Dit is een gereviseerde versie van “Wie bestuurt de hersenen?” gepubliceerd op 20-07-2017.

Onze hersenen besturen alles wat we doen, denken en wat er in ons lichaam gebeurt. Dat is heel veel: er gebeuren miljoenen dingen tegelijk. Wie bestuurt die ingewikkelde hersenen? Je bent misschien geneigd te zeggen: ‚ik’. Maar wie is dat? Er is geen centrale overheid of politieagent, geen regisseur, geen CEO, geen minister-president, geen leider. De hersenen besturen zonder bestuurder.
Dat is onvoorstelbaar. Het is alsof iedereen op de hele aarde door elkaar rijdt en vliegt en vaart en loopt zonder ongelukken. En iedereen komt ook nog aan op de plaats van bestemming, …. bijna altijd ¹ Ongeveer zoals in Addis Abeba op het Meskel plein. . En als we dan kijken hoe dat geregeld is, vinden we geen verkeersleiding, geen verkeersborden, niets. Maar hoe is het nou toch mogelijk dat iedereen op de plaats van bestemming aankomt? En hoe komt nuttig en efficiënt gedrag voort uit die hersenen? Misschien helpt een vergelijking ons op weg.

Wie bestuurt de spreeuwen?

Door wie wordt die zwerm gestuurd? Er is geen spreeuwenleider. Charlotte Hemelrijk van de Rijksuniversiteit Groningen heeft een model gemaakt hoe dat gaat ² Lees hier meer over haar onderzoek. ⁠Elke spreeuw volgt enkele simpele regels en daardoor vliegt de zwerm zoals hij vliegt. Elke spreeuw let op 7 spreeuwen die het dichtst bij hem vliegen. Stel je één van de spreeuwen in de zwerm voor, onze spreeuw. Als de spreeuw links van hem naar links afbuigt, volgt onze spreeuw. Als de spreeuw rechts van hem naar links afbuigt, wijkt onze spreeuw. En zo is de beweging en dynamiek in de hele zwerm geregeld. Je kunt de zwerm opvatten als één complex systeem. Met veel basiseenheden (spreeuwen) ontstaan vanzelf dynamische bewegingen. Die bewegingen zijn niet makkelijk te voorspellen en kunnen er chaotisch uitzien. Maar als geheel verdicht en vervormt de zwerm, valt uiteen en komt weer bij elkaar. Eén oorzaak hiervan is duidelijk. Als onze spreeuw naar opzij uitwijkt, bewegen zijn vleugels zo, dat hij ook vanzelf hoogte verliest. Voor andere spreeuwen in de buurt geldt hetzelfde. Dus als de zwerm -of een deel ervan- een bocht maakt, gaat (dat deel van) de zwerm ook omlaag. Dat is een gevolg van de bouw van de spreeuw, de basiseenheid van het complexe systeem. Zo spelen meer eigenschappen van de spreeuwen een rol. Ook externe factoren spelen een rol bij het gedrag van de zwerm, bijvoorbeeld wind, of opstijgende lucht door de warmte, of het naderen van een roofvogel. In het laatste geval gelden andere regels dan alleen afstand houden tot je 7 buren.

Zijn de hersenen als een zwerm spreeuwen?

De hersenen werken net als een zwerm spreeuwen als complex systeem met eenvoudige regels voor de communicatie tussen de basiseenheden, de neuronen. Alleen bestaan de hersenen niet uit duizenden spreeuwen, maar uit 100 miljard basiseenheden. Neuronen hebben verbinding niet met 7 maar met 10.000 andere neuronen. Dus de hersenen zijn een oneindig uitgebreider systeem dan een zwerm spreeuwen. Er bestaan bovendien verschillende soorten neuronen, met verschillende bouw. Neuronen zitten op vaste plaatsen in de hersenen en zijn gegroepeerd in hersenkernen. En er zijn veel belangrijker verschillen met de zwerm spreeuwen.

De hersenen functioneren altijd als een coherent geheel

Een zwerm spreeuwen kan als één geheel functioneren, maar dat geheel bestaat maar af en toe. De zwerm valt uiteen en de spreeuwen gaan vrolijk elk hun eigen gang. Dat kunnen de hersenen zich niet permitteren. Die moeten zorgen voor het vormen en in stand houden van het organisme dat jij bent. Dat kunnen die basiseenheden alleen doordat ze georganiseerd zijn in een geheel dat ingewikkelde functies mogelijk maakt zoals het verwerven van eten, voortplanten en vermijden van (levens)bedreigende situaties. Die organisatie ontstaat vanzelf  tijdens het leren van die ingewikkelde functies.  En op den duur ontstaan ook de hoogste functies zoals bewustzijn, zelfbewustzijn, en het gevoel dat jij jij bent.
Eenmaal ontstaan zorgt die organisatie ervoor dat de basiselementen zo werken dat die hogere functies worden uitgevoerd en in stand gehouden. Hoe dat precies gaat zonder bestuurder of regisseur begrijpen we nog niet zo erg. Maar zelfsturende mechanismen net als bij die spreeuwenzwerm spelen een belangrijke rol.

Bronnen

Juarrero A (2015): What does the closure of context-sensitive constraints mean for determinism, autonomy, self-determination, and agency? Progress in Biophysics and Molecular Biology 119:510–521.

Hemelrijk, C. K., L. van Zuidam, et al. (2015). “What underlies waves of agitation in starling flocks.” Behavioral ecology and sociobiology 69(5): 755-764.

Hemelrijk, C. K. and H. Hildenbrandt (2012). “Schools of fish and flocks of birds: their shape and internal structure by self-organization.” Interface focus 2(6): 726-737.

Hofstadter DR (2007): I am a strange loop. New York, Basic Books. ISBN 978-0-465-00837-7

Frith, C. D. (2007). Making up the Mind; how the brain creates our mental world, Epilogue: Me and My Brain, The Homunculus. Blackwell Publishing. ISBN 978-1-4051-6022-3

Juarrero A (2002): Dynamics in Action: Intentional Behavior as a Complex System. Cambridge, Mass. A Bradford Book. ISBN 978-0-262-60047-7