De wetenschapsstijlen van Chunglin Kwa

Natuurlijk wil iedereen die zich met wetenschap bezighoudt wel toegeven dat de kennis die we nu als ‘waar’ zien er via een allegaartje van aanpakken gekomen is. Dat respectabele wetenschappers zoals Isaac Newton er vreemde, occulte ideeën op nahielden, die we nu zeker niet meer serieus nemen. Historisch gezien is er niet één vaste wetenschappelijke methode. Onze kennis heeft zich nu eenmaal op een rommelige en onstuimige manier ontwikkeld. Maar dat vinden we blijkbaar best ongemakkelijk.

Dat merken we wanneer we de geschiedenis van de wetenschap gaan beschrijven. Op een of andere manier zou het dan comfortabel zijn als één aanpak de beste bleek te zijn. Dat bepaalde principes, hoe abstract ook, steeds weer bleken te werken. En als dat niet kan, dan beschrijven we de geschiedenis van de wetenschap graag als een ontwikkeling. In dat verhaal hebben we onze wetenschappelijke methodes in de loop der tijd zodanig verfijnd, dat we inmiddels weten wat werkt en wat niet. Met de kennis van nu kunnen we beslissen welke oude aanpakken onzuiver waren, en aan welke grote denkers we ons succes van nu te te danken hebben.

Ik voel me niet senang met deze verhalen. Ze zijn me te dwingend. De geschiedenis wordt geschreven door overwinnaars, en zij leggen daarmee ook het verleden hun wil op. Onschuldig is dat niet. Het leest natuurlijk een stuk lekkerder als een verhaal over het verleden een beetje orde aanbrengt in al die verschillende wetenschappelijke probeersels – en nog eens bevestigt dat we nu lekker bezig zijn. Maar kunnen we echt niets beters verzinnen dan: “oude wetenschap is minder goed dan moderne wetenschap”? Kunnen we geen orde aanbrengen zonder Jan en alleman bij voorbaat te diskwalificeren? Kunnen we, anders gezegd, de diversiteit van onze zoektocht naar kennis niet vieren, in plaats van ze te ontkennen?

Chunglin Kwa doet in “De ontdekking van het weten” een dappere poging precies dat te bereiken. In plaats van één moderne visie op wetenschap op het verleden af te beelden, probeert hij verschillende aanpakken naast elkaar te beschrijven. Hij verdeelt de wetenschap in ‘stijlen’ en beschrijft de geschiedenis van elke stijl apart. Perfect is die aanpak niet, maar ik vind het idee erg verfrissend.

Het idee van een ‘wetenschappelijke stijl’

Misschien is het goed het concept van een wetenschappelijke stijl, zoals Kwa dat gebruikt, even iets meer toe te lichten. Een wetenschappelijke stijl is een manier om aan kennis te komen. Wetenschapsstijlen hebben hun eigen criteria voor goede wetenschap, eigen voorkeuren voor aanpakken die helpen ‘waarheid’ te produceren. Kwa onderscheidt zes stijlen: de deductieve, experimentele, analogisch-hypothetische, taxonomische, statistische en evolutionaire stijl. Zoals veel wetenschapshistorici laat hij techniek -of engineering- buiten beschouwing, maar hij erkent dat dit mogelijk een zevende stijl zou kunnen zijn en dat zijn set misschien nog andere elementen mist.

Het idee van een wetenschappelijke stijl is verwant aan het concept van een epistemische cultuur, zoals ik in mijn blogje kencultuur besprak. Karin Knorr Cetina, die dat begrip introduceerde, toonde aan hoe de gewenste aanpak en methoden, welke kwaliteiten van wetenschappers belangrijk worden gevonden, en de sociale organisatie van een laboratorium samenhangen met het studieonderwerp. Een wetenschappelijke stijl lijkt op een epistemische cultuur omdat er verschillen zijn in welke aanpakken legitiem worden gevonden, maar Kwa laat de sociale structuur buiten beschouwing. Hij richt zich op de opvattingen van wetenschappers over ‘waar’ of ‘niet waar’, en niet op ‘macht’, ‘reputatie’ en ‘aanzien’.

Het is ook verwant aan het idee van Paradigma’s van Thomas Kuhn. Maar het gaat bij Kwa niet om inhoudelijke stromingen die elkaar opvolgen en vaak uitsluiten. Wetenschapsstijlen kunnen naast elkaar bestaan en gemengd worden; en ze overstijgen vakgebieden. Het concept van een stijl is dus zuiverder en abstracter dan dat van een epistemische cultuur of paradigma. Daar zijn er ook veel meer van dan de zes stijlen van Kwa. Deze inperking is een groot voordeel bij geschiedschrijving: niemand wil twintig parallelle geschiedenissen doorworstelen.

De zes stijlen van Kwa.

De deductieve stijl

Kwa begint zijn boek met de deductieve stijl. Dit idee houdt in dat je de waarheid afleidt uit basisprincipes. Het gaat terug naar de oude Grieken, vooral Plato, Aristoteles en Euclides. Aristoteles is hierin misschien wel het belangrijkst. Hoewel hij meerdere wetenschappelijke stijlen gebruikte, beval hij de deductieve methode aan. Deze voorkeur is begrijpelijk, omdat deductieve redeneringen logisch sluitend zijn. Als je de ‘eerste principes’ kent waarmee de wereld is opgebouwd en daaruit andere kennis kunt afleiden, heb je een stevig bouwwerk dat niet gemakkelijk omvergegooid kan worden. Wie wil dat nou niet? Aristoteles had veel invloed.

Ik heb de deductieve redenering al eens uitgebreid bekritiseerd, maar naast inhoudelijke tegenargumenten zijn er ook historische beperkingen. Het deductieve model sloot namelijk bepaalde manieren van kennisontwikkeling uit. Deductief denken maakte waarneming ondergeschikt en experimenten zinloos, waardoor deze in de oudheid weinig status hadden. De focus op het abstracte en het eeuwige zorgde dat veel kennis waar we nu baat bij hebben buiten beschouwing werd gelaten en past minder goed bij onze huidige wereldbeschouwing.

De deductieve stijl raakte verloren met de oude Grieken, maar werd nieuw leven ingeblazen in de christelijke filosofie van de middeleeuwen. Deze filosofie beriep zich op Aristoteles’ advies, waarbij zijn ‘eerste principes’ werden geïnterpreteerd als ‘de wil van God’. Hieruit kwam het idee van een natuurwet voort: God zou de natuur zijn wil kunnen opleggen via wetten, die wetenschappers op hun beurt konden ontdekken. Dit idee van natuurwetten ontwikkelde zich verder, waardoor het langzaamaan ook geaccepteerd werd om natuurwetten te ontdekken die niet terug te voeren waren op abstracte eerste principes. Deze bevrijding van het Aristotelische ideaal was een belangrijke stap in de ontwikkeling van de experimentele stijl van wetenschap.

De experimentele stijl

Het is nu misschien moeilijk voor te stellen dat de wetenschap ooit niet experimenteel was, maar Kwa laat zien dat het experiment niet vanzelf zijn hoge status kreeg. De Grieken deden eigenlijk geen experimenten, en de ontwikkeling ervan vroeg om dingen die in de deductieve stijl ongebruikelijk waren. Om experimenten te doen zijn technische instrumenten en praktische, rekenkundige wiskunde nodig. Beide hadden in de tijd van Galileo Galileï een lage status en werden niet gezien als onderdeel van de wetenschap. Het was destijds gewoon geen optie om met technische meetinstrumenten vast te stellen hoe de wereld werkt. Galileï, die vaak wordt gezien als de eerste experimentele wetenschapper, maakte wel gebruik van deze instrumenten, maar ontstak daarmee niet in zijn eentje de experimentele revolutie. De tijd was nog niet rijp.

De culturele ruimte voor experimenten als bron van kennis ontstond misschien pas tijdens de Reformatie. Toen Maarten Luther zijn stellingen op de kerk van Wittenberg spijkerde, plantte hij ook een zaadje voor het experimentalisme. Hij stelde bijvoorbeeld dat zijn eigen geweten, en niet het gezag van de Kerk in Rome, de uiteindelijke toets was of iets voldeed aan de wil van God. Evenzo moesten experimentele wetenschappers durven hun eigen waarneming te vertrouwen, zelfs als die botste met de gangbare eerste principes van God. Filosofisch werden ze daarbij geholpen door het scepticisme, dat uit de Griekse tijd stamt maar onder protestanten aan populariteit won. Sceptici twijfelen aan alles en een gezonde dosis twijfel is nodig om experimenten aan te durven gaan.

Een andere ontwikkeling die het experimentalisme steunde, was de alchemie. In hun zoektocht om gewone metalen in goud te veranderen, voerden alchemisten veel experimenten uit. Dit was een wildere, meer verkennende manier van experimenteren dan de afgemeten en doelgerichte experimenten van Galileï. De alchemisten werkten ook vanuit een mengelmoes van theoretische inzichten, waarvan sommige nu als wetenschappelijk worden gezien en andere als occult. Precies die mix gaf een bepaalde vrijheid die in het deductieve model ongebruikelijk was. Ze konden allerlei ideeën met elkaar verbinden en zo tot nieuwe theorieën komen.

De alchemistische praktijk werd op haar beurt weer inspirerend gevonden door Francis Bacon, die in het protestantse Engeland het experimentalisme de nodige status en gezag gaf. Hoewel Bacon’s invloed op Nederlandse experimentele wetenschappers uit die tijd, zoals Christiaan Huygens, niet heel groot lijkt, deelden ze dezelfde praktische instelling. Met een experiment kan de onderzoeker de natuur zijn wil opleggen en haar daardoor beter leren kennen.

De hypothetisch-analogische stijl

De ontwikkeling van techniek gaf ruimte aan nog een nieuwe wetenschappelijke stijl: het opstellen van hypothesen over de werkelijkheid op basis van analogieën met techniek. Er zijn veel voorbeelden van deze benadering. René Descartes’ wereldbeeld zat vol mechanische vergelijkingen; hij probeerde alle natuurverschijnselen te verklaren als botsingen van deeltjes. Een concreter voorbeeld is William Harvey, die de bloedsomloop ontdekte door het hart te vergelijken met een pomp.

Het succes van deze analogieën leidde tot een mechanische kijk op de natuur, die in het werk van Isaac Newton het sterkst naar voren komt. Zijn ideeën stuitten wel lange tijd op weerstand omdat zijn zwaartekrachtstheorie een ‘kracht op afstand’ suggereerde; wat tijdgenoten als een occult idee beschouwden. Veel tevergeefs werk werd verzet om Newtons theorie te weerleggen of een mechanische verklaring voor zwaartekracht te vinden, maar omdat die pogingen niet succesvol waren, groeide Newtons invloed.

De technische analogie heeft een blijvende rol in de wetenschap, net zoals het gebruik van analogieën in het algemeen. Tegenwoordig zijn computers en informatica belangrijke bronnen van inspiratie voor dit soort analogieën. Veel moderne theorieën in de biologie, zoals die over het brein en de celbiologie, zijn gebaseerd op informatiekundige concepten. Ook in andere wetenschappelijke gebieden, zoals de kwantummechanica in de natuurkunde, vinden we informatiekundige begrippen terug.

De taxonomische stijl

Hoewel taxonomieën belangrijk zijn in veel wetenschapsgebieden en ook in veel alledaagse kennispraktijken, hebben ze als wetenschapsstijl geen hoge status. Een taxonomie is een systeem om bijvoorbeeld dingen, dieren, planten, begrippen of feiten te rangschikken, wat overzicht biedt. Als het ordeningsprincipe sterk is, kunnen taxonomieën heel nuttig zijn. Een klassiek voorbeeld is het periodiek systeem van elementen, dat heeft geholpen bij het ontdekken van nieuwe elementen en waar later theoretische inzichten aan zijn gekoppeld.

Maar het nut van taxonomieën gaat verder dan een opstapje naar diepere theoretische inzichten. Ze zijn belangrijk voor iedereen die grote hoeveelheden informatie moet ordenen, zoals in archeologie, biologie en medicijnen. In de biologie is de indeling van planten door Linnaeus een goed voorbeeld. Het herkennen van plantensoorten en hun eigenschappen is belangrijk voor biologen. In de geschiedenis is er alleen verschillend gedacht over welke kenmerken de indeling moesten bepalen. Linnaeus gebruikte geslachtskenmerken van planten, wat een basis legde voor moderne indelingen die nu op genetica zijn gebaseerd.

De statistische stijl

De statistiek helpt orde in de chaos te scheppen door individuen, of dat nou mensen zijn of waarnemingen vergelijkbaar te maken. Daarin gaat iets verloren: we reduceren dingen tot getallen. Maar we winnen ook iets: we kunnen iets leren van de vergelijking die dan mogelijk wordt. Mede daarom is de statistiek een wetenschappelijke stijl geworden die niet meer weg te denken is uit allerlei wetenschapsgebieden.

Statistiek ontstond aan het einde van de 18e en het begin van de 19e eeuw, met de bedoeling om de sociale wereld in objectieve gegevens te vangen en een wiskundige basis te vinden voor deze gegevens. Aanvankelijk was statistiek vooral beschrijvend, gericht op het verzamelen van gegevens. De Nederlander Adolphe Quetelet breidde het begrip uit met waarschijnlijkheidsrekening en foutenanalyse. De wiskundige basis voor waarschijnlijkheidsrekening werd ontwikkeld door Pascal, Fermat en Christiaan Huygens. De eerste toepassing was in het verzekeringswezen, terwijl foutenanalyse aanvankelijk werd toegepast in de astronomie.

In moderne tijden is de inferentiële statistiek onmisbaar. Deze statistiek maakt het mogelijk om variabelen met elkaar in verband te brengen. Inferentiële statistiek is ontwikkeld door Ronald Fisher en Egon Pearson en maakt een verantwoorde vorm van inductie mogelijk. Dit heeft misschien wel een revolutie teweeggebracht, zeker in de sociale wetenschappen. In de psychologie is deze statistiek bijvoorbeeld zo dominant geworden dat sommige tijdschriften het als voorwaarde stellen voor publicatie. Hierdoor verdringt dit type statistiek zelfs andere onderzoeksmethoden die niet met deze technieken werken.

De evolutionaire stijl

Bij de evolutionaire stijl denkt iedereen onwillekeurig aan Charles Darwin. Dat is terecht, maar een historische blik op dit werk is wel leerzaam. Twee patronen die je bij veel grote theorieën ziet gelden ook voor de evolutietheorie. Ten eerste moet de tijd ‘rijp’ zijn voor een bepaald soort idee. Dit zagen we bij de evolutietheorie doordat anderen rond die tijd met vergelijkbare ideeën kwamen. Ook stonden ideeën die als tegenargument voor de evolutietheorie konden gelden, zoals de ouderdom van de aarde, juist in Darwins tijd ter discussie. Daardoor was er ruimte om juist met deze inzichten te komen. Ten tweede is de evolutietheorie net als andere grote theorieën niet zonder slag of stoot geaccepteerd. Omdat evolutie op lange tijdschalen werkt was er lang geen tastbaar bewijs voor evolutie. Pogingen om aan te tonen dat over verschillende generaties heen nieuwe eigenschappen konden ontstaan mislukten. De evolutietheorie staat nu nog nauwelijks ter discussie, maar het heeft een eeuw geduurd voor de theorie deze status bereikte.

Wat interessant is aan de evolutietheorie, is dat het een nieuw tijdsbeeld introduceerde: de tijd als een ontwikkeling naar een betere of rijkere wereld. Tot Darwin was het lineaire (waarbij alles in wezen hetzelfde blijft) of cyclische (waarbij elementen eeuwig terugkeren) tijdsbeeld dominanter. Het evolutionaire denken heeft niet alleen de biologie beïnvloed, maar ook andere vakgebieden. Zo bevatten de thermodynamica en de sociale wetenschappen elementen van evolutionaire uitleg.

De waarde van wetenschappelijke stijlen als historische bril

Nu we de zes stijlen hebben besproken, is het goed om even afstand te nemen. Hoe pakt deze alternatieve wetenschapsgeschiedenis uit? Hoewel ik het idee om wetenschappelijke stijlen te onderscheiden en de geschiedenis ervan uit te vlooien heel charmant vind, voelt het project voor mij niet af. Dit komt door Kwa’s keuze van wetenschappelijke stijlen, het concept van wetenschappelijke stijl zelf, en hoe een wetenschappelijke stijl werkt als historische lens.

Laat ik dat toelichten. Bij Kwa’s keuze van wetenschappelijke stijlen valt op dat engineering er niet tussen staat. Net als veel van zijn collega’s plaatst Kwa techniek buiten de wetenschap, maar dat is niet terecht. Veel van onze kennis is technische kennis, en als we Kwa’s bespreking van de experimentele en hypothetische stijl volgen, heeft techniek altijd een belangrijke rol gespeeld in de geschiedenis. Misschien mist Kwa nog andere stijlen, maar deze had zeker niet mogen ontbreken.

Ik vraag me ook af of Kwa het idee van een wetenschappelijke stijl scherp genoeg heeft afgebakend. Evolutie lijkt bijvoorbeeld meer een verklaringsmodel dan een manier om nieuwe kennis te verwerven. Als evolutie een plek krijgt, zouden andere verklaringsmodellen zoals economische rationaliteit dan niet ook in de lijst moeten staan? Het is altijd lastig om iets als stijl, cultuur, of werkwijze goed af te bakenen, maar ik had gehoopt dat Kwa hier meer over zou zeggen.

En dan is er nog de vraag of wetenschapsstijlen een interessante blik geven op geschiedenis van de wetenschap. Een lens op de geschiedenis moet helderheid geven en nieuwe inzichten blootleggen. Dat doet het idee van wetenschappelijke stijl zeker. Kwa laat zien dat onze opvattingen over het denken in de loop van de tijd veranderd zijn en brengt die veranderingen in kaart.

Dit levert soms verrassende inzichten op, zoals de afhankelijkheid van experimentele wetenschappen van technische ontwikkelingen en de moeite die het kostte om experimenten geaccepteerd te krijgen als bron van kennis. Maar op andere plekken voegt het weinig toe. De besprekingen van de taxonomische en evolutionaire stijl blijven bijvoorbeeld binnen de biologie, waardoor het een beetje gissen blijft naar de bredere impact van deze denkmodellen.

Daarbij blijven de onderwerpen die Kwa bespreekt dicht bij de gebruikelijke thema’s in de wetenschapsgeschiedenis, namelijk de geschiedenis van de natuurwetenschappen in de context van de wetenschappelijke revolutie. Ik zou graag meer willen lezen. Waar is de psychologie in dit overzicht, met introspectie en behaviorisme als wetenschappelijke stijlen? Of breder, hoe hebben wetenschappelijke criteria in de geesteswetenschappen zich ontwikkeld?

Ik vind Kwa’s uitgangspunten erg veelbelovend. Misschien is de tijd rijp om de wetenschapsgeschiedenis breder te gaan zien en misschien kunnen we wetenschapsstijlen dan als breekijzer gebruiken. Kwa plant hiervoor veel zaadjes in zijn boek, zoals in het laatste hoofdstuk, waarin hij laat zien dat het begrip van wetenschap zelf samenhangt met je opvatting over wetenschapsstijlen. Het boek smaakt, kortom, naar meer.

Meer lezen?

Het boek van Chunglin Kwa “De ontdekking van het weten” is verkrijgbaar bij Boom Uitgeverij.

Een andere benadering om de wetenschapsgeschiedenis te verbreden is te vinden in de wetenschapsgeschiedenis van Rens Bod, die de geschiedenis wil ontdoen van zijn focus op westerse natuurwetenschap.

Ik scheef ook al eerder hoe ons denken over wat goede wetenschap is zich ontwikkeld heeft in anachronismen en waar en over de veranderende opvattingen over hoe we over de tijd denkenin vooruitgang en verandersnelheid. En over geschiedenis als vakgebied.

Het idee van een wetenschappelijke stijl is verwant aan die van een epistemische cultuur, waarover ik al eens blogde. Ik schreef ook al eens over inductie en deductie.

Over toepassingen van de evolutietheorie schreef ik eerder in evolutiesnelheid, memen, cultuurdragers en bezieling.

1 reactie Een reactie plaatsen

Helix

Ik kan me weinig onderwerpen voor de geest halen waar vormonderzoek zoveel impact had als bij het onderzoek naar de structuur van het DNA. De ontdekking van James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins en Rosalind Franklin in 1953 vormde een belangrijke schakel in de bewijsketen van de evolutietheorie. Het was de eerste grote mijlpaal in het vakgebied van de microbiologie en veranderde het onderzoek naar erfelijkheid definitief.

Dat is allemaal mooi, maar het allermooiste aan deze ontdekking is misschien dat er een heel smakelijk boekje over geschreven is door één van de onderzoekers. James Watson gaf in ‘The Double Helix’ een kijkje achter de schermen en liet zien hoe de ontdekking in zijn werk ging. Althans zijn versie ervan, want de bijdragen van de andere onderzoekers – en met name die van Rosalind Franklin – worden als bijzaak weggezet. Nog mooier dan het boekje zelf is misschien de controverse die er over ‘The Double Helix’ ontstond.

De ontdekking zelf hing ook van toeval en intriges aan elkaar. Dat begint al met het onderwerp. Het lag op dat moment helemaal niet voor de hand om de structuur van DNA te gaan onderzoeken. Begin jaren 50 was het nog onzeker of DNA wel een rol speelde in erfelijkheid. Onderzoekers namen aan dat erfelijke informatie in de cel moest worden vastgelegd en dat elke cel deze informatie moest bevatten. Maar er waren allerlei eiwitten in de cel en de informatie zou best eens verdeeld kunnen zijn over verschillende eiwitten. Dit was eigenlijk ook de heersende visie.

Dat de vier onderzoekers zich op DNA gingen toeleggen had te maken met experimenten met bacteriën in de jaren 40, die suggereerden dat DNA wel eens een grote rol zou kunnen spelen bij de erfelijkheid. Maar het was zeker niet zo dat men al dacht dat DNA de enige drager van erfelijk materiaal zou zijn. Dat het blootleggen van de structuur van het molecuul ook kennis zou opleveren over de rol van DNA bij erfelijkheid was ook helemaal niet aannemelijk.

Daarnaast was het lastig te achterhalen. De techniek om de structuur van moleculen bloot te leggen stond nog in de kinderschoenen. Men gebruikte daar röntgenstraling voor, maar dit soort straling kon niet door lenzen worden afgebogen, waardoor er niet zoiets bestond als een röntgenmicroscoop. Wat wel kon was een preparaat met röntgenstraling bestralen en dan kijken hoe de straling afboog. Afhankelijk van de buigingspatronen kon je de kenmerken van de moleculaire structuur herleiden. Het was een zeer pittige experimentele techniek omdat het materiaal dat bestraald werd heel goed geprepareerd moest zijn. Daarnaast viel er bij materialen die te complex waren niets meer te herleiden, omdat de buigingspatronen te ingewikkeld waren. Rosalind Franklin perfectioneerde deze techniek en stelde ons in staat die op zoiets complex als het DNA toe te passen.

Maar in ‘The Double Helix’ gaat James Watson eigenlijk niet in op dit experimentele werk. Het boekje leest eerder als een schelmenroman. Hoofdpersoon James Watson is een 24-jarige onderzoeker, vrij lui, arrogant en egocentrisch, maar wel gedreven om een grote ontdekking te doen. Hij is niet het soort onderzoeker dat zich bezighoudt met details, of het stap voor stap ontwikkelen van een nieuwe techniek om precieze metingen te kunnen doen. Nee, Watson is meer een vrijbuiter die her en der ideeën vandaan plukt en dan op basis van gissingen en intuïties tot nieuwe inzichten wil komen. Die moeten natuurlijk wel een beetje belangrijk en baanbrekend zijn want anders telt het niet. Francis Crick is hierin zijn partner in crime, maar ook wel zijn geweten – iemand met meer senioriteit, die de kritische vragen stelt.

Het balletje gaat rollen als Watson een presentatie ziet van Linus Pauling over een ander biologisch molecuul. Het heeft toevallig ook de vorm van een helix, maar dat is niet wat het meeste indruk maakt. De onderzoeker is achter de structuur gekomen door op basis van de Röntgenbeelden een model te maken van het molecuul. Ongeveer zoals je dat vroeger bij scheikunde gedaan zal hebben door bolletjes die atomen moesten voorstellen met stokjes te verbinden. Dat spreekt Watson aan: het moet voor hem op basis van wat er van DNA bekend is toch ook mogelijk zijn een model van DNA te maken? En misschien levert dat dan wel iets interessants op!

Dus gaan Watson en Crick aan de slag met hun moleculaire Lego, maar ze hebben er weinig succes mee.
Er is simpelweg te weinig van DNA bekend om zo’n structuur meteen te kunnen bouwen. Met behulp van de Röntgentechnieken van Wilkins en Franklin kunnen ze misschien wel iets meer te weten te komen, maar de relaties zijn niet bepaald warm. Daarbij hebben ze andere wetenschapsopvattingen: Wilkins en Franklin willen eerst de data laten spreken en Watson en Crick speculeren er op los. Wat ook niet helpt, is dat Watson en Crick in hun eigen lab weinig steun krijgen: men ziet weinig in het onderwerp en vindt dat ze te weinig progressie boeken.

Toch sprokkelt Watson stukje bij beetje de elementen bij elkaar die hij nodig heeft. Welke moleculen aan de binnenkant zitten en welke aan de buitenkant; het gegeven dat de aminozuren waarmee de dwarsverbindingen in DNA gemaakt worden in gelijke hoeveelheden voorkomen; het feit dat ook DNA een helixstructuur heeft en welke afstand er tussen de verschillende ringen moet zitten. Het meeste hiervan haalt hij uit foto’s van Franklin, die hij door de grote antipathie tussen de twee alleen indirect weet te verkrijgen. Het bouwwerk dat ze uiteindelijk maken is nog altijd een gok, maar het is een erg mooie oplossing. Dit is voor Watson en Crick reden om aan te nemen dat het wel waar moet zijn.

Waarom is die structuur zo van belang? Het is zeker een mooie structuur. Zo mooi dat die nu als symbool voor erfelijkheid dient, maar die culturele betekenis zal de natuur natuurlijk weer worst wezen. Dus wat wel?

Watson en Crick drukken het in hun artikel als volgt uit.

“It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.”

De ontdekking is dat de structuur van het DNA laat zien hoe je een precieze kopie van een gen kunt maken. De dwarsverbanden in de dubbele helix kunnen uit verschillende aminozuren bestaan, maar er zijn wel vaste paren van aminozuren. Bij celdeling kan het molecuul dus doormidden gesneden worden waarna de twee helften aangevuld kunnen worden met nieuw materiaal. Door de vaste paring kan dat maar op één manier, waardoor de kopie precies hetzelfde moet zijn als het origineel.

Het was destijds een kernprobleem hoe genetisch materiaal zo goed intact kon blijven als het bij elke celdeling opnieuw gekopieerd moest worden. De structuur van Watson en Crick loste dat op. De consequentie van dat inzicht is dat de genetische informatie omsloten zit in de volgorde van de aminozuren die de bruggen vormen. Elke brug vormt dan een letter die exact overgeschreven wordt bij deling. Dit biedt op haar beurt een verklaring voor de diversiteit van levensvormen die allemaal DNA als erfelijk materiaal gebruiken. Er kan immers op deze manier heel verschillende informatie opgeslagen worden in DNA (bijvoorbeeld voor verschillende dieren), die toch exact behouden blijft bij elke nieuwe kopie. Samen leiden deze aspecten van de structuur tot de conclusie dat DNA de drager van het genetische materiaal van levensvormen kan zijn.

‘The Double Helix’ laat zien hoeveel gokwerk er nodig was om tot deze structuur te komen, en hoe dun het bewijs voor deze structuur bij publicatie was. Laat staan voor de verdergaande conclusies die we er nu makkelijk aan kunnen verbinden. Het boekje verkondigt ook Watsons visie dat wetenschap in de eerste plaats om ideeën gaat en pas in de tweede plaats om experimenteel werk. En voor de oplettende lezer laat het zien hoe veel dat wringt. De waardeloze samenwerking tussen Watson en Franklin wordt door Watson bijvoorbeeld breed uitgemeten, maar de schuld wordt natuurlijk bij het karakter van Franklin gelegd en het feit dat ze een vrouw is. Watson lijkt zich niet schuldig te voelen over het feit dat hij haar metingen ‘leende’ zonder daar credits voor de ontdekking tegenover te stellen, terwijl het volstrekt duidelijk is dat ze zonder haar metingen nergens kwamen.

Dit is ook het mooie van het boekje. Het gebruikt een van de belangrijkste ontdekkingen uit de geschiedenis om de slechte kanten van de wetenschap te belichten. Het gaat niet bepaald over de zorgvuldigheid die je van het wetenschappelijk bedrijf mag vragen. Het gaat om het spel en het sociale proces met al haar intriges, die ook een rol spelen binnen dat systeem.

Dat brengt Watson met veel bravoure, waar je kritisch op kan zijn. Hij heeft immers een voorbeeldfunctie. Maar ik zie het meer als een karaktertrek van Watson. De onderzoeker die met Lego de structuur van DNA hielp ontdekken, is dezelfde als de onderzoeker die schaamteloos schreef over de rafelrandjes van die ontdekking. Watson was steeds iemand die zich weinig aantrok van hoe dingen horen. Ik vind het moeilijk om dat niet charmant te vinden.

Wel heb je je als lezer de plicht om je ook te verdiepen in de perspectieven van de andere spelers. Dit kun je bijvoorbeeld doen door ‘Rosalind Franklin and DNA’ van Anne Sayre te lezen. Dit boekje belicht de ontdekking vanuit het perspectief van een persoon die een voorbeeldiger wetenschapper was en die in de geschiedenisboeken thuis hoort. Want als je het mij vraagt is het Rosalind Franklin die, meer nog dan James Watson, aanspraak kan maken op de titel ‘ontdekker van de structuur van het DNA’.

Meer lezen?

Ik schreef eerder over de evolutietheorie in evolutiesnelheid en over gedachtenexperimenten als een manier om de wetenschap verder te brengen. Ik schreef over wetenschapssociologie in Lableven en De zwarte dozen van Latour.

Voor dit blogje maakte ik gebruik van The Double Helix van James Watson en Rosalind Franklin and DNA van Anne Sayre. De quote komt direct uit het oorspronkelijke artikel van Watson en Crick.

2 reacties Een reactie plaatsen

Het onbegrijpelijke brein

The Idea of the Brain van Matthew Cobb geeft lezers een inkijkje in waar de neurowetenschap vandaan komt en waar deze staat. Je leert ervan over hoe het brein werkt en over hoe de wetenschap werkt. Die dubbele laag maakt het boek zo boeiend.

Cobb is een nuchtere wetenschapshistoricus. Het zou gemakkelijk genoeg geweest zijn om te laten zien dat ideeën die we nu natuurlijk vinden, zoals specialisatie in het brein, al voorkwamen bij de oude Grieken of Islamitische geleerden en dat de voortschrijdende wetenschap steeds meer bewijs gevonden heeft voor die ideeën. Maar Cobb kiest ervoor om te laten zien hoe een idee over het brein ontstond, welke vruchten het afwierp en hoe eigenlijk steeds ook het spoor weer doodliep. Dat doet hij voor ideeën die we nu absurd vinden, zoals het idee dat het brein in het hart zit, maar ook voor ideeën die we nu voor waar aannemen zoals evolutie.

Daarmee laat hij zien dat de wetenschap niet vooruitgaat via een serie briljante ideeën en ontdekkingen, maar dat er evengoed, of zelfs vooral, toevallige ontdekkingen, verwarring en fouten nodig zijn om verder te komen. Cobb beschrijft de ideeën uit het verleden niet als stappen op weg naar ons huidige begrip, maar zoals ze vroeger gebruikt werden. Min of meer volledige theorieën in al hun complexiteit en met de bijbehorende onduidelijkheden. Dat geeft, mits je als lezer de neiging kunt onderdrukken de lijntjes naar de toekomst zelf te leggen een eerlijk beeld van de ontwikkeling van de wetenschap.

Door het boek heen valt steeds op hoe belangrijk technologie is geweest als metafoor voor het brein. Het meest algemeen begrijpen we het brein ‘als een machine’, maar eigenlijk gaf elke opwindende nieuwe technologie ook aanleiding om op een andere manier naar het brein te kijken. Dat werkte zo in twee richtingen. Technologie was een metafoor voor het brein en het brein een metafoor voor de technologie. Het brein werd gezien als een telegraaf, terwijl telegraaflijnen op hun beurt werden geïnterpreteerd in termen van zenuwactiviteit. Daarmee is het begrip van het brein dus sterk cultureel verankerd.

Wat ook opvalt is hoe weerbarstig het brein is als het gaat om het verzamelen van empirisch bewijs over haar werking. Dat gold voor de Aristotelianen die hun kennis moesten vergaren door breinen van verschillende dieren te verzamelen. Het gold ook voor de wetenschappers die stroomstootjes gingen toedienen aan het brein van zieke patiënten, maar het geldt nog steeds voor de hedendaagse neurowetenschappers. Zij komen met hun dure scanners niet verder dan te laten zien welke stukjes, met elk tientallen miljoenen cellen van het brein, een beetje actiever zijn bij het uitvoeren van een bepaalde taak.

Het lukt ook maar niet om het goede niveau van analyse te vinden. Het lijkt erop dat het brein op verschillende organisatieniveaus op een andere manier begrepen moet worden. Losse cellen werken wezenlijk anders dan groepen cellen. Op sommige niveaus is het brein gespecialiseerd en gelokaliseerd, op andere niveaus is het gedistribueerd.

Een mogelijkheid om het gedrag van groepen cellen te begrijpen is het terug te brengen naar eenvoudigere netwerken en dan op te schalen. Onderzoek aan fruitvliegjes en zebravissen kan ons misschien meer leren over het brein, dan de beste fMRI-scanners. Genetische manipulatie kan daarbij mogelijk helpen. Het maakt het mogelijk systematisch te experimenteren met hoe het gedrag van deze dieren beïnvloed wordt door kleine aanpassingen aan het brein.

Maar of we daarmee wél verder komen is nog steeds de vraag. We zullen ook nieuwe ideeën moeten ontwikkelen: nieuwe metaforen en concepten om het brein te begrijpen. Want Cobb laat zien dat de moderne breinwetenschap, met al haar empirisch geweld en technisch vernuft nog steeds beperkingen heeft. De wetenschap die valse herinneringen in dieren kan implanteren en mensen in staat kan stellen computers te besturen met hun gedachten, boekt toch weinig vooruitgang in het daadwerkelijke begrip van de werking van het brein als geheel.

Deze kwestie wordt ook door breinwetenschappers zelf opgeroepen. Eric Jonas en Konrad Paul Koning deden een poging om de technieken die neurowetenschappers gebruiken op verschillende manieren toe te passen op de MOS-6507 processor. De MOS-6507 is de chip die in de jaren ’70 in computers zat en spelletjes als Donkey Kong en Space Invaders mogelijk maakte. Het is een relatief eenvoudig apparaat waarvan de werking volledig bekend is.

Jonas en Koning brachten de structuur in kaart, schakelden sommige delen uit en deden allerlei andere dingen die neurowetenschappers zoal doen met het brein. Ze slaagden er echter niet in te achterhalen hoe informatie in die chip werd verwerkt. Dit mislukte jammerlijk. Ze concludeerden dat de technieken van de neuroscience onvoldoende geschikt waren om het noodzakelijke begrip van dit intelligente apparaat op te bouwen.

Kunnen we, vraagt Cobb, het brein leren begrijpen met de technieken die we nu tot onze beschikking hebben? En hebben we meer techniek of eerder meer verbeelding nodig om dat te doen? Cobb neigt naar het laatste, maar misschien is de vraag die het boek het meeste oproept, wat we eigenlijk bedoelen met het begrijpen van het brein.

Ooit waren we best tevreden met het idee van het brein als een computer, maar nu willen we echt meer. Ooit dachten we dat het brein de complexiteit van een stoommachine zou hebben, nu weten we echt wel beter. Maar als we Cobb’s geschiedenis serieus nemen moeten we ook meenemen dat de invulling van begrijpen mee veranderd is met de wetenschap. Elk hoofdstuk, elke metafoor, elk kernidee, bracht niet alleen begrip, maar ook een veranderende en groeiende behoefte om het brein in detail te begrijpen. Dat zal in de toekomst niet anders zijn. We blijven op reis.

Meer lezen?

Dit is de slotpost van een serie blogjes over breinwetenschap aan de hand van het boek van Matthew Cobb. De serie start met een introductie in het blogje ‘brein quintologie‘, om daarna in op zoek naar het brein in te gaan op de oude breinwetenschappen; in informatieverwerker op de toepassing van het idee van informatie en communicatie op het brein; en in gedachtenmeting op de moderne breinwetenschap.

Ik schreef al eerder over het brein. Bijvoorbeeld in ‘wil‘ waar ik inga op de wetenschappelijke discussie rondom het bewustzijn, en in ‘geheugenmachine‘ waar ik inga op de werking van het geheugen.

Ik schreef ook al eerder over wetenschapsgeschiedenis. Bijvoorbeeld in de wetenschapsgeschiedenis van Rens Bod en over de wisselwerking tussen informatiewetenschappen en technologie en in ‘reading James Gleick’s the information’. Het schrijven van Cobb doet ook sterk denken aan de wetenschapsfilosofie van Larry Laudan.

Deze blogjes zijn natuurlijk vooral bedoeld om jullie lekker te maken om The Idea of the Brain zelf te lezen.

6 reacties Een reactie plaatsen

Gedachtenmeting

Technologieontwikkeling heeft ons denken over het brein beïnvloed doordat we het brein proberen te begrijpen vanuit de werking van die machines: zoals het idee van het brein als een telefooncentrale of het brein als een computer.

Maar dankzij de technologie kunnen we ook steeds slimmere metingen aan het brein doen. Toegegeven: ook de leerlingen van Aristoteles deden aan empirische breinwetenschap – door het uiterlijk van het brein van verschillende dieren te vergelijken. Maar de moderne technologie stelt ons in staat om in levende breinen activiteit te meten, om in te grijpen in het denken met elektronica en het brein na te bootsen in computermodellen. Dat is machtig gereedschap.

Hoe ver brengt al dit technologische geweld ons eigenlijk bij het begrijpen van het brein? De moderne wetenschap is versnippert in allerlei specialismen en dit geldt ook voor het onderzoek aan het brein. Laten we er eens een aantal van bekijken.

Geheugen
Ik heb het eerder in deze serie al gehad over de lokalisatiegedachte : dat bepaalde taken op een bepaalde plek in het brein worden uitgevoerd. Maar we kunnen dit idee natuurlijk toepassen op het geheugen. Als ik aan mijn oma denk, heb ik daarvoor dan een specifieke cel of een klein groepje cellen nodig?

Het idee van lokalisatie van het geheugen heeft een grote impuls gehad door de experimenten van neurochirurg Wilder Penfield. Hij liet zien dat als het brein op specifieke plekken gestimuleerd wordt mensen zeer specifieke, levendige herinneringen rapporteren – alsof ze het op dat moment meemaakten. De suggestie dat die herinnering op die specifieke plek is opgeslagen is dan ook sterk. Ook de verwerking van zintuiglijke informatie was volgens Penfield gelokaliseerd hetgeen resulteerde in het beroemde homunculus plaatje: waar de hersenen zijn afgebeeld met specifieke delen van het lijf waar ze aan gekoppeld zijn.

Toch wierpen deze bevindingen niet meteen het idee dat herinneringen juist gedistribueerd werden opgeslagen tegen. Een probleem was dat de herinneringen die Penfield kon oproepen heel anders zijn dan normale herinneringen. Ze waren heel levendig en vol detail, terwijl ‘normale’ herinneringen juist vaag zijn en met veel raadwerk aan elkaar gehouden worden. Bovendien was zijn stimulatie vrij grofmazig waardoor het nog altijd de vraag is wat hij precies stimuleerde. Een andere vraag was hoe een herinnering precies in een hersencel opgeslagen kan zijn.

Deze laatste vraag werd beantwoord door Donald Hebb. Hij stelde dat het brein leert door het netwerk van neuronen aan te passen. Erik Kandel toonde later aan de hand van zeeslakken aan dat Hebbs hypothese correct was. Geheugen werkt via het versterken en verzwakken van connecties in het brein. Dit netwerkidee sluit niet uit dat specifieke cellen aan specifieke herinneringen gekoppeld zijn, maar hoe ‘lokaal’ of ‘geïsoleerd’ die netwerken zijn is een open vraag. We weten simpelweg niet hoeveel cellen samen een herinnering vangen, of die dicht bij elkaar zitten – en in hoeveel herinneringen elke cel een rol speelt.

Het vermogen om nieuwe herinneringen op te slaan kan kapot gaan. De patiënt Henry Molaison werd bijvoorbeeld voor epilepsie behandeld met een breinoperatie waarin delen van het brein worden verwijderd (lobotomie) – een behandeling die wel op schizofrene patiënten werd uitgevoerd.

Daarna kon Henry geen nieuwe herinneringen meer opslaan. Oude herinneringen waren nog prima en werkten zoals altijd, maar nieuwe gebeurtenissen sloeg hij gewoon niet op. Henry is uitgebreid onderzocht en daardoor hebben we veel geleerd over het brein, maar een van de meest duidelijke dingen is dat er een specifiek hersengebied is: de hippocampus, waar de opslag van herinneringen geregeld wordt.

Inmiddels weten we zoveel van de biochemie van leren, dat we valse herinneringen in muizen kunnen inplanteren met elektronica. Bepaalde cellen waarvan we weten dat ze betrokken zijn bij het herkennen van een bepaalde geur worden gestimuleerd samen met cellen die met beloning te maken hebben. Vervolgens herkennen muizen die geur, ook al hebben ze hem nooit eerder in het lab geroken.

Het neurologische onderzoek van het geheugen is dus wat paradoxaal. We weten erg veel en we begrijpen het brein zelfs zo goed dat we het kunnen controleren, terwijl we tegelijkertijd nog altijd geen antwoorden op basale vragen hebben over hoe herkenningen worden opgeslagen.

Circuits
Aangezien we weten dat herinneringen in netwerken van cellen worden opgeslagen, is het dan niet mogelijk om het brein te leren kennen door het simpelweg in kaart te brengen? Dat wil zeggen door vast te stellen welke neuronen met welke verbonden zijn?

Wetenschappers hebben dit op verschillende manieren proberen te doen. Eén manier is om het gedrag van individuele neuronen te bestuderen in het lab en in het brein. Dit onderzoek is begonnen met katten. Onderzoekers verdoofden een kat en maten de activiteit van één van de hersencellen als gevolg van lichtinval in het oog. De cel bleek alleen gevoelig voor een lijn die verticaal bewoog. Andere vormen en bewegingen hadden geen effect. Het idee was geboren dat cellen hoogst gespecialiseerd zijn.

Mensen zijn ook op deze manier onderzocht. Ook daar bleek specialisatie. Er bleken bijvoorbeeld cellen bij proefpersonen die reageerden op afbeeldingen Jennifer Aniston, maar niet op andere gezichten of beelden.

Toch is de conclusie dat er zoiets bestaat als een Jennifer-Aniston-cel niet helemaal terecht. De cel maakt immers deel uit van een netwerk. De ‘code’ voor de actrice kan verdeeld zijn over heel veel cellen waar deze toevallig bij hoort. En de cel kan bijdragen aan andere codes waar we geen weet van hebben omdat die niet getest zijn.

Door onze focus op die ene cel verliezen we het totaal uit het oog – en daardoor weten we eigenlijk nog steeds vrij weinig. De indruk die wel ontstaat is dat er een hiërarchie bestaat in het brein, waarbij sommige cellen gevoelig zijn voor veel verschillende stimuli en anderen die veel meer gespecialiseerd zijn, waarbij de gespecialiseerde cellen veel bijdragen aan de herkenning van een bepaald concept. Maar wat die ‘topcel’ dan precies codeert is alsnog een grote vraag.

Als je niet te veel wilt inzoomen op een enkele cel kun je als wetenschapper ook de bedrading als geheel onderzoeken: welke cellen zijn precies met elkaar verbonden? Dit wordt het connectome genoemd. Dit is alleen voor de meest eenvoudige dieren te doen. Een enkele hersencel kan verbindingen hebben met tientallen andere cellen en dat kan wel 30 meter bedrading betekenen.

In de jaren tachtig lukte het voor een wormpje: C. elegans. Het wormpje heeft 900 cellen, waaronder 300 neuronen. Seymour Benzer kreeg er de Nobelprijs voor. Inmiddels wordt aan een diagram van de fruitvlieg larve gewerkt. Daarmee is iets wat ook maar in de verste verte lijkt op de complexiteit van een zoogdierenbrein nog ver weg.

En dan is de vraag wat die bedrading laat zien. Onderzoek liet zien dat verantwoordelijkheden op verschillende manieren in het netwerk terecht kunnen komen. Met andere woorden: voor zover we al een eenduidig antwoord uit te halen is over wat de fysieke bedrading is, dan kan hersenactiviteit nog altijd op verschillende manieren door die bedrading lopen. Cellen kunnen verschillende rollen aannemen. Dat roept de vraag op hoe dit breinkaart project ooit inzichten gaat opleveren waar we direct mee doorkijken. Op zijn minst zullen we moeten modelleren wat er op die infrastructuur gebeurt.

Computers
Daar komen computers weer van pas het brein kan softwarematig gesimuleerd worden. Vroege pogingen lijken op wat nu het neurale netwerk genoemd wordt. Er is een input en een output en stukjes software daar tussenin (verborgen lagen) die signalen bewerken en doorgeven aan andere cellen.

In principe is dit een krachtig model van hoe het brein werkt en het heeft ons lerende en patroonherkennende computers gebracht, maar weinig inzicht in hoe het brein werkt. Op zich kan je monitoren hoe de software verandert op basis van een leertaak, maar dat heeft zo weinig inzicht gebracht dat van AI gezegd wordt dat het een soort alchemie is. Soms werkt het goed, maar soms ook niet en niemand lijkt te kunnen begrijpen waarom dan.

Een indrukwekkende loot aan deze stam zijn brein-computer interfaces. Via een implantaat bouwen wetenschappers een directe link tussen het brein en een computer. Mensen kunnen zo met hun brein een prothese leren besturen en er zijn ook pogingen om protheses voor de zintuigen, zoals de ogen, te maken. Het lijkt het ultieme bewijs dat we het brein zo goed begrijpen dat we het onder controle kunnen krijgen, maar feitelijk zien we hoe twee lerende systemen zich op elkaar aan kunnen passen. Het brein leert de input van de prothese verwerken, de prothese leert patronen in de elektriciteit van het brein te herkennen. Die lerende systemen blijken succesvol samen te kunnen werken en, hoe indrukwekkend dat ook is, het leert ons weinig over de precieze werking van het brein.

Chemie
Tot nu toe hebben we vooral de elektrische kant van het brein besproken, maar het brein is ook een chemische fabriek.

De ontdekking van LSD luidde een tijdperk in waarin de chemie van het brein volop in de belangstelling kwam te staan. De werking werd toevallig ontdekt door Albert Hofmann in 1943 toen hij het stofje, dat ontwikkeld was als middel om beter te kunnen ademen tot zich nam en tijdens een fietstochtje in een hallucinante trip belandde.

Er was wel bekend dat er stoffen waren die je stemming konden beïnvloeden, maar zulke sterke en precieze effecten op het brein waren onbekend. Al snel werden ook andere stoffen ontdekt zoals antidepressiva en lithium. De ontdekking van deze stoffen viel ongeveer samen met de vaststelling dat de overdracht van neuroactiviteit chemisch en dus niet elektrisch van aard is. Het had een enorme impact op de psychiatrie (destijds nog in de ban van psychoanalyse), maar na deze vruchtbare beginperiode liep de vondst van psychoactieve stoffen dood.

Er werden honderden chemische stoffen geïdentificeerd die op verschillende tijdschalen een effect op het brein hadden, waardoor er een nieuwe laag van complexiteit aan ons begrip van het brein werd toegevoegd. Alsof een brein dat puur elektrisch werkt al niet ingewikkeld genoeg was. Helaas begrijpen we nog weinig van de precieze rol van al deze stoffen en is het toedienen van psychoactieve stoffen aan het lichaam een vrij grofmazige methode om het brein mee te behandelen. Daarom – en omdat er al jaren geen goede kandidaten zijn – lijkt dit onderzoek een beetje op een dood spoor te zitten.

Lokalisatie
Naast lokalisatie van het geheugen is ook lokalisatie van functie nog altijd een onderwerp van onderzoek. Dit onderzoek nam in de tweede helft van de 20e eeuw een grote vlucht door fMRI. fMRI is een indrukwekkende scanningstechniek die vrij precies kan vaststellen waar er bloed door het brein stroomt. Dit wordt op haar beurt als een indicator van activiteit gezien. Vrij precies is overigens nog altijd zeer grofmazig in relatie tot individuele hersencellen: een gebiedje van één fMRI-pixel bevat 5,5 miljoen neuronen.

fMRI is populair omdat op relatief eenvoudige wijze kan worden aangetoond dat bepaalde hersengebieden actief zijn bij bepaalde taken, waardoor een hersengebied voor specifieke emoties, bepaalde soorten beelden en andere stimuli geïdentificeerd kunnen worden. Het idee achter dit programma is dat we die hersengebieden één voor één in kaart kunnen brengen, waarmee we een basis leggen om ook iets te zeggen over de samenwerking van al die gebiedjes. We kunnen de losse radertjes als het ware later weer in elkaar zetten om te laten zien hoe de machinerie van ons denken werkt.

Het probleem is echter er geen bewijs is dat zulke specialisaties bestaan. Immers dat een bepaald gedeelte actiever is tijdens een bepaalde taak zegt niet zoveel over wat het gebied precies doet en in hoeverre het steun ondervindt van andere hersenonderdelen, noch hoe het zou reageren op andere stimuli. Het is vrijwel onmogelijk om op basis van al deze losse experimenten ook maar te begrijpen hoe de hersendelen die oplichten werken.

En dan is er nog de vraag of die fMRI metingen zelf wel deugen. Omdat er zoveel statistiek nodig is om tot de beelden te komen is er een risico op ‘valse positieven’: experimenten waarin de hersendelen oplichten zonder er iets aan de hand is. Dat dit kan optreden is op spectaculaire wijze aangetoond door onderzoekers die een hersengebied vonden voor het herkennen van emoties in een dode zalm. Ze schreven het artikel over de dode zalm vervolgens precies op zoals onderzoekers die fMRI bij levende mensen toepassen doen, waardoor ze op een pijnlijke manier duidelijk maakten dat deze wetenschap niet zo sterk is als dat de auteurs zelf geloven.

Ook de interpretatie dat fMRI ten minste heeft laten zien dat lokalisatie de regel en niet de uitzondering is in het functioneren van het brein lijkt niet te kloppen. Veel experimenten laten ook zien dat veel taken in het brein gedistribueerd zijn over het hele brein. Zoals de beroemde spiegelneuronen. Eerst dachten we dat die op een bepaalde plek zaten, maar later bleek dat ze verdeeld zijn over het hele brein. Er zijn er ook veel meer dan we dachten: 11% van de neuronen uit de neocortex blijken spiegelneuronen te zijn. Eigenlijk is de uitkomst van al dit onderzoek dat lokalisatie nooit het hele verhaal vertelt en dat we nog altijd weinig weten van hoe het brein haar netwerken organiseert.

Lokalisatie van functies in netwerken van cellen is nog altijd een plausibele hypothese, maar die netwerken zijn zeker niet altijd ook geconcentreerd in de ruimte. De fMRI heeft dezelfde problemen als de Jennifer-Aniston-cel-experimenten – en die zijn nog lang niet opgelost.

Bewustzijn
Als we toch aan het meten zijn: wat zou het mooi zijn als we op een fMRI-plaatje precies konden zien waar het bewustzijn zit zodat we eindelijk kunnen vaststellen dàt, en hoe, het bewustzijn een product is van hersenactiviteit.

Dat kun je niet makkelijk met experimenten aantonen. Je moet immers onbewuste hersenactiviteit met bewuste hersenactiviteit vergelijken. Maar iemand een cognitieve taak geven, zoals in fMRI gebruikelijk is, werkt hier niet voor omdat dit allemaal ‘bewuste’ taken zijn.

Toch is er wel onderzoek uitgevoerd naar de ‘neurologische correlaten van het bewustzijn’. Men is begonnen met het meten van hersenactiviteit bij het ontwaken. Dat ligt voor de hand omdat we bij het slapen niet bewust zijn, en bij het wakker worden wel. Dat onderzoek liep echter dood omdat het signaal te vaag was.

Ander onderzoek richtte zich op de rol van hersenhelften. Dit was mogelijk bij dieren en mensen van wie de hersenhelften operatief gescheiden waren. Dit onderzoek gaf in ieder geval sterk bewijs dat het brein een rol speelt in het bewustzijn. Bij mensen met losgesneden hersenhelften kunnen de beide helften apart van elkaar bestudeerd worden, omdat de visuele input verdeeld is. Het rechteroog is gekoppeld aan de linker hersenhelft en andersom.

De experimenten laten zien dat de twee hersenhelften allebei tekenen van bewustzijn tonen, hoewel dit makkelijker te onderzoeken is voor de linker hersenhelft waar onze taalproductie zit. Beide helften lijken zich echter op geen enkele manier van de ander bewust. De suggestie van deze experimenten is dat als je het brein splitst je ook twee verschillende bewustzijnen krijgt. Dit wijst er in ieder geval op dat breinactiviteit en bewustzijn sterk samenhangen.

Nieuw onderzoek richt zich op het stimuleren van bepaalde delen van het brein. Zo zijn er delen van het brein die gevoelens van angst oproepen bij de proefpersonen als ze gestimuleerd worden. Of er een deel van de hersenen bestaat dat angstbewustzijn controleert is maar zeer de vraag. Dezelfde cellen zijn bij andere processen ook betrokken.

Er is dus nog weinig experimenteel bewijs voor de relatie tussen het brein en het bewustzijn. Genoeg om de stelling te ondersteunen dat het bewustzijn veroorzaakt wordt door het brein, maar niet genoeg om licht te werpen op hoe dat dan in zijn werk gaat. Er zijn in de laatste jaren theorieën ontwikkeld over deze relatie, maar overtuigend bewijs, of zelfs een scherp idee van hoe dat bewijs er uit moet zien is er gewoon nog niet.

Tot slot
De moderne wetenschap heeft met haar technologisch vernuft, en focus op wat meetbaar is enorm veel kennis opgeleverd over de biologie van het brein. Maar het is wel de vraag of we nu ook beter grip hebben op de werking van het brein. We zien het als een orgaan dat informatie opslaat door netwerken van cellen aan te passen. Maar hoe dat in zijn werk gaat; hoe die netwerken zelf georganiseerd zijn; wat de rol is van al die chemische stoffen die bij het proces betrokken zijn; en hoe belangrijk lokalisatie is. Eigenlijk weten we daar nog heel weinig van af.

We hebben er duizenden puzzelstukjes bij gekregen, maar niet zoveel overkoepelende nieuwe ideeën over hoe het brein zou kunnen werken. In die zin kun je je afvragen of we zoveel verder zijn dan een halve eeuw geleden. Er is door het empirische geweld en de explosie van onderzoek in de neurologische breinwetenschap veel hard bewijs, maar weinig ideeën over wat we eigenlijk proberen te bewijzen.

Een kernprobleem lijkt te zijn dat het bewijs op macroniveau: “hoe reageert het totale netwerk op een impuls?”, slecht te koppelen is aan het mesoniveau: “welke activiteit zien daarbij we in de hersenen?”, en het microniveau: “hoe reageert één cel?”. Het is natuurlijk niet uit te sluiten dat die schakels snel gevonden zullen worden, maar de bottleneck lijkt eerder in ons denken over het brein te zitten dan in de metingen, waar in de moderne tijd zo sterk de nadruk op is komen te liggen.

Meer lezen?
Dit blogje is in zijn geheel gebaseerd op ‘The Idea of the Brain’ van Matthew Cobb. Het maakt het derde deel uit van een vijfdelige serie, die begon met de post ‘brein quintologie’, verder ging met ‘op zoek naar het brein’ en ‘informatieverwerker’ en nog verder gaat met ‘het onbegrijpelijke brein‘.

Ik schreef al eens over de ontwikkeling van ‘little science naar big science‘, iets dat zich spiegelt in de breinwetenschap, besprak het bewustzijn in wil, en bewust en het geheugen in geheugenmachine.

Deze blogjes zijn natuurlijk nog het meest bedoeld om jullie lekker te maken om ‘The Idea of the Brain‘ zelf te lezen.

6 reacties Een reactie plaatsen

Op zoek naar het brein

Hoe zijn we erachter gekomen dat al onze zielenroerselen – ons denken over de meest alledaagse dingen tot de diepste vragen over onszelf en het bestaan, voortgebracht worden door een paar kilo weefsel ergens in ons hoofd?

Tot de negentiende eeuw was de vraag waar het denken plaatsvindt al even urgent als de vraag hoe het denken werkt. Omdat we nog weinig wisten van de natuurkunde en de biologie, en omdat we geen apparatuur hadden om eens goed te kijken wat er gebeurde in het lichaam. De breinwetenschap moest het tot de negentiende eeuw nog doen met veel gis- en conceptueel denkwerk. Iets waar we in de huidige, sterk experimentele wetenschap misschien juist wat meer behoefte aan hebben.

In ‘The Idea of the Brain’ laat Matthew Cobb zien dat het denken over het brein altijd sterk is beïnvloed door heersende theorieën buiten de breinwetenschap. Dat dit ideeën heeft opgeleverd waar we nog steeds op bouwen, mag haast niet verbazen.

Hart (tot 17e eeuw)
De eerste vraag die beantwoord moet worden is natuurlijk waar het brein zich bevindt, of preciezer: waar gedachten en gevoelens eigenlijk vandaan komen. Lang was het meest gegeven antwoord daarop het hart. Dat is ook niet zo vreemd als je bedenkt dat je hartslag verandert als je emotioneel wordt. Het hart is ook een actief orgaan, net zoals de gedachten actief zijn. Zonder biologielessen op de lagere school had je er waarschijnlijk net zo over gedacht.

Het is dan ook niet verrassend dat dit idee van het hart als denkorgaan lang dominant is geweest in de wetenschap. Aristoteles dacht al dat het denken in het hart zat – en tot in de middeleeuwen dacht bijna iedereen dat Aristoteles overal gelijk over had.

Het idee dat het centrum van het denken in ons hoofd zit en ideeën over de functie van de zenuwen ontstonden door experimenten op mensen en dieren. Leerlingen van Aristoteles viel het bijvoorbeeld al op dat mensenhersenen een complexere vorm hadden dan hersenen van dieren, terwijl mensen ook intelligenter leken dan dieren.

Na de Romeinse tijd lag het centrum van de wetenschap in de Arabische wereld, waar ideeën over het hart en het brein als oorsprong van ons mentale leven gebroederlijk naast elkaar bestonden. Het brein bestond misschien uit kamers met verschillende functies zoals waarnemen en inbeelden, redeneren en onthouden. Al die functies konden een eigen plek hebben in het brein. Misschien werden ze bewoond door geesten die weer hun oorsprong in het hart hadden. Al in de Romeinse tijd werd deze kamerhypothese weerlegd door anatomisch onderzoek. Er was in de anatomie van het brein niets te zien wat die functies kon verklaren.

Krachten (17e tot 18e eeuw)
In de wetenschappelijke revolutie mechaniseerde ons wereldbeeld. Wetenschap en techniek gingen hand in hand om oplossingen te vinden waarmee arbeid geautomatiseerd kon worden. Deze mechanische techniek werd vervolgens gebruikt als metafoor om mensen en dieren te begrijpen. Beroemd zijn plaatjes uit die tijd waar dieren voor het eerst als robots worden afgebeeld.

Zo verging het ook het brein. René Descartes dacht dat de geest iets fundamenteel anders was dan het lichaam en dat de geest het lichaam wist te besturen via de pijnappelklier. Het kernprobleem was hoe het brein er in kon slagen om invloed uit te oefenen op het lichaam. Dat de zenuwen een rol speelden werd algemeen aangenomen, maar hoe dat precies werkte bleef een groot raadsel. Oudere ideeën suggereerden dat die invloed het gevolg was van een bepaalde zenuwlucht (pneuma) of dat deze hydraulisch via een vloeistof werd overgebracht.

Gelukkig was de microscoop net uitgevonden. Die toonde aan dat er in de zenuwen geen ruimte was voor vloeistoffen of gassen. De filosoof John Locke stelde daarom voor dat het brein moest bestaan uit ‘denkende materie’. Dit werd als godlasterend gezien omdat de ziel dan niet onsterfelijk kon zijn. Daarnaast betekende het dat dieren, maar ook levenloze objecten, zouden kunnen denken – een idee dat iedereen absurd vond.

Elektriciteit (18e en 19e eeuw)
De opvolger van het krachtenidee was het idee van elektriciteit dat in de 18e eeuw populair werd. Hoewel dat nu een ‘correct’ idee lijkt, laat de geschiedenis vooral zien hoe weinig vooruitgang ermee geboekt werd.

Dat komt niet in de laatste plaats omdat elektriciteit zelf nog nauwelijks begrepen werd. Eerst was het nog vooral iets van circussen, waar elektriciteit als rariteit getoond werd. Later kreeg men iets meer controle met de uitvinding van de condensator en de batterij. Hoewel er bewijs was dat elektriciteit beweging kon stimuleren in kikkerbenen en in andere dieren, en dat men bepaalde sensaties elektrisch konden worden opgewekt, was geenszins duidelijk hoe dit precies samenhing met de werking van de hersenen.

Één probleem was dat zenuwsignalen veel langzamer waren dan elektriciteit in geleidende draden. Hermann von Helmholtz toonde aan dat zenuwsignalen ongeveer 30 m per seconde gingen. Dat is vrij traag. De waarneming zou dan altijd achterlopen. En ook voor het denken lijkt snelheid belangrijk. Een ander probleem was dat het niet logisch leek dat verschillende sensaties zoals zicht en gehoor dezelfde oorzaak zouden hebben. Ondanks dit gebrek aan bewijs was het idee van het elektrische brein populair. Het bekendste voorbeeld is Mary Shelley’s roman Frankenstein.

Functie (19e eeuw)
In de achttiende en negentiende eeuw ontstond ook het idee van functie en functielokalisatie. Dit past in het idee van het brein als een machine.

Het idee is dat bepaalde delen van het brein bepaalde functies vervullen. De schedelmetrie was op dit idee gebaseerd. Aan de hand van bulten in de schedel zou je iets kunnen vaststellen over iemands karakter. Schedelmetrie was altijd al controversieel en raakte uit de mode door gebrek aan bewijs.

Toch is lokalisatie geen vreemd idee. Er was bewijs doordat mensen met gedeeltelijk hersenletsel ook delen van hun vermogens kwijtraakten. Bij dieren kon je dit ook experimenteel aantonen. Door specifieke hersenbeschadigingen aan te brengen, kon worden aangetoond dat hun gedrag samenhing met de schade. En het toedienen van elektrische stoom in bepaalde delen van het brein had een vergelijkbaar effect.

Dergelijke experimenten konden natuurlijk niet bij mensen gedaan worden, hoewel sommige artsen hun kans grepen als ze konden. Berucht is het experiment op Mary Rafferty, door Roberts Bartholow. Mary’s brein lag bloot vanwege een scheur in haar schedel. Bartholow zette deze, naar eigen zeggen met goedkeuring van de patiënt, op verschillende plekken onder stroom hetgeen tot verschillende onwillekeurige reacties van de patiënt leidde.

Het experiment werd met interesse én afschuw bekeken. Het gaf steun aan het idee dat het brein gespecialiseerde gebieden kent, maar het werd ook als hoogst onethisch gezien. Naast ethische vragen was er iets anders waardoor het spoor doodliep. De experimenten met zwakstroom of via hersenbeschadiging waren zó grofmazig dat er te weinig echt nieuwe ontdekkingen mee gedaan konden worden.

Evolutie (19e eeuw)
De evolutietheorie wierp een nieuw licht op alle biologie, en dus ook op het brein. Op dit moment is het lastig een theorie te bedenken over het lichaam als het niet te verklaren is hoe een en ander geëvolueerd is, maar in de tijd van Charles Darwin moest de evolutietheorie bewijzen dat het oplossingen bood voor problemen van andere theorieën.

Om eerlijk te zijn lukte dat voor het brein aanvankelijk maar matig. Darwin was heel terughoudend met zijn ideeën over de evolutie van het brein en kwam pas geruime tijd na de ‘Origin of Species’ met het boek ‘The Descent of Man’ waarin hij zijn theorie over de evolutie van intelligentie ontvouwde.

In dit boek richt Darwin zich op de evolutie van gedrag. Hij somt gelijkenissen tussen mensen en dieren op. Insecten hebben sociale vermogens. Er zijn gelijkenissen tussen het gedrag van mensen en andere dieren. Huisdieren en primaten lijken emoties te hebben. Het past mooi in het gradualistische karakter van Darwins denken. Mensen hebben een combinatie van eigenschappen die we overal in de natuur terugvinden en die ontstaan zijn in een lange evolutionaire geschiedenis – bepaalde aspecten van de menselijke intelligentie zijn misschien verder ontwikkeld dan bij andere dieren, maar ze zijn niet essentieel verschillend.

Het was, en het is eerlijk gezegd nog steeds, zó moeilijk voor mensen om hun uitzonderingspositie in de natuur op te geven dat Darwins ideeën tot op de millimeter bevochten werden. Nog steeds heeft een wetenschapper als Frans de Waal moeite om de wetenschappelijke gemeenschap te overtuigen van het feit dat dieren empathie kunnen tonen. En het idee dat andere dieren dan mensen bewustzijn kunnen hebben wordt nog altijd bevochten.

Een belangrijk conceptueel probleem voor de evolutietheorie is dat het geen licht werpt op de relatie tussen het brein en ons bewustzijn. Hoe produceert het brein gedachten? De evolutietheorie heeft geen antwoorden. Snel na Darwins dood werd het idee van George Romanes populair dat alle materie bewustzijn heeft. Er zou een alles doordringende telepathische substantie bestaan, die los stond van de materie, maar die er wel mee kon interacteren. In de maalstroom van speculaties over het brein verdween het idee van evolutie naar de achtergrond, omdat het nog onvoldoende overtuigingskracht had.

Tot slot
Veel ingrediënten van het moderne denken over het brein hebben wortels in de vroege wetenschap: elektriciteit, lokalisatie van functie en evolutie. Maar deze jaren laten ook zien hoe een gebrek aan sterke ideeën over natuurkunde, biologie en informatiekunde de breinwetenschap bemoeilijkten.

Er was te weinig experimenteel bewijs om wetenschappers te dwingen antwoord te geven op specifieke vragen over het brein. Wetenschappers konden alleen speculeren over hoe het brein werkt. Het was daarom wachten op de twintigste eeuw waarin in de vorm van informatietechnologie, nieuwe modellen voor het begrijpen van het brein ontstonden én waar nieuwe manieren om het gedrag van het brein te leren kennen opgang deden.

Meer lezen?
Dit blogje is in zijn geheel gebaseerd op ‘The Idea of the Brain’ van Matthew Cobb. Het maakt het tweede deel uit van een serie die begin met de post ‘brein quintologie’ en verder gaat met ‘informatiewerker’, ‘gedachtenmeting‘ en ‘het onbegrijpelijke brein‘.

Over de evolutietheorie schreef ik als eens eerder in ‘evolutiesnelheid‘ over het idee dat materie bewustzijn kan hebben schrijf ik in panpsychisme.

Deze blogjes zijn natuurlijk vooral bedoeld om jullie lekker te maken om The Idea of the Brain zelf te lezen.

5 reacties Een reactie plaatsen

Brein quintologie

Hoe denken wij mensen eigenlijk over onze eigen intelligentie? Matthew Cobb probeert in ‘The Idea of the Brain’ uiteen te zetten hoe het denken over het brein zich door de tijd heen heeft ontwikkeld. Dat is snoepen natuurlijk. Wetenschapsgeschiedenis is altijd al boeiend omdat het ons iets leert over hoe we, met vallen en opstaan, aan kennis komen. Maar als het onderwerp van die geschiedenis dan ook nog het orgaan is waar we die kennis mee opdoen, dan kan een beetje kentheoreticus zijn geluk niet op. Maar Cobb maakt het ons tegelijkertijd helemaal niet makkelijk.

Cobb laat zeker zien hoeveel we meer te weten gekomen zijn over het brein in de loop van de tijd, maar ook hoeveel vragen nog open liggen – en hoe het maar de vraag is of we met de huidige wetenschappelijke aanpak antwoorden kunnen krijgen op die vragen. ‘The Idea of the Brain’ is het verslag van een onvoltooide reis. Als die reis je interesseert, dan moet je het boek zeker bestellen en lezen, maar als je meer geïnteresseerd bent in de bestemming dan is het misschien verstandig om tenminste nog een paar decennia te wachten.

Afijn. Zelf vind ik dat het de reis is die telt en daarom neem ik ook wat meer ruimte dan gebruikelijk om Cobb’s ideeën te bespreken. Ik deel dit blogje op in vijf delen. Na deze overzichtspost ga ik in het tweede blogje in op de oude geschiedenis van het denken over het brein. In de oude geschiedenis moesten we leren dat onze intelligentie geproduceerd wordt door een orgaan. We moesten leren dat het zenuwstelsel en de hersenen dat orgaan vormen. En we kwamen er achter dat het brein geen radartjes met specifieke functies heeft.

In het derde blogje over dit onderwerp ga ik in op het brein als ‘informatieverwerkende machine’. In de vroege 20e eeuw begonnen we het brein te begrijpen als een orgaan dat signalen verwerkt, en omdat we in dezelfde tijd machines gingen bouwen die dat ook deden, zoals de telegraaf -en later de computer, dachten we dat we een aardig eind waren met het begrijpen ervan. We moesten er nog achter komen dat het brein in een aantal opzichten fundamenteel anders in elkaar zit dan die machines.

In het vierde blogje ga ik in op hoe moderne wetenschappers het brein proberen te begrijpen door detailstudie van de processen die daar plaatsvinden. Ze bestuderen hersenactiviteit in zoveel detail als mogelijk; ze proberen het brein te besturen met implantaten; en ze proberen hersenprocessen na te bootsen in computers. Al die pogingen zijn op zichzelf erg indrukwekkend, maar Cobb roept wel de vraag op of we met al dat computergestuurd wetenschapsgeweld wel dichter bij het begrijpen van het brein gekomen zijn.

Tot slot ga ik in het vijfde blogje in op de overkoepelende lessen die we uit het werk van Cobb kunnen trekken: over het brein en over de hersenwetenschap. Over wat we weten, wat we nog moeten ontdekken en over de vraag of al dat gepuzzel wel zin heeft. Tot dan!

Meer lezen?

Dit is het eerste blogje van een serie over ‘The Idea of the Brain’ van Mathew Cobb. In het volgende blogje: op zoek naar het brein ga ik in op de oude breinwetenschappen; in informatieverwerker op de toepassing van het idee van informatie en communicatie op het brein; in gedachtenmeting op de moderne breinwetenschap; en in het ‘onbegrijpelijke brein‘ op de lessen die uit deze wetenschapsgeschiedenis getrokken kunnen worden.

Ik schreef al eens over het bewustzijn in ‘wil‘ en over de werking van het geheugen in ‘geheugenmachine‘

Deze blogjes zijn natuurlijk vooral bedoeld om jullie lekker te maken om The Idea of the Brain zelf te lezen.

7 reacties Een reactie plaatsen

De wetenschapsgeschiedenis van Rens Bod

In zijn boek “Een wereld vol patronen” doet Rens Bod een poging om een totaaloverzicht van de geschiedenis van menselijke kennis te geven. Alle kennis. Niet alleen die sinds de wetenschappelijke revolutie, maar ook van voor de uitvinding van de landbouw. Niet alleen westerse kennis – maar ook die in India, de Arabische wereld en China. Niet alleen de natuur-, maar ook de geesteswetenschappen. Ik weet niet zo snel hoe je een ambitieuzer project kan bedenken.

Ik begon aan “Een wereld vol patronen” omdat ik de voorganger “De verborgen wetenschappen” prachtig vond. Dat boek verbreedde mijn kennis van de wetenschapsgeschiedenis enorm, omdat ik net zoals de meeste andere bèta’s vooral geschoold was in de westerse wis- en natuurkunde, sinds de Grieken. Ik had nooit van zoiets als filologie gehoord en het was boeiend om op deze manier ingewijd te worden in de problemen die schriftgeleerden moesten oplossen, de oplossingen die ze vonden en de impact die dat denken vervolgens had op de wetenschappen die ik beter kende.

Ik heb “Een wereld vol patronen” met plezier gelezen, maar het kon me minder bekoren dan “De verborgen wetenschappen”. Dat komt voor een belangrijk deel omdat ik dat boek al gelezen had en de nieuwe verbredingen me minder raakten. Ik zou graag meer weten over hoe kennis in de prehistorie zich ontwikkelde, maar omdat we het met grottekeningen en ingekerfde werktuigen moeten doen, valt er per saldo niet zoveel over te zeggen. Het is een groot goed dat Bod de kennis van Arabische, Indiase, Chinese en oude Amerikaanse beschavingen een podium geeft, maar die brede blik zorgt ook dat de afzonderlijke verhalen nog weinig uit de verf komen.

Normatief werkt de brede blik uit het boek prima: dit zijn allemaal dingen die een wetenschapshistoricus in beschouwing zou moeten nemen. Maar de uitwerking van al die onderdelen pakt nogal schetsmatig uit, hoe grondig het onderliggende onderzoek ook is. Daar komt nog bij dat Bod, de medische wetenschap uitgezonderd, de engineering disciplines niet meeneemt in zijn overzicht. Dat is een opmerkelijke omissie. Als gebouwen, werktuigen, scheepvaart, aquaducten en stoommachines geen weerslag zijn van systematische kennis, wat dan wel? Bod slaagt erin de ambitie van een totaalgeschiedenis van menselijke kennis stevig op de kaart te zetten, maar het resultaat blijft sterk gekleurd door zijn eigen wetenschappelijke achtergrond.

Uiteraard probeert Bod ook duiding te geven aan de ontwikkeling van de menselijke kennis. Om kort te gaan, werd de mens zich eerst bewust van patronen: regelmatigheden waarmee losse feiten in verband worden gebracht, zoals de maanstanden, de tonen in gespannen snaren, of de overeenkomsten tussen verschillende bronnen. Later, vanaf de vroege oudheid, zijn mensen daar onderliggende principes bij gaan zoeken: vuistregels, wiskundige begrippen of andersoortige theorieën. De volgende stap was het vinden van herleidingen: regels waarmee principes en patronen met elkaar in verband gebracht kunnen worden, zoals de logica. Daarna verschoof de focus naar het terugbrengen van het aantal principes en gingen herleidingen een belangrijkere rol spelen. Dit mondde uit in de wetenschappelijke revolutie en in de empirische cyclus: in Bods visie een voorbeeld van een patroon in herleidingen.

Om eerlijk te zijn, vind ik deze theorie over de ontwikkeling van kennis zonde van het boek. Bod schrijft het volgende over de Indische wetenschapper Panini, die beweerde dat alle taal recursief was:

De Grieken lijken Panini’s werk niet te hebben gekend […] ze zouden Panini zeker hebben gewaardeerd met hun hang naar het ene in het vele. (P98)

Ik vermoed dat de Grieken Bods reductie van al het systematische denkwerk uit de gehele mensheid naar een dans van twee soorten begrippen -patronen en principes- om dezelfde reden hadden kunnen waarderen. Hoe krachtig is het als je al die diversiteit, al die denkwijzen, als die subtiele manieren waarop de verschillende wetenschappen elkaar gevoed en beïnvloed hebben terug kunt brengen tot een of twee makkelijk te begrijpen begrippen?

Niet zo krachtig, als je het mij vraagt. Veel mensen zullen het wel zo zien, maar ik blijk niet erg “Grieks”. Want die twee begrippen zijn maar begrippen. Ik voel me niet verlicht door het idee dat je de grammatica en de afwisseling van dag en nacht allebei als ‘patronen’ kan zien die je vanuit ‘principes’ kunt begrijpen. Dat is zó hoog over dat het afleidt van die dingen die echt boeien. Het kan toch niet zo zijn dat dit de beste manier is om een zorgvuldige vergelijking te maken tussen bijvoorbeeld de ontwikkeling van het recht en de ontwikkeling van de natuurwetenschappen in de middeleeuwen? Dat ze zich beide met principes en patronen bezighielden is misschien wel waar, maar ook nogal een lege constatering. En dat terwijl Bod juist zo zorgvuldig werk verricht heeft om al die verschillende kennis in kaart te brengen.

De theorie lijkt een poging te zijn om te laten zien dat het menselijke denken een ontwikkeling heeft doorgemaakt en mogelijk is verwetenschappelijkt. Daarmee gaat hij verder dan wetenschapsfilosofen als Popper en Laudan. Die beweren wel dat ze mechanismen voor de groei van kennis kunnen identificeren, maar passen die vervolgens eigenlijk niet toe op de geschiedenis zelf. Laat staan dat ze er een ontwikkeling in ontwaren. Toch vind ik Bod ook op dit aspect overtuigingskracht missen: er komen veel uitzonderingen voor in het boek en Bod laat het bij beschrijvingen. Een verklaring waarom het denken door de tijd veranderd zou zijn ontbreekt. Interacties tussen de kennis en de context waarin die tot stand komt blijven onderbelicht. Daardoor blijft ook dit ontwikkelingsaspect te veel in het luchtledige hangen.

Kritische noten genoeg dus, maar dit zijn nauwelijks redenen om het boek in de boekhandel te laten liggen. De kracht van het boek zit niet in de duiding, het is juist de bloemlezing. Het is de diversiteit die Bod in deze eenvoud probeert te vangen, die het boek de moeite waard maken. Ik had het liefst gezien dat Bod die diversiteit gewoon lekker vrij had gelaten, maar zo knellend is het patroon-principe-keurslijf nu ook weer niet. Je kunt er gewoon doorheen lezen en genieten van het denken van al die denkers waar je nog nooit van gehoord had, die er achster tevoorschijn komt.

Meer lezen?

Ik schreef over de groei van kennis in Het probleemoplossend vermogen van Larry Laudan, en Groeit kennis? In Anachronismen ging ik in op de moeilijkheid van het achteraf duiden van oude kennisstandaarden. Ik schreef ook al eens over het nut van Geschiedenis in het algemeen.

Er zijn weinig wetenschapshistorici die veel aandacht hebben voor de wisselwerking van de ontwikkeling van kennis en haar toepassing, maar uitzonderingen vormen wel Bruno Latour en ook The Information van James Gleick.

Zowel “De vergeten wetenschappen” en “Een wereld vol patronen” zijn het lezen waard.

4 reacties Een reactie plaatsen

Anachronismen

Imre Lakatos, de wetenschapsfilosoof, schijnt gezegd te hebben dat de wetenschapsfilosofie leeg is zonder de wetenschapsgeschiedenis en dat de wetenschapsgeschiedenis blind is zonder de wetenschapsfilosofie.

Prachtig. Het zou inderdaad vreemd zijn als filosofen, die theorieën over de wetenschap opstellen, zich niet zouden interesseren voor hoe die wetenschap zich daadwerkelijk voltrokken heeft. Nou ja. Zulke filosofen bestaan wel natuurlijk: Lakatos begon er niet voor niets over. Het is ook lastig om geschiedenis te schrijven als je dat niet vanuit een theoretisch kader doet. Er is veel wetenschapsgeschiedenis. Als je niet specifiek naar iets op zoek bent wordt het lastig het allemaal te overzien. Hoewel ik me dan weer wel afvraag of de wetenschapshistorici uit de tijd van Lakatos blij waren met de avances van de filosoof. Heel gelukkig is dat huwelijk tussen de filosofie en de geschiedenis toch nooit echt geweest.

Daar zijn goede redenen voor, maar de spelbreker die ik het boeiendst vind, is het probleem van de anachronistische kennisstandaarden.

Een anachronisme is iets dat niet in de tijd past. In de middeleeuwen keken mensen niet op hun horloge. In de jaren 90 waren er geen smartphones. In films kan het gebruik van anachronismen heel humoristisch werken. In de films van Monty Python verspreiden historische figuren zoals Koning Arthur en Jezus steeds opvallend moderne denkbeelden.

Wetenschapsfilosofen die iets willen zeggen over wat kwalitatief hoogstaande kennis is, of die echte wetenschap van valse wetenschap willen onderscheiden, lopen het risico net zo’n raar figuur te slaan als deze hoofdpersonen. Ze dringen zich niet alleen op aan de historici, maar ook aan de geschiedenis zelf. Er is geen enkel bewijs dat Aristoteles ooit gerandomiseerde dubbelblinde experimenten deed. Maakt dat hem een slechte wetenschapper?

Goed, dat was een flauwe retorische vraag, maar het punt zal duidelijk zijn: in de loop der tijd zijn de standaarden voor wat goede kennis is en voor hoe de wetenschap vooruitgang boekt veranderd. Daarmee is het anachronisme bijna onontkoombaar voor iedereen die iets verstandigs wil zeggen over de wetenschap. Hedendaagse ideeën over wetenschappelijke rationaliteit zeggen weinig over de wetenschap van vroeger en oude ideeën hebben inmiddels hun geldigheid verloren.

Het is ook een waar dilemma, want er zijn niet veel uitwegen te bedenken. Er is de olifant-in-de-porseleinkast-benadering van Karl Popper, die beweerde dat de wetenschapsfilosofie normatief is en dat het dus niet gaat over hoe wetenschap is, maar over hoe ze moet zijn. Dat zet de wetenschapsgeschiedenis buitenspel. Popper schoffeert met terugwerkende kracht alle wetenschappers die nog niet van zijn gouden standaarden op de hoogte waren en zich er niet aan konden houden.

Er is ook de olifant-in-de-porseleinkast benadering van Paul Feyerabend, die beweerde dat de wetenschapsgeschiedenis zo grillig is, dat er in het geheel niets te zeggen valt over welke benadering van de wetenschappen werkt en welke niet: anything goes. Daarmee zette hij de wetenschapsfilosofie buitenspel en reduceerde wetenschappers, goed en slecht, tot prutsers die maar wat aanklooien.

De gulden middenweg wordt bewandeld door iemand als Larry Laudan, die beweert dat er algemene principes zijn te geven voor de groei van wetenschap als geheel en tijdspecifieke invullingen van die principes die aan verandering onderhevig zijn. Volgens Laudan hebben wetenschappers altijd gewerkt aan het vergroten van het probleemoplossend vermogen van hun vak, maar verschillende ideeën gehad over hoe dat in te vullen is.

Dat klinkt een stuk eleganter dan de bruuske benadering van Popper en Feyerabend, maar je kunt je afvragen of het echt een uitweg biedt. Is het echt zoveel vriendelijker om van tijdspecifieke invullingen van kwaliteit te spreken dan om te zeggen dat alles geoorloofd is? En loopt het algemene principe niet ook het risico anachronistisch te zijn? Probleemoplossend vermogen klinkt alvast heel erg als iets van nu – en niet van alle tijden.

Wat zou het mooi zijn als de filosofen van nu met de wetenschappers van toen in gesprek konden. Ik zou er heel wat voor over hebben om in te kunnen loggen op een Zoom-call om een gesprek tussen Laudan en Aristoteles over probleemoplossend vermogen bij te wonen of met Popper over falsificatie. Of nee, als ik dan toch mag dromen: Aristoteles spreekt met Laudan over het probleem van anachronismen in de wetenschapsfilosofie.

Meer lezen?

Ik schreef over de ideeën van Larry Laudan in “Het probleemoplossend vermogen van Larry Laudan” en hij wees me in zijn boekje Progress and its Problems ook opmeet probleem van anachronismen. De ideeën van Karl Popper behandelde ik in “Groeit Kennis?” en “De drie werelden van Popper”.

De andere filosofen die ik hier noem trakteerde ik nog niet op zo’n uitgebreide bespreking. Maar het is interessant om de ideeën van Popper en Laudan eens te vergelijken met de uitkomsten van de empirische studies van de werking van wetenschap zoals ik die in “Lableven”, “De zwarte dozen van Latour” en “Big Science, Little Science” besprak.

2 reacties Een reactie plaatsen