WERELD & DENKEN
 
 

Neurologie, grote hersenen, overzicht

De grote hersenen zijn de grote bovenkant van het brein:

En is ook een groot aantal namen voor. De meest gebruikte is "cortex". De eerste dubbelfunctie is dat bij slechts ietwat nadere beschouwing dit grote groene gebied bestaat uit twee delen: een cingulate cortex onder en een neocortex boven:

De cingulate cortex, in de meer lagere dus primitievere positie, onderscheidt zich uiterlijk door weinig welvingen, en voornamelijk in de lengterichting - die in de neocortex zijn in de dwarsrichting. Innerlijk onderscheiden de twee zich door het aantal onderscheidbare neuronlagen: vijf voor de cingulate en zes voor de neocortex.

En nog algemener is "cortex" de term voor "buitenste laag", zodat je ook zoiets hebt als de cortex cerebelli, de buitenste laag van het cerebellum of "kleine hersenen".

Daarom ook veelgebruikt is "cerebrum".

De cortex zijnde het deel van het brein dat het meest opzichtig de mens onderscheidt van de overige zoogdieren en verdere levensvormen, is meteen de vraag, welke essentiële functie het cerebrum vervult. En hier is het verrassende antwoord: geen.

En daar is eigenlijk nauwelijks enige twijfel over, als je kijkt naar dit geval (cnn.com, 13-10-2009 uitleg of detail ):
  Born with half a brain, woman living full life

Michelle Mack has turned medical thinking upside down.
    Born with only half a brain, Mack can speak normally, graduated from high school and has an uncanny knack for dates.
    At 27, doctors determined that the right side of her brain had essentially rewired itself to make up for function that was likely lost during a pre-birth stroke. ...

Had iets dergelijks de emotie-organen, of nog helderder, de hersenstam getroffen, dan was het slachtoffer morsdood. Oftewel: de cortex vervult geen levens-essentiële functie. Een conclusie verder onderschreven door bekende gevallen van mensen die tijdens het leven een kogel door hun cortex kregen, en het redelijk normaal overleefden.

Waarop onmiddellijk de brandende vraag opduikt: Wat dan wel? Dus maar meteen het antwoord gegeven: de cortex is een geheugensysteem. Net als het cerebellum (rechtsonder in de illustraties boven), waarin ervaringen met beweging en waarneming worden opgeslagen, ten einde, door de verzamelde ervaringen, preciezer te kunnen bewegen  . Uiterst belangrijk. Maar ook in dat geval ... (newscientist.com, 10-09-2012 uitleg of detail ):
  Woman of 24 found to have no cerebellum in her brain

DON’T mind the gap. A woman has reached the age of 24 without anyone realising she was missing a large part of her brain. The case highlights just how adaptable the organ is. ...

Een blik op de bedrading rond het cerebellum laat zien dat de basale, essentiële, functionaliteit wordt gedaan elders in de hersenstam, en dat het cerebellum een correctie daarop aanbrengt. Bij uitval van de laatste is er altijd nog het eerste. Hoewel op termijn bij situaties van overleven en op de schaal van de soort, functioneren zonder cerebellum natuurlijk onmogelijk is.

De voorbeelden van schade aan de cortex laten zien dat de cortex voor het geheel van het menselijk functioneren een soortgelijke rol vervult: het is niet direct levens-essentieel, maar wel op termijn en voor de lange duur enzovoort een essentiele aanvulling.

Dan is de volgende vraag: Waaruit bestaat die aanvulling? Het eerste dat daarover gezegd moet worden is in het negatieve. Een misverstand waar ook deze auteur aan leed door het beeld dat je in de loop van opleiding en door binnensijpelende informatie wordt opgedrongen: de grote hersenen hebben niet een exclusief menselijke fiunctie. Al vanaf het redelijke begin van de ontwikkeling van een brein tijdens de evolutie, zijn er zowel voorlopers van het cerebellum als het cerebrum (van hier uitleg of detail en hier uitleg of detail ):

De derde benoemde structuur, het (optic0 tectum, is het centrum dat de ooginformatie verwerkt, en bij mensen het bovenste deel van de hersenstam is (midden-hersenstam: lichtbruin in het schema - lichtgeel: geurcentrum).

Dus reeds vroeg in de evolutie heeft het cerebrum een centrale functie vervult, zij het mogelijk anders dan nu.

Maar wat dan? Hier is het nuttig om over te stappen van de verschillen met het cerebellum, naar de overeenkomsten. Beide zijn het grote onderdelen van het brein. Beide hebben een algemene structuur die bestaat uit een boom van verbindingen en een buitenste vel gevuld met neuronen die het rekenwerk doen. Beide vellen moeten kennelijk zo groot mogelijk zijn en zijn daarom in talloze kronkels gevouwen. Die boomstructuur is niet duidelijk in bovenste illustraties omdat daar de verbindingen zijn weggelaten, dus daarom deze aanvullende (aanzicht/doorsnede van achteren):

En dit is schematisch - ter plekke van de vertakkingen boven is er (bijna) niets anders dan vertakkingen - en ze zijn er ook naar de hier lege windingen links- en rechtonder. De vertakkingen en overige verbindingen vullen tweederde van de ruimte ingenomen door de cortex, het vel met neuronen zelf ongeveer een derde - zoals aangegeven door het stippelijntje.

De inwendige strcutuur van de buitenste lagen vertoont ook overeenkomsten: ze bestaan alle drie, cerebellum, cingulate cortex en neocortex, uit neuronen in onderscheidbare lagen, te onderscheiden door het soort neuronen, en het aantal lagen is in het cerebellum drie, cingulate vijf, en neocortex zes. Natuurlijk wijzende op de complexiteit van de vervulde functie.

Van het cerebellum is de functionaliteit beschreven hier  (maar let op: dit is geen standaardtheorie): het verzamelt ervaringen met bewegingen en bijpassende waarnemingen, slaat die naast elkaar op, en middelt ze, eventueel met wat verfijning met behulp van interne filtering.

De cingulate cortex heeft meer lagen neuronen. Kan dus ook meer informatie opslaan. Maar niet gewoon achter elkaar, want dan zou je alleen een grotere laag nodig hebben. Die extra informatie is kennelijk aan de andere informatie gebonden. De extra lagen kunnen extra ordeningen opslaan.

Een extra ordening naast het gewoon bij elkaar optellen van verschillende uitvoering van een bepaalde bewegingsautomatiek, is tijd. Basaal: het constateren dat er een verband bestaat tussen twee bewegingshandelingen dat als je de een hebt doorlopen, daarna de andere volgt hoewel dat niet vastligt in de automatiek zelf. Of ook wel: het idee van oorzaak en gevolg, los van dat twee zaken via automatiek aan elkaar verbonden zijn.

Waarvoor een principieel simpele aanpak bestaat: je slaat ze achter elkaar op in een rijtje. Zodat je aan de plaats in het rijtje kan zien wat eerder kwam en wat later. In het cerebellum wordt dat dus juist niet gedaan - dat slaat willekeurig op.

Van verschillende soorten opslag zijn in de informatietechnologie voorbeelden voor handen. Op een harde schijf wordt informatie opgeslagen op de eerste de beste vrije ruimte die gevonden wordt vanaf het punt waar de schrijfeenheid op dat moment is. Zoals in het cerebellum, waarbij dat cerebellum niet eens bijhoudt waar er al geschreven is, zodat het heel erg groot moet zijn.

Op een ouderwetse magnetisch tape-opslag gelijksoortig als een cassettebandje en dergelijke, wordt de informatie achter elkaar gezet. Hoe later, hoe verderop de tape.

Dit is een manier, maar niet erg flexibel.

Principiëler is het verschil binnen programmatuur. Moet een compterprogramma iets opslaan, dan kan het dat kwijt op verschillende manieren gedefinieerd binnen de computerertaal zelf. De meeste daarvan zijn van de "harde schijf-structuur: je schrijft redelijk willekeurig wat weg naar een beschikbare plaats of maakt die. Maar soms is de volgorde van belang. Een mogelijkheid is het gebruik van wat heet een "linked list": daarin heeft iedere opslagplaats een verwijzing naar wat ervoor staat en wat erachter. Het informatieblokje heeft eraan vatsgepakt een blokje "voorganger" en "opvolger". Het geheugenblok heeft extra informatie erin, en bevat tezamen meerdere elementen.

En zo leidt, uitgaande van een tijdsongebonden opslag in het cerebellum met drie lagen, tot een tijdsgebonden opslag met meer dan drie lagen, de extra lagen (mede) dragende de volgorde-informatie. Dit dan slaande op de cingulate cortex.

De neocortex heeft weer een laag extra. Dat heeft hier ook een mogelijke verklaring, gegeven in de beschrijving geheten "emotie-organen"  , maar wat tevens een beschrijving is van verschillende soorten geheugen. Daarin is gesteld dat de cingulate cortex de opslag is voor dagelijkse gebeurtenissen en handelingen, met hun tijdsordening. En de neocortex voor de opslag nadat die ervaringen en waarnemingen eerst door een abstractie-analysator zijn gehaald: de hippocampus. De extra laag in de neocortex zou dan de verbanden in abstracties kunnen verzorgen.

Nu is er één ding wel volkomen duidelijk: als er één ding is waarin de mens zich dramatisch onderscheidt van zijn overige diersoorten, naast de enorme omvang van zijn cortex, is het enorme verschil in het omgaan met abstracties. Wat het meest duidelijk wordt aangegeven met de term "wetenschap". Daarin is de mens zo goed geworden, dat ze zichzelf en de rest van de dierenwereld kan uitroeien, mocht daartoe het besluit worden genomen. En in welke richting de mens zich lijkt te bewegen zonder dat besluit te hebben genomen, maar doodgewoon door onkunde in het omgaan met die capaciteiten tot het creeëren en verwerken van abstracties.

Waarna de rest van hoe het in de cortex werkt redelijk onbelangrijk lijkt, ten opzichte van de opgave om er eerst maar eens mee te leren omgaan. Voor wie dat laatste meteen wil aanpakken, ga naar Cognitieve dementie  .

Voor wie hier doorleest: naast de boom van verbindingen met zijn stam in ruggemerg en hersenstam, bevat die grote ruimte met verbindingen van de cortex nog een tweede soort: de onderlinge verbindingen. Hier twee voorbeelden van MRI-afbeeldingen van die verbindingen (van hier uitleg of detail en hier uitleg of detail - de verschillen door verschillen in afbeeldingstechnieken):
 

Dit is vermoedelijk daar dat het grote verschil tussen mens en voorgangers schuilt.

Want ook primitievere dieren hebben een hippocampus, en maken dus abstracties. Waarvoor de behoefte een voor de hand liggende is: je wilt als dierlijk individu dolgraag weten of de beweging die je met je ogen waarneeemt die is van een soortgenoot, of van een roofdier. Dat is klassificatie. Klassificatie is hetzelfde als abstractie.

In de groei van de cortex van de soorten vanaf de gemeenschappelijke voorvader met de apen, is op een gegeven moment een overgang overschreden (een faseovergang  ) waardoor het effectiever werd een groot deel van de besturing van het dagelijkse functioneren van de emotie-organen en hersanstam over te laten nemen door de cortex. Waarbij ergens ook datgene ontstaan moet zijn dat de mens aanduidt met "bewustzijn".

Dit wat betreft het overzich van de werking van de cortex - de details van bijvoorbeeld de verbindingen gaan daaraan voorbij.

Waarna men kan kiezen: ga alsnog verder naar cognitieve dementie  , gaande over de risico's en uitwassen van deze processen, of ga eerst naar de enige uitingsvorm ervan: de taal  . Maar wat natuurlijk bij verder doorwerken op hetzelfde neerkomt.


Naar Neurologie, organisatie  , Psychologie lijst  , Psychologie overzicht  , of site home  .

 


21 nov.2016