De neurale basis voor bewustzijn

Bewustzijn is misschien wel de meest complexe eigenschap van de mens. Het is een aangeboren capaciteit, die beïnvloed wordt door cultuur. Bewustzijn is daarom een moeilijk te definiëren begrip en moeilijk te onderzoeken. Toch wordt er veel onderzoek gedaan of er een neurale basis bestaat voor het bewustzijn.

Verschillende definities van bewustzijn

De meeste definities verwijzen naar drie verschillende aspecten van bewustzijn: waakzaamheid, bewustzijn van de wereld om je heen en bewustzijn van jezelf.

Bewustzijn wordt vaak beschreven als “het vermogen om zelfbewust te zijn en betekenis te geven aan eigen ervaringen”. Het wordt ook vaak opgedeeld in twee delen; het ene gedeelte is gebaseerd op sensorische data en het andere gedeelte heeft betrekking op het construeren van betekenis. De eerste vorm, je bewustzijn van sensorische stimuli en kennis, is een consequentie van het leven. De tweede vorm van bewustzijn heeft betrekking op betekenis geven aan de geselecteerde sensorische stimuli.

Een andere definitie bestaat uit twee niveaus van bewustzijn. Het eerste niveau wordt gekenmerkt door waakzaamheid, achtergrondemoties en een laag niveau van aandacht. Bewustzijn van gebeurtenissen in dit level is van voorbijgaande aard. Het tweede niveau van bewustzijn integreert gebeurtenissen in een individuele geschiedenis, bestaande uit het verleden, het heden en toekomstige gebeurtenissen.

Bewustzijn is subjectief, het is alleen waarneembaar bij en door jezelf, dit wordt het eerste persoonsperspectief genoemd. Dit maakt het een moeilijk te onderzoeken fenomeen omdat het niet te observeren is door anderen.

Bewustzijn in de hersenen

Wanneer er wordt gekeken naar de driedeling waakzaamheid, bewustzijn van de wereld om je heen en bewustzijn van jezelf, kunnen er verschillende neurale correlaten in de hersenen gevonden worden.

Waakzaamheid

Waakzaamheid, of wakker zijn, is een vereiste om je bewust te zijn van de wereld om je heen en om je bewust te zijn van jezelf. Een belangrijk hersengebied dat hierbij betrokken is, is de centrale hersenstam. Voornamelijk de gebieden die betrokken zijn bij de activatietoestand van het centrale en autonome zenuwstelsel en motivatie, het reticulair activatie systeem (RAS). De activiteit in dit gebied bepaalt de mate van bewustzijn overdag en kan variëren van alerte waakzaamheid tot diepe slaap.

Bewustzijn van de wereld en jezelf

Bewustzijn van de wereld en jezelf is moeilijker te relateren aan neurale correlaten dan bewustzijn als waakzaamheid. Daarnaast is bewustzijn niet hetzelfde als bewust zijn van jezelf. De basis van bewustzijn wordt veelal onderzocht door te zoeken naar neurale processen die plaatsvinden wanneer we ons bewust zijn van iets. Deze onderzoeken worden gedaan met “normale” proefpersonen en proefpersonen met verschillende aandoeningen.

Onderzoekparadigma’s

Veel onderzoekparadigma’s die gebruikt worden zijn: binoculaire rivaliteit, stimulus “crowding”, inattentional blindness, attentional blinks, motion-induced blindness en visual masking:

• Binoculaire rivaliteit is het feit dat wanneer een bepaald stimulus patroon gepresenteerd wordt aan het ene oog terwijl er een ander patroon getoond wordt aan het andere oog, je het ene moment het ene patroon ziet en het andere moment het andere patroon.
• Stimulus “crowding” is het niet kunnen identificeren van een stimulus wanneer het is omgeven door afleidende stimuli.
• Inattentional blindness treedt op wanneer iemand een object dat zich in het gezichtsveld bevindt niet opmerkt, meestal is dit een onverwacht object en is het volledig te zien.
• Attentional blinks is het fenomeen dat iemand een tweede stimulus niet opmerkt als deze heel kort op een eerste stimulus volgt.
• Motion-induced blindness is een perceptuele illusie waarbij een visuele stimulus lijkt te verdwijnen door een bewegende achtergrond.
• En visual masking is het reduceren of elimineren van zichtbaarheid van een stimulus, de target, door het presenteren van een tweede korte stimulus, het masker.

Tijdens deze studies wordt er gekeken naar hersenactiviteit in de visuele cortex en wordt visueel bewustzijn onderzocht. Resultaten tonen aan dat niet alleen visuele corticale gebieden correleren met visueel bewustzijn. Perceptuele verandering tijdens het binoculaire rivaliteit paradigma laat bijvoorbeeld ook associaties zien met activiteit in de frontale en pariëtale cortex, deze gebieden zijn betrokken bij aandachtsverschuiving.

Elke waarneming is gebaseerd op veranderde activiteit in populaties van corticale neuronen in het gebied van de geassocieerde cortex dat de relevante stimulus verwerkt. Deze integreert het met informatie uit andere modaliteiten en contextuele invloeden. De waargenomen correlaties suggereren dat de activiteit in de visuele cortex noodzakelijk zijn voor het visuele bewustzijn, echter is activiteit in deze gebieden en omliggende gebieden geen voldoende oorzaak voor stimulusbewustzijn en er is nog geen specifieke locatie van bewustzijn aan te wijzen.

Klinisch pathologisch onderzoek

Klinisch pathologisch bewijs wordt ook veel gebruikt om de neurale basis voor bewustzijn te begrijpen. Een veel onderzocht fenomeen is blindzien, dit is een stoornis in de visuele waarneming waarbij men zich niet bewust is van een object dat zich in het gezichtsveld bevindt, maar waarbij men wel in staat is dit object op onbewust niveau te identificeren.

Studies naar patiënten met blindzien tonen aan dat de stimuli die niet gezien worden wel activiteit genereren in extrastriate gebieden (deze bevinden zich naast de primair visuele cortex en zijn ook bij betrokken bij de verwerking van visuele stimuli), dit suggereert dat deze corticale gebieden ook nodig zijn voor succesvol gedrag in de afwezigheid van bewustzijn. Dit is dus bewijs tegen de aanname dat extrastriate activiteit noodzakelijk is voor bewustzijn. Bij blindzien is er namelijk sprake van onbewuste stimulusverwerking.

Zo is er dus verschillend bewijs voor het al dan niet bestaan van een neurale basis voor bewustzijn. Studies naar “normale” proefpersonen suggereren dat bewust zijn van sensorische stimuli corticale activiteit met zich meebrengt in de sensorische corticale gebieden, frontale en pariëtale gebieden die aandacht en andere cognitieve functies ondersteunen. Echter is er nog geen specifieke neurale basis voor bewustzijn in de hersenen geïdentificeerd.