enkel mysterie, denkt Churchland. “Het bestaat, net als het leven zelf, in veel verschillende vormen, variaties en gradaties. Zelfs het menselijk bewustzijn varieert in de loop van de dag, afhankelijk van wat iemands bezigheden zijn. Bewustzijn is net als licht, dat kan verblindend zijn, of zwak, en het kan allerlei kleuren hebben.”

Het verschil in bewustzijn tussen mensen en de verschillende diersoorten onderling heeft te maken met de mate van complexiteit van het brein dat het voortbrengt, denkt Churchland. “Ons brein heeft meer zenuwcellen dan dat van andere diersoorten, en de cellen hebben veel meer onderlinge contactpunten. Het menselijke brein bestaat uit biljoenen zenuwcellen, die elk duizenden contacten hebben met andere cellen. Het aantal contactpunten, synapsen, loopt dus in de biljarden.”

Lang niet alle filosofen van de geest delen de visie van Churchland. Zo stelt Daniel Dennett van de Tufts universiteit in de Verenigde Staten dat het menselijk brein door taal zo diepgaand verandert dat mensen een fundamenteel ander soort bewustzijn hebben dan dieren.

Churchland: “Net als Dennett denk ik dat taal een middel is om informatie van onze cultuur mee over te brengen. En dat taal buitengewoon belangrijk is. Maar hij denkt dat dieren een ander soort bewustzijn hebben. Ik denk dat het alleen een andere gradatie van bewustzijn is. In mijn visie is bewustzijn primair neurobiologisch, niet cultureel. Cultuur verandert de inhoud van ons bewustzijn, maar niet of je bewust bent of niet. Zodra je wakker wordt, ben je bewust.”

Dennett heeft het mis, herhaalt Churchland, en wel hierom: ook zonder werkende taalgebieden in de hersenen hebben mensen nog bewustzijn. “Ik zie het bij mijn eigen schoonzus. Zij heeft een grote hersenbloeding gehad in de gebieden die belangrijk zijn voor het begrip en produceren van taal. Ze spreekt en begrijpt taal niet meer. Maar ze kan nog een voetbalwedstrijd volgen, lachen, autorijden, winkelen met een boodschappenlijstje met pictogrammen, wassen, aankleden, eten maken. Ze valt in slaap, en wordt weer wakker. Ik denk dat ze even bewust is als jij en ik.”

Filosoof John Searle van de universiteit van Californië in Berkeley, kan zich al helemaal niet vinden in Churchlands materialistische visie op de geest. Hij denkt dat er iets niet-stoffelijks moet zijn. Mentale toestanden van het brein vormen een nieuwe, aparte klasse van verschijnselen, die we niet kunnen reduceren tot zuiver fysieke fenomenen.

“Searle zegt dat mentale fenomenen, zoals pijn, veroorzaakt wordt door het brein. Ik zeg: het is het brein. Pijn is de stimulatie van zenuwvezels. Net zoals elektromagnetische golven niet de oorzaak zijn van licht. Ze zijn het.”

zwart kooltje

Churchland wil voor het bewustzijn hetzelfde als we sinds het einde van de negentiende eeuw hebben voor licht. Een overkoepelende verklaring. “Als iemand in 1850 van een zwart kooltje in een donkere kamer zou beweren dat het licht uitstraalt, dan zou niemand hem geloven”, zegt hij. “Nu weten we dat licht bestaat uit elektromagnetische straling van een lange reeks verschillende golflengten. Een deel van het stralingsspectrum kunnen wij waarnemen met onze ogen. Dat zijn de kleuren, elk met hun eigen golflengte. Maar infrarood, ultraviolet en de microgolven in de magnetron zijn ook deel van het spectrum, en die kunnen wij niet zien. Het kooltje straalt zwak infrarood licht uit. Misschien nemen wij ook maar een deel van ons bewustzijn waar en loopt het spectrum van lagere diersoorten tot aan de mens.”

Een model bouwen van het hele brein in een kunstmatig neuraal netwerk zal uiteindelijk goed mogelijk zijn, denkt Churchland. “Maar niet in een standaard digitale computer. Met klassieke kunstmatige intelligentie, een computer zo programmeren dat die doet wat wij doen, zal niet lukken. Daarvoor is het brein te complex. Maar met moderne kunstmatige intelligentie kunnen we delen van het brein, zoals een netvlies, al in hardware reconstrueren.”

Churchland vertelt over het kunstmatige netvlies dat de Amerikaanse computerwetenschapper Carver Mead en neurobiologe Micha Mahowald vijftien jaar geleden maakten van lichtgevoelige microchips, naar voorbeeld van het netvlies in een oog. Ze plaatsten een lensje ervoor, verbonden het kunstnetvlies met een beeldscherm, en zagen dat het kunstnetvlies eigenschappen had die een biologisch netvlies ook heeft. Hield iemand een hand voor de lens dan verscheen de hand op het beeldscherm. Als de hand niet bewoog, verdween het beeld langzaam, bewoog hij wel dan werd hij weer zichtbaar. En wanneer de hand snel weggehaald werd, dan verscheen een negatief ‘na-beeld’, net als bij een echt oog.

Zal zo’n kunstmatig brein dan ook bewustzijn hebben? Churchland denkt, allicht, van wel. Niet binnen afzienbare tijd, maar in principe moet het mogelijk zijn. “Het zou me verbazen als het niet bewust was. En zo’n machine zou ook een subjectieve, eerste-persoon ervaring hebben.”

De man of vrouw in de straat zal toch moeite hebben met het idee dat er geen ziel is. Zij zullen vroeg of laat leren dat dat niet zo is, denkt Churchland. “Maar niemand zal een nieuwe theorie omarmen als die niet duidelijk voordelen heeft. Ik denk dat de voordelen het eerst in de medische hoek en in het recht te zien zullen zijn. De manier waarop we tegen psychiatrie en geestesziekten aankijken, en wat we doen met misdadigers.”

Churchland verwacht niets dan goeds van een diepgaand begrip van de werking van het brein. “We zullen weten hoe we onze kinderen beter kunnen onderwijzen, hoe we emoties van anderen beter kunnen herkennen. Het zal ons een dieper inzicht in elkaar geven, en maken dat we socialer, liefdevoller, zachtaardiger en begripvoller zullen zijn. Tenminste, dat hoop ik.”

Verschenen in NRC Handelsblad op zaterdag 2 december 2006