Hersenen gewogen

Studies waarin onderzoekers proberen de omvang van hersenen van dieren te verklaren missen samenhang, volgens twee Britse evolutiebiologen. Sander Voormolen

Wurgslangen en gifslangen waren de motor achter de hersenvergroting die bij primaten is opgetreden. Dit zegt antropologe Lynn Isbell van de Universiteit van Californië in Davis (Journal of Human Evolution, juli 2006). De voortdurende noodzaak waakzaam te zijn voor deze vijanden noopte tot een expansie van de visuele hersenschors. Vogels met grotere hersenen leven langer, schrijft bioloog Tamas Szekely van de Universiteit van Bath (Proceedings of the Royal Society B, 8 januari). Volgens primatoloog Carel van Schaik van de Universiteit van Zürich hebben orang-oetans in voedselarme gebieden kleinere hersenen (Journal of Human Evolution, januari). En bij vleermuizen zou er volgens Scott Pittnick van de Syracuse University in een trade-off bestaan tussen de omvang van de hersenen en het gewicht van de teelballen van de mannetjes (Proceedings of the Royal Society B, 22 maart 2006)

Het is zo maar een greep uit de recente stroom literatuur die biologisch-evolutionaire verklaringen zoekt voor variaties in de hersenomvang van verschillende diersoorten. Het is een geliefd onderzoeksobject, er zijn veel publicaties over dit onderwerp. Maar volgens Susan Healy van de universiteit van Edinburgh en Candy Rowe van de Newcastle University lijkt het resultaat van al deze inspanningen meer op een graai in een grabbelton dan op een wetenschappelijk doortimmerd stelsel van verklarende theorieën. In een ongekend fel overzichtsartikel sabelen ze het vakgebied van de vergelijkende hersenstudies hard neer (Proceedings of the Royal Society B, online, 12 december 2006).

vochtverlies

Om te beginnen blijkt er geen consensus te bestaan over wat hersengrootte nu precies is. De ene wetenschapper meet de schedelinhoud (een indirecte maat, maar bij bestudering van fossielen vaak de enige manier) en de ander bepaalt de inhoud van het brein zelf. Maar bij dat laatste maakt het nogal wat uit hoe vers de hersenen zijn en hoe ze zijn geconserveerd. Door vochtverlies treedt er altijd krimp op van het zachte orgaan. Vergelijking van de uitkomsten van verschillende methoden is daardoor lastig. Toch zijn er wetenschappers , zo laten de Britse evolutiebiologen Healy en Rowe zien, die resultaten van verschillende methoden klakkeloos vergelijken, zonder dat te verantwoorden.

Doel van het vergelijkende hersenonderzoek is vaak een rangorde aanbrengen in de intelligentie of ‘gedragscomplexiteit’ van dieren. Maar wat verschillende auteurs onder ‘gedragscomplexiteit’ verstaan is vaak niet goed gedefinieerd. Sommige onderzoekers nemen voetstoots aan dat de gedragscomplexiteit toeneemt naarmate populaties groter worden.

Healy en Rowe geloven er overigens geen snars van dat het totale hersenvolume iets zegt over de gedragscomplexiteit van een dier. Het kan immers zo zijn dat het ene hersengebied in de loop van de evolutie in omvang toeneemt, maar dat dit ten koste gaat van ander hersengebieden. Per saldo ontstaat er dan geen groter brein.

Om die reden neigen veel moderne onderzoekers ertoe om de groottes van specifieke hersengebieden met elkaar te vergelijken. Dat is misschien iets betrouwbaarder, zeggen Healy en Rowe, maar uiteindelijk stuit het vaak op hetzelfde probleem. Aangezien veel hersengebieden niet specifiek betrokken zijn bij één geïsoleerde (cognitieve) functie is het niet uit te maken wat de relatie is tussen gedrag en hersenvolume. Dat geldt met name voor de hersenschors die betrokken is bij heel veel verschillende soorten gedrag die als ‘intelligent’ kunnen worden gekenmerkt.

Healy en Rowe nemen meer dan honderd verwijzingen op naar eerdere literatuur. Het totaalplaatje levert een ‘gekmakende hoeveelheid’ aan verbanden tussen hersenomvang en gedrag op, concluderen zij. ‘Er lijken haast evenveel hypotheses te zijn als studies’.

Volgens de Britse evolutiebiologen schreeuwt het vakgebied om een intergratie van al die uiteenlopende resultaten in een coherent wetenschappelijk raamwerk.

einstein

Healy en Rowe laten na om ook de mens in hun review te betrekken, terwijl hier toch een interessante parallel is te trekken. Bij de mens bestaat er een brede consensus dat individuele verschillen in hersengrootte niet zoveel zeggen over verschillen in intellectuele vermogens. Albert Einstein, niet bepaald een van de domsten, had een hersengewicht van 1230 gram, veel lager dan gemiddeld voor een man (1400 gram).

De genialiteit van de beroemde natuurkundige die in 1955 overleed is achtereenvolgens toegeschreven aan de lagere verhouding zenuwcellen en gliacellen in een bepaald hersengebied bij de slaap (Experimental Neurology, 1985), de grotere dichtheid van de zenuwcellen in de hersenschors (Neuroscience Letters, 1996), en het ongewone patroon van kronkels (‘sulci’) in zijn hersenoppervlak, eveneens in de regio rond de slaap (The Lancet, 1999).

De jongste studie naar de hersenen van de geleerde, constateert dat hij gemiddeld grotere uiteinden van de astrocyten in de hersenschors had (Brain Research Reviews, september 2006). Maar de auteurs van dit artikel, een groep Argentijnse en Amerikaanse neurobiologen, distantiëren zich van de conclusie dat gevonden de anatomische verschillen een verklaring vormen voor de genialiteit van Einstein. Complexe mentale prestaties kunnen volgens hen niet worden teruggevoerd op de structurele kenmerken van één bepaald gebied in de hersenschors. Ze vragen zich af of de variatie in kenmerken zoals die gezien zijn niet eenvoudig een kenmerk zijn van een verouderd brein. Met andere woorden, zouden Einsteins hersenen op jongere leeftijd niet in de normale bandbreedte zijn gevallen?

Een koppeling tussen breinkenmerken en intelligentie is volgens de onderzoekers alleen te maken op basis van een grootschalige vergelijking van hersenen van verschillende mensen. Het bestuderen van de hersenen van een genie leidt slechts tot casuïstiek.

Maar zelfs in breder perspectief blijft het lastig. Zo is bijvoorbeeld bekend dat hersenomvang tijdens de menselijke evolutie van Australopithecus tot aan de moderne mens Homo sapiens in drie miljoen jaar tijd is verdriedubbeld. Dat ging parallel aan culturele vooruitgang, zoals eerst de ontwikkeling van gereedschapgebruik en jachttechnieken en later taal, landbouw en steden. Dat er een verband bestaat tussen die toename van de hersenomvang en de sociale revolutie van de mens lijkt zeer aannemelijk, maar is moeilijk hard te maken als oorzakelijk verband. Evolutiebiologen gaan er vanuit dat het brein een ‘duur’ orgaan is omdat het verhoudingsgewijs veel energie verbruikt. Onder invloed van de natuurlijke selectiedruk zouden hersenen dus klein moeten blijven, tenzij er grote overlevingsvoordelen tegenover staan. Maar het is onbegonnen werk die voordelen achteraf te identificeren, zeggen Healy en Rowe. Eerst moet er experimenteel bewijs verzameld worden.

    • Sander Voormolen