March 7th, 2017

Gespleten brein, gespleten bewustzijn?

Bij zeer ernstige gevallen van epilepsie werd vroeger nog wel eens overgegaan tot callosotomie: het doorsnijden van de verbindende vezels tussen de twee hersenhelften, het zogeheten corpus callosum. Dit voorkomt dat een epileptische aanval zich kan verspreiden over het hele brein, waardoor de symptomen een stuk minder heftig zijn. Deze heftige ingreep kan echter leiden tot een bizar fenomeen genaamd split-brain, waarbij beide hersenhelften onafhankelijk van elkaar lijken te kunnen waarnemen, nadenken en gedrag aansturen. In feite wordt het lichaam nu ineens bestuurd door twee breinen. Nieuw onderzoek nam dit fenomeen nog eens onder de loep, en kwam met bijzondere resultaten.

Er is veel onderzoek gedaan naar split-brain-patiënten, waarbij zich de meest vreemde situaties voordeden. Zo is beschreven hoe de rechterarm van een man die zich wilde aankleden een broek ophees, terwijl de andere arm dat probeerde te verhinderen. De rechterhelft van het lichaam wordt over het algemeen aangestuurd door de linkerhersenhelft en vice versa, en blijkbaar was de rechterhemisfeer het niet eens met de keuze van de linkerhelft. In een ander geval pakte de linkerarm van een patiënt zijn vrouw vast en begon haar heen en weer te schudden, en greep de rechterarm in om dit conflict te sussen. Dit suggereert dat er sprake is van twee onafhankelijk van elkaar opererende vormen van bewustzijn in één hoofd.

Een kip en een sneeuwschep

In een latere studie werd dit nog wat verder duidelijk gemaakt. Patiënten kregen plaatjes te zien en moesten een ander plaatje uit een lijst aanwijzen die het beste pastte bij de getoonde afbeelding. De onderzoekers hadden dit echter zo opgezet dat beide hersenhelften iets anders te zien kregen. De linkerhemisfeer kreeg bijvoorbeeld een plaatje van een kip te zien, terwijl de rechterhersenhelft een besneeuwd landschap zag. Normaal gezien communiceren de twee breinhelften met elkaar, maar nu die verbindingen zijn doorgesneden ontvangen ze elkaars informatie niet meer. Toen gevraagd werd om een bijpassende afbeelding uit te zoeken wees de rechterhand (aangestuurd door de linkerkant van het brein) een kippenhok aan, terwijl de andere hand een sneeuwschep aanwees. De onderzoeker vroeg daarop aan de patiënt waarom hij precies deze twee voorwerpen had aangewezen. Omdat de taalcentra in de linkerhemisfeer zitten gaf deze hersenhelft het antwoord: “omdat je met die schep het kippenhok schoon kunt maken”. Deze helft van het brein had namelijk enkel de kip gezien, en zag dat de rechterhand de schep aanwees. Vervolgens heeft de linkerhersenhelft geïnterpreteerd waarom de rechterhand deze keuze zou hebben gemaakt. Deze bevinden hebben geleid tot de conclusie dat de twee hersenhelften allebei een eigen bewustzijn hebben.

Maar klopt dit wel?

Ondanks het feit dat je deze conclusie in veel tekstboeken tegenkomt, is ze vrijwel enkel gestoeld op observaties zoals hierboven. Er zijn enkele belangrijke redenen om daar toch nog eens naar te kijken. Allereerst neemt het aantal split-brain-patiënten snel af, aangezien de ingreep al lang niet meer wordt uitgevoerd. Daarnaast blijkt uit enkele oude studies dat de ‘dubbel-bewustzijn’-conclusie niet voor alle patiënten lijkt op te gaan. En dat komt overeen met een aantal studies dat stelt dat er ondanks de doorgesneden verbindingen tussen de hersenhelften tóch integratie van informatie plaats lijkt te vinden. Tenslotte zijn er belangrijke theorieën rondom bewustzijn die impliceren dat een split-brain moet leiden tot twee bewuste systemen in één hoofd. Redenen genoeg voor een team Amsterdamse neurowetenschappers om toch nog eens opnieuw op onderzoek uit te gaan. Wat als je nu systematisch bepaalde taakjes gaat doen om alternatieve verklaringen uit te sluiten?

Twee split-brain-patiënten werden uitgenodigd om deel te nemen aan een serie taakjes. Op een computerscherm kregen ze diverse objecten te zien op verschillende locaties van het scherm. Aan de patiënten werd gevraagd óf ze iets hadden gezien, en zoja: waar. In een ander taakje werd ze gevraagd om objecten die op verschillende locaties getoond werden correct te benoemen. Tenslotte was er een opdracht waarbij een tweetal vormen op het scherm werd getoond: eentje links en eentje rechts. De vraag was of de patiënt kon aangeven of het dezelfde vorm was of niet.

Volgens het klassieke idee van split-brain-patiënten zou het presenteren van een afbeelding in het linker visuele veld ervoor zorgen dat enkel de rechterhersenhelft weet wat er te zien was, en dus ook dat enkel de linkerarm het juiste antwoord kan aangeven (de linkerarm wordt immers bestuurd door de rechterhersenhelft). Andersom zouden plaatjes die in het rechter visuele veld vallen enkel door de linkerhemisfeer worden verwerkt en kan het juiste antwoord zowel met de rechterarm als verbaal worden gegeven, aangezien taalverwerking aan die zijde van het brein plaatsvindt. Vanzelfsprekend is het vergelijken van twee objecten die in twee verschillende visuele velden worden getoond ook niet mogelijk, want het brein kan de informatie van de twee objecten niet uitwisselen.

Toch uitwisseling van informatie?

De onderzoekers zagen dat de patiënten niet in staat bleken om aan te geven of twee getoonde objecten hetzelfde waren of niet, wanneer de objecten in twee verschillende visuele velden werden getoond. Dit is in overeenstemming met de oudere studies. Maar tot hun verbazing zagen de wetenschappers dat de patiënten wel in staat bleken om correct aan te geven of en waar een afbeelding werd getoond, ongeacht met welke arm: wanneer een plaatje aan de linkerkant werd getoond, kon men feilloos met beide armen en verbaal het goede antwoord geven. Dit suggereert sterk dat er sprake is van het uitwisselen van informatie tussen de hersenhelften!

Omdat dit haaks staat op wat werd aangenomen, werden de experimenten op verschillende manieren herhaald. Toch bleven deze bevindingen overeind staan: de linkerhersenhelft ontvangt nog steeds informatie van haar zusje aan de rechterkant. Wel bleek dat complexere taken als het benoemen van een afbeelding uit het tegenovergestelde visuele veld wel heel moeilijk was. Blijkbaar is de hoeveelheid informatie die wordt gedeeld tussen de helften te weinig om aan deze taak te voldoen. Dit betekent niet dat al die oudere studies het mis hadden, maar dat ze gewoonweg niet systematisch genoeg te werk waren gegaan.

De onderzoekers concluderen dat ondanks het feit dat de hersenhelften volledig los van elkaar staan, er op een bepaald niveau toch één enkel bewustzijn uit voortkomt. Dit opent weer een nieuwe maar ingewikkelde kijk op het toch al zo vreemde fenomeen bewustzijn.

 

Dit onderzoek werd onlangs gepubliceerd in Brain.

Auteur: Job van den Hurk
Tagged:
Eén Reactie
  1. Is ook nagegaan of er sprake is van het ´herstellend´ vermogen van het brein. Doorsnijden corpus callosum is ernstige verwonding en de neiging tot (enig) herstel zal zonder meer aanwezig zijn.

  2. René Hendrickx op October 15th, 2017, 21:59  
Laat een reactie achter

Please wait... loading