Is het mogelijk om de hoeveelheid bewustzijn van mensen te meten? Sommige dingen doe je onbewust. 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 definieer je het namelijk ook veel nauwkeuriger dan voorheen. Ooit was temperatuur een begrip dat door verschillende mensen verschillend werd opgevat. Iedereen was het er over eens dat het overdag warmer is dan ‘s nachts en dat het in de schaduw koeler is dan in de zon, maar er waren ook destijds ook kwesties waar discussie over bestond.

Door de kwikthermometer kunnen we de verschillen tussen dag en nacht precies duiden, we verloren ook iets: we ontdekten we dat verschillen in hoe warm iets aanvoelt niet altijd terug te voeren zijn op temperatuur. In de zon voelt het warmer 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 het meetbaar te maken zijn we ook iets anders gaan bedoelen met het begrip temperatuur. Eerst bedoelden we met temperatuur min of meer hoe warm iets aanvoelt, nu zien we het als een mogelijke oorzaak van hoe warm iets aanvoelt. In het idee van een gevoelstemperatuur zit eigenlijk nogal wat nostalgie naar de tijd dat de temperatuur en onze ervaring ervan nog netjes overeen kwamen.

Om die reden is het bewustzijn ‘meten’ riskant. Er is veel discussie over het karakter van het bewustzijn die we als we het ineens in meetbare termen gaan definiëren dan is de tijd van vrijelijk speculeren over hoe we bewustzijn eigenlijk moeten opvatten voorbij. Hoe we het meten, gaat bepalen wat het is. Maar daarin schuilt natuurlijk ook meteen de grote kracht. Als we weten hoe we bewustzijn kunnen meten krijgen we ook antwoorden op vragen die nu buiten ons bereik liggen, zoals wie er bewustzijn heeft. 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 begonnen is met de gevoelstemperatuur en dat we langzaam gezocht hebben naar manieren om dit idee handen en voeten te geven, zullen we dat proces bij 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, zul je hem moeten terugbrengen naar iets anders dat je al kan meten. De oude Grieken wisten al 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. Dus kan je de uitzetting en krimp van kwik gebruiken om temperatuurverschillen te meten.

Met zo’n werkprincipe ben je er nog niet. Je hebt ook nog referenties, of ijkpunten, nodig. Iets waarvan je het er over eens bent dat ze een bepaalde temperatuur hebben. Voor temperatuur gebruikte Celsius 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, want je kunt je meetinstrument pas in elkaar zetten als je zeker bent van de referentiepunten en je kunt daar pas zeker van zijn als je een meetinstrument hebt. Eigenlijk is het nog iets complexer, want ook het werkprincipe was nog onzeker. De uitzetting per graad van veel vloeistoffen is bijvoorbeeld afhankelijk van de temperatuur.

De ontwikkeling van de thermometer is dus een lange en complexe geschiedenis waarin we steeds de technologie een beetje verbeterden. We probeerden andere vloeistofen (en vaste stoffen), we zochten andere referentiepunten, we vergeleken maten en daarna probeerden we steeds weer iets nieuws, tot de metingen stabiel waren. Al die tijd tasten we in het duister over hoe goed of slecht de metingen precies waren. Terwijl alle basisideeën al bij de oude Grieken bekend waren heeft het tot pakweg 1800 geduurd voordat we betrouwbare thermometers hadden.

Metingen van de bewusteratuur

Ook bij het meten van bewustzijnniveaus hebben we problemen met het vinden van goede referenties of ijkpunten.

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 een moeilijke referentie omdat mensen dromen. Er zijn daardoor grote verschillen zijn in hersenactiviteit gedurende de slaap en het is  onduidelijk hoe die slaapfasen zich tot ‘bewustzijn’ verhouden. En ook aan de bovenkant van de schaal zijn er problemen. We kunnen natuurlijk een gezonde volwassene die wakker is als ijkpunt nemen, maar de kans dat er grote individuele verschillen zijn en dat het bewustzijnsniveau door de dag heen fluctueert is natuurlijk groot. En wat moeten we met bewustzijnsverruimende middelen zoals LSD en de daaruit voortvloeiende 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 helemaal niet tot bewuste ervaringen en het lijkt er niet op dat algehele hersenactiviteit een goede maat is. Wetenschappers zijn er ook niet in geslaagd om een specifieke plek in de hersenen te vinden voor bewuste ervaringen, dus ‘hersenactiviteit op een bepaald plek’ valt ook af. 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? De benadering die nu het meest populair is komt uit onverwachte hoek: namelijk 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 éénen 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 vfijtien keer deze serie graag. Dat laatste kost minder ruimte.

Interessant aan deze benadering is dat het gezien kan worden als een maat voor de complexiteit van de oorspronkelijke code. Als je bestand flink kleiner gemaakt kan worden, bevat ze veel overbodige informatie en is het blijkbaar geen complexe code.  In bestanden die moeilijk gecomprimeerd kunnen worden is code juist veel complexer: alle informatie is blijkbaar echt nodig.

Deze maat blijk je ook op hersenactiviteit toe te kunnen passen. Je kunt de activiteit onder bepaalde gecontroleerde omstandigheden meten, en dan uitzoeken hoeveel overbodige informatie er in zit. Je vertaalt de hersenactiviteit als het ware naar een reeks enen en nullen, kijkt dan hoeveel kleiner je het kan maken met WinZip. Het blijkt zo te zijn dat wanneer de hersenactiviteit veel overbodige informatie bevat, en je het bestand dus flink kleiner kan maken, mensen minder bewust zijn.

Dat is een hele spannende ontdekking. Het suggereert dat bewustzijn iets te maken heeft met hoe goed onze hersenen er in slagen samen te vatten wat er aan de hand is. Het gaat om de integratie van informatie, of gerichte activiteiten in plaats van alleen maar de hoeveelheid activiteit of informatie in de hersenen. Als dit klopt kun je de LSD, paddo’s en hallucinerende drankjes voortaan laten staan. Je brein blijkt informatie dan minder goed te integreren: ze verlagen je bewustzijnsniveau in plaats van dat ze het verhogen. Bewustzijnsverruiming gaat samen met minder bewustzijn.

De boom der wijsheid

Tegelijkertijd zijn we nog verre van een werkend meetinstrument. De zipmethode kan een heel grofmazige 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 we breed kunnen toepassen.

Het werkprincipe: ‘het bewustzijnsniveau komt overeen met de hoeveelheid geïntegreerde informatie’ lijkt elegant, maar er zijn lastige definitieproblemen die roet in het eten gooien. Wat tel je als ‘informatie’ en wat niet. Integratie betekend 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 éénheid van informatie? 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 gaan zien als geïntegreerde informatie kunnen we  nieuwe antwoorden geven op vragen zoals welke organismen (of apparaten) bewust zijn, maar we verliezen ook iets. De bewusteratuur geeft geen antwoord op de vraag hoe het voelt om een vleermuis te zijn, maar zou er zomaar eens voor kunnen zorgen dat we ons dat ook niet meer afvragen.

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 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.

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.