Ik wil een appel pakken om er een lekkere hap van te nemen. Mijn hersenen zinderen van activiteit, onder andere in het gebied waar handelingen – het pakken van de appel- worden voorbereid, de premotore cortex. Nu zie ik iemand anders een appel pakken en -wonder boven wonder- nu is in mijn premotore cortex net zo actief. Bij een aap is zelfs te zien dat dan hetzelfde neuron actief is als wanneer hij zelf een appel wil gaan pakken¹Dat is vast te stellen met electroden die de electrische activiteit meten van een enkel neuron in de premotore cortex van die aap. Bij mensen kunnen we zulke experimenten niet doen, maar waarschijnlijk gebeurt precies hetzelfde.. Dat is vreemd, want als ik iemand anders een appel zie pakken heeft dat niets te maken met mijn eigen motore handeling als ik een appel pak. Ik voer immers helemaal geen handeling uit. Dus waarom gaat mijn premotore cortex dan aan het werk?

De Ontdekking van Spiegelneuronen

De ontdekkers van dit fenomeen noemden deze neuronen spiegelneuronen. De aap of mens doet de handeling in zijn hersenen na zonder hem uit te voeren, in gedachten kan je zeggen. Daardoor kan hij begrijpen welk doel die handeling voor de ander dient. En dat begrijpen ging verder volgens die onderzoekers. Ze vonden bijvoorbeeld neuronen die actief zijn als iemand walgt, maar ook bij het zien van walging van een ander. Dus spiegelneuronen spelen ook een rol bij het begrijpen van emoties van anderen en -nog een stap verder- van meevoelen met die emoties. Empathie zou geregeld worden door spiegelneuronen. Spiegelneuronen waren intussen ook gevonden in andere hersendelen. Dat is logisch, want hun rol was intussen uitgebreid tot functies waar andere hersendelen dan alleen de premotore cortex bij betrokken zijn. Bij onderzoek van de verbindingen van die neuronen vonden de ontdekkers een netwerk van neuronen met spiegeleigenschappen. In dat verband spreken ze nu van het spiegel-systeem. Dit onderzoek werd beschouwd als één van de grootste ontdekkingen van de eeuw en leidde tot een hype rond de spiegelneuronen. De New York Times: “Cells that read minds”, Scientific American: “what makes humans social” en een TED talk van Ramachandran: “mirror neurons do for psychology what DNA did for biology”.

Twijfels

Een groot aantal onderzoekers in andere laboratoria dan de ontdekkers gingen ook onderzoek doen en vonden allerlei eigenschappen van spiegelneuronen. Intussen zijn er enkele duizenden publicaties over verschenen. Maar vanaf het begin waren er ook kritische geluiden. Die gaan in op allerlei methodologische aspecten die de vergaande conclusies in de weg staan. De meeste onderzoekers bestrijden niet dat zien van een handeling door een ander neuronale circuits activeert die ook actief zijn bij het zelf uitvoeren van die of soortgelijke handelingen. Maar of dat iets met spiegelen te maken heeft is de vraag.

Belichaamde simulatie

Volgens mij is het niets bijzonders dat dezelfde neuronen in de premotore cortex actief worden bij het voorbereiden van eigen acties of het zien van zulke acties bij een ander. Dat is een tamelijk algemeen verschijnsel in de hersenen. Als ik me iets herinner worden dezelfde neuronen in visuele, auditieve en andere hersengebieden actief als bij het oorspronkelijke zien, horen of voelen. Zie “Herinnering van een gebeurtenis verandert je geheugen”. Als ik me iets voorstel zie ik dat met mijn geestesoog. Ook dan worden dezelfde neuronen actief in hersengebieden die met zien te maken hebben als bij echt zien. Zie “Kijken met je geestesoog; dat kan niet iedereen”. De mens -en andere dieren: primaten, apen, en meer?- zijn in staat zich gedrag van zichzelf en anderen voor te stellen of in gedachten te simuleren zonder dat dat gedrag werkelijk plaats vindt. De lichamelijk aspecten -waarnemingen of motore uitingen- worden daarbij gesimuleerd met behulp van de hersenmechanismen die voor het werkelijke gedrag ook gebruikt worden. Dit heet belichaamde simulatie (“embodied simulation”). Daarvoor zijn geen speciale neuronen nodig.

Neuronen voor een bepaalde functie bestaan niet

Maar ik heb een veel principiëler probleem met spiegelneuronen. Er bestaan namelijk geen neuronen die één op één betrokken zijn bij een functie. In de primaire visuele cortex heb je neuronen die reageren op verticale lijnen, maar niet op horizontale²Het werk waarvoor Hubel en Wiesel lang geleden de Nobel prijs kregen.. Dat is een simpele functie. Maar als je dat neuron kapot maakt, reageert een ander neuron op die verticale lijn en de functie blijft behouden. Andersom is er geen neuron dat alleen op precies verticale lijnen reageert. En voor gecompliceerder functies geldt dat helemaal. Dat is de reden dat onderzoekers tegenwoordig niet meer naar activiteit van enkele neuronen kijken, maar naar de activiteit van netwerken van neuronen. De activiteit van een enkel neuron zegt niets over de hogere functie.

Het gedrag van delen en van het geheel

De relatie tussen neuronen en hogere functies valt ook anders samen te vatten. Neuronen zijn hersencellen en dat zijn basiselementen waaruit de hersenen zijn samengesteld. De functies van de hersenen, ook de hogere functies, komen voort uit de basiselementen. Maar in de activiteiten van de basiselementen is niets te vinden van die hogere functies³A neuron, though computationally complex, is just a neuron. It is not an intelligent homunculus. If a neural network represents something complex, such as the intention to insult, it must have the right input and be in the right place in the neural circuitry to do that. Churchland, Patricia S.. Braintrust: (p. 142). Zie bronnen . Dus in de activiteit van neuronen is niets terug te vinden van spiegelen. Dat wordt misschien begrijpelijker aan de hand van het volgende voorbeeld. Spreeuwen vormen soms grote zwermen. Die komen tot stand en bewegen zich doordat de spreeuwen volgens bepaalde regels afstand houden tot hun buren in de zwerm. In die regels en in het gedrag van de spreeuwen is niets terug te vinden van de dynamiek en bewegingen van de zwerm als geheel. Zie “Wie bestuurt de hersenen?” voor een video en uitgebreider uitleg.

Spiegelneuronen: de mereologische misvatting

Als je denkt dat een neuron als het ware het gedrag van een ander dier weerspiegelt⁴Wikipedia: https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Spiegelneuron&oldid=55311806 of dat spiegelneuronen⁠ een speciale groep zenuwcellen zijn die ons helpen om instinctief en vrijwel direct te begrijpen wat andere mensen ervaren⁵Nederlands Herseninstituut: https://herseninstituut.nl/brainfacts/spiegelneuronen/ dan maak je je schuldig aan de de mereologische misvatting⁶Zie Het Ego is dood, lang leve het ego: het toeschrijven van een eigenschap van het geheel aan een onderdeel. Alsof een spreeuw in zijn zwerm een speciaal soort spreeuw is: een “zwermspreeuw”.
Er bestaan geen spiegelneuronen of spiegel-systeem, en ook geen Jennifer Aniston neuron, of neuronen voor een bepaalde emotie of voor een bepaalde beweging.

Bronnen

Bekkali S, Youssef GJ, Donaldson PH, Albein-Urios N, Hyde C, Enticott PG (2020): Is the Putative Mirror Neuron System Associated with Empathy? A Systematic Review and Meta-Analysis. Neuropsychol Rev DOI: 10.1007/s11065-020-09452-6

Heyes C, Catmur C (2020): What happened to mirror neurons? PsyArXiv DOI: 10.31234/osf.io/dtnqg

Saxena S, Cunningham JP (2019): Towards the neural population doctrine. Curr Opin Neurobiol 55:103–111.

Buzsáki G (2019): The Brain from Inside Out. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-090540-8, p. 27, p. 98, p. 127, p. 182.

Thompson EL, Bird G, Catmur C (2019): Conceptualizing and testing action understanding. Neuroscience & Biobehavioral Reviews 105:106–114.

Calabrese RL (2018): Inconvenient Truth to Principle of Neuroscience. Trends in Neurosciences 41:488–491.

Churchland PS (2018): Braintrust: what neuroscience tells us about morality. Princeton University Press. Kindle Edition (ISBN 978-0-691-18097-7)

Campbell ME, Cunnington R (2017): More than an imitation game: Top-down modulation of the human mirror system. Neurosci Biobehav Rev 75:195–202.

Del Pinal G, Nathan MJ (2017): Two Kinds of Reverse Inference in Cognitive Neuroscience in : The Human Sciences after the Decade of the Brain. Elsevier, pp 121–139. ISBN 978-0-12-804205-2

Koban L, Ramamoorthy A, Konvalinka I (2017): Why Do We Fall into Sync with Others? Interpersonal Synchronization and the Brain’s Optimization. PrincipleSoc Neurosci DOI: 10.1080/17470919.2017.1400463

Fusi S, Miller EK, Rigotti M (2016): Why neurons mix: high dimensionality for higher cognition. Current Opinion in Neurobiology 37:66–74.

Veldhuizen R (2016): Hoe serieus moeten we spiegelneuronen nemen? KIJK Magazine 7:33–36.

Hasson U, Frith CD (2016): Mirroring and beyond: coupled dynamics as a generalized framework for modelling social interactions. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 371. DOI: 10.1098/rstb.2015.0366

Rizzolatti G, Sinigaglia C (2016): The mirror mechanism: a basic principle of brain function. Nat Rev Neurosci 17:757–765.

Catmur C (2015): Understanding intentions from actions: Direct perception, inference, and the roles of mirror and mentalizing systems. Consciousness and Cognition 36:426–433.

Decety J (2015): The neural pathways, development and functions of empathy. Current Opinion in Behavioral Sciences 3:1–6.

Hagoort P (2014): Spiegelneuronenmythologie en de Beppe Grillo van de neurowetenschap: https://taalenhersenen.wordpress.com/2014/10/18/spiegelneuronenmythologie-en-de-beppe-grillo-van-de-neurowetenschap/

Hickok G (2014): The Myth of Mirror Neurons. NY, W.W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-08961-5

Molnar-Szakacs I, Uddin LQ (2013): Self-processing and the default mode network: interactions with the mirror neuron system. Front Hum Neurosci 7. DOI: 10.3389/fnhum.2013.00571

Hamilton AF de C (2013): Reflecting on the mirror neuron system in autism: A systematic review of current theories. Dev Cogn Neurosci 3:91–105

Rizzolatti G, Sinigaglia C (2010): The functional role of the parieto-frontal mirror circuit: interpretations and misinterpretations. Nat Rev Neurosci 11:264–74.

Prinz AA, Bucher D, Marder E (2004): Similar network activity from disparate circuit parameters. Nature Neuroscience 7:1345–1352.

Bennett, M.R. and Hacker, P.M.S. (2003). Philosophical Foundations of Neuroscience. Blackwell Publishing. ISBN 978-1-4051-0838-6, p. 68.

Ryle, G. (1949 (2009)). The Concept of Mind; 60th anniversary edition, Routledge. ISBN 0-203-87585-0.