Beelden van het brein
vergezichten en toepassingen van de hersenwetenschappen binnen voeding, mens-machine interfaces, onderwijs en justitie
Voorwoord
"The brain struggling to understand the brain is society trying to understand itself”
De achterliggende gedachte achter dit citaat van de bekende Britse neurobioloog Colin Blakemore is dat het bestuderen van onze eigen hersenen gelijk staat aan het bestuderen van onszelf, onze gedachtes en ons gedrag. Zijn veronderstelling is: hoe meer we weten over de hersenen, hoe beter we onze samenleving kunnen begrijpen. In andere woorden: wij zijn ons brein. Hoewel er in de jaren zeventig en tachtig vaak maatschappelijk protest ontstond als gedrag neurobiologisch verklaard werd – denk aan homoseksualiteit (het ‘kwabje van Swaab’) of criminaliteit (de affaire Buikhuisen) – is de publieke opinie inmiddels totaal omgeslagen. Tegenwoordig omarmen het publiek en de media het hersenonderzoek dat pubergedrag, verslaving, racisme, muzikaliteit en de liefde in neuro-biologische termen uiteen weet te zetten. Populairwetenschappelijke boeken gaan als warme broodjes over de toonbank. Iedere krant, week- of maandblad bevat altijd wel een artikel met het laatste nieuws uit het hersenonderzoek. Het brein is zonder meer hot.
Paradoxaal genoeg, zullen veel neurowetenschappers aangeven dat hun wetenschapsveld – ondanks alle publieke aandacht die zij nu krijgt en zelf creëert – nog maar in de kinder schoenen staat. Dat is niet zo vreemd, want de hersenen zijn het meest complexe systeem op aarde. De schatting is dat we 1010 neuronen in ons brein hebben en dat er 1014 verbindingen tussen die neuronen bestaan. We hebben dus meer verbindingen in onze bovenkamer dan er mensen zijn op aarde. Maar hoe al die cellen en hun verbindingen uiteindelijk leiden tot gedrag, is nog onduidelijk. De hersenwetenschap heeft nog geen grand theory kunnen ontwikkelen over hoe dit complexe systeem eigenlijk werkt. Het veld is tot op heden vooral een experimenteel, technologie gedreven discipline zonder een lange traditie in theoretische modellen. Nieuwe technologieën zoals patch-clamp en neuro-imaging hebben vooral veel data opgeleverd, maar nog weinig theorie. Daar zal ongetwijfeld verandering in komen, gezien de groei in menskracht en onderzoeksgelden die het veld momenteel kent.
De neurowetenschappen balanceren op een dunne lijn – zoals zoveel snel ontwikkelende wetenschapsvelden voor hen, denk aan de genetica – tussen het creëren en temperen van hoge verwachtingen vanuit de maatschappij. Hypes genereren onderzoeksfinanciering, maar als het te lang duurt voordat de verwachtingen kunnen worden waargemaakt, dan kan de publieke opinie zich tegen je keren en de geldbron opdrogen. Dat gebeurde bijvoorbeeld in de tweede helft van de jaren zeventig en tachtig bij artificiële intelligentie (AI). Insiders spraken daar zelfs van een AI winter. Hopelijk zal een dergelijke koude tegenwind de neurowetenschappen bespaard blijven. Zolang neurowetenschappers elkaar onderling kritisch blijven volgen – ook en plein public – en andere wetenschappers de discussie over de betekenis en het nut van hersenwetenschappelijk onderzoek blijven aanzwengelen, zal het wel meevallen. Zo is het laatste woord – als het aan de filosofen, sociologen en zelfs psychologen ligt – nog niet gesproken over de vraag of wij niet alleen een brein hebben, maar het ook daadwerkelijk zijn. Net zo min is het laatste woord gezegd over de illusie van de menselijke vrije wil (gebaseerd op de hypothese dat het brein als belangrijkste bestuurder van ons gedrag werkt als een automaat) of over het nut van neurowetenschappelijke kennis voor de praktijk van de psycholoog. Recentelijk sprak een hoogleraar psychologie in het NRC Handelsblad nog zijn ongenoegen uit over het stempel die de neurowetenschap tegenwoordig op de psychologie drukt. “Ze [psychologie studenten] zijn verworden tot goudzoekers in het brein in plaats van wetenschappelijk getraind in het opstellen van rationele, zoveel mogelijk toetsbare theorieën over psychische patronen.”
Het boekje dat u nu in handen heeft probeert net als de neurowetenschappen zelf het smalle pad tussen hype en hoop, droom en daad, te bewandelen. Het is een samenvatting van de belangrijkste bevindingen van het Engelstalige eindrapport van de toekomstverkenning Beelden van het brein van Stichting Toekomstbeeld der Techniek. Een transdisciplinair project opgezet conform de uitspraak van computerexpert en bedenker van de laptop, Alan Kay: “The best way to predict the future, is to create it.” In deze driejarige toekomstverkenning – gestart in 2005 – kwamen Nederlandse neuro- en cognitiewetenschappers samen met andere wetenschappers en experts uit industrie en praktijk bijeen om na te denken over toepassingen van neuro wetenschappelijk onderzoek voor de domeinen voeding, onderwijs, mens-machine-interfaces en justitie. De transdisciplinaire aard van de verkenning – waarbij niet alleen interdisciplinair (weten schappelijke) kennis en kunde wordt uitgewisseld maar ook met de uiteindelijk gebruikers – is cruciaal voor de ontwikkeling van maatschappelijk robuuste en relevante toepassingen.
Hoewel, zoals gezegd, er nog veel te ontdekken is over de werking van ons brein, zijn er wel degelijk stukjes van de puzzel die als basis kunnen dienen voor nieuwe denkrichtingen van toegepast neurowetenschappelijk onderzoek. Zo weten we niet precies hoe transcraniële magnetische stimulatie (TMS) werkt, maar wel dat het werkt, bijvoorbeeld als therapie voor ernstig depressieve patiënten. Of zoals een van de deelnemers aan het project het omschreef: tijdens de ontwikkeling van de auto, was het paard gedurende lange tijd nog steeds de snelste manier van transport. In het land van de innovatieparadox is het misschien inderdaad geen slecht idee om eens in een vroeg stadium na te denken over toepassingsrichtingen van het excellente wetenschappelijke onderzoek waar Nederland zo goed in is. De STT–toekomstverkenning Beelden van het brein heeft geprobeerd dit voor het hersenonderzoek te doen. Het resultaat is een overzicht met toegepaste denkrichtingen die veel (bijvoorbeeld het gebruik van neuro-imaging voor de evaluatie en optimalisatie van mens-machine-interfaces) maar soms ook weinig kans van slagen (bijvoorbeeld fMRI voor leugendetectie) lijken te hebben. Anderen hebben reeds voortgebouwd op de denkrichtingen uit de verkenning. Zo was de Engelstalige publicatie Brain Visions de grondslag van het toegepaste onderzoeksprogramma Towards an appropriate societal embedding of neuroimaging dat binnen het NWO–programma Maatschappelijk Verantwoord Innoveren is gefinancierd. En het in 2009 opgerichte Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie is met o.a. de toegepaste onderzoekspijlers Onderwijs en Veiligheid mede geïnspireerd door Brain Visions.
In hoeverre de toegepaste denkrichtingen uit de toekomstverkenning Brain Visions ook houdbaar zullen blijken te zijn, is nog onduidelijk. Het betrekken van gebruikers of mensen uit de praktijk bij de ontwikkeling van toepassingen biedt niet altijd garantie voor succes. Nieuwe toepassingen zullen altijd maatschappelijke effecten teweeg brengen die niet voorzien waren: ethische bezwaren, juridische problemen of politieke discussies. Deze publicatie geeft enkele voorbeelden, maar bevat geen grondige verkenning van deze mogelijke effecten. Deze handschoen is opgepakt door het Rathenau Instituut, zonder wiens financiële hulp en die van het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschappen deze publicatie niet tot stand had kunnen komen. Binnen het project Making Perfect Life dat het Rathenau Instituut voor het Europees Parlement uitvoert, is het instituut al begonnen om een aantal veiligheids- en privacy kwesties rondom neurotechnologieën in kaart te brengen. En in het werkprogramma 2011-2012 staan onderzoek en debat gepland dat het brein als nieuw wetenschappelijk en sociaal paradigma ter discussie wil stellen. Projectleider Ira van Keulen werkt na deze verkenning bij STT sinds twee jaar aan deze vraagstukken bij het Rathenau Instituut.
Wij hopen dat deze gezamenlijke publicatie u inspireert bij het nadenken over en het bijdragen aan de betekenis van de hersenwetenschappen voor onze samenleving. En die betekenis zit hem niet alleen in interessante nieuwe toepassingsmogelijkheden met ieder zo hun bijzondere reguleringsvraagstukken, maar zeker ook in de invloed van de neurowetenschappen op hoe wij denken over onszelf en onze samenleving.
Dan rest ons alleen nog veel dank uit te spreken aan de deelnemers van deze toekomstverkenning – zij staan achterin genoemd – en met name aan de voorzitter van de verkenning, Paul ’t Hoen. Zonder hen had (ook) deze Nederlandstalige publicatie niet kunnen verschijnen.
drs. Pierre Morin
Directeur
Stichting Toekomstbeeld der Techniek
prof. dr. Frans Brom
Hoofd Technology Assessment
Rathenau Instituut
Inleiding
Neurowetenschappelijk onderzoek is gericht op het begrijpen van de hersenen, cognitie en gedrag. Het probeert daarmee – net als de genetica – de biologische basis van de menselijke natuur te ontrafelen. Nooit tevoren is wetenschappelijk onderzoek echter zo persoonlijk geworden door het orgaan te willen ontrafelen dat zo belangrijk is bij de bepaling van ons gedrag, onze identiteit. De hersenen zijn langzamerhand bepalend aan het worden voor het beeld dat we van onszelf hebben, en dit zal waarschijnlijk zo blijven.
In de genetische wetenschappen heeft zich de afgelopen twintig jaar een explosie aan kennis voorgedaan. Nu wordt diezelfde revolutie in de komende decennia verwacht voor de en cognitieve wetenschappen. Volgens Eric Kandel, een van de vele neurowetenschappers die de Nobelprijs hebben gewonnen, bestaat er zelfs algemene consensus over binnen de wetenschap: de biologie van de geest in de 21e eeuw zal zijn wat de biologie van het gen in de 20e eeuw is geweest.
Onze groeiende kennis van de hersenen beïnvloedt ook andere wetenschappelijke disciplines, zoals de economie, filosofie en zelfs theologie. Zo is bijvoorbeeld neuro-economie een nieuwe subdiscipline die beeldvormingstechnieken zoals functionele magnetic resonance imaging (fMRI) gebruikt om onderzoek te doen naar het (tot nu toe verwaarloosde) effect van emoties op besluitvorming. Neuro-ethiek is een sterk groeiende tak van de bio-ethiek die de ethische consequenties onderzoekt van neuroweten schappelijke studies naar de afwezigheid van vrije wil of mogelijkheden van cognitieve mens verbetering. Neuro-ethiek gaat – volgens sommige neurowetenschappers – ook over de neurobiologische basis van morele besluitvorming. Sommige neurowetenschappers verwijzen zelfs naar de mogelijkheid van een op de hersenen gebaseerde theorie van ethiek [Gazzaniga, 2005] of de neurowetenschap van fair play [Pfaff, 2007]. Een voorbeeld van de neurotheologie is onderzoek naar de neurale en evolutionaire basis voor subjectieve ervaringen die als spiritueel worden gecategoriseerd (zoals diverse genetici deden met het ‘God-gen’) [Alper, 2001; Austin, 2006].
Er bestaat grote belangstelling in het publieke domein voor de vorderingen van de neuro-wetenschappen en cognitieve wetenschappen in het algemeen. En zoals blijkt hebben de traditionele cognitieve disciplines, zoals gedragspsychologie, in het spoor van het moderne neuro-imaging onderzoek meegeprofiteerd van de sterk groeiende aandacht voor de hersenen. Nieuwe populaire tijdschriften over psychologie duiken overal op en bestaande krijgen er nieuwe abonnees bij. Kranten rapporteren dagelijks over nieuwe bevindingen in het hersen- en cognitieonderzoek. Op talrijke websites, weblogs en in televisie programma’s worden wetenschappelijke vondsten en theorieën over de hersenen en het gedrag bediscussieerd. Al deze publiekelijke belangstelling komt voort uit het feit dat neurowetenschappelijke bevindingen nauw verbonden zijn met het zelf en de manier waarop we onszelf zien. Nooit tevoren was wetenschappelijk onderzoek zo persoonlijk. Onze toenemende kennis van de hersenen brengt ons ertoe om te geloven dat ‘wij onze hersenen zijn’, een idee waaraan de maatschappij in toenemende mate geloof hecht. We zien steeds meer onze hersenen in plaats van ons hart of ons DNA als de sleutel tot en het fundament van onze persoonlijkheid. De idee dat de menselijke geest in zijn geheel kan worden verklaard uit onze hersenactiviteit heeft langzamerhand postgevat, niet alleen in academische kringen, maar ook bij het grote publiek.
Kortom, één ding staat onomstotelijk vast: de hersenen staan in het centrum van de weten-schappelijke en publieke belangstelling. Dat was ook de aanleiding voor de Stichting Toekomstbeeld der Techniek (STT) om de toekomstverkenning Beelden van het Brein op te zetten. Het project had als doel om deze op handen zijnde revolutie binnen de wetenschap en de publieke gedachtevorming hierover te exploreren. De belangrijkste insteek van het project was om kennis vanuit de neurowetenschappelijke laboratoria te confronteren met vraagstukken uit de maatschappelijke praktijk om zo tot ideeën over concrete toepassingen te komen. De centrale vraag van Beelden van het Brein luidde daarom als volgt: hoe en waar kan de groeiende kennis van het brein bruikbaar zijn voor de samenleving?
STT heeft er vervolgens voor gekozen om zich niet te richten op de meest voor de hand-liggende toepassingspraktijk van neurowetenschappelijke kennis: de gezondheidszorg. Daar is immers al veel aandacht voor en niet ten onrechte. Het aantal mensen dat lijdt aan neurologische en psychiatrische aandoeningen stijgt nog steeds, niet alleen in Nederland maar wereldwijd. STT besloot echter om te focussen op vier andere mogelijk belangrijke toepassingdomeinen van de hersenwetenschappen: voeding, mens-machine-interfaces (MMI), onderwijs en justitie.
Deze publicatie presenteert een selectie aan bestaande neurowetenschappelijke onderzoeks-resultaten en toekomstige neurowetenschappelijke onderzoekshypothesen die kunnen helpen om de groeiende kennis over het brein toe te passen in het dagelijks leven. Per toepassingsdomein zullen een aantal onderzoeksresultaten en –hypotheses worden toegelicht. Sommige onderzoeksresultaten zullen nu al toepasbaar zijn en anderen zullen wellicht in de toekomst nooit haalbaar blijken.
De resultaten zijn tot stand gekomen in vier verschillende werkgroepen bestaande uit neuro- en cognitiewetenschappers, wetenschappers uit de relevante subdisciplines (zoals de voedingswetenschappen, mens-machine-interactie, onderwijskunde, rechten en de forensische wetenschap) en professionals uit de industrie en de praktijk. Door kennis te maken en kennis te delen, waren zij in staat om tot nieuwe visies – brain visions – te komen over neurowetenschappelijke innovatie die ook nog eens maatschappelijk zeer relevant en gewenst zijn.
