Kees Brunia: Het Brein. Van farao tot fMRI. Een spannende wetenschapsgeschiedenis

Blog Deel twee is op 17 maart 2015 verschenen: Prof. Kees Brunia over vivisectie: Onze weg naar de kennis van het centrale zenuwstelsel is bezaaid met dode kikkers 

Kees Brunia (2015)
Het Brein. Van farao tot fMRI.

 

Prof. Kees Brunia (82) beschrijft de geschiedenis van de hersenwetenschap op een manier die ik nog niet kende. In de eerste plaats niet voor vakgenoten maar voor geïnteresseerd publiek. En dat maakt een groot verschil in leesbaarheid. In de tweede plaats door de vele citaten van de onderzoekers zelf (soms in 'vertaling' om het leesbaar te maken). Daardoor kom je in direct contact met hun gedachten, hun experimenten, hun conclusies, hun twistpunten, hun ambities. 

De vele biografische details maakt het verhaal levensecht. Inderdaad het is één groot verhaal geworden, geen studieboek. De overvloed aan illustraties, tegenwoordig een luxe in de boekenwereld (!), is essentieel voor het succes van het boek. Anatomie zonder illustraties is onzinnig. Illustraties zijn kennis. En door die illustraties zien we wat ze toen meenden te zien, of wat ze dachten te moeten zien op grond van de autoriteiten uit de oudheid [1]. 
Brunia stelt zich volledig open voor de gedachtewereld van die tijd en verhindert het zicht niet door steeds tussendoor te vertellen wat we nu weten. Hij laat de onderzoekers zelf aan het woord. Daardoor kun je met verrassend gemak in hun denkwereld verplaatsen. Dat is een ongekende ervaring. Ze worstelden toen met vragen als: wat is de functie van de hersenen, het hart, de longen, zenuwen? (hij begint bij het begin). Brunia plaatst ze in de wetenschappelijke, historische en sociale context. Onvermijdelijk is het begin van de medisch-biologische kennis nog erg algemeen en valt het samen met wetenschapsgeschiedenis. Hij geeft het verband met pas ontdekte kennis over luchtdruk, vacuüm, elektriciteit, etc. Allemaal kennis die een middelbare scholier nu uit zijn hoofd moet kennen, maar die toen de grenzen van de wetenschap vormde en bedreven werd door topwetenschappers uit die tijd.

Vaak hoor je dat alle kennis voorlopig is, maar de functie van hersenen, hart, longen en bloedsomloop behoren nu toch wel tot vaststaande kennis. Door dit boek ervaar je dat die vaststaande kennis met vallen en opstaan is verworven door mensen van vlees en bloed. En er is een niet te ontkennen vooruitgang in de wetenschap. We leven in een bevoorrechte tijd. Een extra persoonlijk accent introduceert Brunia door ieder hoofdstuk te openen met een dichterlijke, filosofische, anekdotische beschouwing in rood. Het boek is zo spannend dat ik merk dat andere boeken en blogs waar ik al aan begonnen was, blijven liggen. 

Het boek vertelt de geschiedenis van de hersenwetenschap (neurologie) vanaf de oudste geschriften. Het is ten dele ook een geschiedenis van de medische wetenschap, anatomie, biologie. Het werk is ongekend rijk geïllustreerd (200 illustraties, veel in kleur). Ook de opmaak is fraai. Zo behoort een studieboek er uit te zien. Zelfs Dick Swaab is dat niet gelukt. Het is geen studie boek neurologie, maar het geeft de ontwikkeling van de hersenwetenschap. Vlot geschreven. Voor zover ik kan nagaan is er op dit moment in het Nederlands geen vergelijkbaar boek leverbaar. Breder van opzet is: Inleiding tot de geschiedenis der geneeskunde G.A. Lindeboom (2000), maar dat is niet meer leverbaar.

Op dit moment heb ik de eerste drie (van in totaal 8) hoofdstukken gelezen. Die leveren al voldoende stof op voor twee blogs. De volgende citaten passen uitstekend in het thema waarover ik vaker geblogd en gediscussieerd heb: als je betrouwbare kennis wilt verwerven moet je religie en bijgeloof eerst verwijderen:

Hippocrates (460-370vChr) schreef een verhandeling over epilepsie:

"Het lijkt mij dat epilepsie niet heiliger is dan andere ziekten, maar dat het een afwijking is met natuurlijke oorzaak. Iets wordt goddelijk of heilig genoemd uit onwetendheid en onkunde. ... Ziekten aan de goden wijten is werk van charlatans. ... Epileptische verschijnselen zijn het gevolg van een stoornis in de hersenen, demonen komen er niet aan te pas."  (p.19). Vergelijk: [2]

Over Galenus (131-201):

"In zijn verschillende traktaten prijst Galenus de Schepper of de natuur die voor iedere structuur een passende functie heeft bedacht, en voor iedere functie een passende structuur. Bouw en functie van het organisme ziet hij als een lofzang op de Schepper." (p.30)

"God vinden door de wetenschap, dat was het ideaal van de scholastici." (p.37)

Over Vesalius: 

"Theologen die ook bij de sectie aanwezig waren, meenden dat hier het geloof in de eeuwige menselijke ziel bedreigd werd en begonnen felle discussies met de jonge geleerde. Wie wel eens geprobeerd heeft met dierenactivisten te praten over het nut van dierproeven weet hoe zo'n discussie ongeveer verloopt. Theologen hebben altijd gelijk." (p.62)

Maar zelfs de progressieve Vesalius schrijft:

"Ik heb geen doorgang kunnen vinden. We moeten het vernuft loven van de grote Bouwmeester, die maakt dat het bloed van rechts naar links zweet door openingen die aan het oog ontsnappen." (p.71)

Over de conservatieve anatoom Curtius: 

"Anatomie is een heilig vak, dat uitgeoefend moet worden als een godsdienstoefening. De uitleg van de leer getuigt immers van de goedheid en wijsheid van God." (p.66)

De citaten zijn mijn selectie. Het boek gaat niet over de verhouding wetenschap–geloof. De citaten benadrukken dat vooruitgang alleen geboekt wordt door correcte waarnemingen en experimenten, niet door boeken te lezen van autoriteiten uit het verleden. Aangezien theologie uitsluitend uit boekenwijsheid bestaat, komt de empirische benadering automatisch in botsing met de theologie. Brunia benadrukt keer op keer dat zelfs vooruitstrevende anatomen wel sectie verrichten op lijken, maar vaak zagen wat door de ouden beschreven was. Dus zo vanzelfsprekend is kijken niet. Bovendien werd er zelfs door conservatieve machthebbers in Rusland gecensureerd: "Conservatief gezag is alomtegenwoordig in kunst en wetenschap" (p.467).

Kees Brunia geeft op dit moment HOVO cursus in Utrecht over dit onderwerp, waarbij het boek fungeert als naslagwerk. Het boek is uitgegeven bij de Academische Uitgever Eburon. Hier is een interview met prof. Brunia waarin hij over zijn boek vertelt. De prijs van het boek valt eigenlijk nog wel mee voor een hardback met zoveel kleurenafbeeldingen.

Noten

1. Zelfs Leonardo da Vinci tekende details in de hersenen die hij bij vroegere autoriteiten had gelezen, maar die hij nooit gezien kon hebben. (p.48-49)
2. Volgens de Bijbel kunnen mensen door de duivel gebonden of bezeten raken. Het tweede geval is erger, omdat in dat geval de duivel, of één of meer van zijn demonen, daadwerkelijk in iemand wonen. Mattheus 4:24: "En Zijn gerucht ging van daar uit in geheel Syrië; en zij brachten tot Hem allen, die kwalijk gesteld waren, met verscheidene ziekten en pijnen bevangen zijnde, en van den duivel bezeten, en maanzieken en geraakten; en Hij genas dezelve." Hadden ze maar Hippocrates gelezen, dan hadden ze zich niet met die onzin over duivels, satan, etc beziggehouden. Dit citaat toont de gedachtewereld van het OT: in moderne ogen primitief en achterhaald. Als je het OT voor het woord van een moreel perfecte bovennatuurlijk persoon houdt, bega je een vreselijke vergissing.

Heftige emotionele reacties en stuitende onwetendheid n.a.v. drie-ouder kind

Gisteravond bracht het actualiteiten programma EENVANDAAG het bericht:

'Drie biologische ouders om ziektes te voorkomen'.

EenVandaag 4 Feb 2015

Dinsdag 3 feb 2015 werd Engeland het eerste land ter wereld dat een op IVF gebaseerde voortplantingstechniek toelaat die wel wordt aangeduid als het 'drie-ouder-kind' [1]. In Nederland is het niet toegestaan en hebben we er daarom geen ervaring mee.

Op de facebookpagina van EENVANDAAG trof ik heftige emotionele, afkeurende reacties aan die getuigen van onmetelijke onwetendheid en desinteresse om zich te verdiepen in de zaak. Maar er zijn ook ethici die de techniek afkeuren [3].

Wat is er aan de hand?
Drie-ouder kind? is dat juist? Ja, er zijn drie personen bij betrokken. Een vrouw (de moeder) die 23 chromosomen, een man (vader) die 23 chromosomen en een andere vrouw die mitochondriëen (37 genen) levert (mitochondriëen donor). Maar hun genetische bijdrage is uiterst ongelijk: de vader en moeder dragen samen 99,9% bij en de tweede vrouw draagt 0,1% bij aan het kind. Dit komt door het bizarre feit dat mitochondrieën, de energieproducerende lichaampjes in iedere cel van ons lichaam, ook DNA bevatten (slechts 37 genen). Als je het aantal genen van de mens op 22.000 stelt dan leert een simpele berekening: 37/22.000 ≈ 0,1%.
Normaal draagt de moeder 23 chromosomen + 37 genen bij aan het kind. Het enige verschil met de nieuwe techniek is dat die 37 genen van een andere vrouw afkomstig zijn.

Evolutionair verleden
Het feit dat er in mitochondriëen, dus buiten de celkern, ook DNA voorkomt is een –niet meer terug te draaien– gevolg van een bizarre gebeurtenis 1,5 miljard jaar geleden die bekend staat als de 'eukaryotic merger' of 'eukaryotic symbiosis' of 'Symbiogenesis' [2]. Door een tweede bizar verschijnsel worden mitochondriëen uitsluitend via de moeder (eicel) doorgegeven aan het nageslacht. De vader draagt daar niets aan bij. Mitochondriëen worden via de vrouwelijke lijn doorgegeven. En daar zijn goede evolutionaire redenen voor [4].

Is deze techniek onnatuurlijk?
Ja, natuurlijk is dat onnatuurlijk omdat normaal ieder kind maar twee ouders heeft. Is drie ouders erg? De derde 'ouder' kun je eigenlijk niet een volwaardige 'ouder' noemen omdat de genetische bijdrage maar 0,1% is. Deze techniek is net zo onnatuurlijk als IVF waar het op gebaseerd is. Anti-conceptiemiddelen, de pil, gezinsplanning, etc zijn ook onnatuurlijk en erfelijke ziektes zijn natuurlijk omdat ze ontstaan door spontane natuurlijke mutaties in DNA.

Waarom willen mensen dit?
Omdat mitochondriëen DNA bevatten kunnen er ook mutaties optreden. Vrouwen die een mitochondriale ziekte hebben, geven dit door aan hun kinderen (zonen en dochters). Hun dochters geven dit weer door aan hun kinderen. Mitochondriale ziektes erven via de vrouwelijke lijn over. Voor vrouwen met die ziekte is de nieuwe techniek een manier om gezonde kinderen te krijgen die genetisch van jezelf zijn. Voor meer achtergrond zie het Nature news artikel van 3 feb [5].

Wat zijn de ethische bezwaren?
1) Omdat de techniek risico's heeft omdat het nog nooit is uitgeprobeerd op mensen en het daarom theoretisch mogelijk is dat er alsnog een kind met een afwijking ontstaat [3].
2) deze techniek is in feite 'germ-line gene-therapy' ('germline engineering') omdat die mitochondriëen (van de tweede vrouw) steeds naar iedere volgende generatie worden doorgegeven met alle risico's vandien [3].
3) waarom miljoenen dollars verspillen aan een handvol vrouwen met erfelijke mitochondriale ziektes die graag genetisch eigen kinderen willen en die bijvoorbeeld ook kinderen zouden kunnen adopteren? [3].
4) het is een 'designer-baby'...
5) er kan een mismatch ontstaan tussen het genoom (DNA) van de eerste vrouw (de biologische moeder) en de mitochondriëen van de tweede vrouw. 

Weerlegging van de bezwaren
1) dat het nog nooit is uitgeprobeerd op mensen is niet te weerleggen zonder dat het voor de eerste keer wordt toegepast op mensen. Die mensen moeten volledig op de hoogte gebracht zijn van de risicos (informed consent). Iedere nieuwe medische techniek en geneesmiddel is ooit eens voor de eerste keer op mensen uitgeprobeerd.
2) dit is géén gen-therapie: er wordt niet aan genen 'gesleuteld'. Er worden géén losse genen getransplanteerd. Er wordt alleen gebruik gemaakt van intacte, gezonde mitochondriëen waarin de genen op standaard manier opgeborgen zitten. NB: ieder kind krijgt mitochondriëen die van generatie op generatie wordt doorgegeven (via de vrouwelijke lijn), dus dat is natuurlijk. Als de techniek succesvol is, heeft ze géén nadelige effecten op het genetisch erfgoed van de mensheid, alleen gunstige effecten op de nakomelingen van de behandelde echtparen.
3) ditzelfde bezwaar kan ingebracht worden tegen IVF als techniek om kinderwens in vervulling te laten gaan bij ouders waarbij het niet op natuurlijke weg lukt. En bij vele andere zeldzame ziektes. Ik zou graag horen van de ethicus hoe hij/zij berekent welke ziektes de moeite waard zijn om miljoenen dollars aan te besteden.
4) het is géén 'designer baby' want er wordt niet gesleuteld aan genen. Er worden nieuwe combinaties gemaakt van bestaande genomen. Sowieso is 'designer' zwaar overtrokken, want we corrigeren tot nu toe alleen schadelijke mutaties [6].
5) dit is vooral een wetenschappelijk-technisch bezwaar. Maar iedere voortplantingsdaad is een experiment of de mitochondriëen van de vrouw passen bij de genen van de vader. Als er een mismatch (incompatibiliteit) zou bestaan zou dat in een vroeg stadium van de ontwikkeling van het embryo tot problemen kunnen leiden. Net als bij iedere 'normale' zwangerschap. 

Ik ben een voorstander van de techniek op voorwaarde dat de drie betrokkenen volledig geïnformeerd worden over alle onzekerheden; vrijwillig instemmen met de procedure; het uitvoeren van de techniek beperkt wordt tot een klein aantal ziekenhuizen die er een vergunning voor hebben; de indicaties voor de behandeling geregeld zijn; en de gezondheid van het kind op de lange termijn gemonitord wordt; en geregeld wordt dat het kind recht heeft op informatie over zijn oorsprong.

Noten

1. MPs say yes to three-person babies 3 Feb 2015
2. Behalve wikipedia zie ook mijn boekbespreking (Lynn Margulis) op mijn WDW website over deze gebeurtenis. Achtergrond:
3. Françoise Baylis Ethical Objections to Mitochondrial Replacement 2 Jul 2013
4. Zie mijn Mendels Demon review.  (Mark Ridley)
5. Scientists cheer vote to allow three-person embryos  Nature 3 Feb 2015 (gratis). Eerder verscheen achtergrond artikel: Reproductive medicine: The power of three Nature 21 May 2014 (gratis)
6. Designer baby? Nee! die mensen hebben echt helemaal geen idee wat een echte 'designer baby' zou kunnen zijn! Wat mij betreft: het DNA zodanig corrigeren dat er geen erfelijke ziektes optreden, geen kanker; immuniteit voor alle besmettelijke ziektes, geen ouderdomsverschijnselen zoals verminderde spierkracht en uithoudingsvermogen, nieren en lever; goede ononderbroken slaap, goede ogen, oren, geheugen, geen dementie en tenslotte een levenslange vitaliteit tot een plotselinge dood op je 80e! En dat is in feite niets anders dan een goede gezondheid. Een echte designer baby begint bij het geven van eigenschappen die nog geen mens bezit (bijvoorbeeld een IQ groter dan 200).

Vorige blog over dit onderwerp

Mijlpaal in prenatale diagnostiek: compleet dna van embryo uit bloed van de moeder bepaald 20 juli 2012

Is er orde in de natuur?

Is er orde in de biologische wereld? 

Neem een voorbeeld uit mijn eigen vakgebied: de mens heeft 46 chromosomen. Dus orde. Maar, er zijn individuen die 47 chromosomen hebben. Ze hebben chromosoom 21 in drievoud in plaats van tweevoud (zoals de rest van de mensheid). Is er nu nog steeds orde? Nu, er is geen chaos. De mens heeft 46 óf 47 chromosomen. Maar er zijn méér afwijkingen. Bij kanker zie je een waanzinnig groot aantal chromosoomafwijkingen in de tumorcellen. Het lijkt wel chaos. Dus: is er orde in chromosomen? Ja, behalve in een aantal clinisch vaststelbare chromosoomafwijkingen en kanker. Is dat orde? Het lijkt mij nogal subjectief. Het is maar hoe je 'orde' definieert. 

Een ander, beroemd voorbeeld is de vraag: zit er orde in de planten- en dierenwereld? Ja, zei Linnaeus en hij deelde de planten en dierenwereld in, in ordes, families, geslachten, soorten en ondersoorten. Dit werkte geweldig totdat men tegen twijfelgevallen aanliep. Darwin vond het soortbegrip maar een menselijke uitvinding. Soorten bestaan niet objectief. Kun je objectief vaststellen waar de grens ligt tussen een soort en een ondersoort? Toen bacteriën ontdekt werden, kwam men er achter dat het soortbegrip daar slecht werkte.

Zit er orde in de dierenwereld? Ja, je hebt: insecten, vogels, reptielen en zoogdieren. Complicaties zijn: vogels die dinosaurierkenmerken hebben of dinosauriërs met veren; zoogdieren met reptielkenmerken, of reptielen met zoogdierkenmerken. Orde? Relatief.

Ananas. Deze komt aardig in de buurt van zeshoekige cellen...

 

Heeft de ananas echt Fibonacci spiralen? (= wiskundige regelmatige reeks) (zie mijn blog: Zomergast Ionica Smeets, Wilfried de Jong, Fibonacci, Ananas, God). Toen Ionica de spiralen op een meegebrachte ananas liet zien, maakte Wilfried spontaan de (cruciale!) observatie dat die ananas "een kleine afwijking had. Het is een beetje gekke ananas. Sommige spiralen zijn wel een beetje moeilijk te zien". Ze zijn minder precies dan je denkt. Planten zijn niet perfect mathematisch gevormd. Als planten door een computer gegenereerd worden, zie je onmiddellijk dat ze niet levens-echt zijn. Dus: is er orde? Ja, bij benadering. Het is dus enigszins subjectief om te zeggen of ananassen beantwoorden aan de Fibonacci reeks. Er is geen ja of nee.

Zit er orde in ons planetenstelsel? De Grieken dachten dat planeten perfect cirkelvormige banen hadden. De cirkel was de meest perfecte vorm. Perfecte orde! Maar het bleken geen cirkels maar ellipsen te zijn. Orde? Ja, als je het begrip aanpast.
De aarde draait om haar as. Dat is orde. Maar de as wiebelt. Orde? Ja, er zit een patroon in: Axial tilt, Axial precession, etc. Orde? Altijd raak, als je maar je formule aanpast voor wat orde inhoudt.
Deze vind ik altijd fascinerend: de dagen worden langer vanaf 21 december, maar niet echt regelmatig. Of niet logisch. De vroegere zonsopkomst loopt niet in de pas met de latere zonsondergang. Waarom is dat nu weer? Is dat regelmaat?

Orde in de scheikunde? Ja, zei  Mendelejev! Kijk maar: het Periodiek Systeem der Elementen. Er zit structuur in het periodiek systeem. Maar er zijn elementen die niet in de natuur voorkomen. En elementen met een atoomnummer hoger dan 82 (lood) vervallen door radioactieve processen tot elementen met lagere atoomnummers. Instabiel. Orde? Ja, maar radioactiviteit compliceert de orde.

Theodor Benfey's spiral
periodic table (wiki)

Al vrij snel bleek de manier van weergave van het Periodiek Systeem niet de enige manier te zijn. Een schatting is dat er behalve Mendelejev nog zo'n 700 alternatieve manieren zijn gepubliceerd om 'de regelmaat' in het PS weer te geven: cirkelvorming, cilindrisch, pyramide vormig, tot de Theodor Benfey's spiraalvormige PS en drie-dimensionale systemen. Deze alternatieve vormen zijn voorgesteld om bepaald eigenschappen beter tot hun recht te laten komen. Orde? Ja, zoveel als er manieren zijn om tegen de werkelijkheid aan te kijken.

Periodiek systeem, (wenteltrap) Wolf, 1941

De vraag 'Is er orde in de natuur?' is betekenisloos als je het begrip 'orde' niet goed definieert. En je kunt 'orde' zo definiëren dat je altijd orde in de natuur vindt. Desnoods met de chaostheorie! (Lorenz attractor, Strange attractors)

De vraag: Is de werkelijkheid logisch geordend? is net zo v(r)aag als: is de werkelijkheid getalsmatig geordend? Ja, de mens heeft 2 ogen, 2 benen, 2 armen, 2 longen, etc. Geen 2 neuzen, maar wel 2 neusgaten. Geen twee hersenen, maar wel twee hersenhelften. Geen twee harten, maar het hart heeft wel 2 helften. Orde is een subjectief begrip. De orde zit in je hoofd. De logica zit in je hoofd.

Bronnen

• blog Jan Riemersma De Ridder & Rutten, "En dus bestaat God" vormde de inspiratie voor dit blog.
• Zomergast Ionica Smeets, Wilfried de Jong, Fibonacci, Ananas, God 
  
• A New Pattern in Nature. Een leuk vlog van Sabine Hossenfelder over vlakvullende patronen in de natuur met 'ronde hoeken'. Het is helemaal geen 'new pattern', maar wiskundigen hebben het pas nu ontdekt. Dit voorbeeld laat ook weer zien dat de vraag 'Is er orde in de natuur?' afhangt van je definitie van 'orde'!