Carlson: Physiology of Behaviour

Hoofdstuk 1: Introductie

Een vraag die mensen al eeuwen bezig houdt is de Mind-Body Question: Is de geest (Mind) iets tastbaars en grijpbaars, zoals de rest van het lichaam? Of is de geest ontastbaar en onzichtbaar? Er zijn twee manieren waarop mensen deze vraag over het algemeen benaderen:

1. Dualisme: Het geloof dat het lichaam fysiek is maar de geest (of ziel) niet.

2. Monisme: Het geloof dat de wereld puur uit materie en energie bestaat en dat de geest een fenomeen is dat veroorzaakt wordt door de werking van het zenuwstelsel.

De Fysiologische benadering

In dit boek wordt naar bewustzijn gerefereerd als het feit dat wij mensen ons bewust zijn van – en anderen kunnen vertellen over- onze gedachten, gevoelens, percepties en herinneringen. Het is bekend dat het bewustzijn veranderd kan worden door veranderingen in de structuur of chemie van het brein, waardoor we aan mogen nemen dat het bewustzijn een fysiologische functie is, net als gedrag. Bewustzijn stelt ons in staat om te communiceren met de wereld, en is mogelijk met deze reden ontstaan in het evolutieproces. Er zijn meerdere fenomenen omtrent het menselijk brein dat kennis heeft verschaft over de werking van het bewustzijn.

Blind zicht
Blind zicht (blindsight) is veroorzaakt door schade aan een specifiek deel van het brein en bewijst dat ons gedrag gestuurd kan worden door sensorische informatie waar we ons totaal niet bewust van zijn. Hierbij kan iemand blind zijn en toch steeds de correcte plek aanwijzen van een bepaald object dat iemand omhoog houdt.. Dit is mogelijk omdat het visuele systeem uit meerdere mechanismen bestaat. Het eerste primitieve systeem (ook aanwezig bij vissen en kikkers) heeft slechts de functie oog- en hoofdbewegingen te controleren, de aandacht te richten op plotselinge bewegingen aan de randen van het gezichtsveld en de handen te richten naar bewegingen. Het tweede systeem is complexer en later ontwikkeld, het “mammaliaanse” systeem (mammal is Engels voor zoogdier). Deze is onder andere verantwoordelijk voor dat we de wereld rondom ons kunnen waarnemen, kunnen spreken en denken in woorden, en voor meer complex gedrag. Bij blindsight is dit mammaliaanse systeem beschadigd maar kan iemand door het primitieve visuele systeem toch hun handbewegingen begeleiden naar een bepaald object, ook al zien ze niet waar ze nu naar wijzen.
Dit fenomeen suggereert dat bewustzijn niet een algemeen iets is in alle delen van het brein; het bevindt zich in sommige delen van het brein wel, en in andere niet.

Split-brain patiënten
Studies naar deze patiënten suggereren sterk dat delen van het brein die verantwoordelijk zijn voor verbaal gedrag ook verantwoordelijk zijn voor bewustzijn. Deze procedure wordt gebruikt bij patiënten met ernstige epilepsie. Bij deze mensen worden zenuwcellen in de ene kant van het brein oncontroleerbaar overactief, en deze wordt gecommuniceerd naar de andere kant van het brein via de Corpus callosum. Dit is een grote hoeveelheid bijeengepakte zenuwen die corresponderende delen in de twee cerebrale hemisferen met elkaar verbinden. Het doorsnijden van de corpus callosum gaat epileptische aanvallen zeer sterk tegen. Hierna werken de twee hemisferen onafhankelijk van elkaar en kunnen niet langer communiceren. Mensen met een split brain communiceren vanaf dan slechts met de linkerhemisfeer. De linkerhand (bestuurd door de rechterhemisfeer) lijkt soms een “eigen wil” te hebben. Ze lezen bijvoorbeeld een boek dat ze in de linkerhand houden en de hand kan dan plotseling het boek neerleggen, ook al vinden ze het erg interessant. Dit komt omdat de rechterhemisfeer verveeld raakt omdat deze het boek niet kan lezen en geen nut ziet in het blijven vasthouden van het boek. Het olfactorische systeem is echter een uitzondering. Iemand die dan met het rechterneusgat een geur opsnuift neemt deze niet bewust waar, maar toch kan deze persoon met de linkerhand een object oppakken dat overeenkomt met de geur. Bijvoorbeeld een plastic bloem als er een bloemige geur is geroken. De geur in het rechterneusgat(rechterhemisfeer) correspondeert met de linkerhand (gecontroleerd door de rechterhemisfeer), maar niet met de spraakcontrole (in de linkerhemisfeer), waardoor deze persoon toch zegt niets geroken te hebben.
Het doorsnijden van de corpus callosum ondersteunt dat we ons alleen bewust worden van iets als deze informatie delen van het brein kan bereiken die verantwoordelijk zijn voor verbale communicatie.

Unilaterale verwaarlozing
Bij unilaterale verwaarlozing negeren patiënten stimuli aan de linkerkant van het gezichtsveld en gedragen zij zich alsof deze stimuli niet bestaan. Dit is wordt veroorzaakt door schade aan de cortex van de parietaalkwab aan de rechterkant van het brein, welke informatie ontvangt die direct afkomstig is van de huid, spieren, gewrichten, interne organen en het deel van het oor dat verantwoordelijk is voor het evenwicht. Kort gezegd,houdt de parietaalkwab zich bezig met het lichaam en zijn positie. Onder de juiste omstandigheden zijn deze patiënten echter wel in staat om stimuli aan de linkerkant waar te nemen en kunnen ze wel merken wanneer iemand ze aan de linkerkant aanraakt.
Mensen met unilaterale verwaarlozing kunnen de aandacht niet richten op dingen aan de linkerkant van hun gezichtsveld, maar negeren ook de linkerhelft van alles dat ze zien (ze zien bijvoorbeeld alsnog alleen de rechterhelft van een pizza die aan de rechterkant van hun gezichtsveld ligt). Echter, om dit te kunnen doen moeten toch waar kunnen nemen waar precies het midden van een object is en dus ook de linkerkant kunnen waarnemen! De twee hoofdsymptomen zijn dus dat de linkerhelften van dingen in het gezichtsveld verwaarloosd worden en dat de linkerhelft van iemands lichaam verwaarloosd wordt.

Andere onderzoeken naar mensen zónder hersenbeschadigingen hebben ook interessante resultaten opgeleverd in de context van het waarnemen en voelen van het eigen lichaam. Bij de “rubberen hand illusie” wordt de linkerhand van een proefpersoon buiten zicht geplaatst (onder een plaat). Voor hen wordt een levensechte rubberen linkerhand neergelegd. Als deze zichtbare rubberen hand synchroon en in de zelfde richting als de niet-zichtbare echte linkerhand wordt beroerd met een penseelkwastje, beginnen de proefpersonen de rubberen hand als hun eigen hand waar te nemen. Als het niet synchroon en in dezelfde richting is, treedt deze illusie niet op. De onderzoekers concludeerden dat de parietale cortex het zicht en gevoel van penseelstreekjes analyseerde en dat deze gecommuniceerd werd naar de premotorische cortex, welke betrokken is bij het plannen van bewegingen. Hierdoor ontstaat het gevoel dat de hand bij het lichaam hoort.

De basis van de fysiologische benadering
Behavioral Neuroscience was voormalig bekend als Fysiologische psychologie. Er is gebleken dat de primaire functie van het brein het aansturen van gedrag is, het controleren van bewegingen. Alle andere functies die men kan bedenken staan in dienst van deze functie. Ook andere functies zoals denken, waarbij niet noodzakelijk uiterlijk zichtbaar gedrag hoeft voor te komen, zijn ontwikkeld omdat denken ons in staat stelt complexe gedragingen te bedenken en uit te voeren. Ook de capaciteit om te leren en te herinneren is ontstaan omdat deze ons in staat stelt te leren van het verleden en toekomstig gedrag zo aan te passen.

Onderzoeksdoelen
Alle wetenschap is er op uit om de fenomenen te verklaren welke onderzocht worden. Wetenschappelijke verklaringen nemen twee vormen aan: Generalisatie en reductie.
Generalisatie is het uitleggen van specifieke situaties aan de hand van algemene wetten, welke gededuceerd zijn uit experimenten. Bijvoorbeeld, het uitleggen van een extreme angst voor ballonnen als “klassieke conditionering”.
Fysiologen gebruiken vaak nog een extra benadering om iets te verklaren: reductie.
Reductie is het uitleggen van complexe fenomenen in termen van simpelere fenomenen. De complexe fenomenen worden dus uitgepluisd en in kleinere stukjes verdeeld. Het bewegen van de arm wordt bijvoorbeeld opgedeeld in veranderingen in de membranen van de armspier, het actief worden van specifieke cellen in de spier, etc.
Het doel van Behavioral Neuroscience is het verklaren van gedrag door de fysiologische processen te bestuderen die dat gedrag controleren. Echter is gedrag vaak niet te verklaren door enkel simpele reductie, omdat er psychologische processen meespelen. Men moet ook begrijpen welke functie een bepaalde gedraging heeft voordat er begrepen kan worden welke fysiologische processen verantwoordelijk zijn voor de gedraging. Een muis kan bijvoorbeeld twee verschillende redenen hebben om een nest te bouwen, oftewel het dier is zwanger, of de luchttemperatuur is laag. Het gaat hier om één type gedrag, maar bij beide redenen zijn andere hersengebieden betrokken!