Betoverende gelijkenissen: over de fascinatie met patronen in de hedendaagse neurocultuur

Het hoofdpersonage van Yves Petry’s roman Liefde bij wijze van spreken (2015) kijkt in een gracht en ziet een brein: ‘Ik liet mijn blik ontspannen over het water glijden. Het wiegende web van fonkelingen deed denken aan een brein in actie: dendrieten van licht, gedragen door een grijze massa, vormden wisselende patronen die kwamen en gingen als gedachten, golven, dromen.’ In Petry’s roman is dit niet meer dan een terloopse vergelijking, maar ze zegt veel over de verbeelding van de hersenen aan het begin van de eenentwintigste eeuw. Dit brein op de golven is plastisch en voortdurend in beweging. Het kent geen duidelijk afgebakende regio’s en vaste structuren, maar bestaat uit variabele verbanden tussen neuronen, die, dat zouden neurowetenschappers beamen, in een fMRI-scanner fonkelend kunnen oplichten als de golven in de Amsterdamse grachten op een zonnige dag.

‘Wisselende patronen’ is tegenwoordig misschien wel de kortst denkbare samenvatting van de visie van veel hersenwetenschappers op hun onderzoeksobject. De groeiende aandacht voor het fenomeen neuroplasticiteit, dus veranderingen in de organisatie van de hersenen van het individu door ervaring, heeft er in de afgelopen decennia voor gezorgd dat de klassieke lokalisatietheorieën van hersenfuncties en opvattingen over vastliggende schakelschema’s in het brein op de achtergrond zijn geraakt. Volgens neurowetenschapper Olaf Sporns moeten we de hersenen veeleer beschouwen als een verzameling van dynamische structuren in de vorm van netwerken en kan het fenomeen cognitie uiteindelijk het beste worden verklaard als een specifieke vorm van ‘pattern formation’.

Meer dan metaforen

Elke periode heeft een voorkeur voor haar eigen hersenmetaforen. In de vroege twintigste eeuw waren analogieën met elektrische apparaten en telefooncentrales populair, rond 1950 beschreef neurofysioloog Charles Sherrington het brein als een ‘betoverd weefgetouw’ (enchanted loom) en in de tweede helft van de laatste eeuw werden computermetaforen gangbaar. De huidige fascinatie met hersenpatronen gaat echter vaak verder dan het gebruik van analogieën en is gestoeld op het benoemen of impliceren van meer algemene principes die de hersenen en de rest van de wereld met elkaar delen. Sporns vindt het bijvoorbeeld veelbeduidend dat we de vorming van dynamische netwerken overal terugzien, niet alleen in ons hoofd maar ook in de sociale wereld, economische interacties en globale politieke verhoudingen. (Hij merkt daarbij trouwens ook op dat zelfs zeer simpele componenten als watermoleculen uitermate complexe patronen kunnen vormen – Petry’s kleine ingeving lijkt dus wetenschappelijk zeer verantwoord.) Het praten over patronen – en ‘netwerken’ zijn daar een prominent voorbeeld van – schuift natuur en cultuur, technologie en lichaam, de hersenen en de wereld op een nieuwe manier in elkaar.

Denk bijvoorbeeld aan de science fiction film Avatar (2009). De plot draait om het verzet van de Na’vi, de bewoners van de maan Pandora in het zonnestelsel Alpha Centauri, tegen de vernietiging van hun biosfeer door de mijnbouwactiviteiten van de Resources Development Agency (RDA). Op een gegeven moment ontdekt een van de door de RDA gestuurde wetenschappers dat de jungleachtige plantenwereld van Pandora functioneert als een gigantisch brein: ‘There is some kind of electrochemical communication between the roots of the trees, like the synapses between neurons… That’s more connections than the human brain… It’s a global network and the Na’vi can access it.’ De uitspraak bevestigt in taal wat de lm van de eerste tot de laatste minuut met beelden laat zien: de wereld van Avatar is een wereld van netwerken die de grenzen van natuur en cultuur overstijgen en de microkosmos van hersencellen en neurale circuits met de macrokosmos van Pandora als ‘world-brain’ in elkaar over laten gaan. Shots van hersenscans, die patronen van synaptische verbanden in de hersenen van personages laten zien, de psychobiologische connectie die de Na’vi via hun lange vlechtjes (extensies van hun centraal zenuwstelsel) met andere organismen aangaan en verschillende scènes waarin de Na’vi gezamenlijk een gigantische hersenschors lijken te vormen om hun cerebrale energie te bundelen: dit zijn allemaal manifestaties van de kosmische netwerk-ontologie van de lm. Ze zorgt voor een betoverende verbeelding van verbondenheid, maar geeft de lm ook een zeer holistisch, esoterisch en technoromantisch karakter. De schitterende verbeelding van de interactieve glasvezeljungle van Pandora laat cultuur en natuur, neuronen en hightech, visueel naadloos in elkaar overgaan; deze wereld zou een volkomen harmonisch geheel zijn, als ze niet van buiten bruut verstoord werd door de aardse kolonisatoren. Vanuit een meer kritisch perspectief op de relatie van verschillende soorten netwerken zou men er wel op kunnen wijzen dat het echte internet niet zomaar een natuurlijk of biologisch verschijnsel genoemd kan worden en dat synapsen in het brein heel anders werken dan hyperlinks in html.

Tegelijk kan Avatar wel als symptomatisch worden gezien voor een hedendaags verlangen in cultuur en wetenschap om de hersenen op een interactieve manier in de wereld te plaatsen. Niet ten onrechte werd er ook in Nederland in de afgelopen jaren, met name sinds het succes van Dick Swaabs Wij zijn ons brein (2011), veel kritiek geuit op de reductionistische en deterministische kanten van de ‘hersenhype’ en de neiging om complexe sociale, esthetische, filosofische en politieke fenomenen terug te brengen tot neurofysiologische verklaringen. In hun boek Philosophical Foundations of Neuroscience stelden Peter Hacker en Maxwell Bennett in 2003 dat het een van de retorische trucs van zulke reductionistische benaderingen is dat zij de hersenen als handelende entiteit of persoon laten optreden (‘het brein gelooft dat…’). In een bredere culturele context helpt dat namelijk enorm om alleen nog het brein als oorzaak van gedrag, overtuigingen, cognitieve processen et cetera aan te wijzen. Inmiddels bestaat er echter ook een zeer heterogene en groeiende groep van neuro- en cognitiewetenschappers, filosofen, kunst- en cultuurwetenschappers die juist de wederzijdse beïnvloeding van de hersenen en de sociale, culturele en politieke wereld willen bestuderen. ‘Putting brain, body and world together again’, vatte filosoof en cognitiewetenschapper Andy Clark dit onderzoeksprogramma al in 1998 in de ondertitel van zijn boek Being There samen. En zoals Avatar, maar ook veel andere films, romans en wetenschappelijke onderzoeken laten zien, maakt ook zo’n meer interactieve, niet-reductionistische visie op de relatie van brein en wereld gebruik van een eigen vocabulaire en poëtica, die er plausibiliteit aan verlenen en de gaten vullen op momenten dat wetenschappelijke verklaringen of bewijzen (nog) ontbreken. En de notie van ‘patronen’ lijkt daar een belangrijke rol in te spelen.

Isomorfe verbeelding

In haar studie Echo Objects: The Cognitive Work of Images (2007) stelt kunsthistorica Barbara Stafford bijvoorbeeld dat er niet toevallig morfologische gelijkenissen bestaan tussen kunstwerken en artistieke praktijken aan de ene kant, en de structuur van de hersenen en onze cognitieve vermogens aan de andere. Ter illustratie haalt zij kunstwerken en artistieke genres aan waarin formele patronen en de compositie van duidelijk gescheiden deelelementen centraal staan, zoals mozaïeken, emblemen, middeleeuwse blazoenen en bepaalde vormen van hedendaagse installatiekunst. Volgens Stafford ‘correspondeert’ de vorm van deze culturele artefacten namelijk met de morfologie van ons neurocognitief apparaat, dat eveneens berust op de voortdurende (re-)configuratie van cellen en circuits in ruimte en tijd. ‘Patronen’ is een van haar sleutelwoorden in dit verband. Ze geeft daar onder andere invulling aan door naar de geometrische vormen van visuele hallucinaties te verwijzen, die volgens neurocomputationeel onderzoek een indirecte weerspiegeling van de fysieke structuur van neuronen in de visuele cortex zijn. In sommige gevallen berusten de verbanden die Stafford legt ook meer op associaties en het gebruik van metaforen als ‘kristal’. Zij suggereert bijvoorbeeld dat de kristallijnen structuur van de sculptuur Quasi Brick Wall van de IJslandse kunstenaar Olafur Eliasson, afgebeeld op het omslag van haar boek, in verband kan worden gebracht met de configuratie van de zenuwcellen in de visuele cortex, die de beroemde Franse neurowetenschapper Jean-Pierre Changeux met een kristal had vergeleken. Voor Stafford gaat het hier uiteindelijk om meer dan metaforen: de principes op basis waarvan patronen ontstaan – in de hersenen en in de kunst – zijn hetzelfde. Kunstwerken en beelden zijn daarom ‘echo objects’ van deze interactieve principes van morfogenese.

Op sommige momenten kan Staffords notie van echo-objecten overkomen als een vorm van mimetisch of zelfs magisch denken, dat zich door visuele gelijkenissen veel te makkelijk laat verleiden om erachter ook daadwerkelijk causale en materiële verbanden te zien. In dit opzicht doet Echo Objects soms minder aan een wetenschappelijke studie denken dan aan een literaire tekst zoals William Gibsons roman Pattern Recognition (2003), waarin de fysieke vorm van een hersentrauma direct invloed heeft op de vormgeving van een digitaal kunstwerk, zonder dat de maker zich ervan bewust is. De filosoof Walter Benjamin zou het hier misschien over een denken in termen van ‘magische correspondenties’ hebben gehad, een manifestatie van ons mimetisch vermogen waar in moderne maatschappijen eigenlijk niet meer veel ruimte voor lijkt te zijn. Benjamin stelde in de jaren dertig van de twintigste eeuw dat de mens over een ongekend groot talent voor het waarnemen en creëren van gelijkenissen beschikt: kinderen spelen ‘vliegtuig’ of ‘windmolen’, en ‘primitieve’ en oude volkeren dachten in termen van causale relaties en mimetische invloeden tussen de microkosmos van mens en lichaam en de macrokosmos van natuur en wereld, vaak op basis van morfologische gelijkenissen. In de moderne tijd heeft deze manier van denken haar kracht echter verloren: we zouden uiterlijke gelijkenissen alleen nu niet meer snel als bewijs voor innerlijke verbanden accepteren.

En toch is de basisgedachte van Stafford juist in tijden van het plastische brein niet zo vreemd als het op sommige momenten misschien lijkt. Het concept van plasticiteit maakt het immers mogelijk om het brein ook op materieel niveau als een vormbare entiteit te beschouwen. Het opent de hersenen voor de ‘fysieke, sociale en culturele wereld’, zoals Jean-Pierre Changeux (een van de grondleggers van het onderzoek naar neuroplasticiteit) stelt, en die Stafford verschillende keren aanhaalt om de wisselwerking van patroonvorming in de hersenen en in kunstwerken en artistieke praktijken te beargumenteren. Dat betekent nog niet dat vormen binnen het brein en erbuiten hetzelfde zijn of op enige manier congruent. Maar ze resoneren wel met elkaar, als echo’s (Stafford) of patronen die elkaar wederzijds vormen.

Culturally patterned brains

Inderdaad hebben onderzoekers op het gebied van de zogenaamde culturele neurowetenschap het inmiddels zeer regelmatig over ‘culturally patterned brains’ of ‘culturally patterned neural activities’. Ze doelen hiermee op het gegeven dat culturele praktijken en de leefomgeving zich op een fysieke manier in de hersenen van mensen kunnen inschrijven en daardoor gedrag, waardeoordelen en sociale verhoudingen beïnvloeden. In een overzichtsartikel uit 2011 constateren de psychologen Shinobu Kitayama en Ayse K. Uskul een groeiende belangstelling voor onderzoek naar de wisselwerking van ‘behavioural patterns’ en ‘activation patterns of the brain’. (Ze verwijzen daarbij onder andere naar onderzoek dat neurologische correlaten voor meer individualistische opvattingen van identiteit in westerse culturen en meer relationele zelfbeelden van mensen in Oost-Azië moet aantonen.) In soortgelijke bewoordingen, maar zonder te neigen naar cultureel essentialisme, beweren cultureel antropoloog en neurowetenschapper Andreas Roepstorff en zijn collega’s dat er opmerkelijke correlaties bestaan tussen ‘patterns of practice’ en ‘neural patterns’: culturele praktijken als muziek, taal en spelen laten ‘psychofysieke patronen’ in het brein achter. Door ‘resonanties’ van verschillende groepen mensen/hersenen in interactie ontstaan dan gedeelde sociale werelden (een beetje zoals bij de Na’vi in Avatar).

In dit soort onderzoek is er geen sprake van een isomorfe verbeelding van het brein en de wereld: onderzoekers als Roepstorff of Kitayama suggereren op geen enkele manier dat een cultureel patroon zoals een rituele dans op een bepaald activeringspatroon van neuronen of hersengebieden zou ‘lijken’. Het constante gebruik van de term ‘patronen’ voor zeer uiteenlopende fenomenen wijst echter wel op een zeker verlangen naar betekenisvolle gelijkenissen tussen ‘brain, body and world’ (Clarks formule), dat door de onderzoeksresultaten niet echt wordt vervuld. Het is nuttig je te realiseren hoe ongelofelijk divers de soorten patronen zijn waarover het hier gaat. Aan de neurologische kant kun je bijvoorbeeld denken aan de relatieve sterkte van verbanden tussen neuronen of activeringspatronen van hele hersengebieden die met fMRI-scans en computationele modellen in kaart worden gebracht: ook eeg-metingen van hersengolven zoals de zogenaamde ‘N400’ of ‘P3’ (reacties op onverwachte waarnemingen) worden vaak als patronen aangeduid. Aan de kant van de ‘cultuur’ is de veelheid aan betekenissen zo mogelijk nog groter. In de genoemde onderzoeken gaat het bijvoorbeeld over fonetische patronen, muziek, spelen en economische transacties, migratie, concepten van identiteit, et cetera.

Wat betekent, bij deze overvloed aan impliciete en expliciete definities, een term als ‘culturally patterned brains’ eigenlijk nog? In al zijn algemeenheid eigenlijk niet veel. Maar er spreekt wel een visie uit of, iets kritischer gesteld, een imaginair surplus: door aan al deze fenomenen dezelfde naam te geven, wordt er een fundamentele gelijksoortigheid en vertaalbaarheid op geprojecteerd die uitstekend past bij de premissen van het huidige onderzoeksparadigma: de integratie van brein, lichaam en wereld. ‘Patronen’ heeft de allure van een technisch en precies gede nieerd begrip, maar juist vanwege zijn meerduidigheid en suggestie van universele compatibiliteit is het ook een toverwoord dat de meest uiteenlopende fenomenen bij elkaar kan brengen.

Patroonherkenning

Een ander mooi voorbeeld hiervan is het laatste boek Surfing Uncertainty van Andy Clark (besproken in dNBg 2016#6). In driehonderd bladzijden komt het woord ‘patterns’ meer dan honderdvijftig keer voor. Dat is niet verbazingwekkend, want Clark doet een poging om de werking van de menselijke cognitie op basis van een theorie van zogenaamde voorspellingsfouten te verklaren. Volgens zijn hypothese zijn de hersenen veel minder met de bottom-up verwerking van zintuiglijke indrukken bezig dan we over het algemeen denken, en speelt juist de top-down voorspelling van te verwachten input een cruciale rol bij de meest uiteenlopende cognitieve processen.

Belangstelling voor patronen past uitstekend bij deze theorie van predictive processing: patronen impliceren immers een zekere regelmaat en voorspelbaarheid en maken daardoor voorspellingen en voorspellingsfouten mogelijk. Clark stelt dan ook dat hij in zijn boek de hersenen wil laten zien als een knooppunt ‘in patterns of dense reciprocal exchange binding brain, body and world’. En toch wordt juist dit verband niet echt uitgewerkt en lijkt Clarks onvermoeibaar gebruik van de term meer op een bezweringsformule die zijn speculatieve en briljante theorie retorisch kracht moet bijzetten. Patronen kunnen ook bij Clark (bijna) van alles zijn: prikkelingen van zintuigen, activeringspatronen van hersengebieden en uiteenlopende culturele praktijken zoals ‘the characteristic plays of offense and defense by your favorite football team’. Maar een verband tussen al die dingen zijn ze vooral in retorisch opzicht.

Patroonherkenning en het zien van overeenkomsten zijn fundamentele eigenschappen van de menselijke cognitie, hoewel sommige dieren en computerprogramma’s er nog veel beter in zijn dan wij. De geschetste fascinatie met patronen is dus zeer begrijpelijk en biedt zonder twijfel zeer productieve en relevante onderzoeksperspectieven, juist ook op het snijvlak van cultuur- en neurowetenschappen. Tegelijk laat ze zien dat ook in de moderne maatschappij en wetenschap nog elementen van mimetisch denken te vinden zijn, niet op de laatste plek in wat Walter Benjamin ons grootste archief van geabstraheerde mimesis heeft genoemd, de taal.