Ons briljante brein issu

“De realiteit overtreft elke fictie�

Steven Laureys

Inhoud Bewust van je brein

6

Hoe we naar onze hersenen kunnen kijken

22

De werking van de wetenschap

30

Op de proef gesteld: bewustzijn bij dieren

44

Op zoek naar ons bewustzijn

52

Hoe weet je of iemand bewust is?

60

While you were sleeping: over slapen en dromen

76

Over ons geheugen

86

Hoe Patrick ons leerde dat ons bewustzijn niet overal in je brein zit 96 Licht aan het einde van de tunnel: bijna-doodervaringen

118

Twee keer sterven kan je niet

130

Niet of minimaal bewust?

148

De zaak Terri Schiavo

172

Gevangen in je lijf: locked-in

178

Rom Houben: een heel aparte locked-inpatiĂŤnt?

192

Het recht om te sterven. Of niet?

204

Dit brengt de toekomst‌

218

Dankwoord Voetnoten

230 232

Bewust van

je brein “Bewustzijn is een fascinerend, maar ongrijpbaar fenomeen: het is onmogelijk aan te geven wat het is, wat het doet, of waarom het zich heeft ontwikkeld.

Er is niets over geschreven dat het lezen waard is.�

Stuart Sutherland

Ik hoorde geroezemoes. Onduidelijk, onherkenbaar. Geluiden van machines die stonden te ‘bleepen’. Stemmen. Het duurde even vooraleer ik ze kon toewijzen. Ik zag licht. Het werd steeds helderder. Ik herkende het gezicht van mijn vriendin Katrien. En dat van mijn vader. Ik zag een verpleegster, een arts… “Het is niks, het is niks. Alles komt goed jongen. Maak je geen zorgen, blijf maar liggen”, zeiden ze zacht sussend. “Dit kan alleen maar slecht nieuws zijn”, flitste het door me heen. Ik had geen flauw benul wat er met me aan de hand was en hoe ik in godsnaam terechtgekomen was waar ik op dat moment was. Er was vast iets ergs met me gebeurd. “Een ongeval”, schoot het door mijn hoofd. Papa had het me nog zo vaak gezegd. “Ga niet boven de 3000 toeren met je auto, da’s te snel.” Als student geneeskunde legde ik maar al te vaak het traject af tussen Hoeilaart en de campus van de VUB in Jette, waar ik studeerde. En papa was altijd ongerust. Zo vaak had hij me op het hart gedrukt voorzichtig te zijn. Ik had al eens een ongeval gehad toen het glad was. En nu had ik hem opnieuw teleurgesteld.

“Onnozelaar, zeker te snel gereden”, verwenste ik mezelf.

7

Twee uur eerder had ik samen met mijn vriendin en mijn vader zitten klussen. Katrien en ik zouden kort daarna verhuizen naar onze nieuwe studentenstek. Maar die was hier en daar toe aan een likje verf en wat oplapwerk. En zo hadden we voor onze badkamer prachtige, roze – ja, echt veel smaak hadden we toen nog niet – stoffen tegels gekocht, die we die bewuste zondag zelf wilden ophangen tegen de muur van ons badkamertje. Met een grote schaar knipte Katrien de stoftegels uit grote vellen dikke stof. Ze was er verdraaid goed in geworden. En het werk schoot goed op. Nog even en we zouden samen kunnen genieten van ons harde labeur van die dag.

Maar toen ging het mis. Katrien knipte zichzelf in de vinger. We waren allebei student geneeskunde en beseften meteen dat de wonde veel te ernstig was. Dus sprongen we de auto in en reden we samen met papa naar de spoedafdeling van het UZ Brussel: die maakt tot op vandaag deel uit van de VUB-campus in Jette. Bekend terrein dus voor ons. De artsen op de spoedafdeling kenden ons maar al te goed. Het jaar nadien zouden we er allebei stage lopen en de arts die Katrien verzorgde, legde me daarom nu al haarfijn uit hoe hij te werk zou gaan bij de anesthesie en hoe hij de wonde zou hechten. Spannend natuurlijk, om dit als arts in wording van zo dichtbij te mogen meemaken. Geboeid stond ik te luisteren en toe te kijken. En toen gebeurde wat ik zelf nooit verwacht had: bij het zien van al dat bloed ging ik neer… Eerst tegen twee vaalbruine schuifdeuren – die mijn val wat wisten te breken en opengingen – en daarna voluit. Als in slow motion landde ik op de kille, betegelde vloer. Heel even was er niets.

Een verkeersongeval had ik dus niet gehad, wel een syncope, zoals dat in medische termen heet. In de volksmond zeggen we dat iemand ‘van zijn stokje’ valt of flauwvalt. Als je een syncope krijgt, betekent dat heel concreet dat je tijdelijk bewusteloos bent, omdat je hersenen eventjes te weinig bloedtoevoer gekregen hebben. Om te begrijpen hoe dat komt, moet je eerst en vooral weten dat er in ons lichaam twee ‘onbewuste’, autonome zenuwstelsels zijn die elkaar in evenwicht houden. Het eerste is het sympathische of orthosympathische zenuwstelsel: dat treedt in actie wanneer je bijvoorbeeld geconfronteerd wordt met een blaffende hond. Je komt terecht in een situatie die je bedreigend vindt en daarop vertoont je lichaam een soort paniekreactie: de bloedtoevoer naar je spieren verhoogt, je hart begint harder te bonzen en je maakt jezelf klaar om de bedreigende situatie te ontvluchten of om te vechten. Dat is de zogenaamde fight or flight reactie.

Het tweede autonome zenuwstelsel is het parasympathische, vagale stelsel

8

Bewust van je brein

en verwijst naar de toestand waarin je je bevindt wanneer je bijvoorbeeld net lekker gegeten hebt. Je voelt je rustig, ontspannen en hebt genoten van je maaltijd. De bloedtoevoer naar je darmen verhoogt, zodat die het eten kunnen verwerken. Je bloeddruk gaat omlaag. De ‘nervus vagus’ is een zenuw in ons lichaam die hierbij een belangrijke rol speelt.

Doorgaans zijn het orthosympathische en het parasympathische zenuwstelsel in evenwicht met elkaar, maar soms loopt het fout en krijg je een syncope. Er ontstaat dan in feite een paradoxale reactie in je lichaam, waarbij je hart trager gaat kloppen, je bloeddruk daalt, het bloed in je lichaam door de verlaagde bloeddruk beneden blijft en je hersenen op een bepaald moment niet voldoende bloedtoevoer meer krijgen. Het resultaat: je valt flauw. Even verlies je dus je bewustzijn. Dit soort syncopes doen zich typisch voor wanneer mensen – zoals ik toen – bloed zien, in lange wachtrijen moeten staan aanschuiven, op momenten dat het heel warm is en ook stress en pijn kunnen een rol spelen. Bij grote legerdefilés zie je er ook altijd wel eentje tegen de vlakte gaan van de spanning. Maar dat neervallen is meteen ook de remedie tegen de syncope: wanneer je neerligt op de grond, zorgt de zwaartekracht ervoor dat de bloedtoevoer naar je hersenen opnieuw verhoogt. En zo herstel je beetje bij beetje.

Precies zoals ik het ervaren heb, herstelt nadat je flauwgevallen bent vaak eerst je auditieve vermogen en daarna je visuele vermogen. En waar je eerst nog geheugenverlies hebt en niet weet waar je bent of wat er gebeurd is, komt stilaan ook je geheugen terug. Tot je opnieuw helemaal bij bewustzijn bent. Zo, het hoge woord is eruit: het bewustzijn.

De anekdote van wat er met mij gebeurde op de spoedafdeling van de campus in Jette, illustreert twee zaken. Eerst en vooral toont het aan dat wanneer je het bewustzijn verliest, je eventjes helemaal van de wereld bent. En daarnaast kan je uit wat er met mij gebeurde ook afleiden dat er een duidelijk verband is tussen ons bewustzijn en onze hersenen: wanneer immers de bloedtoevoer naar je hersenen vermindert, raak je buiten bewustzijn. Maar wat is dat nu eigenlijk, ons bewustzijn? En wat is zelfbewustzijn? Zijn enkel wij mensen bewust, of hebben ook dieren een bewustzijn en misschien ook een zelfbewustzijn? Er zijn al heel veel dingen die we weten over ons bewustzijn, maar ook nog veel dingen die we niet weten. Niet voor niets is een van de top drie vragen die wetenschappers wereldwijd graag beantwoord willen zien – naast de vraag hoe ons universum ontstaan is – hoe we ons bewustzijn kunnen verklaren.

Hoe komt het dat we kunnen denken en kunnen voelen?

9

Miljarden neuronen, miljarden connecties Laat ons eerst eens even stilstaan bij onze hersenen. Onze grijze massa. Wat is dat nu eigenlijk, ons brein? En waarom is het zo belangrijk dat onze hersenen voldoende bloedtoevoer krijgen? Eerst en vooral weten we vandaag dat onze hersenen bestaan uit – bij benadering – 86 miljard neuronen.

Vroeger dachten we dat het er nog meer waren, 100 miljard zelfs, maar een jonge rebelwetenschapster uit Rio de Janeiro is ze gaan tellen en heeft vastgesteld dat het er ‘maar’ 86 miljard zijn1.Die neuronen zijn in feite hersencellen. Precies zoals je ook cellen hebt in je spieren of in je lever, met dat verschil dat hersencellen heel veel vertakkingen hebben en connecties met elkaar maken, waardoor de ene hersencel met de andere kan communiceren. Rond die vertakkingen zit myeline: een soort isolatie, zoals je dat ook ziet bij een elektrische draad. Die isolatie is wit van kleur en ietwat vettig.

Waarom we eigenlijk spreken over onze ‘grijze’ cellen? Dat komt doordat die miljarden neuronen op elkaar gepakt zitten in de buitenste laag van onze hersenen, de hersenschors of cortex in het Latijn, die een paar millimeter dik is. De neuronen hebben een wat grijzige kleur als je ze vergelijkt met de binnenkant van onze hersenen, waar de connecties zitten tussen de hersencellen. Die connecties zijn wit van kleur en vormen de witte stof. Van buitenaf gezien zijn onze hersenen dus grijzig, terwijl ze van binnen wit zijn.

Een van de oudste afbeeldingen van een neuron, in 1899 (7 jaar voor zijn Nobelprijs) opgetekend door dokter-tekenaar Santiago Ramón y Cajal, de vader van de moderne neurowetenschappen. Hij beklemtoonde het belang van de connecties in het brein, hier zichtbaar als stipjes op de hersenceluitlopers. We noemen deze connecties ‘synapsen’ (Grieks voor aanraking), omdat het neuron hiermee in verbinding staat met duizenden andere neuronen. De donkere driehoek in het midden is het cellichaam.

10

Bewust van je brein

Van onze 86 miljard neuronen zitten er ongeveer 17 miljard in de cortex van onze grote hersenen, de rest zit in de kleine hersenen. Zoals we zullen zien zijn de grote hersenen belangrijk voor ons bewustzijn, de kleine hersenen zijn belangrijk om bijvoorbeeld fijne gecontroleerde bewegingen te maken.

De ware kracht van ons brein zit in de connecties tussen al die neuronen.

Het zijn duizenden miljarden kleine kabeltjes – niemand weet precies hoeveel – die op een elektrische manier met elkaar communiceren, door kleine stroompjes die van de ene cel naar de andere gaan. En dat gebeurt waanzinnig efficiënt: als je dezelfde activiteit zou willen benaderen met een computer, zou je die verschrikkelijk hard moeten afkoelen en zou dat je enorm veel energie kosten (ongeveer een miljard watt). Maar ook al werken onze hersenen ontzettend efficiënt, toch is ons brein het orgaan dat in verhouding tot zijn gewicht – het weegt 1,3 à 1,4 kg – het meeste energie verbruikt van alle organen in ons lichaam. Vandaar dat het zo belangrijk is dat er voortdurend suiker en zuurstof aangevoerd wordt via ons bloed, want als dat niet gebeurt, valt de hersenactiviteit stil. Dat elektrische orgaan zit bovendien in een soep van neurotransmitters zoals dopamine, serotonine, endorfines… die de transmissie tussen neuronen onderling moeten verzekeren, stimuleren of beperken. Dankzij die neurotransmitters kan een cel andere neuronen activeren of net afremmen.

Om te kunnen denken en voelen, kortom om bewust te zijn, moeten de meer dan 17 miljard hersencellen die de grijze stof van je brein vormen, goed met elkaar in verbinding staan via duizenden miljarden connecties die de witte stof van je brein vormen. Met de MRI en een techniek die ‘diffusion tensor imaging’ heet, kunnen we die verbindingen of axonen in kaart brengen. In het wit zie je de vertikale assen, de verbindingen die naar beneden lopen van je brein naar je spieren, voornamelijk motorische banen dus. In het lichtgrijs de verbindingen die horizontaal lopen, die linker- en rechterhersenhelft met mekaar verbinden. In het donkergrijs de verbindingen die van voor naar achter in je brein lopen.

11

Die miljarden connecties in je brein maken dat jij ‘jij’ bent. Wat dus ook betekent dat wie jij bent, kan veranderen afhankelijk van wat er in je brein gebeurt. Dat je het bewustzijn verliest tijdens de slaap, heeft te maken met een veranderde werking van de verschillende neurotransmitters op die connecties in je brein. Dat je humeurig bent als je een suikertekort hebt of ongesteld bent, is ook gelinkt aan je hersenfunctie. Ben je depressief, dan krijg je misschien Prozac voorgeschreven, dat inwerkt op je serotoninesysteem. Geniet je van chocolade, alcohol, een sigaretje, seks of neem je cocaïne: het heeft allemaal een effect op je hersenwerking, deels via het dopaminesysteem. Alles wat je doet, kan je eigenlijk terugbrengen tot de chemie en de activiteit van je brein. Heb je pijn in je vinger? Ook dat zit in je hoofd en niet in je vinger, hoezeer dat ook indruist tegen onze intuïtie.

Ja, ook de liefde zit in je brein. Jij bent je brein. Meer precies, je bent een deel van je brein. Want een groot deel van je hersenactiviteit gebeurt onbewust. En romantische zielen zullen het misschien niet graag horen, maar ook de liefde zit met andere woorden in ons brein. Niet in je hart of in je onderbuik. Met Valentijn zouden we elkaar dan ook beter hersentjes cadeau doen in plaats van een hartje… Alle gekheid op een stokje: heel vaak wordt de liefde gebruikt als een voorbeeld van zaken die we als wetenschappers nooit gaan kunnen verklaren. Natuurlijk gaat je hart sneller kloppen als je aan je geliefde denkt en ervaar je onderbuikgevoelens, maar wat je voelt wordt aangestuurd door en ervaren in je brein.

Al je gedachten en ervaringen, en dus ook de liefde, zijn gelijk aan hersenactiviteit. Dat klinkt heel reductionistisch en uiteraard mag je het niet te sterk reduceren, want zo werkt het niet. Heel vaak lees je in de media nogal sloganeske en simplistische uitspraken dat “hét liefdeshormoon ontdekt is” (dat is dan bijvoorbeeld oxytocine) of “hét liefdesgebied gevonden is” (dat is dan bijvoorbeeld de amygdala of nucleus accumbens), maar zoiets complex als liefde of intelligentie, pijn en zelfs taal kan je niet reduceren tot één gebiedje in het brein. Maar het is wel zo dat het in je brein zit. Al je ervaringen zijn gelijk aan de specifieke werking van de duizenden miljarden connecties in die soep van neurotransmitters in je brein.

Zelfs voor zo’n hele complexe ervaringen als liefde zie ik geen reden waarom we niet meer en meer zouden begrijpen hoe het werkt, waar het zit en wat er zich precies afspeelt in ons brein wanneer we van iemand houden.

Zonder daarom afbreuk te willen doen aan de romantiek van de liefde…

Vergelijk het met een regenboog: uit de lessen fysica weten we hoe een

12

Bewust van je brein

regenboog ontstaat, maar ondanks die wetenschap blijft het iets onverklaarbaar moois om naar te kijken. Ook een neuroloog voelt zijn hart soms sneller slaan of krijgt soms vlinders in de buik, alleen beseft hij hoe dat komt. En dat is helemaal niet erg. Integendeel: hoe beter we de hersenactiviteit begrijpen die liefde opwekt, hoe beter we bijvoorbeeld mensen zullen kunnen helpen die last hebben van extreem liefdesverdriet.

Communicatie met de rest van je lichaam Verderop in dit boek ga ik het hebben over het bewustzijn en over bewustzijnsstoornissen, zoals een coma. Ik ga het ook hebben over hoe mensen vanuit hun coma evolueren naar een situatie waarbij ze nietresponsief (ook wel vegetatief genoemd), minimaal bewust, ‘locked-in’ of hersendood zijn. Om te begrijpen wat er dan precies aan de hand is met die patiënten, die vaak geen vrijwillige bewegingen meer kunnen maken en ook niet meer kunnen praten, is het van belang dat je weet hoe onze hersenen communiceren met de rest van ons lichaam. Alles begint in feite bij onze zintuigen. Met onze ogen, onze oren, onze huid, onze tong en onze neus nemen we allerlei zaken waar: signalen, die we via onze zenuwen en via ons ruggenmerg of via onze hersenstam versturen naar ons brein.

De hersenstam is de brug die de verbinding maakt tussen het ruggenmerg en de grijze stof van ons brein.

In de hersenen bereiken de signalen die onze zintuigen opgemerkt hebben een eerste ‘koppelcentrum’ of relais, de thalamus, om van daaruit verder te gaan naar ofwel de visuele cortex (verantwoordelijk voor het zien), ofwel de auditieve (voor het gehoor), de somatosensorische (voor het gevoel) of de gustatorische cortex (voor de smaak). Enkel wat we ruiken gaat rechtstreeks van onze neus naar de olfactieve cortex, verantwoordelijk voor de geurzin.

Geursignalen houden dus niet eerst halt in onze thalamus. We vermoeden dat dit te wijten is aan het feit dat onze geurzin in de evolutie als eerste ontstond, miljoenen jaren geleden. Bij veel diersoorten speelt de geurzin overigens nog steeds een erg belangrijke rol. Ook bij ons, zij het deels onbewust.

Vandaar dat bijvoorbeeld supermarkten met specifieke geurtjes-verstuivers tussen de rekken ons willen aansporen tot grotere aankopen.

Omgekeerd stuurt het brein ook zelf signalen via onze zenuwen naar onze spieren en stuurt het zo ons lichaam aan om te reageren op al die externe prikkels. Essentieel daarbij, is dat we niet alleen een brein hebben,

13

maar ook een goed functionerende hersenstam en een goed functionerend ruggenmerg, want die geleiden al die signalen. En een paar ‘kleine hersenen’ die ons helpen om heel preciese en snelle bewegingen te maken.

De hersenen zelf hebben ook twee hersenhelften of hemisferen: een ‘dominante’ linkerhelft (belangrijk voor taal ­– uitgenomen bij sommige linkshandigen) die de rechterkant van ons lichaam controleert en waarneemt, en een rechterhersenhelft die de linkerkant van ons lichaam controleert en waarneemt. Elke hersenhelft is opgedeeld in verschillende gebieden: de frontale kwab, de wandkwab (pariëtale kwab), de achterhoofdskwab (occipitale kwab) en de slaapkwab (temporale kwab). Wanneer we spreken van het temporopariëtale gebied, dan hebben we het over het grensgebied tussen de temporale kwab en de pariëtale kwab. Het frontopariëtale gebied beslaat op zijn beurt zowel de frontale kwab als de pariëtale kwab.

41

A1

Lateraal (buitenzijde) en mediaal (binnenzijde) aanzicht van het menselijk brein met de vier grote hersenkwabben. De tekening werd in 1920 gemaakt door de Duitse neuroloog Korbinian Brodmann en stelt zijn hersenkaart voor met 52 verschillende gebieden. Dit nummersysteem wordt nog steeds gebruikt. Wanneer je een beweging maakt wordt die aangestuurd door gebiedje 4, je ‘primaire motorische schors’ of M1. Het Brodmann gebiedje 1, 2 en 3 in de pariëtale hersenschors is belangrijk voor het voelen, daar zit je ‘primaire somatosensibele schors’ of S1.

Alle informatie die je ziet gaat naar gebiedje 17 in de occipitale cortex, je ‘primaire visuele schors’ of V1. Wat je hoort gaat naar gebied 41 in de temporale cortex, je ‘primaire auditieve schors’ of A1. Maar zoals we later zullen zien is het veel complexer dan we hier stellen. We moeten het brein niet zien als een verzameling hersengebiedjes maar als een complex net van hersennetwerken die permanent en dynamisch met mekaar communiceren en informatie uitwisselen. Het belangrijkste netwerk is hierbij het bewustzijnsnetwerk…

14

Bewust van je brein

Een knobbel voor taal of wiskunde Terug naar ons bewustzijn. De link tussen ons bewustzijn en onze hersenen mag ons vandaag dan wel vrij logisch in de oren klinken, toch was lang niet iedereen er door de jaren heen van overtuigd dat heel ons ‘zijn’ en ons bewustzijn iets met ons brein te maken had. Zo hadden de oude Egyptenaren bijvoorbeeld fantastische gedachten over het hiernamaals: ze balsemden het lichaam van een overleden dierbare, namen alle organen weg en stopten ze in kleine potjes, maar de hersenen gooiden ze weg. Dat illustreert hoe onbelangrijk ze de hersenen eigenlijk wel vonden. Ze gaven wel heel veel aandacht aan het hart: in het Egyptische dodenboek zie je ze bijvoorbeeld het hart wegen alsof het de ziel van de overledene was, om van daaruit te beslissen of die persoon het hiernamaals binnen mocht.

Eigenlijk is het best begrijpelijk dat mensen het bewustzijn vroeger niet meteen in verband brachten met ons brein. Vandaag is bewustzijns­ onderzoek een wetenschap geworden. Dankzij technologische evoluties en ontdekkingen kunnen we allerlei metingen doen en onze theorieën testen.

Vroeger waren filosofen echter aangewezen op hun logisch verstand.

Vaak zonder veel mogelijkheden – of zonder veel interesse – om hun ideeën te toetsen aan metingen en proeven op het brein of het lichaam.

Lange tijd konden geïnteresseerde wetenschappers en artsen alleen maar onderzoek doen naar het brein wanneer mensen overleden waren.

Gevangenen werden na ophanging bijvoorbeeld van de galg gehaald en opengesneden voor onderzoek.

Maar dat betekent natuurlijk dat de artsen in die tijd moesten wachten tot iemand overleden was, om dan te onderzoeken wat er precies met het brein van die persoon aan de hand was. Voor de patiënt in kwestie was het dus sowieso te laat. Bovendien waren de lijkschouwingen van weleer ook niet geheel zonder risico: zo wil de legende dat een van de grote anatomen van toen, onze landgenoot Andreas Vesalius, in 1565 een lijkschouwing uitvoerde in publiek, om dan voor de ogen van iedereen te moeten vaststellen dat het hart van zijn patiënt – een Spaanse edelman – nog klopte toen hij de borstkas opensneed. Vesalius kon niet snel genoeg vluchten voor de inquisitie.

15

Tekening uit ‘De humani corporis fabrica’ ­– Latijn voor ‘over de bouw van het menselijk lichaam’ ­– uit 1543 van Andreas Vesalius. Hij toonde aan dat de zenuwen in verbinding staan met het brein en niet met het hart zoals dat tot dan werd aangenomen. Alle delen van het brein, zenuwen en de rest van het lichaam duidde hij aan in het Latijn. Omdat het boek zo’n groot succes kende bleven deze Latijnse benamingen, tot de dag van vandaag, algemeen gebruikt – tot spijt van menig student anatomie.

Andere aandachtige artsen konden pas veel later aantonen dat er een verband is tussen onze hersenen, onze gedachten en ons bewustzijn. Eind negentiende eeuw kon de Italiaanse arts Angelo Mosso voor het eerst veranderingen meten in de hersendoorbloeding van een levende persoon.

Zijn patiënt was Bertino, een landbouwer die een zware slag op zijn voorhoofd gekregen had en daardoor een stukje schedel miste. Zijn arts stelde vast dat je zijn hersenen kon voelen door de hoofdhuid heen – zoals je bij baby’s ook door de fontanel heen de hersenen kan voelen – en vatte het plan op om een bloeddrukmeter aan te brengen op die plek. Daarop vergeleek hij de bloeddruk die hij opmat in de hersenen met de bloeddruk gemeten op de arm van Bertino. Toen de klok van het dorpskerkje elf uur sloeg, stelde de dokter vast dat de bloeddrukmeter op de hersenen plotsklaps een veel hogere bloeddruk weergaf. Wat bleek? Bij het slaan van de klok was de landbouwer beginnen bidden. De arts leidde hieruit af dat de doorbloeding in de frontale hersenkwab verhoogt wanneer iemand een intellectuele inspanning levert2.

16

Bewust van je brein

In 1881 publiceerde dokter Angelo Mosso de eerste observatie dat de hersendoorbloeding verhoogt bij intellectuele activiteit: het bidden van een ‘Ave Maria’ bij het horen van de middagklok (pijl), en het maken van een rekensom (pijl).

Een ander opmerkelijk verhaal is dat van Walter K., een Amerikaanse marinier die in de achterhoofdskwab een arterioveneuze malformatie had. Dat is een soort knobbel in de bloedvaten van de hersenen. De man zelf merkte dat hij een geruis hoorde in die bloedvatknobbel, dat luider werd wanneer hij de krant las, maar verminderde wanneer hij zijn ogen dicht had. Zijn bevindingen waren correct: wanneer je de krant leest, treedt de visuele hersenschors in de occipitale achterhoofdskwab in actie.

Daardoor wordt er in dat gebied van de hersenen meer energie verbruikt, wat betekent dat die plek meer doorbloed wordt. Normaal gezien hoor je dat niet, maar door die bloedvatknobbel in zijn hersenen had Walter een sterke concentratie van bloedvaten op één plek, waardoor hij de verhoogde doorbloeding van de bloedvatknobbel achteraan zijn hoofd waarnam als een sterker geruis. Dr. John Fulton, bij wie Walter op consultatie ging, slaagde erin om het geruis in Walters brein objectief op te meten. Hij publiceerde zijn bevindingen in het vaktijdschrift Brain in 19283.

De echte grote wetenschappelijke doorbraak kwam er toen de Franse neuroloog Pierre Paul Broca op het einde van de negentiende eeuw een anatomisch bewijs had dat er een direct verband was tussen intellectuele vermogens en onze hersenen. Broca behandelde Monsieur Leborgne, een patiënt die plots alleen nog maar ‘ta ta ta ta ta’ kon zeggen. En dat was iets wat Broca – zacht uitgedrukt – uitermate intrigeerde. Hij vermoedde dat er een verband bestond tussen het beperkte spraakvermogen van de patiënt

17

en zijn hersenen, maar technologische mogelijkheden om het brein van de man te onderzoeken, waren er in die tijd niet.

En dus kon Broca niets anders doen dan wachten en hopen dat hij zelf langer zou leven dan zijn patiënt, zodat hij de hersenen van de man na zijn overlijden zou kunnen onderzoeken. Toen dat uiteindelijk ook zo gebeurde, stelde Broca bij de lijkschouwing vast dat een bepaald gebiedje links vooraan in de hersenen van de man (de ‘posterieur inferieure frontale gyrus’) helemaal kapot was. Hij formuleerde de hypothese dat dit gebiedje belangrijk moest zijn voor het spraakvermogen. Vandaag de dag is de meest voorkomende oorzaak van een expressieve afasie of spraakstoornis van Broca een beroerte, waardoor het bewuste gebied van Broca even niet genoeg doorbloeding krijgt en het motorische spraakcentrum wordt aangetast.

Foto van de hersenen van Monsieur Leborgne, die enkel nog ‘ta ta ta’ kon zeggen. Na zijn dood in 1861 kon dokter Pierre Paul Broca de schade opmeten die de syfilis in zijn brein had aangericht. Hij ontdekte een gebiedje links frontaal, dat nu het motorische taalcentrum van Broca genoemd wordt (aangeduid met de cirkel). (Bron: Corsi, 1991, Fig III.4)

Voordien had de Duitse dokter Franz Joseph Gall in feite al een beetje dezelfde hypothese geformuleerd. Gall is de man achter de populaire frenologie, die een link maakt tussen bepaalde gebieden van het brein en specifieke activiteiten of vaardigheden. Anderen uit zijn tijd opperden dat je bijvoorbeeld taalvaardigheid onmogelijk kon terugbrengen naar één bepaalde plek in de hersenen. Maar Gall had een andere mening: hij ging ervan uit dat wanneer iemand goed is in talen, een bepaald gebied in de hersenen van die persoon dan meer zal ontwikkelen dan andere gebieden. Hij dacht ook – en daar sloeg hij de bal wel mis – dat die sterker

18