Tegen arrogante wetenschap

Een beschrijving van moleculaire processen in de hersenen wil nog niet zeggen dat je gedrag hebt verklaard. Neurobioloog Steven Rose is fel gekant tegen reductionisme.

WAAROM MAAK JE je toch zo druk om het reductionisme, vragen collega-biologen vaak aan Steven Rose. Rose is een fel bestrijder van de gedachte dat het leven verklaard is als alle biochemische reacties zijn beschreven die bij bepaald gedrag aflopen. Hij richt zijn pijlen ook op het zogenaamde ultra-darwinisme, die het leven opvat een middel om `zelfzuchtige genen' te vermenigvuldigen. Rose's vakgenoten werpen tegen dat dit soort ideeën, bijvoorbeeld van de theoretisch bioloog Richard Dawkins en de zijnen, op het meeste biologische onderzoek weinig invloed hebben.

Toch is verzet nodig, schrijft Rose in het voorwoord van zijn recente boek Lifelines. Biology, Freedom, Determinism, want de invloed van Dawkins ideeën op het culturele leven en het openbare debat is des te groter. In bijna iedere boekwinkel liggen stapels boeken over de dominerende invloed van genen en evolutie op de menselijke cultuur. Regelmatig wordt in de pers gemeld dat er een gen voor homofilie is gevonden, of voor agressie, criminaliteit, midlife-crisis, gestrande huwelijken, of zelfs voor thuisloosheid.

Begin deze week was Rose een paar dagen in Nederland, ter gelegenheid van het negentig jarig bestaan van het Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek (NIH). Samen met – zoals de herseninstituutdirecteur D. Swaab het uitdrukte – vier andere leidende figuren in de hedendaagse hersenwetenschappen (zie kader) kreeg Rose de C.U. Ariëns Kappers-medaille uitgereikt, genoemd naar de eerste directeur van het NIH (1909-1946).

Rose: ``Het gaat erom hoe wij als burgers van de late twintigste eeuw aankijken tegen de natuur.'' En dat beïnvloedt de wijze waarop de wetenschap wordt bedreven. Een belangrijke factor in de huidige dominantie van de moleculaire biologie is bijvoorbeeld de inzet van de Amerikaanse Rockefeller Foundation die vanaf de jaren dertig enorme hoeveelheden geld in dit soort onderzoek stak, in de toendertijd weinig verborgen overtuiging dat dit zou leiden tot `verbetering van het ras'. En ook in de wetenschap zelf dreigt gemakkelijk het gevaar dat de eenvoud van de laboratoriumopstellingen of de vereenvoudigde modellen voor de werkelijkheid zelf worden gehouden. Metaforen als `het brein is een computer' worden gemakkelijk te serieus genomen.

Vooral in de relatie tussen complex menselijk gedrag en veronderstelde biochemische oorzaken dreigt dat gevaar. Een van de voorbeelden die Rose vaak noemt betreft een Nederlandse onderzoek. In 1993 werd gevonden dat acht mannen van drie generaties uit een bepaalde familie allerlei vormen van abnormaal gedrag vertoonden èn een genmutatie hadden waardoor ze een bepaald enzym niet meer konden aanmaken dat in verband staat met de neurotransmitter serotonine (Science, 22 oktober 1993). De ene man was extreem impulsief, de ander deed een poging tot verkrachting, een volgende was brandstichter, een vechtjas of een exhibitionist. In de publiciteit werd deze mutatie vrijwel onmiddellijk bekend als: `het agressie-gen'. Maar de onderzoeker zelf, Han Brunner uit Nijmegen, sprak tegen dat er een causaal verband zou zijn tussen het gen en de vormen van abnormaal gedrag. Een paar jaar later publiceerde een Franse groep een onderzoek naar knock out-muizen die dezelfde genmutatie hadden (Science, 23 juni 1995). De muizen bleken onder meer jong te sterven, sterk te beven, angstig te zijn, sterk heen en weer te rennen en ze hadden de neiging de experimentator in de vingers te bijten. ``Van al deze kenmerken van een verstoorde ontwikkeling kozen de auteurs juist en uitsluitend de agressie uit om in de titel van het artikel te zetten. Later gaf een van de auteurs toe dat ze dat alleen maar gedaan hadden om meer aandacht te krijgen'', aldus Rose. Ook in de conclusies wordt onbekommerd geschreven dat deze knock out-muizen ondersteunen dat het agressieve gedrag van de mannen uit Brunners onderzoek wordt veroorzaakt door een tekort aan het enzym monoamine oxidase. Rose: ``Zoveel simplisme mag je niet verwachten van iemand die werkt met dieren. Die moet beter weten.''

Rose heeft een sterke uitgangspositie om ten strijde te trekken tegen reductionisme en tegen de vulgarisering van de resultaten van hersen- en genetisch onderzoek. Want Rose dankt zijn wetenschappelijke faam aan een ``inderdaad zéér reductionistisch'' onderzoek naar het geheugen van pas geboren kuikens die automatisch pikken naar een kraaltje. Als je dat kraaltje bitter laat smaken, zullen die kuikens het een tijdje vermijden. Vervolgens kun je daaraan meten hoe lang ze die bittere smaak onthouden en welke biochemische veranderingen daarbij in hun hersentjes een rol spelen. Zo ontdekte Rose cell adhesion molecules die half uitsteken uit de membraan van zenuwuiteinden (synapsen) en een cruciale rol spelen in de omzetting van het korte-termijn- naar het langetermijn-geheugen. Het onderzoek biedt onder meer hoop op medicijnen tegen de effecten van Alzheimer.

De gedachte dat geheugen dus uit biochemische reacties bestaat bestrijdt Rose ten stelligste. Geheugen is een systeemeigenschap die niet is te reduceren tot individuele moleculaire reacties, legt hij uit op zijn Amsterdamse hotelkamer. ``Je moet daarbij goed voor ogen houden dat die molecaire cascade die betrokken is bij het geheugen van een kuiken een beschrijving is. Het is geen verklaring van het feit dat het kuiken beslist dat het pikken van deze kraal een slechte ervaring was en hem daarom in de toekomst vermijdt. Dat onthouden is een proces dat zich afspeelt op het niveau van het kuiken zelf, niet in die moleculaire cascade. Het heeft in mijn ogen niet veel zin een verschijnsel te verklaren als je daarmee de rijkdom van dat verschijnsel vernietigt. Veel van wat de hersenwetenschappen doen is beschrijven, terwijl ze pretenderen dat het om verklaren gaat.''

Verwijt u daarom de huidige hersenwetenschappen arrogantie?

Rose: ``Ja. Onder veel hersenwetenschappers heerst het geloof dat we op het punt staan alle grote mysteries van het brein op te lossen, van geheugen en bewustzijn tot de evolutie. Verder heerst er het idee dat als we weten hoe het brein werkt we ook alles van de menselijke cultuur zouden weten. Dat is allebei niet waar en allebei arrogant.

``Ik denk dat we ons wat nederiger moeten opstellen. De neurowetenschappen hebben zich de laatste tijd bijvoorbeeld het onderzoek van het bewustzijn toegeëigend. En subtiele, niet reductionistische onderzoekers als Edelman of Damasio doen interessante dingen. Maar vaak gaat het op de manier van Francis Crick in zijn boek The most astonishing hypothesis. Zijn redenering gaat als volgt. Bewustzijn is te moeilijk, laten we doen alsof het hetzelfde is als oplettendheid, awareness. Maar ja, wat dat is weten we eigenlijk ook niet zo goed, gelukkig weten we wel veel van visuele perceptie. En daar gaat Cricks analyse dan over. Nogal deprimerend, vind ik. In de afgelopen tien, twintig jaar zijn er enorm veel gegevens verzameld dankzij de genetische technologie en de hersenscans. Dat is vooruitgang, maar niettemin: we hebben nog altijd geen goede algemene theorie van hoe het brein werkt. Zo'n theorie is wel mogelijk, maar dan moeten we met àlle niveaus rekening houden, van het genetische tot het sociale en historische. En niet de een weg redeneren ten gunste van een ander.''

Hoe hangen volgens u onze geest en ons brein samen?

``Ik denk dat we het moeten zoeken in `vertalingen'. De taal van de geest en de taal van het brein bestrijken dezelfde dingen en ze corresponderen met elkaar. Dat betekent niet dat de een de oorzaak is van de ander. Stel iemand is boos, of verliefd. In het brein en het immuun- en hormoonsysteem kun je dan allerlei processen aanwijzen die daar mee te maken hebben. Je kunt zelfs zeggen: die processen betekenen hetzelfde als wanneer je zegt: ik ben boos. We moeten zoeken naar dat soort vertaalregels, maar je kunt niet de ene reduceren tot de ander. Voor het menselijk verkeer zal het wel altijd gemakkelijker zijn om gewoon te zeggen: ik ben boos of verliefd. En die manier van praten zal het verschijnsel, en het verband met de rest van de wereld, waarschijnlijk veel beter verklaren dan uitgebreide discussies over zenuwcellen die signalen afvuren op de hypothalamus, of over adrenalineniveaus in het bloed.''

Is dat verschijnsel op moleculair niveau dan niet gemakkelijker hanteerbaar en beter voorspelbaar?

``Nee, waarom zou dat zo zijn? Als jij kwaad bent en ik ken jou en je verleden, dan zal ik de afloop waarschijnlijk veel beter kunnen voorspellen dan wanneer ik de neurale patronen in je hersenen van dat moment zou kennen. Onze vertalingen zijn nogal grof. Om verbanden met moleculaire processen te krijgen moet vreselijk worden gegeneraliseerd. Neem dat onderzoek naar het zogenaamde agressiegen door Brunner. Al die verschillende abnormale gedragingen door verschillende mensen onder verschillende historische en sociale omstandigheden worden in de populaire beschrijvingen van dat onderzoek meestal simpel samengevat door het begrip `agressie'. Maar wat betekent dat? Is dat dan ook hetzelfde als wat nu in Kosovo gebeurt, of hetzelfde als het karakter van een agressieve zakenman? Zou dat ook allemaal komen door een tekort aan monoamine oxidase A? Ik geloof er niks van. Brunner zelf trouwens ook niet.''

Zo stom is het toch niet om bij complexe processen naar constante factoren te zoeken?

``Nee, maar het is een vergissing om vervolgens alles te reduceren tot simpele categorieën. Je kunt de complexe menselijke gedragingen nu eenmaal niet verklaren door een verwijzing naar een molecuul of een gen. Ik bestudeer zelf heel eenvoudige dingen: het leervermogen en het geheugen van pasgeboren kuikens die tegen een kraaltje pikken. En wat komt daar al niet bij te pas: visueel onderscheidingsvermogen, beweging, prikkeling, aandacht, enzovoorts. Moet ik het dan geloven als er nu iemand op komt draven en zegt over allerlei nog veel complexere vormen van menselijk gedrag: `Hé! agressie, seksuele oriëntatie, dat zit allemaal in dit ene gen.' Kom nou, de wereld is veel ingewikkelder dan dat.

``Natuurlijk, ik kan je alles vertellen over de moleculaire processen in het geheugen van kippen, of bij mensen. Maar uit die processen kan ik niet afleiden wàt het kuiken of de mens zich herinnert op dat moment. Ik denk dat het principieel onmogelijk is. Het is geen kennis-probleem of een kwestie van techniek. Als dezelfde groep cellen in jouw brein actief is, heeft dat een heel andere betekenis dan wanneer diezelfde cellen hetzelfde zouden doen in mijn brein. Die betekenis wordt veroorzaakt door je eigen unieke geschiedenis en persoonlijke ontwikkeling.

Maar er zijn toch wel aangeboren eigenschappen die te herleiden zijn tot genen?

``De tegenstelling tussen nature en nurture, tussen genen en omgeving, is verkeerd. Want daartussen zit het organisme, dat geen passieve speelbal is van die twee krachten. Het organisme creëert zichzelf en houdt zichzelf in stand, ook op moleculair niveau. Het is een proces, geen ding. Iedere biochemicus weet dat de gemiddelde halfwaardetijd van een eiwit veertien dagen is. En toch: je ziet iemand na twintig jaar en je herkent hem onmiddellijk. Terwijl iedere molecuul in zijn lichaam vervangen is. Iedere minuut wordt een halve gram eiwit vervangen: zo'n miljard miljard moleculen. Wij zijn, inclusief ons brein, de creatieve prestatie van een levend systeem waarvan de genen maar één onderdeel zijn.

``Een van de grote problemen in de biologie is dat aan het begin van de eeuw de genetica en de ontwikkelingsbiologie gescheiden wegen zijn gegaan. Het gevolg van de splitsing is dat we nog maar erg weinig weten van de regels van ontwikkeling. Een baby heeft een aangeboren zuigreflex. Na negen maanden, als hij tanden krijgt, moet hij gaan kauwen: een totaal andere beweging met heel andere neurologische processen. Die ontwikkeling moet een kind maken terwijl hij óók een goede zuiger moet blijven. Door de scheiding tussen genetica en onwikkelingsbiologie beschikt de wetenschap niet over de concepten om dat proces goed te begrijpen.''

Je kunt toch zeggen: nou, dan wordt op een gegeven moment het `kauwgen' aangeschakeld?

''Dat kun je zeggen, maar zo werkt het niet. Natuurlijk zijn bij dat proces genen betrokken, maar alleen als integraal onderdeel van het biochemische orkest van de cel. Moleculaire biologen laten het leven vaak beginnen met DNA, het molecuul dat zichzelf zou kunnen kopiëren. Maar als biochemicus zeg ik dan: DNA of RNA is volkomen inert, als het zich niet in een cel of een cel-achtige omgeving bevindt. Zonder cel is het niets. Als we later terugkijken op de twintigste eeuw zou het wel eens kunnen zijn dat het idee dat alles is vastgelegd in DNA niet meer dan een Angelsaksische afwijking is geweest van een continentale traditie waarin ontwikkelingsprocessen belangrijker zijn, in de traditie van Piaget, Vigotsky en Luria, met veel meer aandacht voor complexiteit, dynamiek en processen.''

Maar als de totaliteit de werking van de delen bepaalt in plaats van andersom, waardoor is dan die totaliteit bepaald?

``Je ziet het al in eenvoudige chemische oplossingen, waarin patronen zich stabiliseren en dynamische evenwichten onstaan. Het is evident dat de moleculaire processen onderdeel zijn van die zelforganisatie die alleen op dat algemenere niveau te begrijpen en te zien is. De stabiliteit en de mogelijkheden voor verandering zijn niet gelegen in één type molecuul of in één aspect van het web van reacties. Die liggen in de eigenschappen van het netwerk als geheel. Alleen via die dynamische complexiteit kunnen we de rol van genen in een cel begrijpen. Dat geldt ook voor de hersenen. Al die snel fluctuerende elektrische patronen in de hersenen kun je alleen maar begrijpen als je hun veranderingen in de tijd bekijkt. De patronen bestaan niet in enige moleculaire of elektrische configuratie: de betekenis ligt in de veranderingen. Traditionele moleculaire hersenwetenschappers zeggen dan: `dat is ruis, een onbelangrijk bijverschijnsel. We krijgen pas een beeld als we weten hoe neurotransmitter X in cel Y reageert met een glutamaatreceptor nr.77A'. Ik vind dat fout, om het brein te begrijpen moet je de systeemeigenschappen kennen, en dan zijn die fluctuaties ineens geen ruis meer. Want daarin ligt dan het vermogen om te herinneren en te leren.

``Je kunt bijvoorbeeld een knock out-muis maken waarin het gen voor NCAM (neural cell adhesion molecule) is uitgeschakeld, dat bij normale muizen cruciaal is voor geheugen, voor de stabilisatie van bepaalde figuraties van synapsen. Zo'n muis groeit redelijk normaal op, met een iets kleinere hersenschors, èn hij kan wèl leren en onthouden. Het systeem is zo flexibel dat het kan compenseren!

Komt die manier van redeneren er niet op neer dat de verklaring van liefde het best is te vinden in gedichten?

``Ja, ik geloof ook dat sommige aspecten van liefde beter door romanschrijvers en dichters kunnen worden begrepen dan door neurowetenschappers of biologen. Ik word erg ongelukkig als ik de recente boeken van Dawkins (Unweaving the rainbow) of E.O. Wilson (Consilience) lees waarin hun belangrijkste boodschap is: de wetenschap heeft alle antwoorden. Wat een arrogantie. Maar ja, wat kun je verwachten van Dawkins, die alle levende organismen typeert als `blinde robots die slechts geprogrammeerd zijn om de egoïstische moleculen voort te brengen die bekend staan als genen'. Dawkins leeft alleen maar met computermodellen. Hij laat ontwikkeling en zelfs het hele organisme zelf links liggen. He is profoundly misguided about how nature operates.''

Steven Rose: `From Brains to Consciousness? Essays on the new sciences of the mind', Penguin 1998; `Lifelines. Biology, Freedom, Determinism', Penguin 1997