Dit is een zakpijp.
De zakpijp kan ons zijn visie op de noodzaak van hersenen vertellen. De zakpijp hoort, net als wij mensen, bij de chordadieren. Hij heeft een klein beetje hersenen en een soort ruggenwervel. Zijn hersenen sturen bevelen via het ruggenmerg door het lichaam naar beneden, en in ruil daarvoor vertelt het lichaam hem interessante nieuwtjes. Bij een mens krijgen de hersenen bijvoorbeeld van de ogen het beeld door van een verkeersbord, en bij de zakpijp krijgen de hersenen via de ogen door dat een vis zijn weg kruist. Bij een mens komt via de huidsensoren informatie binnen over de buitentemperatuur, en bij de zakpijp komt via de huidsensoren informatie binnen over de watertemperatuur in de diepere waterlagen. Bij een mens komt informatie binnen dat het eten hier lekker is, en bij een zakpijp... ook.
Met deze informatie navigeert de jonge zakpijp door de grote oceaan. Hij zoekt een plekje dat hij heel prettig vindt. Zodra hij een rotsblok heeft gevonden dat volgens hem veilig is, de goede temperatuur heeft en in een voedselrijke omgeving ligt, gaat hij daar wonen. De zakpijp is namelijk een dier met een vaste woonplaats: heeft hij zich ergens gevestigd, dan blijft hij daar, wat er ook gebeurt. Het eerste wat de zakpijp in zijn nieuwe woonplaats doet is dit: hij eet zijn hersenen op. Ach, waarom ook niet? Leven en zakpijp zijn kan ook zonder.
Daniel Wolpert is niet alleen een veelvoudig onderscheiden ingenieur en arts, maar ook een wetenschapper die deze instelling van de zakpijp bijzonder veelzeggend vindt. Zijn stelling luidt: De enige reden om hersenen te hebben is beweging. In eerste instantie klinkt dat zo banaal dat je de neiging hebt hem uit te lachen. Maar misschien vinden we de verkeerde dingen wel banaal.
Beweging is het meest bijzondere wat wij levende wezens ooit tot stand hebben gebracht. Er is geen andere reden om spieren te hebben, geen andere reden om zenuwen aan deze spieren te hebben en waarschijnlijk geen andere reden om hersenen te hebben. Alles wat de mensheid ooit heeft veranderd, was alleen mogelijk doordat wij ons kunnen bewegen. Beweging is niet alleen lopen of met een bal gooien, maar ook een gezichtsuitdrukking, het articuleren van woorden of het uitvoeren van plannen. Onze hersenen coördineren zintuigen en gebruiken ervaring om beweging te veroorzaken. Bewegingen van de mond of de handen, beweging over enkele kilometers of een paar millimeter. Vaak kunnen we de wereld ook beïnvloeden door beweging te onderdrukken. Maar als je een boom bent, heb je geen keus tussen twee opties en dan heb je dus ook geen hersenen nodig.
De eenvoudige zakpijp heeft geen hersenen meer nodig als hij op één plek zit. Dan is de tijd van bewegen voorbij, zodat de hersenen niet langer nodig zijn. Denken zonder beweging heeft minder zin dan het hebben van een mondgat voor plankton. Dat laatste heeft hoogstens een beetje invloed op het evenwicht in de wereld.
Wij mensen zijn heel trots op onze bijzonder ingewikkelde hersenen. Nadenken over grondwetten, filosofie, natuurkunde of religie is een topprestatie en kan bijzonder doordachte bewegingen veroorzaken. Het is indrukwekkend dat onze hersenen zoiets kunnen, maar in de loop der tijd is onze bewondering ontaard. Wij schrijven opeens al onze ervaringen toe aan ons hoofd: of we ons goed voelen, blij of tevreden zijn. En als we onzeker, bang of depressief zijn, schamen we ons voor de schijnbaar kapotte computer in ons hoofd. Het filosoferen over of onderzoek doen naar de natuurwetenschap is en blijft een zaak van het hoofd, maar ons ‘ik’ is meer dan dat.
Deze les leren we uitgerekend van de darm. Een orgaan dat bekendstaat om kleine bruine hoopjes en scheten in verschillende trompetklanken. Precies dit orgaan zorgt in het onderzoek op dit moment voor een denkomslag, want men begint voorzichtig vraagtekens te zetten bij de absoluut leidende positie van de hersenen. De darm bevat niet alleen onvoorstelbaar veel zenuwen, maar – vergeleken met de rest van het lichaam – ook onvoorstelbaar veel andersoortige zenuwen. De darm bezit een enorm arsenaal aan verschillende signaalstoffen, isolatiematerialen voor zenuwen en soorten bekleding. Er is maar één orgaan dat ook zo’n grote verscheidenheid bezit: de hersenen. Het zenuwstelsel van de darm wordt daarom ook wel darmhersenen genoemd, juist omdat het zo groot is en in chemisch opzicht al even complex. Als de darm alleen in staat zou zijn voedsel te transporteren en ons af en toe te laten boeren, zou zo’n uitgekiend zenuwstelsel een rare energieverspilling zijn. Geen enkel lichaam zou dergelijke neuronennetwerken bouwen voor een eenvoudig poepgat. Er moet dus meer aan de hand zijn.
Wij mensen weten eigenlijk al heel lang wat het wetenschappelijk onderzoek nu pas langzaam ontdekt: ons buikgevoel, ons instinct, bepaalt voor een groot deel hoe het met ons gaat. Wij ‘schijten van angst’ of we ‘doen het in onze broek’ als we bang zijn. We ‘slikken een teleurstelling weg’ en moeten een nederlaag ‘eerst even verteren’ en iemand kan ons ‘het leven zuur maken’ door een gemene opmerking. Als we verliefd zijn, hebben we ‘vlinders in de buik’. Ons ‘ik’ bestaat uit hoofd én buik, inmiddels niet alleen meer bij wijze van spreken, maar steeds vaker ook in het laboratorium.
Hoe de darmen de hersenen beïnvloeden
Als wetenschappers gevoelens onderzoeken, proberen ze altijd eerst iets te meten. Ze delen punten uit in geval van eventuele zelfmoordneigingen, ze meten hormoonspiegels als het om liefde gaat of testen pillen tegen angst. Dat ziet er voor buitenstaanders vaak niet bepaald romantisch uit. In Frankfurt is zelfs een onderzoek gedaan waarbij de wetenschappers uitwendige hersenscans maakten terwijl een helper met een tandenborstel de genitaliën van de proefpersonen kietelde. Door dit soort experimenten ontdekt men in welke hersengebieden signalen uit bepaalde delen van het lichaam terechtkomen, zodat het gemakkelijker wordt de hersenen in kaart te brengen.
Daardoor weten we inmiddels dat signalen van de genitaliën midden boven, vlak onder de schedel, binnenkomen. Angst ontstaat in het inwendige van de hersenen, tussen de beide oren. Voor het vormen van woorden is een gebied verantwoordelijk dat iets boven de slapen zit. Morele gedachten ontstaan achter het voorhoofd enzovoort. Om de relatie tussen darm en hersenen beter te begrijpen, moeten we de communicatieroutes nalopen – de route van de signalen van de buik naar het hoofd – en kijken wat ze daar kunnen veroorzaken.
Signalen uit de darm kunnen in verschillende hersengebieden terechtkomen, maar niet in alle. Ze komen bijvoorbeeld nooit in de visuele cortex, die in het achterhoofd zit. Als dat wel zo was, zouden we beelden of effecten zien van wat er in de darm gebeurt. Waar ze wel langskomen, is de insula, het limbisch systeem, de prefrontale cortex, de amygdala, de hippocampus en de cortex cingularis anterior. Neurowetenschappers zullen misschien protesteren als ik de vermogens van deze gebieden als volgt samenvat: ‘ik’-gevoel, emotieverwerking, moraal, angstgevoelens, geheugen en motivatie. Dat betekent niet dat onze darm onze morele gedachten aanstuurt, maar hij heeft wel de mogelijkheid ze te beïnvloeden. Men zal verschillende testen in het laboratorium moeten doen om dergelijke mogelijkheden beter te onderzoeken.
De zwemmende muis is een van de experimenten uit het onderzoek naar motivatie en depressie. Een muis wordt in een klein bakje water gezet, maar met zijn pootjes kan hij de bodem niet raken. Dus zwemt hij rondjes, want hij wil weer aan land. De vraag is dan: hoelang zal de muis bereid zijn te zwemmen om zijn wens te vervullen? In feite is dat dé levensvraag. Hoe sterk gaan we op zoek naar iets wat er volgens ons moet zijn? Dat kan iets concreets zijn zoals de grond onder onze voeten of iets abstracts zoals bevrediging en plezier.
Muizen met depressieve neigingen blijven niet lang zwemmen en gaan steeds weer roerloos drijven. In hun hersenen kunnen remmende signalen kennelijk veel beter worden doorgestuurd dan motiverende en aansporende impulsen. Bovendien reageren ze sterker op stress. Normaal gesproken kan men met dergelijke muizen nieuwe antidepressiva onderzoeken; zwemmen ze na inname langer, dan is dat een interessante aanwijzing dat een bepaalde stof zou kunnen werken.
De onderzoekers uit het team van de Ierse wetenschapper John Cryan gingen nog een stapje verder. Ze voerden de helft van hun muizen met een bacterie die de darm verzorgt: Lactobacillus rhamnosus JB-1. Het idee dat je het gedrag van muizen via hun buik kunt veranderen, was in 2011 nog heel nieuw. De muizen met de opgepepte darm zwommen inderdaad niet alleen langer en met meer hoop, maar in hun bloed bleken ook minder stresshormonen te zitten. Bovendien scoorden ze bij geheugen- en leertesten duidelijker beter dan hun soortgenoten. Maar als de wetenschappers de zogenoemde nervus vagus doorsneden, was er geen verschil meer tussen de groepen muizen.
Deze zenuw is de belangrijkste en snelste weg van de darm naar de hersenen. Hij loopt door het middenrif, langs de slokdarm omhoog tussen longen en hart, en door de keel tot in de hersenen. Tijdens een onderzoek bij mensen kon men vaststellen dat de proefpersonen zich goed voelden of bang werden als de zenuw met bepaalde frequenties werd gestimuleerd. Sinds 2010 is in Europa zelfs een therapie bij depressies toegestaan die erop gebaseerd is de nervus vagus zo te prikkelen dat de patiënt zich beter voelt. Deze zenuw functioneert dus een beetje zoals een telefoonkabel naar de hoofdcentrale waarlangs een buitendienstmedewerker zijn indrukken doorgeeft.
De hersenen hebben deze informatie nodig om zich een beeld te kunnen vormen van wat er in het lichaam gebeurt. Ze zitten namelijk veel geïsoleerder en worden veel beter beschermd dan welk ander orgaan ook: ze zitten in een benige schedel, ingepakt in een dik hersenvlies en filteren elke druppel bloed nog een keer extra voordat die de hersenen binnen mag. De darm bevindt zich echter midden in alle drukte. Hij kent alle moleculen uit onze laatste maaltijd, onderschept nieuwsgierig rondzwemmende hormonen uit het bloed, vraagt de immuuncellen hoe hun dag is geweest en luistert aandachtig naar het gezoem van de darmbacteriën. Hij kan de hersenen dingen over ons vertellen waar niemand anders ook maar een vermoeden van zou hebben.
De darm verzamelt al deze informatie niet alleen met behulp van een groot zenuwstelsel, maar ook op een gigantisch oppervlak. Daardoor is hij het grootste sensorische orgaan. In vergelijking hiermee stellen de ogen, oren of huid niets voor. Hun informatie gaat naar het bewustzijn en wordt gebruikt om op de omgeving te kunnen reageren. Je zou ze dus de parkeerhulpen van ons leven kunnen noemen. Maar de darm is een gigantische matrix; hij voelt ons gevoelsleven en werkt in ons onderbewustzijn.