Deze samenvatting bij Een bewogen fundament: De filosofische grondslagen van de bewegingswetenschappen (Withagen) is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

1. Motortheorie versus actietheorie

Aan de basis van elk wetenschappelijk gebied ligt een filosofisch gedachtengoed. Hoewel we ons hier in de wetenschappelijke praktijk niet direct bewust mee bezig houden, zijn deze filosofische fundamenten van grote invloed op theorievorming. Wetenschappers die verschillende denkwijzen aanhangen zullen tenslotte tot verschillende vragen en conclusies en dus tot verschillende theorieën komen. Ook de oorsprong van de bewegingswetenschappen is terug te leiden tot een aantal filosofische grondvesten, waaronder de motortheorie en de actietheorie. Deze twee theorieën staan tegenover elkaar in het debat over hoe gecontroleerde bewegingen tot stand komen. In de motortheorie speelt het brein de grote hoofdrol. Volgens deze zienswijze zijn het de hersenen die het lichaam aansturen, het lichaam zelf doet vrijwel niets (afgezien van reflexen). Verschillende modellen zoals het hamburgermodel (Gallese) en het sense-model-plan-action model stellen dat we gedrag alleen kunnen begrijpen als we de sturende motor, de hersenen, onderzoeken. Zelfs na verschillende geslaagde experimenten die deze zienswijze tegenspraken, denk bijvoorbeeld aan de onthoofde kikkers van Pflüger die zelfs zonder kop (dus zonder hersenen) met hun poten zuur van hun rug verwijderd kregen, bleef de motortheorie de meest dominante theorie. Ook vandaag de dag is de notie dat de hersenen het lichaam aansturen en daardoor beweging ontstaat nog sterk aanwezig.

De actietheorie kwam in de jaren 70 en 80 van de vorige eeuw in opmars toen de psycholoog Gibson met de gedachtegang kwam dat beweging voortkomt uit het waarnemen van de omgeving. Hij ging ervan uit dat niet de hersenen beweging aansturen maar dat gecontroleerde beweging het resultaat is van de relatie tussen optic flow (optisch stroomveld) en voortbeweging. Deze gedachte is later door andere wetenschappers en filosofen verder gevormd tot de actietheorie die stelt dat gecoördineerde bewegingen het resultaat zijn van de wisselwerking tussen de omgeving, het spier-skeletsysteem en het zenuwstelsel. Gedrag kunnen we alleen begrijpen als we die wisselwerking tussen de verschillende systemen onderzoeken.

2. Van Aristoteles tot Newton

Aristoteles en zijn causa finalis

Het ontstaan van de motortheorie is helemaal te herleiden tot de Griekse oudheid en vooral tot de wijsgeren Plato en Aristoteles. Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) had een groot respect voor zijn leermeester Plato (427 v. Chr. – 347 v. Chr.) maar was het vaak fundamenteel oneens met Plato’s ideeën. Waar Plato van mening was dat verandering niet mogelijk is, niet bestaat, en wij de realiteit niet kunnen waarnemen maar slechts een afspiegeling daarvan (metafoor van de Grot), staan bij de ideeën van Aristoteles juist de beweging en verandering centraal. Veel van zijn ideeën kwamen tot Aristoteles tijdens het bestuderen van de natuur. De veranderingen die hij in de natuur waarnam – zoals het veranderen van een zaadje in een boom - waren voor hem bewijs dat de wereld wel degelijk in beweging is, in tegenstelling tot wat Plato beweerde. Aristoteles omschreef beweging als de overgang van actueel zijn naar potentieel zijn (een beuk is actueel een boom en potentieel een bed of kast). Om zijn ideeën over verandering en beweging verder uit te leggen, kwam Aristoteles met zijn causa finalis, of ‘de leer van de vier oorzaken’, volgens hem essentieel om de wereld om ons heen goed te begrijpen. De vier oorzaken zijn de volgende: 1) de stoffelijke oorzaak, 2) de vormgevende oorzaak, 3) de werkende oorzaak en 4) de doeloorzaak. Wanneer we als voorbeeld een auto nemen, kunnen we de oorzaken als volgt beschrijven: de stoffelijke oorzaak verwijst naar het materiaal waar de auto uit is opgebouwd. De vormgevende oorzaak refereert aan het ontwerp, de vorm van de auto. De werkende oorzaak is de maker van de auto, bijvoorbeeld een monteur. De doeloorzaak, welke in Aristoteles’ ogen hoog verheven was boven de andere drie, verwijst naar het doel van de auto (vervoer, bescherming). Waarom deze laatste oorzaak zo belangrijk was in Aristoteles’ opzicht is omdat hij beweerde dat er in zowel de levende als de levenloze natuur een doelgerichtheid besloten ligt. Volgens hem was dit de enige manier om de wetmatigheden in de natuur te begrijpen. Het is duidelijk dat het bij Aristoteles’ filosofie vooral om het doel en de eindtoestand gaat, een gedachtegang die tot de zeventiende eeuw gedoceerd werd en grote invloed heeft gehad op het westerse denken. Aristoteles wordt dan ook nog steeds aanschouwd als een van ’s werelds grootste filosofen.

De grondleggers van een nieuw wereldbeeld

In de zestiende en zeventiende eeuw kwam er een grote verandering in de manier van denken over beweging en werd de teleologische denkwijze van Aristoteles aan de kant geschoven voor de nieuwe mechanistische verklaringen. Het verschil tussen de twee is dat het bestaan van een object of gebeurtenis in de Aristoteliaanse denkwijze verklaard wordt door iets wat nog moet plaatsvinden (in de toekomst) en bij mechanistische verklaringen het juist verklaard wordt door iets wat er aan vooraf plaatsvindt. Deze nieuwe manier van denken wordt ook wel omschreven als de mechanisering van het wereldbeeld. Vier grote namen in het bijzonder hebben bijgedragen aan deze verandering van ons wereldbeeld. De eerste, Copernicus (1473-1543), wordt vaak aangewezen als de persoon die met de mechanisering van het wereldbeeld begon met zijn boek De revolutionibus orbium caelestium, waarin hij geheel tegen het leidende geocentrische wereldbeeld in stelt dat de aarde zowel om de zon draait als om zijn eigen as. Het lukte hem op een relatief eenvoudige wiskundige manier aan te tonen wat voor baan de aarde, zon en planeten afleggen. Toch werd het heliocentrische wereldbeeld van Copernicus niet zondermeer geaccepteerd; er zou nog teveel aan schorten. Zo vond men het niet aannemelijk dat de aarde draait omdat de beweging ervan niet waarneembaar was en konden ze bijvoorbeeld niet verklaren waarom objecten loodrecht naar beneden vielen.

De volgende persoon die de mechanisering van het wereldbeeld weer een stukje verder bracht, is Kepler (1571-1630). Hij was een aanhanger van Copernicus en trachtte diens ideeën verder te ontwikkelen, onder andere door wetenschappelijke instrumenten te gebruiken die hij in dienst van de astronoom Brahe ontwikkelde. Kepler was degene die met het belangrijke inzicht kwam dat planeten geen cirkelbaan afleggen maar een ellipsvormige baan. Met deze bewering ging Kepler in tegen de eeuwenoude en bijna goddelijke opvatting dat planeten een cirkelbaan afleggen. Maar door zich te berusten op waarnemingen en wiskundige berekeningen kon Kepler komen tot zijn theorie van de ellipsvormige baan. Hoewel de ideeën van Copernicus en Kepler belangrijk zijn geweest voor het veranderen van het wereldbeeld hebben ze weinig bijgedragen aan de bewegingswetenschappen.

De volgende twee personen hebben daarin wel een grote rol gespeeld. Galileo Galilei (1564-1642) testte zijn ideeën altijd aan de hand van modellen en experimenten en gebruikte daarvoor ook instrumenten zoals de telescoop. Zijn astronomische bevindingen onderbouwden de ideeën van Copernicus en Galilei probeerde zoveel mogelijk mensen te overtuigen van dit wereldbeeld. Hij ging daarin zelfs zo ver dat hij tot huisarrest veroordeeld werd en zijn werk niet meer in Italië mocht publiceren. Van belang voor de bewegingswetenschappen is het zogenaamde traagheidsprincipe van Galilei, beschreven in zijn boek Dialogo. Dit principe stelt dat als een bewegend voorwerp niet wordt verstoord (bijv. door wrijvingskracht) deze in een rechte lijn zal blijven voortbewegen en dus geen kracht vereist. Zo kon men ook het probleem van de vallende objecten oplossen. In zijn laatste boek Discorse oppert Galilei dat de massa van een voorwerp geen invloed heeft op de valsnelheid. Hij toonde dit aan door twee bollen met verschillende massa’s van een gladde helling naar beneden te laten rollen, waarbij duidelijk werd dat de versnelling van beide bollen nagenoeg gelijk was.

De laatste wetenschapper die heeft bijgedragen aan de mechanisering van het wereldbeeld en wiens boek Principa mathematica als hoogtepunt hiervan gezien wordt, is Newton (1642-1727). Newtons leven bestond uit het ontwikkelen van zijn mechanica maar hij hield zich opmerkelijk genoeg ook bezig met alchemie, een filosofie die lijnrecht tegenover de mechanica staat. In zijn boek komt Newton met de drie bekende bewegingswetten:

1. De traagheidswet (gebaseerd op het traagheidsprincipe van Galilei); een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort.

2. Kracht verandert de beweging; de verandering van de beweging is recht evenredig met de resulterende kracht en volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt.

3. Actie = -reactie; als een voorwerp A een kracht op een voorwerp B uitoefent, gaat deze kracht gepaard met een even grote, maar tegengestelde gerichte kracht van B op A.

Daarnaast kwam Newton ook met de gravitatiewet of wet van de zwaartekracht en stelde dat dit een aantrekkende kracht is die twee massa’s op elkaar uitoefenen. Of het nu om planeten gaat of om een dennenappel die uit een boom valt.

Dankzij het werk van deze vier wetenschappers werd het Aristoteliaanse wereldbeeld voorgoed verworpen en was er alleen nog plaats voor de mechanica. Dit mechanistische wereldbeeld leverde echter wel een aantal bewegingswetenschappelijke moeilijkheden op.

Drie belangrijke vraagstukken door de mechanisering van het wereldbeeld

Het eerste probleem is het probleem van controle. Hoe moet je namelijk de mens zien in relatie tot de mechanisering. Als er geen doelgerichtheid meer is, maar alles onderworpen is aan de wetten zoals Newton die geopperd heeft, hoe kan het gedrag en de bewegingen van de mens dan verklaard worden? Er moet iets zijn dat de controle over het lichaam heeft en het lichaam aanstuurt.

Een tweede probleem is het waarnemingsprobleem. De mechanisering van het wereldbeeld maakte duidelijk dat de wereld alleen uit materie in beweging bestaat en verklaard kan worden door wiskundige formules, droog en betekenisloos. Maar dit is niet hoe wij de wereld ervaren, vol betekenis, en daarom lijkt het alsof er twee werelden bestaan. Onder andere Galilei verklaarde dit door onderscheid te maken tussen primaire en secundaire kwaliteiten. Primaire kwaliteiten, grootte, snelheid, vorm en massa, zijn eigenschappen van materie in beweging en zijn niet afhankelijk van onze waarneming. Secundaire kwaliteiten, geluid, smaak, geur en kleur, bestaan juist alleen in onze waarneming. Deze gedachtegang impliceert dat al onze betekenisvolle waarnemingen en ervaringen op deze betekenisloze wereld door onze hersenen of geest worden gefabriceerd.

Het laatste vraagstuk heeft te maken met de opkomst van de vele uitvindingen en instrumenten, waaronder het uurwerk. Het uurwerk stond symbool voor voorspelbaarheid en regelmatigheid en werd als metafoor gebruikt voor het planetenstelsel. Planeten leggen als machines een vaste baan af, regelmatig en voorspelbaar, en de vraag rijst dan hoe mensen en dieren gezien moeten worden. Zijn hun bewegingen ook te verklaren aan de hand van de mechanica? Zijn mensen en dieren ook te beschouwen als machines?

3. Vader van de moderne filosofie

De Franse filosoof Descartes (1596-1650) was een van de eerste die de wetten van de mechanica op de levende natuur probeerde toe te passen. Zijn werk heeft een ontzettend grote invloed gehad op onder andere de bewegingswetenschappen. De ideeën van deze ‘vader van de moderne filosofie’ werden niet door iedereen geaccepteerd: door zijn toepassing van de mechanisering van het wereldbeeld van Galilei op de levende natuur moest hij zijn vaderland ontvluchten en kwam hij terecht in het toen meer liberale Nederland. Na zijn dood werden zijn werken door de katholieke kerk verboden omdat de idee van mechanisering van de levende natuur een gevaar zou zijn voor de grondbeginselen van het christendom. Ook in Nederland werd zijn gedachtegoed niet langer gedoceerd aan de universiteiten.

Ik denk dus ik besta

Kennisvergaring gebeurt binnen de filosofie op grofweg twee manieren. Empirisch, waarbij zintuigelijke waarneming het startpunt is en rationalistisch, waarbij het startpunt de ratio, de menselijke rede is. Descartes hing deze laatste manier aan, hij was rationalist. Descartes zocht in zijn werk naar een manier om tot onbetwijfelbare kennis te komen en kwam terecht bij de wiskundige notie van deductief redeneren; op basis van ware stellingen (axioma’s) kunnen andere ware stellingen afgeleid worden. Bijvoorbeeld:

1. Alle mensen gaan ooit dood.

2. Ik ben een mens.

3. Dus ik ga ooit dood.

Het probleem hierbij was echter hoe je tot dit eerste twee axioma’s moest komen. Aan de hand van zijn ‘twijfelexperiment’ begon hij onverbiddelijk twijfelachtige stellingen te verwerpen totdat er nog maar een stelling overbleef die volgens hem niet betwist kon worden: cogito ergo sum. Ik denk dus ik besta. Aan de hand van dit axioma bewees Descartes het bestaan van God want de voorstelling die in Descartes aanwezig was van een volmaakte God kon moeilijk uit zijn onvolmaakte zelf voortkomen, en dus moest die voorstelling wel van iets volmaakts afkomen, van God zelf. Met dit in gedachten kwam hij terug op die eerdere twijfel en vond hij de ware stellingen die hij eerst zo rigoureus verworpen had.

Zijn dieren en mensen machines?

Descartes vroeg zich af of de mechanisering van het wereldbeeld ook doorgevoerd kon worden op levende wezens. In zijn Discours de la méthode beweerde hij dat, omdat dieren bijna altijd hetzelfde gedrag vertonen en zonder inzicht handelen, zij inderdaad machines zijn. Maar hoe zit dat dan met mensen? Descartes was van mening dat mensen geen machines zijn en legde dit uit aan de hand van zijn theorie van het dualisme. In deze theorie maakt hij een onderscheid tussen lichaam en geest. Het menselijk lichaam kon volgens hem zeker gezien worden als machine. In De l’homme legde hij precies uit hoe het lichaam werkt en hoe veel bewegingen mechanisch te verklaren zijn. Maar de mens is meer dan alleen een lichaam en het andere deel, de geest, kan niet onderworpen worden aan de wetten van de mechanica. Het is deze geest die de mens verschillend maakt van dieren en machines. Deze gedachtegang bracht echter een aantal problemen aan het licht. Ten eerste plaatste dit onderscheid tussen mens en dier de mens ver buiten het dierenrijk. Dit werd pas met Darwins evolutieleer weer rechtgetrokken. Ten tweede impliceerde Descartes’ dualismetheorie een interactie tussen de immateriële geest en het materiële lichaam (als ik – in mijn ziel – besluit een vuist te maken, moet dat resulteren in een beweging van mijn hand). Volgens Descartes kon dit verklaard worden door de epifyse (pijnappelklier), het feit dat bij dieren deze epifyse ook aangetroffen werd kon hij echter niet verklaren.

Descartes’ perceptietheorie

Descartes baseerde zijn theorie van waarneming op de eerder genoemde primaire en secundaire kwaliteiten zoals beschreven door Galilei, waarbij de primaire kwaliteiten eigenschappen zijn van materie in beweging en secundaire kwaliteiten alleen in onze waarneming bestaan (na prikkeling van de zintuigen). Descartes vroeg zich af of het bestaan van die secundaire kwaliteiten wetenschappelijk verklaard kon worden. Hiervoor ontwikkelde hij zijn perceptietheorie waarbij hij drie stadia onderscheidde: 1) zintuigen worden geprikkeld door een stimulus uit de omgeving waardoor als reactie een zenuw beweegt; 2) de mens neemt een sensatie waar (de secundaire kwaliteit zoals geluid of smaak); 3) op basis van die sensatie vormt de ziel zich een oordeel over wat er in de wereld aanwezig is.

Descartes’ idee dat de mens alleen op basis van zijn sensaties de wereld kan waarnemen heeft een verrijkende invloed gehad op de theorievorming over perceptie. Onder andere Müller, Helmholtz en Neisser hebben in hun werk Descartes’ waarnemingstheorie verdedigd en onderbouwd en delen zijn mening dat de mens de wereld om hem heen waarneemt op basis van de interpretaties van sensaties. Zijn invloed is ook sterk aanwezig in de bewegingswetenschappen. In zijn theorie van dualisme kun je duidelijk de motortheorie herkennen (het passieve lichaam moet aangestuurd worden door een intelligent ‘iets’).

4. De mechanisering van de mens

Ondanks het argument van Descartes dat de mens geen machine is omdat er een ziel in het lichaam aanwezig is, ontwikkelde de mechanisering van de levende natuur zich zo hard dat in de zeventiende en achttiende eeuw nu naast alleen het beeld van dieren als machines, de mens er ook aan moest geloven. Wederom waren er vier grote denkers die een grote invloed hebben gehad op deze verdere ontwikkeling van de mechanisering. De eerste is de Italiaanse mechanicus Borelli (1608-1679). Deze grondlegger van de biomechanica beschreef in zijn meesterwerk De motu animalium nauwkeurig de (interne) bewegingen van spieren en de krachten die daarvoor nodig zijn. Hij was van mening, net als Galilei en Descartes, dat spieren an sich passief zijn en dat de ziel deze aanstuurt.

Er waren ook denkers in die tijd die zich afzette tegen het dualistisch mensbeeld en uitgingen van een volledig materialistisch mensbeeld. De Engelse filosoof Hobbes (1588-1679) waar daar een van de belangrijkste in. Vooral bekend en belangrijk hier is zijn boek Leviathan waarin hij een grondige analyse geeft van de menselijke samenleving en in het eerste deel uitgebreid zijn mensbeeld behandelt. Als materialist was Hobbes van mening dat er alleen materie was, en dus geen geestelijke substantie (ziel) zoals Descartes beweerde. Hobbes was daarnaast ook een fervente aanhanger van het mechanisme waardoor hij zowel de levenloze als de levende natuur met machines vergeleek. Als laatste was Hobbes ook een determinist: alles bestaat uit materie, die materie volgt de wetten van de mechanica dus dat betekent dat alles vast ligt en dat betekent weer dat de mens geen vrije wil heeft. De gedachte van Hobbes dat het hele lichaam alleen uit materie bestaat leverde echter wel een probleem op want zoals eerder beschreven werd materie gezien als passief en stom, wie of wat stuurde bij Hobbes dan het lichaam aan? Als antwoord hierop stelde Hobbes dat het hart hier de hoofdrol speelt. Het hart, een materiële substantie (dat blijkbaar wel beschikt over intelligentie?), controleert het lichaam waarbij de hersenen fungeren als tussenstation.

De Fransman De Vaucanson (1709-1782) heeft een grote bijdrage geleverd aan de mechanisering van de levende natuur door middel van zijn automaten. Door het bouwen van robots kon men in die tijd op een andere manier kennis vergaren dan met de gebruikelijke experimentele methode. Er was grote precisie vereist om met robots hypothesen te toetsen en wilde men de mechanische werking van bepaald gedrag nabootsen dan kon er niet gesmokkeld worden. Door het bouwen van zijn robots (o.a. een poepende eend en robot die een fluit bespeelde) ontdekte De Vaucanson het fenomeen context-conditioned variability wat inhield dat er geen een-op-een relatie is tussen het activeren van een spier en de daaropvolgende beweging. De beweging van een spier is afhankelijk van de omringende spieren. De robots van De Vaucanson werden steeds ingenieuzer en het lukte hem meer en meer om menselijke vermogens mechanisch na te bouwen. Dit bevestigde ook steeds meer de idee dat mensen inderdaad machines zijn.

Iemand die dat standpunt ook aanhing was de Franse arts De Lamettrie (1709-1751). Geïnspireerd door Hobbes en De Vaucanson stelt hij in zijn L’Homme machine dat mensen machines zijn en geen ziel hebben en dat we als machine zijnde geen vrije wil hebben maar onderworpen zijn aan de wetten van de mechanica. Het feit dat spieren en organen op het moment dat ze buiten het lichaam zijn nog tijdelijk kunnen functioneren en bewegen toonde volgens hem aan dat deze materie in zichzelf wel krachten moet hebben. Toch was hij ook van mening dat de hersenen de controle over het lichaam hebben (en niet het hart, zoals Hobbes geloofde) en verklaarde hij op die manier intelligent gedrag.

Van het hart tot de hersenen

De stelling dat het brein en niet het hart het intelligente, sturende orgaan in het lichaam is was in de zeventiende eeuw nog erg vooruitstrevend. Het was de Brit Thomas Willis (1621-1675) die een groot aandeel heeft gehad in de onderbouwing van deze stelling onder andere met zijn boek Cerebri anatome. Hierin beschreef hij zijn nauwkeurige studie naar de hersenen en zijn ontdekking dat het brein verschillende delen heeft met verschillende mentale functies. Met deze ontdekking zette hij zich af tegen de heersende opvatting van die tijd dat het hart het centrum van het verstandelijk vermogen is. Willis was het eens met Descartes’ opvatting dat de mens een immateriële ziel heeft, en dat dieren dit niet hebben. En aangezien hij in zijn studie de overeenkomsten had aangetoond tussen dierlijke en menselijke hersenen was hij van mening dat de ziel zich dus niet in de hersenen kon bevinden. Willis’ werk bleef tot ver in de achttiende eeuw verplichte kost en zijn bevindingen hebben geleid tot de overtuiging dat het de hersenen zijn die de controle over het mechanische lichaam hebben. Het is deze overtuiging die de basisgedachte vormt van de motortheorie.

Implicaties van de mens als machine

Het beeld van dieren en mensen als machine hebben geleid tot een mensbeeld waarin het lichaam als een geïsoleerde en besloten entiteit wordt gezien. Je kunt de mens apart van de omgeving begrijpen, de mens staat op zichzelf en de relatie tot de omgeving is daarbij minder belangrijk. Dit mensbeeld heeft ook invloed gehad op hoe we beweging beschouwen. Met de mens als machine kan beweging gezien worden als een mechanische reactie veroorzaakt door een interne of externe impuls. Die impuls brengt telkens dezelfde reactie en beweging voort. Dit kan wel de relatie tot de omgeving veranderen maar beweging en omgeving zijn niet afhankelijk van elkaar. Een andere implicatie van de vergelijking tussen mens en machine is dat om menselijk gedrag te begrijpen je de mens, net als machines, (in gedachten) uit elkaar zou moeten halen om eerst de afzonderlijke delen te kunnen begrijpen alvorens naar een begrip van het geheel toe te kunnen werken. Begin negentiende eeuw lijkt er een eind te komen aan de heersende machinemetaforen. Men begint te denken dat de mens actief is in plaats van passief en dat er om menselijk gedrag te kunnen begrijpen juist eerst naar het geheel moet worden gekeken in plaats van naar de delen. Deze andere invalshoek voor het begrijpen van menselijk en dierlijk gedrag is het begin van de actietheorie.

5. De oorsprong van de actietheorie

Tijdens de romantiek vond er een belangrijke verschuiving plaats in het denken van de mensen. Deze beweging, die grotendeels in Duitsland, Engeland en Frankrijk plaatsvond, was het fundamenteel oneens met de mechanisering, vooral met de mechanisering van de mens. Met name Goethe en Blumenbach speelden een grote rol in deze tegenbeweging. De romantiek (ca. 1790-1830) blijkt lastig te omschrijven, het was vooral een stroming die zich afzette tegen de verlichting en zich meer richtte op subjectieve facetten als emotie, verbeelding, introspectie en spontaniteit. De verlichting (ca. 18e eeuw) draaide volledig om kennis en wetenschap, God en de kerk verdwenen naar de achtergrond en alles kon via de wetten van de wetenschap verklaard worden. Eind 18e eeuw kwam er een omslag in het denken van veel mensen en was er behoefte aan iets meer dan ratio alleen. Men was van mening dat de wereld alleen begrepen kon worden als er meer een samensmelting zou zijn van wetenschap en kunst, van objectivisme en subjectivisme, van ratio en schoonheidsbeleving. Romantici gingen zelfs zo ver door te beweren dat de ratio de slaaf was van het gevoel. De mens werd in de eerste plaats gedreven door zijn passies en gevoelens, bewust of onbewust. Waar de mechanisten de wereld vergeleken met een voorspelbaar uurwerk, zagen de romantici deze zelfde wereld als iets dat continu in beweging en ontwikkeling was. Ze hadden ook een bijzondere voorliefde voor krachtige natuurverschijnselen, iets dat vooral in de kunst duidelijk naar voren komt.

De functie van het geheel

Kant (1724-1804) wordt gezien als een van de grootste verlichtingsdenkers en ook voor de bewegingswetenschappen is zijn werk van groot belang geweest, met name Kritik der Urteilskraft (het derde boek van zijn drie Kritiken). Hierin behandelt hij onder andere de vraag of organismen mechanisch begrepen kunnen worden. Volgens Kant was dit niet het geval. De wetten van de mechanica kunnen niet de levende natuur verklaren. Kant was van mening dat de delen van een organisme van elkaar afhankelijk zijn (denk aan de wederzijdse afhankelijkheid van bijvoorbeeld het hart en de longen) en om die afzonderlijke delen en hun functie en werking te onderzoeken, het van belang is om eerst de functie van het organisme vast te stellen. Om de anatomie en fysiologie van een kikker te kunnen begrijpen is het noodzakelijk te weten dat ze zowel in het water als op het land leven, insecten eten en de ontwikkeling van larve tot volwassen kikker een complete metamorfose is. De functie van de kikker als geheel verklaart de vorm van het lichaam, hun lange tong en uitpuilende ogen, enzovoort. Elk deel draagt bij aan de algehele functie. Het verschil met machines is volgens Kant dat in een organisme de delen ter wille van elkaar bewegen en bestaan en in een machine de deeltjes alleen ter wille van elkaar bewegen. Bij het organisme worden de delen door het geheel bepaald, bij machines bepalen de delen het geheel. Kant was van mening dat bij het begrijpen van de levende natuur teleologische principes essentieel zijn, de functie van het geheel moet bekend zijn.

Goethe

Iemand die erg geïnspireerd raakte door het werk van Kant was de Duitser Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832). Hoewel vooral bekend van zijn boek Die leiden des jungen Werthers heeft hij natuurlijk veel meer geschreven en het zijn vooral zijn boeken op het gebied van biologie die van belang zijn voor de bewegingswetenschappen. Net als Kant was Goethe van mening dat bij organismen het noodzakelijk is eerst het geheel te kennen voordat je de delen kun onderzoeken, dit in tegenstelling tot de mechanisten die juist beweerden dat eerst de delen begrepen moesten worden voor je tot een begrip van het geheel kon komen. Een ander belangrijk punt dat in Goethes werk naar voren komt is het feit dat het in de levende natuur niet alleen om beweging gaat maar dat deze zich ook ontwikkelt, iets dat tijdens de mechanisering van het wereldbeeld amper ter sprake kwam. De romantici geloofden dus dat de natuur nooit door de wetten van de mechanica begrepen kon worden.

Blumenbach

Goethes landgenoot en vriend Blumenbach (1752-1840) schreef ook veel op het gebied van biologie en antropologie en vooral het concept ontwikkeling van organismen staat centraal in zijn werken. In de 18e eeuw was er een strijd gaande over embryonale ontwikkeling. Aan de ene kant stond de preformatietheorie, een theorie die ervan uitging dat er geen ontwikkeling plaatsvindt maar dat alle mensen al aanwezig zijn in de voortplantingsorganen van hun voorouders en dus al bestaan. In hun opvatting groeit het embryo alleen groter maar vindt er geen verandering in vorm of aard plaats. Aan de andere kant vond men de theorie van epigenese waarin gesteld werd dat organen zich ontwikkelen en vormen en een functie krijgen. In de eerste theorie kan men de gedachte van de mechanica herkennen, iets dat alleen groter hoeft te groeien kan volstaan met alleen mechanische krachten. De tweede theorie sluit goed aan bij het gedachtegoed van de romantiek: het toewerken, de ontwikkeling naar een functioneel geheel kan niet verklaard worden aan de hand van de mechanica. Blumenbach kwam met de term Bildungstrieb om de kracht achter embryonale ontwikkeling aan te duiden. Een kracht die in de levende natuur aanwezig is en zorgt voor ontwikkeling, vorming en regeneratie.

6. Vader van de moderne biologie

Aan het begin van de 19e eeuw werd de toen nieuwe wetenschapsdiscipline biologie geïntroduceerd als gevolg van de idee dat de wetten van de mechanica niet geschikt waren om de levende natuur volledig te begrijpen. Charles Darwin (1809-1882) is een van de grootste spelers in dit wetenschapsgebied geweest en zijn theorieën hebben ook de bewegingswetenschappen sterk beïnvloed. In 1831 vergezelde Darwin een kennis op zijn reis naar Zuid-Amerika, een reis die uiteindelijk vijf jaar zou duren en Darwin een schat aan informatie zou opleveren. Verschillende observaties tijdens zijn reis hebben geleid tot de vorming van zijn evolutieleer, een leer die tussen 1838 en 1842 tot stand kwam. Een eerste observatie was dat de aarde langzaam verandert. Iets dat volgens hem bewezen werd door bijvoorbeeld de vondst van zeedierresten hoog in de bergen. Deze observatie leidde tot de gedachte dat als de aarde langzaam verandert, dieren (die zich aanpassen aan hun omgeving) dus ook langzaam veranderen. Een tweede observatie heeft te maken met de variëteit tussen dieren die Darwin op zijn reis tegenkwam. Een bekend voorbeeld is zijn studie naar de vinken op de Galapagoseilanden: eenzelfde soort vink verschilde per eiland sterk in bijvoorbeeld de vorm van hun snavel.

Er heerste in die tijd al een evolutieopvatting van de Franse bioloog Lamarck. Binnen deze opvatting ging men ervan uit dat evolutie een doelgericht proces is waarbij dieren eigenschappen verwerven waarmee ze steeds meer tot perfectie komen en deze doorgeven aan hun nageslacht (voorbeeld: een olifant krijgt een lange slurf omdat hij steeds moet uitrekken om bij de grond te komen om te drinken, deze eigenschap van een lange slurf geeft hij door aan het nageslacht). Hiermee zouden er steeds complexere en beter aangepaste soorten ontstaan. Darwin was het hier niet mee eens; er zou geen perfectie in de natuur bestaan en ook geen doelgericht proces. Hij was van mening dat het een principe was van eliminatie. In de strijd om te overleven en voor nakomelingen te zorgen sterven de zwaksten van een soort uit. De sterksten, die zich het best hebben aangepast, overleven en zorgen op die manier voor een langzame verandering in de soort. Er is geen sprake van doelgerichtheid, het is een proces van variatie en selectie.

Darwin publiceerde zijn evolutietheorie in On the origin of species in november 1859; een boek dat meteen een bestseller werd. Zijn boek deed veel stof opwaaien en het had een grote impact op diverse wetenschapsgebieden.

Implicaties voor de bewegingswetenschappen

In de bewegingswetenschappen is het werk van Darwin ook terug te vinden. Voor Darwin met zijn theorie kwam ging men uit van de gedachte dat een ontwerp een ontwerper heeft. Dus een goed ontworpen dier of plant moet wel het werk van een ontwerper zijn (God). Met zijn proces van variatie en selectie ondermijnde Darwin die gedachte. Volgens hem zorgde dat proces voor aangepaste dieren en planten, dus zonder tussenkomst van een ontwerper. Darwins proces werd ook in andere wetenschapsgebieden toegepast om verschillende fenomenen te verklaren.

Een andere implicatie heeft te maken met wat eerder in Hoofdstuk 3 (Zijn dieren en mensen machines?) is besproken. Descartes had de mens buiten het dierenrijk geplaatst door te beweren dat mensen (door de aanwezigheid van een ziel) geen en dieren wel machines zijn. Darwin stelde in zijn The descent of man dat mensen van apen afstammen en kwalitatief dus niet veel verschil vertonen met dieren. Hiermee plaatste hij de mens weer terug in het dierenrijk. Op basis van dit idee van afstamming en vergelijkende studies stelde Darwin dat ook de mentale functies van mensen en dieren overeenkomsten vertonen. Deze uitkomst heeft gezorgd voor een nieuwe manier voor het bestuderen van menselijk gedrag.

Een derde implicatie heeft betrekking tot hoe men naar gedrag keek. In de evolutietheorie wordt het functionele aspect van gedrag sterk benadrukt; in het proces van variatie en selectie is het aannemelijk dat alleen het meest functionele gedrag overleeft, het soort gedrag dat bijdraagt aan de overleving en voortplanting van een soort. En gedrag is dus niet, zoals in de mechanisering van de natuur, een mechanische reactie op een impuls die losstaat van de omgeving.

Hoewel het begrip variatie erg belangrijk was voor Darwin en bijvoorbeeld de individuele verschillen tussen mensen vaak onderzocht zijn binnen verschillende wetenschappen (in de bewegingswetenschappen onderzoekt men bijvoorbeeld waarom de ene sporter beter is dan een ander in dezelfde sport), is er verder weinig aandacht voor variëteit in wetenschappelijke studies naar dieren en mensen. Men wil juist algemene theorieën formuleren die grote groepen mensen en dieren omvatten.

Slimme aardwormen

Met zijn studie naar het gedrag van aardwormen ontkrachtte Darwin de stelling van Descartes dat dieren machines zijn en zonder inzicht handelen. Zijn experiment met aardwormen toonde namelijk aan dat deze dieren wel degelijk met inzicht handelden en dat hun gedrag functioneel was, ze pasten hun gedrag aan naarmate de omstandigheden van hun omgeving veranderden. Een verdere conclusie hiervan was dat functioneel en flexibel bewegen niet alleen aan de mens was voorbehouden, maar dat zelfs een simpele aardworm intelligent en functioneel gedrag vertoont. Gedrag werd vanaf nu functioneel benaderd en beweging werd gezien als iets waarmee men een gewenste interactie met de omgeving kon bewerkstelligen.

7. Vader van de ecologische psychologie

James Gibson (1904-1979) is een van de personen geweest die Darwins visie over functioneel gedrag gebruikt heeft als basis voor nieuwe theorieën binnen de psychologie. In de periode 1960-1970 kwam Gibson met een nieuwe benadering van waarneming en beweging: Gibsons ecologische pychologie. In zijn The senses considered as perceptual systems uit 1966 en The ecological approach to visual perception uit 1979 verwierp hij de mechanistische kijk op waarnemen en bewegen zoals in Descartes’ perceptietheorie en beschreef hij zijn eigen ideeën met betrekking tot hoe onze zintuigen werken als perceptuele systemen en de relatie tussen het waarnemen van de omgeving en het resulterend handelen van het lichaam (mens of dier).

Baanbrekende concepten

In de Cartesiaanse waarnemingsideeën werden wij gezien als betekenisverleners: de primaire kwaliteiten bestaan echt in de wereld, de secundaire kwaliteiten bestaan alleen in onze waarneming en wat wij als betekenisvol waarnemen in een betekenisloze wereld is dus een product van onze hersenen. Gibson stelt echter dat de omgeving wel zeker betekenisvol is en dat dieren handelen op basis van wat ze in de omgeving waarnemen. Hij komt met de term affordances: dingen uit de omgeving van een dier en wat het dier iets biedt, oplevert, in voorzien wordt, etc. zowel goede als slechte dingen (een eekhoorn ziet een boom als een mogelijkheid om in te klimmen/verstoppen). Het concept affordances impliceert een aantal zaken. Ten eerste dat er een relatie is tussen een dier en zijn omgeving en dat daarbij de affordances afhangen van de lichamelijke eigenschappen. De mogelijke handeling in relatie tot de affordances kan dus per diersoort verschillen. De tweede implicatie is dat de omgeving van dieren betekenisvol is. Betekenis en waarde zijn niet subjectief, ze bestaan niet alleen omdat wij er betekenis aan geven; ze bestaan in de wereld. Tegelijkertijd zijn ze wel relatief aan het dier. Een bordje soep is voor ons eetbaar en voor een vlieg levensgevaarlijk, maar beide betekenissen zijn onafhankelijk van onze waarneming of bewustzijn. De laatste implicatie van de theorie van affordances is een ander mensbeeld. De betekenis is in de wereld en dat maakt ons betekenisontdekkers in plaats van Descartes’ betekenisverleners.

Het tweede baanbrekende concept van Gibsons ecologische psychologie is zijn directe waarnemingstheorie. Een theorie waarin hij uitlegt dat wij de wereld waarnemen zoals deze ook werkelijk is, we nemen niet een representatie ervan waar. Hij verwerpt de cartesiaanse notie dat een waarneming het resultaat is van een sensatie en komt in plaats daarvan met de idee van ecological optica. Een optica waarin hij verband legt tussen lichtstructuren en de omgeving waarbij wat wij zien het resultaat is van rijke informatie die we detecteren in dat licht. De ambient optic array is daarbij van belang. Een concept dat bestaat uit energiepatronen die een observatiepunt volledig omringen, verandert als de observator zich verplaatst door de omgeving en lichtstructuur bevat. De patronen in het licht vormen de basis voor onze waarneming en niet de sensaties.

De directe waarnemingstheorie gaat uit van een actieve waarnemer. Geen passief lichaam dat wacht op sensaties maar een actief lichaam dat door te bewegen kan waarnemen. Door ons door de omgeving te bewegen wordt er een optisch stroomveld gecreëerd waar wij weer informatie over de omgeving uit halen op basis waarvan we in de omgeving handelen en bewegen. Informatie en beweging beïnvloeden elkaar wederkerig.

Reed

De Amerikaanse filosoof Edward Reed (1954-1997) heeft op basis van de hierboven genoemde concepten van Gibson een actietheorie ontwikkeld. Reeds visie was sterk beïnvloed door Gibson en ook hij was van mening dat dieren geen machines zijn. Hun gedrag is alleen te begrijpen wanneer bestudeerd in hun omgeving. Hij was ook van mening dat gedrag functioneel specifiek is, de functie van het gedrag bepaalt de beweging (in tegenstelling tot mechanisch specifiek waar gedrag als een mechanische respons van het lichaam wordt gezien onafhankelijk van de omgeving). Dieren bewegen om een bepaalde relatie met de omgeving te bewerkstelligen. Dieren ontwikkelen ‘actiesystemen’ om gebruik te maken van de affordances in hun omgeving. Omdat ze soms om die affordances moeten strijden, ontwikkelen sommige dieren sterkere actiesystemen dan anderen. Door de tijd heen evolueren zo die actiesystemen die het best functioneren.

8. Richting een complete actietheorie

De theorie van zelforganisatie is de laatste stap in de vorming van de actietheorie. Uit het vorige hoofdstuk is duidelijk geworden dat de idee van sturing van ‘bovenaf’, van de hersenen als controleorgaan niet meer de dominante theorie is vanaf de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw. De ideeën van Gibson en Reed werden verder uitgewerkt door andere wetenschappers en ook het werk van Haken en Prigogine is belangrijk geweest. Zij maakten duidelijk dat materie zichzelf kan organiseren zonder hulp van een controleorgaan.

De vraag waar patronen vandaan komen is altijd sterk aanwezig geweest in verschillende wetenschappelijke disciplines. Of het nu een controleorgaan, Blumenbachs Bildungstrieb is, of genetisch materiaal dat ontwikkelingsprocessen aanstuurt, er is altijd gezocht naar een verklaring voor de aanwezigheid van patronen in de levende natuur. Begin 20ste eeuw kwam echter het concept van zelforganisatie in opmars. Onder andere door Bénards experimenten met vloeistoffen werd duidelijk dat structuren en patronen kunnen ontstaan zonder tussenkomst van een controle-eenheid. Ook Haken en Prigogine stelden dat in open systemen, waarbij energie en materie wordt uitgewisseld met de omgeving, zeker patronen ontstaan.

Hoewel de theorie van zelforganisatie een sterke overeenkomst vertoont met de mechanisering van het wereldbeeld (met deze theorie wordt geprobeerd álle patroonformatie te verklaren net als de wetten van de mechanica álle beweging moest kunnen verklaren) zijn er toch grote verschillen tussen de twee denkbeelden. In de eerste plaats richt men zich binnen de theorie van zelforganisatie niet alleen op beweging maar ook op ontwikkeling; systemen in de levende en levenloze natuur veranderen en ontwikkelen zich. Ten tweede richt men zich op de studie van het geheel, niet op de afzonderlijke delen. Je moet het geheel begrijpen voordat je de delen kunt begrijpen.

Gottlieb

De theorie van zelforganisatie speelt een grote rol binnen de biologie. Diverse fenomenen konden gemakkelijk verklaard worden met deze theorie, waarvan het proces van ontogenese (het uitgroeien van een embryo tot een volwassen organisme) een van de belangrijkste fenomenen was. Gottlieb (1929-2006) is een van de belangrijkste spelers geweest bij het verklaren van ontogenese aan de hand van de theorie van zelforganisatie. Zijn theorie van probabilistic epigenesis was baanbrekend. Deze theorie stelt dat er een wederkerige beïnvloeding is van genen, neurale activiteit, gedrag en de sociale, culturele en fysische omgeving. Deze theorie ging lijnrecht in tegen een van de toen heersende opvattingen dat er slechts een eenzijdige beïnvloeding in het ontwikkelingsproces was; structuur kan wel functie beïnvloeden, maar niet andersom (predetermined epigenesis of behavior). De ontwikkeling kon niet beïnvloed worden door onder andere gedrag en omgeving, Gottlieb toonde echter aan dat dat wel kon en ook gebeurde. De theorie van Gottlieb impliceert dat er geen sturing is van genen in het proces van ontogenese, de ontwikkeling van embryo tot volwassen organisme voltrekt zich door een interactie van genetische en niet-genetische elementen, zonder sturing van ‘bovenaf’.

Toegepast op de bewegingswetenschappen

Van belang voor de bewegingswetenschappen is het werk van Haken (1927), met name zijn leer van synergetica. Om patroonformatie te begrijpen moet je naar de relaties tussen de niveaus kijken. Patronen tussen niveaus ontstaan uit een circulaire causaliteit tussen die niveaus. Controleparameters zorgen ervoor dat uit de interactie van de elementen een ordeparameter ontstaat die op zijn beurt weer het gedrag van de elementen bepaalt (slaving principle). De ordeparameter ‘dwingt’ de elementen in een bepaalde toestand; het systeem ordent zichzelf dus, zonder controle-eenheid van buitenaf. Deze theorie van Haken bleek ook toepasbaar op bewegingspatronen. Kelso (1947) werkte deze theorie verder uit en met zijn bekende ‘vingerexperiment’ kwam hij tot de ontdekking dat bij een bepaalde bewegingsfrequentie een fasetransitie plaatsvindt. Door deze ontdekking te koppelen aan Hakens synergetica konden vanaf dat moment menselijke bewegingen nauwkeurig verklaard worden.