geest

Een hedendaagse scan met MRI. (Wikimedia commons)

Het voortbestaan van je identiteit

Onze hersenen zijn berucht als onderwerp van enkele van de lastigste filosofische vragen. Hier gaan we in op de kwestie van identiteit.

Wat is je identiteit?

Je identiteit of `ik’-gevoel is de beleving dat je in jouw hoofd zit en niet in het hoofd van een ander. Je beleeft bewust wat er zich in jouw hoofd afspeelt, maar je hebt geen directe toegang tot wat er in andermans hoofd gebeurt. Het is een subjectieve ervaring.

We hebben het gevoel dat we dezelfde persoon zijn als gisteren, of vorig jaar. In werkelijk veranderen we sterk. De moleculen waaruit we bestaan worden continu vervangen, maar nog belangrijker, de structuren en patronen in onze hersenen veranderen ook steeds.

We vergeten veel, leren nieuwe dingen bij, onze omgeving verandert. Een mens kan sterk veranderen in tien of twintig jaar, helemaal gedurende de ontwikkeling van kind tot volwassene. Als je al lang een dagboek bijhoudt is het interessant om eens terug te lezen wat je jaren geleden deed en dacht.

Continuïteit

Toch beschouw je je nog steeds als diezelfde persoon. Het lijkt alsof er een continuïteit is in je identiteit. Ook als je ontwaakt uit slaap, coma of verdoving voel je je nog steeds dezelfde persoon, ondanks het feit dat je bewustzijn onderbroken is geweest.

Anderen blijven je ook zien als dezelfde persoon, maar om andere redenen. Bijvoorbeeld omdat je op korte termijn nauwelijks verandert. Maar ook mensen die je lang niet hebben gezien zullen je nog als dezelfde persoon beschouwen. Zelfs als ze je niet meer kunnen herkennen aan je uiterlijk of gedrag, zullen ze je identificeren op basis van je naam, achtergrond, of gezamenlijke herinneringen.

Een hedendaagse scan met MRI. Kunnen we onze identiteit uploaden uit onze hersenen? (Wikimedia commons)
Een hedendaagse scan met MRI. Kunnen we onze identiteit uploaden uit onze hersenen? (Wikimedia commons)

Een kopie maken

Laten we enkele gedachtenexperimenten doen. Stel dat teleportatie mogelijk zou zijn. De structuur van je hersenen wordt met zeer hoge resolutie gescand, veel beter dan op dit moment mogelijk is. Deze informatie wordt elders gebruikt om een identieke versie van jou te maken. Ondertussen wordt het origineel (jij!) vernietigd, dus ogenschijnlijk ben je geteleporteerd.

Zou die nieuwe versie van jou zich dan nog dezelfde persoon voelen als jou? Waarschijnlijk wel, want alle herinneringen, persoonlijke kenmerken en vaardigheden zijn hetzelfde. En anderen zullen er ook zo tegenaan kijken, die zien geen verschil. Kunnen we dan zeggen dat je `ik’ probleemloos voortleeft in de kopie? Dit ligt wat ingewikkelder.

Welke kopie heeft jouw identiteit?

Stel dat je niet een kopie maakt, maar twee of zelfs een heleboel. Dan zou je `ik’ zich in elk van die kopieën bevinden. Als je het aan ze zou vragen zou elke kopie vinden dat ze dezelfde identiteit hebben als de oorspronkelijke persoon. Maar dat lijkt onmogelijk, tenzij je identiteit zich kan opsplitsen. Hoe kan je de beleving hebben in meerdere hoofden tegelijk te zitten? In de ene wel en de andere niet is ook niet logisch. Dan is de consequentie dat je `ik’ zich waarschijnlijk in geen enkele kopie bevindt.

Een ander gezichtspunt is als het origineel behouden blijft terwijl er een kopie gemaakt wordt. Je identiteit zou zich zeker nog in het origineel bevinden, als de scantechnologie niets verandert aan je. Het lijkt niet aannemelijk dat het `ik’ ook naar de kopie zou gaan.

De conclusie lijkt te zijn dat elke kopie die wordt gemaakt een compleet andere identiteit heeft als de oorspronkelijke persoon, ook al zijn ze identiek op het moment dat de kopie gemaakt wordt.

Je brein uploaden en identiteit

Is je identiteit dan onlosmakelijk verbonden aan je hersenen?

Een ander gedachtenexperiment is om alle informatie in je hersenen heel geleidelijk te `uploaden‘ naar een computer. Hierbij nemen we aan dat onze geest substraat onafhankelijk is, dus het maakt niet uit of die zich bevindt in biologische hersenen, of bijvoorbeeld in silicium chips. Je vervangt hersencel na hersencel door computerhardware en -software die de precieze structuur en functie van de hersenen simuleren. Als je deze procedure geleidelijk uitvoert zal je er niks van merken en blijft je `ik’ tijdens elk tussenstadium bestaan. Het eindresultaat is dat je hersenen zijn geupload in een computer.

Het ziet er naar uit dat je `ik’ zich dan dus ook netjes in de computer bevindt. Als je nu kopieën gaat maken van je `silicium brein’ (een stuk makkelijker dan bij de biologische hersenen), loop je weer tegen dezelfde problemen aan. Heeft het zin om een kopie van je hersenen te maken als backup voor als je hersenbeschadiging oploopt of doodgaat? Waarschijnlijk zou het resultaat een ander persoon zijn.

Is het `ik’ misschien een grote illusie?

Als het `ik’ een volledig subjectieve beleving is, kan het dan een illusie zijn? Is het hele concept onzinnig?

De consequentie hiervan is dat je er dan geen probleem mee zou moeten hebben als je zelf gedood wordt, mits er tegelijkertijd elders een exacte kopie van je wordt gemaakt. Netto verplaats je dan alleen, per slot van rekening. Echter je overlevingsdrang zou koste wat kost willen voorkomen dat je origineel wordt vernietigd.

Maar dan nog. Levende wezens hebben nu eenmaal een sterke drang tot overleven. Dit is een logisch product van evolutie; soorten zonder die eigenschap zouden snel uitsterven. Kan het zo zijn dat deze drang de enige reden is dat je niet akkoord zou gaan met bovengenoemde procedure, waarbij je vernietigd wordt terwijl er een exacte kopie gemaakt?

Ik ben zelf van mening dat een zekere mate van ruimtelijke continuïteit essentieel is voor het behoud van je identiteit. Je kunt het verplaatsen naar een ander medium, maar dan wel geleidelijk. Een exacte kopie die afzonderlijk gemaakt wordt kan je niet beschouwen als jezelf.

Hoe denken jullie hierover?

Een enkele zenuwcel is al enorm ingewikkeld. Dendrieten (links) verwerken signalen en geven ze door aan de soma (het centrale gedeelte), die ze (na een bepaalde prikkel) doorstuurt via het axon (de gele kabel rechts) naar de uitlopers. Dit nog eens maal honderd miljard. Dit overkopiëren is extreem lastig (maar in theorie ooit haalbaar).

Kan de menselijke geest overgezet worden in een computer?

Transhumanisten geloven dat ons brein niets meer is dan een bijzonder ingewikkelde organische computer. Volgens hen zullen we op een dag ons brein kunnen uploaden in een computer. Een mens zou op die manier onsterfelijk worden. Hebben ze gelijk?

Als we onze geest in een computer zouden kunnen uploaden, zouden we onsterfelijk worden.
Als we onze geest in een computer zouden kunnen uploaden, zouden we onsterfelijk worden.

Bestaat onze geest alleen uit onze hersenen in werking?
Ons brein bestaat uit zo’n 100 miljard neuronen, hersencellen. Ook deze neuronen hebben weer een ingewikkelde structuur met dendrieten, die informatie lezen (en zelf tot eenvoudige bewerkingen, zoals het herkennen van ritmes, in staat zijn) en axonen (die prikkels an andere cellen doorgeven). Neuronen communiceren met elkaar via stroomstootjes en signaalstoffen. Als de signalen in dendrieten een bepaalde drempelwaarde overschrijden, vuurt het neuron een signaal af door zijn axon (of axonen). Neuronen kunnen ook de signalen van andere neuronen in een dendriet van een derde neuron blokkeren. Met andere woorden: je kan een neuron beter vergelijken met een klein computertje dan met een enkele schakeling. Ons brein kan wolken neurotransmitters uitscheiden die invloed hebben op de snelheid waarmee neuronen communiceren. Cafeïne uit koffie, bijvoorbeeld, blokkeert de afbraak van de neurotransmitter dopamine, waardoor neuronen actief blijven.

Neurologen vermoeden dat de kern van ons bewustzijn ligt in alleen de neuronen van het centrale zenuwstelsel (onze hersenen) en de manier waarop deze met elkaar zijn verbonden. Chemisch geheugen, waarvan ooit werd vermoed dat het bestond, is niet aangetoond. Ook voor de omstreden  theorie van Roger Penrose c.s. dat er in onze neuronen kwantumcomputertjes in de microtubuli (celstructuren in onder meer neuronen) zitten, Orch-OR, ontbreekt ieder bewijs.

Wel zijn er aanwijzingen dat grote aantallen samenwerkende neuronen elektromagnetische velden opwekken en dat er op die manier een soort veldeffect optreedt. Dit sluit aan bij ontdekkingen dat zwakke stromen door de hersenen het gedachtenproces kunnen beïnvloeden.

Is onze geest oneindig complex?
Als we er van uitgaan dat onze geest in zijn geheel in onze hersenpan zit, is het antwoord hierop: nee. Er is immers maar een eindig aantal atomen in onze hersenpan aanwezig. Ook lijkt een groot deel van de hersenen niet gebruikt te worden door neuronen, maar bestaat uit ondersteunend weefsel dat de zeer veel energie verbruikende neuronen van voeding en zuurstof voorziet. Het is dus in principe mogelijk om eke hersencel te kopiëren naar een kunstmatig brein. Wel moeten deze neuronen dan qua functionaliteit nauwkeurig  na worden gebootst.

Een enkele zenuwcel is al enorm ingewikkeld. Dendrieten (links) verwerken signalen en geven ze door aan de soma (het centrale gedeelte), die ze (na een bepaalde prikkel) doorstuurt via het axon (de gele kabel rechts) naar de uitlopers. Dit nog eens maal honderd miljard. Dit overkopiëren is extreem lastig (maar in theorie ooit haalbaar).
Een enkele zenuwcel is al enorm ingewikkeld. Dendrieten (links) verwerken signalen en geven ze door aan de soma (het centrale gedeelte, met groene celkern), die ze (na een bepaalde prikkel) doorstuurt via het axon (de gele kabel rechts) naar de uitlopers. Dit nog eens maal honderd miljard. Dit overkopiëren is extreem lastig (maar in theorie ooit haalbaar).

Hoe zou onze geest kunnen worden gekopieerd?
Eerdere ideeën dat ons brein een tabula rasa is en in principe net als een harde schijf kan worden gewist en opnieuw geprogrammeerd, kloppen niet. Onze hersenen passen zich fysiek aan aan prikkels. Neuronen vormen nieuwe verbindingen (en verbreken soms andere) als we bijvoorbeeld een nieuwe sport leren, een cursus volgen of een ander land bezoeken. Neurologen denken nu dat als alle onderlinge verbindingen plus het gedrag van neuronen zouden worden afgelezen en worden overgekopieerd, in principe het gehele brein is over te brengen naar een ander medium, een computer bijvoorbeeld. Wel moeten deze kunstneuronen een onderling gedrag hebben dat te vergelijken is met dat van echte neuronen.

Dit zou uiterst ingewikkeld zijn, ver buiten bereik van de moderne wetenschap, maar wel haalbaar met zeer ver ontwikkelde nanotechnologie. Sondes op nanoschaal (in de praktijk: zeer dunne draden en sensoren) zouden tussen de neuronen moeten bewegen en registreren waar de neuronen zich bevinden en hoe ze onderling verbonden zijn. Ook moet vast worden gesteld met welke neuronen precies alle dendrieten en axonen verbonden zijn. Een uiterst ingewikkelde klus, omdat alleen al een enkel  neuron honderden dwarsverbindingen heeft met andere neuronen. Letterlijk al die dwarsverbindingen moeten worden gereproduceerd. Alleen al de informatieinhoud hiervan is enorm: stel dat je alle neuronen een volgnummer geeft, dan betekent dit een gemiddeld indexgetal van elf cijfers.

Daarmee ben je er nog niet: je moet namelijk ook aangeven welke dendriet van het  neuron met het axon van een bepaald ander neuron in verbinding staat. Elk neuron heeft tot ongeveer duizend dendrieten en een axon, dat zich vertakt in meerdere synapsen. Een axon kan met de dendrieten van honderden andere neuronen in verbinding staan.

Duizend (of een miljard) harde schijven vol
Als je al deze getallen met elkaar vermenigvuldigt, blijkt wel dat we het over een extreem ingewikkeld systeem hebben dat de rekencapaciteit van zelfs onze ingewikkeldste computer ver te boven gaat. Alleen al dit systeem 1:1 beschrijven (meer dan honderd miljard neuronen die op duizend verschillende manieren met elkaar verbonden zijn) betekent  een informatieinhoud van plm. vijftien tot zestien cijfers. Honderd tot  duizend harde schijven van een terabyte vol dus.Veel, maar in principe haalbaar.

Dat wil zeggen: als de precieze plaats waar axonen en dendrieten onderling verbonden zijn niet ter zake doet. Doet die wel ter zake, en laten we dat veiligheidshalve aannemen, dan komen er nog tot zes nullen bij. Wellicht (het nachtmerriescenario) zijn er ook nog binnen het neuron structuren die ter zake doen. We komen in dat laatste geval uit rond ver boven het getal van Avogadro aan bytes. Dan moet je al die gesimuleerde neuronen nog aan het werk zetten en hun onderlinge positie vergelijken. Mogelijk moet ook rekening worden gehouden met de effecten van de begeleidende cellen. Het brein krijgt deze informatieverwerking voor elkaar met slechts veertig watt aan vermogen. Het is de vraag of dat de eerste computers die een menselijke geest  downloaden en draaien, ook gaat lukken.

Kortom: in theorie is het mogelijk, maar verwacht minimaal vijftig jaar voor het gaat lukken. Tenzij er methodes worden ontwikkeld om sluipwegen te vinden en te ontdekken welke vereenvoudigingen kunnen zonder de essentie van onze geest aan te tasten. Ongetwijfeld zullen die er zijn, maar alleen de tijd zal het leren of deze ook daadwerkelijk de datum in kwestie van de eerste download dichterbij brengen.

Lees ook:
Hoeveel informatie bevat de menselijke geest?

Soms laten neuronen hun dendrieten door kleine buisjes groeien. Kan je op die manier mensen met een dwarslaesie weer laten lopen?

Communicatie tussen computer en hersencellen dichterbij

Het antwoord op een vraag binnenkrijgen zodra je hem in gedachten formuleert? Een extreem lastige differentiaalvergelijking in een fractie van een seconde oplossen? Een herinnering uploaden naar een computer om hem met je vriend of vriendin te kunnen delen of zelfs je complete geest van het ene lichaam naar het andere overhevelen? Het klinkt als krankzinnige science-fiction, maar recent onderzoek toont aan dat het mogelijk is om hersencellen met chips te laten communiceren.

Hersen-computer interface
Het zou enorm veel mogelijkheden opleveren als we er op de een of andere manier in zouden slagen computerchips met menselijke neuronen te laten communiceren.

Brein-computerinterface, schematisch.
Brein-computerinterface, schematisch.

De hersen-computer interface, of wetware, zoals transhumanisten dit concept noemen, is één van de meest veelbelovende technologieën om de menselijke capaciteiten op te voeren. Onze menselijke brein heeft een aantal unieke capaciteiten die nog niet door computers zijn geëvenaard. Daarentegen bezitten computers een aantal vaardigheden die voor mensen jaloersmakend zijn. Computers hebben bijvoorbeeld niet het minste probleem om dingen als getallen of een complete encyclopedie als teksten te onthouden en kunnen rekenen met letterlijk de snelheid van het licht. Waarom niet het beste van twee werelden samenvoegen? Helaas zijn er nog veel problemen met het uitvoerenvan dit idee. Zo is nog verre van duidelijk hoe het menselijke brein op grotere schaal functioneert.

Neuronen en computers praten totaal andere taal
Begrijp je je computer niet? Geen wonder. De tegenwoordige generatie computers werkt met stroomstootjes die in twee varianten voorkomen: ‘uit’ en ‘aan’. De computer moet exact gesynchroniseerd blijven om zo te bewerkstelligen dat er geen communicatiestoornissen optreden: de inwendige klok. Neuronen werken op een heel andere manier. Om te beginnen heeft ons brein meer weg van een extreem complex driedimensionaal spinnenweb dan van het strak geregelde inwendige van een computer. Neuronen zijn zowel rekeneenheden  als doorgeefmiddelen voor informatie. Je kan ze misschien nog wel het beste vergelijken met de futuristische memristoren. Ook de signaaloverdracht tussen neuronen is totaal anders dan tussen computeronderdelen. Weliswaar wisselen neuronen stroomstoten via de lange, uitgestrekte dendrieten, maar ook de snelheid waarmee deze worden afgevuurd is van belang. Kortom: samenwerking tussen computers en hersencellen is erg lastig.

Kunstmatige dendrieten gebouwd
Het is al langer bekend dat zenuwcellen hun lange uitlopers laten zoeken naar andere zenuwcellen. Tot nu toe was nog niet opgehelderd of dit het resultaat is van toevalsprocessen of dat er een bepaald signaal is waardoor deze worden geprikkeld.

Soms laten neuronen hun dendrieten door kleine buisjes groeien. Kan je op die manier mensen met een dwarslaesie weer laten lopen?
Soms laten neuronen hun dendrieten door kleine buisjes groeien. Kan je op die manier mensen met een dwarslaesie weer laten lopen?

Op grond van eerdere experimenten werd al vermoed dat elektrische spanning hier iets mee te maken heeft. Het is onderzoekers nu voor het eerst gelukt om zenuwcellen van een muis hun dendrieten in een buisje te laten groeien en het parcours van het buisje te laten volgen – naar een andere zenuwcel. In principe kan je op die manier een neuraal netwerk van zenuwcellen bouwen, verwachten de onderzoekers. De onderzoeker hopen de onderlinge communicatie tussen zenuwcellen af te kunnen luisteren en er zo achter kunnen komen hoe zenuwcellen onderling communiceren. Als eerste praktische toepassing zou een computer signalen die binnenkomen van één kant, kunnen versterken en doorgeven aan de andere kant. Een uitkomst voor patiënten met een dwarslaesie, waarbij de zenuwbaan tussen hersenen en onderste ledematen is doorgesneden. Mogelijk wordt het in een later stadium ook mogelijk om informatie uit te wisselen met het menselijk brein.

Klopt de theorie dat onze geest geheel bepaald wordt door de hersenen, of is er meer dan we kunnen vermoeden?

Hoeveel informatie bevat de menselijke geest?

Hoeveel ruimte heb je minimaal nodig om informatie op te slaan?  Zou je de menselijke geest in een eindige hoeveelheid materie op kunnen sluiten? Om hoeveel materie gaat het dan ongeveer?

Hoeveel kan je in een atoom kwijt?
In principe kan je per atoom 1,3 bit informatie opslaan. Rekenen is dus makkelijk. Laten we uitgaan van doorsnee koolstofatomen, C-12 dus. Een terabyte (de informatieinhoud van een gemiddelde harde schijf) is tien picogram, ongeveer een bacterie. Alle, ja alle, ooit in druk verschenen of op websites gepubliceerde tekst in de menselijke geschiedenis, van de eerste papyrus tot de twaalfde kladversie van je rapport, dat je baas in zijn bureaulade laat verstoffen is samen iets meer: 200 petabytes;vijfentwintig microgram, een stofje. Alle digitale informatie die er in 2009 in de wereld bestond,  een halve zettabyte, is een tiende gram, ongeveer een erwt. Aldus vrij naar Wikipedia’s overzicht van de ordes van grootte van hoeveelheden data.

Door met soorten atomen te variëren zou je in theorie nog wat extra informatie op kunnen slaan, misschien een factor tien of meer. Kortom: sla je dingen op atoomniveau op, dan kan je heel veel informatie kwijt in heel weinig materie.

De menselijke geest
We weten nog lang niet alles van hoe de menselijke geest informatie opslaat of überhaupt functioneert.

Klopt de theorie dat onze geest geheel bepaald wordt door de hersenen, of is er meer dan we kunnen vermoeden?
Klopt de theorie dat onze geest geheel bepaald wordt door de hersenen, of is er meer dan we kunnen vermoeden?

Gelovige mensen geloven dat een deel van onze geest, de ziel, ook na de dood voort blijft bestaan. De meeste wetenschappers denken dat onze geest voortkomt uit alleen onze hersenen en ophoudt te bestaan na de dood – al zijn er de raadselachtige bijna-dood ervaringen, waarbij de meetbare hersenactiviteit stopt maar de geest helderder is dan ooit en zich los lijkt te maken van het lichaam.
We weten hoe neuronen, zenuwcellen, signalen aan elkaar doorgeven en door welke biochemische veranderingen, neuronen veelgebruikte verbindingen opslaan. We weten ook dat dendrieten – de vertakte kabels waarmee neuronen communiceren – in staat zijn tot patroonherkenning en dus een stuk slimmer zijn dan tot nu toe werd aangenomen. Een ontdekking kort geleden bewees dat onze hersenen ook gevoelig zijn voor elektrische velden die in groepen werkende neuronen opwekken.

Een redelijke schatting?
Onze hersenen werken niet met bits en bytes, maar met frequenties en trillingen. Fundamenteel anders dan een computer dus. We kunnen niet naïef onze opslagcapaciteit in bits en bytes vertalen. Herinneringen kunnen vaag of scherp zijn. Een bit is altijd een één of een nul. Schattingen uit het verre verleden, die elke hersencel gelijkstelden aan één bit en de totale informatieinhoud van onze menselijke geest als het aantal neuronen – elf miljard of honderd miljard, als je alle zenuwcellen in ons lichaam meetelt, zaten er dus stevig naast. Ook modernere schattingen – die uitgaan van de hoeveelheid onderlinge verbindingen tussen neuronen als maat voor informatie, gemiddeld zo’n duizend per neuron, dus zo’n elf terabit – zijn twijfelachtig. Psycholoog Paul Reber gaat uit van een veel hoger getal: 2,5 petabit. Honderd mensen samen zouden als deze schatting klopt dus alle geprinte teksten ooit kunnen onthouden. Je zou dan de hele inhoud van een menselijk brein kunnen opslaan in iets dat kleiner is dan een stofje. Alle geesten van alle mensen die ooit hebben geleefd – honderd miljard – passen dan in een vat van vijfentwintig liter. Dit doet denken aan de eerste strofe van het beroemde gedicht Auguries of Innocence van de Britse dichter William Blake:

To see a world in a grain of sand,
And a heaven in a wild flower,
Hold infinity in the palm of your hand,
And eternity in an hour.

Kwantumcomputers of geheugenmoleculen?
Niet iedereen is het hier echter mee eens.  Zo denken sommige onderzoekers dat onze hersencellen kleine quantumcomputers bevatten: Orch-OR. Deze theorie is overigens uiterst omstreden. Klopt Orch-OR, dan zou dit natuurlijk de opslagcapaciteit en rekensnelheid van ons brein nog veel groter maken. New-age healers geloven dat ons hele lichaam een kwantumcomputer is die op verschillende vibratieniveaus vibreert, de aura’s.

Anderen denken dat we op de een of andere manier informatie in moleculen als DNA of RNA of eiwitten zouden kunnen opslaan als chemisch geheugen. Inderdaad zijn er in het verleden nogal sadistische experimenten met platwormen uitgevoerd waarbij de dieren werden getraind de weg in een doolhof te vinden; vervolgens werden de arme platwormen vermalen en in andere platwormen geïnjecteerd. Deze platwormen bleken volgens de onderzoekers iets van de doolhofkennis van de ongelukkige doolhofkennende platwormen te hebben opgedaan, want ze leerden aanmerkelijk sneller. Dat kan natuurlijk ook te maken hebben met stresshormonen of speciale leer-chemicaliën die lerende platwormen aanmaken. Mogelijk hebben deze de andere platwormen gestimuleerd. Dit is wat de meeste neurowetenschappers anno nu geloven. Jammer, aan één kant. Met één prik de complete opleidingsstof uit je hoofd kennen is best handig, al mis je dan wel de studententijd…