Is het mogelijk om de hoeveelheid bewustzijn van mensen te meten? Sommige dingen doe je onbewust en andere dingen bewust. Als je onder narcose bent heb je geen ervaringen; als je slaapt weinig, terwijl je als je wakker bent ‘volledig’ bewust bent. Zou je hier een maat aan kunnen hangen? Kunnen we, met andere woorden, bewustzijn meten zoals je ook temperatuur kan meten? Onze ‘bewusteratuur’?

Onschuld en belofte

Dat is natuurlijk geen onschuldige vraag. Als je iets meetbaar maakt, geef je het ook een nauwkeurige definitie. Vroeger was temperatuur een vaag begrip. Iedereen was het erover eens dat het overdag warmer is dan ‘s nachts en dat het in de schaduw koeler is dan in de zon, maar er waren toen ook kwesties waar discussie over bestond.

De uitvinding van de kwikthermometer was een flinke stap voorwaarts. Hierdoor konden we de verschillen tussen dag en nacht precies duiden, maar we verloren ook iets. We ontdekten dat verschillen in hoe warm iets aanvoelt niet altijd precies samenhangt met de temperatuur. In de zon voelt het bijvoorbeeld warmer aan dan in de schaduw, maar dat ligt niet alleen aan de temperatuur van de lucht, maar ook aan de warmte van de zonnestralen zelf. Door temperatuur meetbaar te maken zijn we ook iets anders gaan bedoelen met het begrip. Vroeger verwees het vooral naar hoe warm iets aanvoelt, nu zien we het als één van de mogelijke oorzaken van dat gevoel. We hebben temperatuur op zijn plek gezet; dankzij de thermometer moest temperatuur een stapje terug doen in ons denken over warmte. Het idee van een gevoelstemperatuur roept eigenlijk nostalgie op naar de tijd dat de temperatuur en ons gevoel erover nog netjes samenliepen.

Om die reden is het bewustzijn ‘meten’ riskant. Er is veel discussie over wat bewustzijn precies is. Als we het meetbaar gaan maken, zijn we niet meer vrij om allerlei ideeën over het karakter van bewustzijn te verzinnen. Hoe we het meten, gaat bepalen wat het is. Maar dat is ook de grote kracht ervan. Als we weten hoe we bewustzijn kunnen meten krijgen we ook antwoorden op vragen die nu buiten ons bereik liggen. Zoals de vraag wie er allemaal bewustzijn hebben. Ik zou er eindelijk achter kunnen komen of de boom buiten mijn raam bewustzijn heeft, en of ze wakker is, of slaapt, of dat ze geniet van het zonnetje, simpelweg door te meten hoe bewust ze is.

Het ontwikkelen van een meetinstrument.

Natuurlijk zijn we nog niet zo ver. Net zoals dat het meten van temperatuur begon met het idee van gevoelstemperatuur, waarna we langzaam gezocht hebben naar manieren om dit idee handen en voeten te geven, moeten dat proces bij het meten van de hoeveelheid bewustzijn ook moeten doorlopen.

Tegenwoordig meten we de grootheid temperatuur in de eenheid Celsius. Maar hoe zat het voor Celsius? Om een grootheid meetbaar te maken, moeten je hem koppelen aan iets anders dat je al kunt meten. De oude Grieken wisten dat gassen en vloeistoffen uitzetten bij hogere temperaturen – en dat je temperatuur dus kan uitdrukken als een volume van een bepaalde hoeveelheid vloeistof. Kwik zet bijvoorbeeld per graad Celsius 0,018% uit. Zo kun je met de uitzetting en krimp van kwik temperatuurverschillen meten.

Maar alleen een werkprincipe is niet genoeg. Je hebt ook nog of ijkpunten, nodig. Iets waarvan weet dat ze een bepaalde temperatuur hebben. Celsius gebruikte smeltend ijs en kokend water. Dat lijkt een eenvoudige oplossing omdat deze een vaste temperatuur hebben, maar dat konden de uitvinders van de eerste thermometers niet weten, aangezien ze geen thermometers hadden.

Er is dus een Catch-22 situatie bij het ontwikkelen van meetinstrumenten. Je kunt je meetinstrument pas in elkaar zetten als je zeker bent van de ijkpunten en je kunt daar pas zeker van zijn als je een meetinstrument hebt. Eigenlijk is het nog iets ingewikkelder, want ook het werkprincipe was nog onzeker. De uitzetting per graad van veel vloeistoffen is bijvoorbeeld afhankelijk van de temperatuur. En ook dat kun je pas meten als je een betrouwbare thermometer hebt.

Het ontwikkelen van de thermometer was daarom een lang en ingewikkeld proces. We probeerden verschillende vloeistoffen en vaste stoffen, zochten andere ijkpunten, en vergeleken maten. Elke keer werd de techniek een beetje verbeterd. Totdat de metingen stabiel waren. Al die tijd tastten we in het duister over hoe nauwkeurig ze eigenlijk waren. Hoewel de basisideeën voor temperatuur meting al bij de oude Grieken bekend waren, duurde het tot ongeveer 1800 voordat we betrouwbare thermometers hadden

Metingen van de bewusteratuur

Ook bij het meten van bewustzijnsniveaus is het lastig om goede ijkpunten te vinden.

Narcose is een mooie kandidaat voor het nulpunt van bewustzijn. We voelen dan immers geen pijn en kunnen ons later niets herinneren. Helaas zijn er genoeg verhalen van patiënten waarvan men dacht dat ze buiten bewustzijn waren die plotseling hun ogen open deden of die zich konden herinneren wat artsen zeiden tijdens de operatie. Slaap is ook geen ideaal ijkpunt. Mensen dromen en er zijn daardoor grote verschillen in hersenactiviteit tijdens de slaap. Het is onduidelijk hoe die slaapfasen verband houden met bewustzijn.

En ook aan de bovenkant van de schaal zijn er problemen. Een gezonde, wakkere volwassene zou een goed ijkpunt kunnen zijn, maar niet iedereen is even bewust misschien en het fluctueert misschien ook door de dag heen. En wat moeten we met bewustzijnsverruimende middelen zoals LSD? Deze zorgen voor hallucinaties? Veel gebruikers ervaren dit als een ‘hoger niveau’ van bewustzijn, maar veel artsen en onderzoekers op dit gebied betwijfelen dat.

En dan is er het werkprincipe. Wat kunnen we al meten dat samenhangt met bewustzijnsniveau? Ik hoor jullie denken ‘hersenactiviteit (!)’, maar de meeste activiteiten van het brein leiden niet tot bewuste ervaringen. Het lijkt er dus niet op dat algehele hersenactiviteit een goede maat is. Wetenschappers hebben ook geen specifieke plek in de hersenen gevonden waar bewuste ervaringen ontstaan. Hersenactiviteit op één bepaalde plek meten, is daarom ook geen oplossing.

Ergens is dat geruststellend. Blijkbaar is het bewustzijn geen specialisatie van het brein en hoeft het er niet buitenproportioneel hard voor te werken. Maar wat kan het dan wel zijn? Een populaire theorie komt uit een onverwachte hoek: bestandscompressie op de computer. Je hebt vast wel eens een zip-bestand gemaakt van een programma, document of afbeelding zodat het minder ruimte op je harde schijf innam of makkelijker te versturen was. Wat WinZip doet, is de lange reeks enen en nullen in het bestand door te nemen en te kijken of er overbodige informatie in zit. Op het moment dat de combinatie 1101011 vijftien keer achter elkaar voorkomt kun je in plaats van al die enen en nullen uit te schrijven ook een code invoeren die zegt vijftien keer deze serie graag. Dat bespaart ruimte.

Wat interessant is aan deze benadering, is dat het ook iets zegt over de complexiteit van de code. Als een bestand flink kleiner kan worden gemaakt, bevat het veel overbodige informatie en is het blijkbaar niet erg complex. Maar bestanden die moeilijk te verkleinen zijn, hebben complexe code: alle informatie is nodig.

Deze aanpak kun je ook toepassen op hersenactiviteit. Je meet de hersenactiviteit onder gecontroleerde omstandigheden en bekijkt hoeveel overbodige informatie erin zit. Door de hersenactiviteit om te zetten in een reeks enen en nullen, kun je zien hoeveel kleiner het bestand wordt. Het blijkt dat als hersenactiviteit veel overbodige informatie bevat en flink gecomprimeerd kan worden, mensen minder bewust zijn.

Dat is een spannende ontdekking. Het lijkt erop dat bewustzijn te maken heeft met hoe goed de hersenen informatie samenvatten. Het gaat om integratie van informatie, of gerichte hersenactiviteit, niet alleen om hoeveel activiteit of informatie die er is. Dit betekent dat middelen zoals LSD en paddo’s, die vaak bewustzijnsverruimend worden genoemd, eigenlijk je bewustzijn verlagen. Je hersenen integreren informatie dan minder goed. Bewustzijnsverruiming betekent dus juist minder bewustzijn.

De boom der wijsheid

Tegelijkertijd zijn we nog verre van een werkend meetinstrument. De zipmethode kan een ruwe indicatie geven van bewustzijnsniveau, die ongeveer overeenkomt met hoe artsen het ook zien, maar er moet nog heel wat water door de Rijn voordat we een gestandaardiseerde maat hebben die breed toepasbaar is.

Het idee dat ‘het bewustzijnsniveau overeenkomt met de hoeveelheid geïntegreerde informatie’ klinkt goed, maar er zijn veel problemen met de definitie. Wat tel je als ‘informatie’ en wat niet. Integratie betekent dat het geheel meer is dan de som der delen, maar hoe definieer je de delen en het geheel? Aantal hersencellen? Hoeveelheid stroompjes? Wat is de eenheid van informatie in het brein? Dit zijn vragen die nog lang niet beantwoord zijn.

De ontwikkeling rondom het meten van de bewusteratuur laten zien dat het niet ondenkbaar is dat we tot een maat voor de mate van bewustzijn kunnen komen. En dat we daarmee ons begrip van bewustzijn voorgoed veranderen. Als we bewustzijn zien als geïntegreerde informatie, kunnen we nieuwe antwoorden vinden op vragen zoals welke organismen (of apparaten) bewustzijn hebben. Maar we verliezen ook iets. De ‘bewusteratuur’ beantwoordt niet de vraag hoe het voelt om een vleermuis te zijn, en misschien zullen we die vraag in de toekomst dan ook niet meer stellen. Ik zelf zou dat enorm jammer vinden.

Meer lezen?

Dit blogje maakt uit van een serie over het bewustzijn. In bewust besprak hoe het maar de vraag is of het bewustzijn maar één vraagstuk, of eerder een familie van losse problemen die elkaar soms wel en soms niet raken. In ervaring ging ik in op de vraag of dieren ervaringen hebben en hoe we dat kunnen weten. In dualisme zette ik een aantal filosofische posities over het bewustzijn uiteen. In een volgend blogje ga ik nog in op de vraag of computers een vorm van bewustzijn kunnen hebben.

Ik scheef al eerder over de hersenwetenschap in: breinquintologie, op zoek naar het brein, informatieverwerker, gedachtenmeting en het onbegrijpelijke brein.

Voor dit blogje maakte ik dankbaar gebruik van het boek Being You van Anil Seth.