1.2.2 Het eerste brein
Definitie
Van een eerste brein is in letterlijke zin geen sprake; een rudimentaire zenuwbaan lijkt zich in miljoenen jaren te hebben ontwikkeld tot een steeds compexer netwerk van zenuwcellen. Het brein van Homo sapiens is samengesteld uit bijna 100 miljard hersencellen (Nederlands Herseninstituut, 2023) en daarmee het meest complexe orgaan op aarde. De ‘ingrediënten’ van het brein, cellen die in staat waren te reageren op andere cellen en hun omgeving, dateren uit de periode van simpele soorten zoals sponzen (Elliott & Leys, 2010).
Functie(s)
- Inmiddels is aan de hand van onderzoek, duidelijk dat de aanleiding voor het ontstaan van het brein het probleem van coördinatie van de eerste bewegende dieren in het late Ediacaran en het vroege Cambrium moest oplossen.
- De oorsprong van een centraal brein dateert uit de periode dat de eerste bewegende soorten een sturingsmechanisme nodig hadden om zich te kunnen oriënteren, richting te kiezen en toekomstgerichte actie te ondernemen (Damasio 2010; Feinberg & Mallatt, 2013, 2020; Wolpert & Ghahramani, 2000).
- Het sluit aan op het argument van Andy Clark dat “Biological brains are first and foremost the control systems for biological bodies. Biological bodies move and act in rich, real-world surroundings” (Clark, 2017).
- De eerste mobiele soorten ontwikkelden een rudimentaire zenuwbaan zodat ze zich doelgericht konden bewegen.
- Het meest waarschijnlijke scenario voor het ontstaan van het brein is dat voor de beweging van een soort de geëvolueerde druk van seksuele selectie een actieve rol gaat spelen (Luoto, 2018).
- De evolutie van de eerste bewegende soorten ruim 550 miljoen jaar geleden markeert het ontstaan van de ‘oervorm’ van vrijwel alle huidige fyla (Buss, 1994/2003)....
- De eerste gewervelde soorten op aarde – de choanoflagellaten – waren in staat chemische signalen te verzenden en te ontvangen en stonden al ca. 850 miljoen jaar geleden aan de wieg van de eerste soorten
- Dit betekent onder andere dat, als onderdeel van de Tinbergen/Nesse argumentatie, het brein ca. 550 miljoen jaar geleden is geëvolueerd om alle voorgenomen activiteiten af te wegen tegen de beschikbare middelen en in relatie tot de kosten en baten van seksuele selectie en reproductie.
Functionaliteiten
- Een groot en vooral complex brein
- Met het Free energy principle (FIP) houdt het brein de allostase van het individu in de gaten, zodat de situatie zo nodig en mogelijk gecorrigeerd kan worden (Hohwy, 2013; Seth & Friston, 2016).
- EP richt zich vooral op de ontwikkelingen van de mens tijdens het Pleistoceen vanaf ca. 1.8 miljoen jaar geleden. In deze periode evolueert het brein van de hominide voorouders van de mens en de jagers-verzamelaars en neemt met groeispurts in omvang toe van ca. 450 cm3 tot ca. 1350 cm3, vooral in de periode van 500.000 – 100.000 jaar geleden (Buss, 2016, p. 19-21)
- ...
Toelichting (redigeren en/of naar Toelichting op de tijdlijn)
Zij konden zich, zij het enigszins onbeholpen, al voortbewegen. Beweging vereist een buitengewoon complex systeem: een (rudimentair) brein dat ten minste bestond uit een geëvolueerd ontwerp op basis van een architectuur dat voorzag in de coördinatie van een doel, waarneming, oriëntatie, een geheugen en de overdracht van de gecombineerde informatie naar een uitvoerend orgaan voor beweging. Het was het begin van een brein bestaande uit neuronen die actief verklaringen genereren in de vorm van hypotheses die worden vergeleken met de sensorische informatie. Deze vergelijkingen zijn antientropisch en gebaseerd op Bayesiaanse waarschijnlijkheidsberekeningen (zie 4.3.4.). De vergelijking heeft betrekking op de situatie van het lichaam in relatie tot het doel en de omgeving waarin het individu zich beweegt. In een aantal gevallen spelen daarbij ook (gevoelde) emotionele ervaringen en gevoelens van (onderdelen van) het lichaam een rol (Feldman Barrett, 2017, 2020; Seth & Friston, 2016). Uitgaande van de functionaliteit van evolutionaire processen, evolueerde het brein een rudimentaire vorm van onbewuste awareness, een zeker besef of gewaarwording voor oriëntatie, voedsel, partner en predator en een episodisch geheugen. Kortom, het wat, waar en wanneer van de eerste gewervelde soorten tijdens het Ediacaran 572 tot 541 miljoen jaar geleden, gevolgd door het Cambrium van ca. 541 tot ca. 485 miljoen jaar geleden. Op deze fase volgde de Cambrian explosion, de periode waarin vrijwel alle levende fyla ontstonden die hun tegenwoordige eigenschappen kregen. Het was het moment dat het eerste centrale zenuwcentrum ontstond (Allen & Fortin, 2013; Patton, 2008; Trestman, 2013).
Het brein van zowel de mens als vele andere soorten, bereikt een kwaliteit en snelheid in besluitvorming die de meest geavanceerde AI systemen ver overtreffen.
Feinberg & Mallatt (2022) veronderstellen, conform emergentie in complexe systemen, een sensorisch bewustzijn aan de hand van overeenkomstige somatotopische neuraal bewuste representaties bij andere soorten.
De eerste ‘onbewuste’ sensorische eigenschap wordt blindsight genoemd, waarmee visuele informatie wordt bedoeld die plaatsvindt buiten de bewuste beleving om van het individu De verklaring van dit fenomeen ligt waarschijnlijk bij de oorsprong van het brein van de eerste soorten. Bij enkele zoogdieren zoals het resusaapje (Macaca mulatta) bestaan verschillende zenuwbanen uit een evolutionaire, oorspronkelijke route – een eerste ‘versie’ van het visuele systeem dat gebruik maakt van ’omgevingsbeeld’ (ambient vision) zoals de veronderstelling is (Danckert, 2021; Humphrey, 2009; Weiskrantz et al., 1986). Daarnaast bestaat een latere versie van het visuele systeem dat een meer volledig beeld biedt en naar de visuele cortex V1 leidt.
Uit deze formatie, gekoppeld aan latere zintuigen, is een beeldvormend brein geëvolueerd dat de externe en interne wereld kan waarnemen. Het blijkt dat de evolutie zelfs een oplossing heeft gevonden voor beeld dat in het geheugen afzonderlijke beelden voor het linker- en rechteroog wordt opgeslagen, die in combinatie van rechts en links kan oproepen. Later werden de eerste stappen gevolgd door een integratie van zintuigelijke informatie voor aandacht, gewaarwording en neurologische synchronisatie. De lamprei beschikt vermoedelijk nog over de oorspronkelijke, noodzakelijke neurologische eigenschappen en zou over het sensorische bewustzijn en de qualia beschikken om de simpelste vertegenwoordiger te kunnen zijn van de voorgestelde oorsprong (Barbur et al., 1993; Behrmann, 2000; Brincat, 2021; Dankert et al., 2021; Feinberg & Mallatt, 2022; Humphrey, 1967; Shilton et al., 2020; Pearson et al., 2015; Weiskrantz et al., 1974).
De hiervoor geschetste theorie zou, volgens meerdere onderzoekers, betekenen dat ook (vele) andere soorten over een bewustzijn kunnen beschikken (Feinberg & Mallatt, 2022; The Cambridge declaration on consciousness, 2012). Ook Damasio (1999, 2010) gaf een zelfde verklaring dat het brein, vanaf het ontstaan, drie opeenvolgende fases doormaakt met een Niveau 1: het leven ontstaat (archaea, bacteria), een Niveau 2: het ontstaan van het eerste zenuwsysteem (kwallen, wormen, amphioxus) en Niveau 3: het ontstaan van phenomenal consciousness zoals het bewustzijn wordt genoemd.
- Rond 540 miljoen jaar geleden neemt de zuurstofconcentratie op aarde toe, waardoor meercellige soorten zich kunnen ontwikkelen (Hsia et al., 2013). Er is bewijs gevonden dat de eerste meercellige soorten zoals trilobieten op zuurstof konden leven en rond 530 miljoen jaar geleden de zee verlieten (Hou et al, 2021). Het waren soorten die niet alleen in zout, brak en zoet water konden leven, maar ook buiten het water konden overleven (Cogain et al., 2016; Masuda & Ezaki, 2006). Een voorbeeld van een nog levende ‘tussenstop’ is de longvis (Protopterus aethiopicus).
- Dat de mens een dergelijk uitzonderlijk groot en complex brein zou ontwikkelen, is gezien de hoge energiekosten voor de ontwikkeling en het onderhoud van een brein allerminst vanzelfsprekend. Tussen de jaren 60 en 80 werd door McLean verondersteld dat het menselijke brein was begonnen als een afsplitsing van het reptielenbrein, maar deze theorie is inmiddels achterhaald.
- Dit proces is tevens sterk beïnvloed door het ontstaan van een ultrasociale omgeving en als zodanig samenhangend en interactief met de besluitvorming van anderen.
- Juist omdat het brein hoge energiekosten met zich brengt, is de zoektocht naar kans op seksuele reproductie de reden waarom alleen bewegende soorten over een brein beschikken en waarom besluitvormingsprocessen per definitie toekomstgericht zijn.
- De groeispurt is een opvallend fenomeen omdat het brein vanaf de conceptie en de daaropvolgende groei van het individu kennelijk noodzakelijke hoge ontwikkelings- en onderhoudskosten met zich brengt. De oorzaak van de hoge kosten is de complexe architectuur van het menselijke brein dat talloze probleemoplossende modules en verbindingen bevat.
- Hier gaan we uit van het functioneel ontwerp van het oorspronkelijke brein door het daarmee verbonden gedrag (vanaf het ontstaan ca. 550 miljoen jaar geleden) in kaart te brengen. Dit specifieke, functionele ontwerp is gebaseerd op keuzes in het overkoepelende kader van ‘vinden en gevonden worden voor reproductie’.
- Aldus worden besluitvorming en gedrag verklaard vanuit een evolutionair proces van causale verbanden die door het brein worden gelegd, gegenereerd en omgezet in acties.