Illustratie Anne van Wieren

Interview

Mensen leven in een ‘gezonde hallucinatie’, volgens deze neurowetenschapper

Cyriel Pennartz | neurowetenschapper Wat is het bewustzijn? Cyriel Pennartz schreef er een meeslepend boek over. „Het bewustzijn raadt wat er aan de hand is.”

Met verklaringen van het menselijk bewustzijn kun je omhoog gaan of naar beneden. Omhoog ga je met het traditionele idee dat ons bewustzijn zó bijzonder is dat het hoort tot een aparte categorie: puur geestelijk bestaan, los van het lichaam. In de wetenschap wordt meestal naar beneden gekeken: het bewustzijn is een product van de activiteit van zenuwcellen. In het ergste geval is het bewustzijn een zinloos bijproduct van al die breinactiviteit: een ‘babbelbox’ die achter de neurologische feiten aanloopt.

Beide richtingen hebben nadelen. Tegenover de traditionele geest-lichaamaanpak, het ‘dualisme’, staat dat ons bewustzijn juist intens verbonden is met het lichaam, zoals iedereen weet die wel eens chagrijnig is geworden als gevolg van een opkomende ziekte. Maar brute reductie tot zenuwactiviteit lijkt weer niet in overeenstemming met de doorgaans rijke en subtiele vrijheid die we ervaren in ons bewustzijn en ons denken.

Cyriel Pennartz (1963)

Foto Tessa Posthuma de Boer

Je kunt het ook heel anders bekijken. „De derde weg”, noemt de Nederlandse neurowetenschapper Cyriel Pennartz (Universiteit van Amsterdam) dat. Hij schreef er een meeslepend boek over dat vorige maand verscheen bij Prometheus: De code van het bewustzijn. Kern van zijn derde weg is dat bewustzijn méér is dan de activiteit van zenuwcellen. Het bewustzijn is een nuttig totaalbeeld van de werkelijkheid dat een mensenbrein zich constant vormt en gebruikt om te functioneren in allerlei situaties. En dat bewustzijn is ook nauw verbonden met het plannen van gedrag, door verschillende scenario’s door dat ‘model van de werkelijkheid’ te laten lopen. Ja, het bewustzijn is een product van het brein, maar het is géén product van individuele zenuwcellen of chemische stofjes, het bestaat als patroon in een patroon in een patroon in een patroon in een patroon van hersenactiviteit.

Thuis in Amstelveen vertelt de hoogleraar ‘neurowetenschappen van cognitie en systemen’ over zijn inzichten. „Het is echt een trend om nu te zeggen dat we nu wel iets snappen van de hersenen, maar van het bewustzijn echt helemaal nog niks”, schampert Pennartz. „Maar die onbegrijpelijkheid is de mythe die ik wil doorprikken.” Bij Pennartz, die eerder ook onderzoek deed aan de biologische klok, geheugen, slaap en motivatie, ontstond het idee van het bewustzijn als door het brein geproduceerd model van de wereld al in de jaren negentig. „Het was een eyeopener. Onze hersenen creëren zelf een model van de wereld, maar dat model erváren we buiten ons, alsof we direct de wereld in kijken. Maar het is een constructie, een zelf gefabriceerde representatie, gebaseerd op een combinatie van en een selectie uit veel verschillende zintuiglijke inputs.”

Wetenschappelijk belangrijk, maar was het ook voor u persoonlijk belangrijk?

„Jazeker, na zo’n twintig jaar nadenken over dit vraagstuk kwam ik in het reine met de totale kennis en ervaring die ik had. Ik hoefde niks meer te ontkennen, niet mijn kennis van de hersenen, maar ook niet mijn subjectieve ervaringen. Het is toch raar om te zeggen: kleuren zien is hetzelfde als de chemische binding van neurotransmitters aan zenuwcellen? Ik vind het bevredigend dat er een oplossing ligt die géén afbreuk doet aan onze ervaringen maar die ook geen afbreuk doet aan het materiële domein dat er onderligt. Dualisme van geest en lichaam is een doodlopende weg. Ons bewustzijn moet je dus zien als een hogereorde-eigenschap die niet lós van de hersenen komt. Je kan het een beetje vergelijken met de niveaus die ook bestaan bij boekverbrandingen. Dat is fysiek: papier dat verbrandt in de vlammen. Maar het is ook een cultureel fenomeen, er gaat kennis verloren. Beetje ruw beeld misschien, maar ook ons bewustzijn heeft een materiële basis en is tegelijk toch anders dan alleen moleculen en elektrische pulsjes.”

Sommige filosofen zeggen dat we de realiteit direct ervaren

In bewustzijnstudies gaat het vaak om de ongrijpbare ervaring van een kleur. Hoe past dat dan in uw model?

„Het blijft een hypothese over de buitenwereld, de kleur die je ziet. En die ervaring van een kleur is ook sterk bepaald door andere kennis van de werkelijkheid. Houd een granny smith in een ondergaande zon, je blijft toch gewoon een groene appel zien. In werkelijkheid komt er dan licht van lange golflengtes af, in het oranje deel van het spectrum. Ons brein corrigeert voor de context van de appel, het is geen directe of objectieve ervaring. Kleur is wel heel interessant omdat het zuiver visueel is, andere zintuigen komen er niet aan te pas. Als je alles aan die bloemen hier op deze tafel hebt beschreven wat je óók kan aanraken: vorm, textuur, beweging, dan blijft er nog een soort oppervlakte-eigenschap over die belangrijk genoeg is om óók weer te geven: kleur. Precies daarom is die kleurervaring zo’n bewustzijndingetje geworden, denk ik.”

De ‘roterende slangen’-illusie van de Japanse psycholoog Akiyoshi Kitaoka, hier in een versie in rood en geel. De illusie van roterende beweging is het sterkst waar je je blik juist niet op richt. Pennartz: „Wáár draaien die slangen? Niet op papier, ook niet letterlijk in het brein. De draaiing is een eigenschap van de representatie die de hersenen creëren, maar die als extern wordt beleefd.”

Uw oplossing is dus dat we een actief model van de wereld in ons hoofd hebben, en dat dát ons bewustzijn is. Een soort virtual reality die voortdurend wordt gecheckt met de input van tast, reuk, gehoor, zicht, lichaamszintuigen en zelfs herinneringen?

„Precies, maar alleen voelen we de realiteit niet als ‘virtueel’. Sommige filosofen zeggen dat we de realiteit direct ervaren, in een direct contact. Zo voelt het ook. Maar als je goed gaat kijken is dat niet hoe zintuigen en hersenen werken. Dan stuit je op allerlei visuele illusies en soms zelfs hallucinaties. Hier, neem deze draaiende slangen op papier, een bekende visuele illusie. Wáár draaien die slangen? Niet op papier, dat kan je nameten. Ook niet letterlijk in het brein, want daar vindt een chirurg echt geen slangen hoor. De draaiing is dus een eigenschap van de representatie die de hersenen creëren, maar die als extern wordt beleefd. Dat merk je normaal niet omdat mensen en dieren er baat bij hebben om te beleven alsof het direct is. Daarom laten we in onze bewuste ervaring ook al die vertragingen in onze zenuwen weg.”

Vertragingen?

„Ja. De vertraging tussen zintuigprikkeling en aankomst van de signalen in de hersenen verschilt per zintuig. Pijnprikkels gaan vrij snel, maar bij de behaaglijke warmte van een haardvuur aan je voeten kan het via langzaam signalerende zenuwvezels wel twee seconden duren voordat je je dat bewust wordt. In je bewuste ervaring merk je daar weinig van, het wordt allemaal aan elkaar geplakt alsof er geen vertraging is. Zoals ook wanneer iemand jou vanaf een flinke afstand roept en staat te gebaren. Geluidsgolven en licht komen dan niet gelijk aan bij je oor en oog, maar tot een meter of dertig smeden de hersenen beeld en geluid toch perfect op elkaar. Verder weg wordt het verschil te groot om weg te moffelen. Je ziet dat ook bij illusies. Die slangen lijken te draaien, omdat opeenvolgende stukjes in geel en blauw zijn weergegeven, kleuren die in het brein met een klein tijdsverschil worden verwerkt. Waarschijnlijk wordt dat verschil, samen met hun ruimtelijke afstand, omgezet in de illusie van beweging. Zo’n visuele illusie wordt vaak als grapje beschouwd maar in feite is het een scheurtje in ons wereldbeeld, in ons bewustzijn. We zien even de problemen van de machine eronder die normaal probleemloos werkt.”

De zintuiglijke informatie komt bij zo’n jong kind massief aan

En wij kijken dus niet naar dat wereldbeeld, maar als wij bewust zijn, zíjn wij dus dat beeld?

„Ja, er is geen vrouwtje in ons hoofd dat naar een scherm zit te kijken. In dat verband is het heel interessant om te zien hoe dat wereldbeeld ontstaat. Een baby moet dat wereldbeeld nog helemaal opbouwen met zijn onervaren hersenen. De zintuiglijke informatie komt bij zo’n jong kind massief aan via oogzenuw, gehoorzenuw, tast, enzovoorts. Maar daarmee ziet een baby nog niet direct de wereld, dat moet geleerd worden. Hetzelfde proces zie je bij mensen met aangeboren staar. Als die later in hun leven geopereerd worden, kunnen die dan ineens gaan ‘zien’? Nee, bij hen duurt het weken of maanden voordat hun visuele beeld een beetje samenhangend wordt. Er is geen directe impressie van de buitenwereld, de werking van onze zintuigen staat dat simpelweg niet toe.

Illustratie Anne van Wieren

„Groepen van hersencellen vangen de zintuiglijke informatie op en gaan geleidelijk aan hypotheses vormen, voorspellingen, maar dat zijn geen letterlijke afbeeldingen in je schedelpan. De hersenen gaan niet achterhalen wat het patroon was van de fotonen op je netvlies, ze proberen te reconstrueren wat de oorzaken zijn.

„Dat ik-gevoel alsof er een vrouwtje naar buiten kijkt, bestaat bij jonge kinderen nog niet, al hebben ze dan al wel een zintuiglijk bewustzijn. Dat bewuste ik-gevoel komt pas jaren later, omtrent het tweede of derde levensjaar, als een construct van nóg hogere orde dan je zintuiglijke bewustzijn. Dat is de tijd dat een peuter in de spiegel gaat ontdekken dat dat beeld meebeweegt als hijzelf wat doet… Pas dan wordt het ‘ik’ onderdeel van het bewustzijn.”

Dus als ik het goed begrijp is ons bewustzijn niet alleen een innerlijk model van de wereld, maar ook nog eens een hypothétisch model?

„Ja, dat is een heel spel van wat wij technisch benaderen met ‘voorspellend coderen’, predictive coding. Dat kun je grofweg zo zien: de hogere gebieden in de hersenschors sturen een voorspelling van de werkelijkheid uit naar lagere gebieden. In het begin is dat heel ruw, maar dat wordt telkens bijgesteld aan de hand van zintuiglijke informatie. Een van de grote voordelen is dat je zo een veel stabieler wereldbeeld krijgt. Want je ogen schieten alle kanten op waardoor dit koffiekopje in werkelijkheid soms links boven op mijn netvlies wordt geprojecteerd en dan weer rechtsonder. Maar de centrale voorspelling is dat het een constante plek heeft in je wereld. Dat maakt het veel makkelijker om die kop te grijpen. De voortdurende veranderingen in de beelden op je netvlies worden pas storend als ze niet meer in overeenstemming zijn met wat je brein weet van je hoofd- en oogbewegingen. Dat wordt allemaal gecorrigeerd.

Als je aan dieren natuurlijke plaatjes laat zien, dan meet je in de visuele cortex heel weinig respons

„Het idee dat je je zintuigen niet gebruikt om een interne ‘afbeelding’ te maken maar als correctie van een centrale hypothese zie je al opkomen in de negentiende eeuw, bij Hermann von Helmholtz. Pas in de jaren negentig van de twintigste eeuw wordt dat technisch uitgewerkt in neurale netwerken voor voorspellend coderen. Dat bleek een heel efficiënte methode. Als je aan dieren natuurlijke plaatjes laat zien, dan meet je bijvoorbeeld in de visuele cortex heel weinig respons. In de jaren zestig begrepen ze dat niet. Waarom doet die cortex niks met wat hij op zijn netvlies krijgt? Maar toen er per ongeluk allerlei staven door het beeld gingen bewegen werd dat visuele centrum ineens wel actief! Nu denk je: logisch. De natuurlijke beelden zijn voorspelbaar, het zijn de onverwachte dingen die activiteit veroorzaken.

„Je kunt dat centrale wereldbeeld niet direct aanwijzen op één plek in het brein. Het is een gigantisch netwerkproces, een superberekening die de hersenen als geheel maken. En dat ervaren we zelf niet als berekening: we ervaren de ‘uitkomst’ als een geheel van sensaties.”

Het is dus een soort voorspelsysteem?

„Nee. Veel mensen vatten het op als een voorspelling in de tijd, van wat er hierna gaat gebeuren. Maar ik zie het vooral als hypothese over het héden, die instantaan gecontroleerd wordt, door de combinatie van informatie uit verschillende zintuigen en vroeg aangeleerde aannames over de werkelijkheid. Er zijn bijvoorbeeld experimenten gedaan met brillen waardoor je beeld op zijn kop gezet wordt. In het begin stoot je natuurlijk overal tegenaan. Maar daarna komen de aanpassingen. Als je bijvoorbeeld een kaars aansteekt, klapt in je beeld die kaars op een bepaald moment om, want je wéét dat een vlam omhoog moet gaan. Een glas melk dat je inschenkt klapt ook op die manier om, door correctie uit je motorische systeem, en door je kennis over vallen en zwaartekracht. Terwijl dan de hele achtergrond nog gewoon op zijn kop blijft staan. Je beeld wordt langzaam gecorrigeerd door tastzin en andere zintuigen en door basiskennis over de wereld.

Het bewustzijn raadt wat er in de wereld aan de hand is

„Dat proces kan ook op allerlei manieren misgaan. Bij schizofrenie zie je goed dat de realiteitcheck overvleugeld kan worden door de centrale hypothese, waardoor je de gekste dingen denkt mee te maken. Ook zijn zo veel bizarre effecten van hersenschade te verklaren. Bijvoorbeeld het syndroom van Anton, een tragische stoornis waarbij mensen blind of doof zijn, maar dat ijskoud blijven ontkennen. Omdat ze wel degelijk bewuste visuele of auditieve ervaringen hebben. Als ze tegen meubels opbotsen, wijten ze dat aan de slechte belichting. De hogere gebieden van het visuele systeem coderen bij hen nog allerlei voorspellingen, ook al komt er voornamelijk ruis binnen. De hersenen proberen nog iets zinnigs van die ruis te brouwen. Maar de realiteitscheck ontbreekt, waarschijnlijk omdat bij hen de andere zintuigen niet sterk genoeg zijn om dat beeld bij te stellen of omdat het systeem voor foutmeldingen kapot is.

„Er zijn dus veel aanwijzingen dat wij in feite voortdurend in een soort gezonde hallucinatie leven. Dat is best wel eng, voor sommige mensen, dat we geen rechtstreeks contact met de realiteit hebben. Maar het is een troost dat we hier in de praktijk geen last van hebben. Integendeel, de reconstructie van een stabiele buitenwereld helpt ons juist enorm met navigeren en handelen.”

In uw boek zegt u nog iets engs: het bewustzijn neemt geen besluiten. Maar wie dan wel?

„Het bewustzijn raadt naar beste vermogen wat er in de wereld aan de hand is en informeert vervolgens andere hersensystemen die complexe beslissingen nemen. Voor reflexen en het uitvoeren van gewoontes is het bewustzijn daarentegen grotendeels overbodig. Planning – dat wél door het bewustzijn wordt geïnformeerd – is voor sommige beslissingen heel belangrijk. Als je inderdaad naar Amstelveen zou willen gaan voor een interview, hoe kom je daar dan? En eenmaal genomen wordt de uitvoering van het besluit, via waarneming van je eigen lichaamsbeweging, natuurlijk ook weer onderdeel van het beeld van de wereld en meegenomen in nieuwe denkbeeldige scenario’s.”

Op een gegeven moment rolt er een conclusie uit die je ervaart als een stemmetje

Maar toen ik na ampele overweging besloot om met een bepaalde trein hierheen te gaan, had ik toch niet het gevoel dat in mijn bewustzijn even het licht uitging.

„Nee, maar dat komt omdat al die verbeeldingsprocessen over vervoersopties, al die mogelijkheden, wél onderdeel van het bewustzijn zijn. Allemaal met het oog op planning: het doorlopen van fictieve scenario’s, met dank aan onze verbeeldingskracht. Mijn tegenvraag zou zijn: wát ervoer je eigenlijk van het uiteindelijke besluit? Volgens mij verrichten de hersenen bij die overdenking een heleboel rekenwerk, waar we ons niet per se van bewust zijn, en op een gegeven moment rolt daar een conclusie uit die je ervaart als een stemmetje of een monologue intérieur. Een auditieve verbeelding. Waar je je van bewust bent is alleen die verbeelding, die stem in je hoofd, niet het onderliggende proces van besluiten zelf.”