De eenkennige cel

Kunnen herinneringen, zoals die aan Jennifer Aniston, in één hersencel liggen? Over deze vraag is een heftig debat onstaan onder hersenonderzoekers.

Er is discussie over de Jennifer Aniston-cel, een hersencel die actief wordt als de bezitter ervan een foto ziet van deze actrice, die beroemd werd door haar rol in de succesvolle tv-serie Friends. Om die discussie te begrijpen, nu eerst even de voorgeschiedenis.

In juni 2005 verscheen Jennifer Aniston in een wel heel ongebruikelijk blad, voor haar doen: het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Amerikaanse neurowetenschappers (Rodrigo Quian Quiroga en collega’s) hadden met elektroden de activiteit onderzocht van afzonderlijke hersencellen in de temporaalkwab, in een gebied dat geassocieerd wordt met langetermijngeheugen en integratie van visuele informatie. Ze deden dat bij epilepsiepatiënten, bij wie een hersengebied dat de epileptische aanvallen produceert zou worden weggesneden. Daaraan voorafgaand onderzoeken neurochirurgen welk hersengebied dat precies is, welke functies er liggen en wat iemand daarvan kan missen.

Omdat de hersenen van deze mensen toch al blootlagen, kon er ook nog wel wat fundamenteel onderzoek naar gezichtsherkenning bij. En wat bleek? Eén proefpersoon had een hersencel die alleen activiteit vertoonde als hij foto’s van Jennifer Aniston zag. Niet of nauwelijks bij foto’s van dieren, dingen, gebouwen of andere beroemdheden – zelfs niet bij een foto van Aniston samen met acteur Brad Pitt, haar echtgenoot ten tijde van het onderzoek. Deze hersencel werd actief bij Jennifer Aniston, alléén.

En wat betekent dat voor ons idee over waar en hoe in de hersenen bepaalde informatie opgeslagen of herkend wordt? Daar wordt nu hevig over gediscussieerd in het tijdschrift Psychological Review.

VERSPREID

Vorig jaar durfde de Britse psycholoog Jeffrey Bowers daarin te beweren dat individuele zenuwcellen misschien wel exclusief gewijd kunnen zijn aan informatie over individuele personen of dingen. En op het eerste gezicht lijkt het Jennifer Aniston-onderzoek dat nou ook precies aan te tonen. Alleen: dat is wel erg in strijd met de meer gangbare zienswijze in de cognitieve wetenschap dat kennis ‘verspreid’ ligt opgeslagen, als een patroon van meer of minder sterke verbindingen tussen zenuwcellen.

Dus reageren twee verschillende onderzoeksteams in het jongste nummer van Psychological Review fel op Bowers’ artikel, en hij weer op hen, in een discussie die op steeds gelijkhebberiger toon verloopt.

Probleem is – met excuses aan Jennifer Aniston (1969) – dat de discussie eigenlijk over de grootmoedercel gaat. Over die hersencel, een hypothetische, wordt al veel langer gesproken, sinds het geboortejaar van Jennifer Aniston om precies te zijn. Toen opperde MIT-professor Jerome Lettvin tijdens een college dat Portnoy, de hoofdpersoon-met-moedercomplex uit de roman Portnoy’s Complaint van Philip Roth, best alle aan zijn moeder gewijde hersencellen kon laten weghalen – en daarna zijn grootmoedercellen. Dat laatste woord beklijfde. Als een beetje lacherige, niet serieuze optie. Het kon toch niet zo zijn dat alle eigenschappen van je oma in één cel (en eventuele duplicaten ervan) opgeslagen zitten – dat het brein voor elke persoon, elk object zijn eigen hersencel heeft? “Niemand wil beschuldigd worden van geloof in grootmoedercellen”, vatte een neurowetenschapper de stemming samen in een commentaar bij de Jennifer Aniston-resultaten van Quian Quiroga.

En toch komt dat idee telkens weer bovendrijven. Vorig jaar kwam Bowers er dus weer mee. Verspreide codering en grootmoedercodering kunnen ook naast elkaar bestaan, schreef hij. Er zijn zoveel voorbeelden van ‘grootmoederresultaten’: bij een bepaalde vlieg is één neuron voor horizontale bewegingsdetectie gevonden, bij apen ‘bananencellen’ die reageren op smaak én vorm van de vrucht, in het Jennifer Aniston-onderzoek had ook iemand een hersencel die op foto’s én op de geschreven naam van actrice Halle Berry reageerde. Grootmoedercodering zou verder energie-efficiënt zijn, want dan hoeven minder cellen te vuren dan bij een verspreid systeem. En er zijn heus wel genoeg hersencellen om alles wat we kennen te coderen, we hebben er in totaal toch tien miljard (1010).

ONTBIJT

De Amerikaanse psycholoog David Plaut en neurale netwerkonderzoeker en verspreidekennisgoeroe James McClelland vinden het allemaal duidelijk grote onzin. Wat denkt Bowers dan dat die andere neuronen, om zo’n Jennifer Aniston-cel heen, allemaal doen? En waar hebben we eigenlijk nog meer gespecialiseerde cellen voor? Voor je eigen oma, oké, maar heeft Bowers ook een hersencel voor het stuk toast dat hij op 28 februari 2009 bij het ontbijt at? Hoe herken je überhaupt objecten die je maar één keer tegenkomt als elk object zijn eigen hersencel heeft – hoe komt zo’n cel aan zijn kennis?

Dat vindt Quian Quiroga ook een probleem in Bowers’ redenering, schrijft hij in zijn reactie. Bovendien, misschien vuurt de door hem gevonden Jennifer Aniston-cel ook wel bij andere dingen, die ze tijdens het experiment niet lieten zien – dat weet je niet. En eigenlijk, schrijft Quiroga in een reactie op Bowers’ reactie, hebben we niet eens een goede definitie van een grootmoedercel. Kun je een grootmoedercel hebben voor een verzamelbegrip, zoals ‘basketballers’? Is het dan nog wel een grootmoedercel?

Als Plaut en McClelland vervolgens beginnen over de in hun ogen ‘perfect redelijke optie’ van lokale verspreide codering kun je Bowers wetenschappelijk briesend door de zijdeur afvoeren. Maar dan heeft Quian Quiroga de vinger al lang op de zere plek gelegd: we begrijpen gewoon nog niet hoe onze hersenen zintuiglijke informatie opslaan, integreren en generaliseren. Vast op verschillende manieren in verschillende stukjes brein. Maar hoe? Jennifer Aniston mag het weten.