In de zomer van 1991 kwam de neurowetenschapper Vittorio Gallese was aan het bestuderen hoe beweging in de hersenen wordt weergegeven toen hij iets vreemds opmerkte. Hij en zijn onderzoeksadviseur, Giacomo Rizzolatti, aan de Universiteit van Parma hielden bij welke neuronen actief werden wanneer apen interactie hadden met bepaalde objecten. Zoals de wetenschappers eerder hadden waargenomen, vuurden dezelfde neuronen af ​​wanneer de apen de voorwerpen opmerkten of oppakten.

Maar toen deden de neuronen iets wat de onderzoekers niet hadden verwacht. Voordat het experiment officieel van start ging, pakte Gallese de voorwerpen vast om ze aan een aap te laten zien. Op dat moment piekte de activiteit in dezelfde neuronen die hadden gevuurd toen de aap de voorwerpen vastpakte. Het was de eerste keer dat iemand had waargenomen dat neuronen informatie codeerden voor zowel een actie als een ander individu die die actie uitvoerde.

Die neuronen deden de onderzoekers denken aan een spiegel: acties die de apen observeerden, werden via deze bijzondere motorcellen in hun hersenen weerspiegeld. In 1992, Gallese en Rizzolatti eerst beschreven de cellen in het dagboek Experimenteel hersenonderzoek en daarna in 1996 noemde ze “spiegelneuronen” in Hersenen.

De onderzoekers wisten dat ze iets interessants hadden gevonden, maar niets had hen kunnen voorbereiden op hoe de rest van de wereld zou reageren. Binnen tien jaar na de ontdekking was het idee van een spiegelneuron het zeldzame neurowetenschappelijke concept geworden dat tot de publieke verbeelding sprak. Van 10 tot 2002 hebben wetenschappers uit verschillende disciplines zich aangesloten bij de wetenschapspopularisten bij het sensationeel maken van deze cellen, door er meer eigenschappen aan toe te schrijven om zulke cellen te verklaren. complex menselijk gedrag as empathie, altruïsme, leren, imitatie, autisme en spraak.

Toen, bijna net zo snel als de spiegelneuronen aansloegen, kwamen er wetenschappelijke twijfels over hun verklarende kracht. Binnen een paar jaar werden deze beroemdheden opgeborgen in de la van overbeloofde, ondermaats geleverde ontdekkingen.

Toch blijven de oorspronkelijke experimentele resultaten staan. Neuronen in de premotorische cortex en aanverwante hersengebieden spiegelen gedrag. Zelfs als ze grote categorieën van menselijke ervaringen niet gemakkelijk kunnen verklaren, zijn spiegelneuronen 'springlevend', zei Gallese. Nu blaast een nieuwe generatie sociale neurowetenschappers het werk aan de verlaten cellen nieuw leven in om te onderzoeken hoe neuronen met spiegeleigenschappen in de hersenen sociaal gedrag coderen.

De opkomst en ondergang

Een deel van wat aanvankelijk zo fascinerend was aan spiegelneuronen was dat ze opvallend misplaatst waren. In een hersengebied dat zich toelegt op motorische planning, bevonden zich cellen met unieke eigenschappen die reageerden tijdens perceptie. Daarnaast interpreteerden de Parma-onderzoekers hun resultaten als bewijs voor wat bekend staat als 'actie-inzicht' in de hersenen: ze voerden aan dat de apen intuïtief konden aanvoelen wat een ander individu deed en dat deze intuïtie in één enkele cel werd opgelost.

Het spiegelneuron was daarom een ​​“onmiddellijk toegankelijke manier om een ​​mechanisme uit te leggen dat geheel complexer is”, aldus de onderzoekers Luca Bonini, een professor in de psychobiologie aan de Universiteit van Parma die niet betrokken was bij de oorspronkelijke studie. Geïnspireerd door deze interpretatie begonnen onderzoekers ‘begrip’ te projecteren op een willekeurig aantal cellen die spiegelachtig leken.

De enthousiaste fanfare verstoorde het onderzoek naar spiegelneuronen en verstoorde de carrières van onderzoekers. Begin jaren 2000 deed de cognitieve wetenschapper Gregory Hickok van de Universiteit van Californië, Irvine, ontdekte dat neuronen in de motorische gebieden van de hersenen die verband houden met spraakproductie actief werden wanneer deelnemers naar spraak luisterden. Hoewel het geen schokkende bevinding was – “zo werkt het systeem nu eenmaal”, zei Hickok – begonnen andere wetenschappers zijn resultaten te bekijken door een spiegelneuronlens. Hij wist dat de theorie niet op zijn werk kon worden toegepast. Weer anderen suggereerden dat wanneer luisteraars spraak waarnamen, neuronen in de motorische cortex ‘spiegelden’ wat ze hoorden.

Om liefhebbers van spiegelneuronen af ​​te weren, begon Hickok aan het begin van zijn onderzoeksgesprekken te stellen dat zijn werk niets te maken had met spiegelneuronen – een keuze die hem onbedoeld in het middelpunt van het debat bracht. In 2009 werd de hoofdredacteur van de Journal of Cognitive Neuroscience nodigde Hickok uit om te schrijven een kritiek op de theorie. Hij gebruikte spraak als testcase om de grandioze bewering te weerleggen dat spiegelneuronen in de motorische cortex een aap in staat stellen de acties van iemand anders te begrijpen. Als, zo betoogde Hickok, er één enkel neuraal mechanisme is dat codeert voor het produceren van een actie en het begrijpen van die actie, dan zou schade aan dat mechanisme moeten voorkomen dat beide plaatsvinden. Hickok stelde een dossier samen met onderzoeken waaruit bleek dat schade aan spraakproductiegebieden het spraakverstaan ​​niet verstoorde. De gegevens, zo schreef hij, “tonen ondubbelzinnig aan dat de spiegelneuronentheorie van spraakperceptie in welke sterke vorm dan ook onjuist is.”

De veel geciteerde kritiek leidde tot een boeken deal en, in 2015, een uitnodiging voor publiek debat Gallese aan het New York University Center for Mind, Brain and Consciousness. Toen ze voor het eerst het podium deelden, waren het tweetal vriendschappelijke rivalen: twee vooraanstaande wetenschappers die concurrerende perspectieven uitwisselden met wat lichte plagen, gevolgd door lacht boven bier.

Hoewel die confrontatie minnelijk was, was de reactie op de spiegelneuronhype dat over het algemeen niet. Tegenwoordig blijft Gallese verrast door de ‘criminaliteit’ waarmee hij in de wetenschappelijke gemeenschap te maken kreeg. "Ik denk niet dat iemand anders zo diep onder de loep is genomen als wij", zei hij. En het effect op de studie van die hersencellen is diepgaand geweest. In de jaren sinds het NYU-debat hebben spiegelneuronen dat ook gedaan liet vallen uit het wetenschappelijke discours. In 2013, op het hoogtepunt van de hype, publiceerden wetenschappers meer dan 300 artikelen met ‘spiegelneuron’ in de titel. In 2020 was dat aantal gehalveerd tot minder dan 150.

Het spiegelneuron, opnieuw gedefinieerd

De aflevering is een casestudy over hoe opwinding rond bepaalde ideeën de loop van hun onderzoek kan veranderen. Gallese schreef de achteruitgang in onderzoeken naar spiegelneuronen toe aan collectieve angst en zelfcensuur. "[Onderzoekers] zijn bang [dat] als ze de tag 'spiegelneuronen' ter sprake brengen, het artikel afgewezen zou kunnen worden," zei hij.

Als gevolg hiervan hebben onderzoekers verschillende terminologieën aangenomen – bijvoorbeeld ‘actie-activeringsnetwerk’ – om spiegelmechanismen in de hersenen te verklaren. De term ‘spiegelneuron’ is ook duister geworden. In het begin was de definitie ervan duidelijk: het was een motorcel die vuurde tijdens een beweging en ook tijdens de waarneming van dezelfde of soortgelijke beweging. Toen onderzoekers de term echter gebruikten om sociale verschijnselen te verklaren, werd de definitie zo log dat het een ‘niet-testbare theorie’ werd, zei Hickok.

Tegenwoordig, na een afkoelingsperiode, baggeren sociale neurowetenschappers de cellen uit de biologische modder. Terwijl ze verder kijken dan de motorische gebieden van de hersenen, ontdekken ze dingen die verdacht veel op spiegelneuronen lijken. Vorig jaar een team van Stanford University gemeld in Cel de ontdekking van neuronen die agressie bij muizen weerspiegelen. Deze reeks cellen vuurde zowel wanneer een muis zich agressief gedroeg als wanneer hij anderen zag vechten. Omdat de cellen in beide contexten actief werden, suggereerden de onderzoekers dat het spiegelneuronen zijn.

“Dit was het eerste voorbeeld dat het bestaan ​​van spiegelneuronen in complexe sociale hersengebieden aantoonde”, zegt Emily Wu, adjunct-assistent-professor neurologie aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Deze bevinding draagt ​​bij aan a groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal dat neuronen buiten de premotorische cortex spiegeleigenschappen hebben wanneer twee dieren sociaal met elkaar omgaan. Deze zelfde cellen vuren tijdens persoonlijke acties of emoties en als reactie op het zien van anderen die dezelfde ervaringen hebben.

Technisch gezien zijn deze cellen volgens de oorspronkelijke definitie geen spiegelneuronen, zei Hickok: Spiegelneuronen zijn motorcellen, geen sociale cellen. Wu maakt zich echter geen zorgen over de definities. In plaats van te discussiëren over wat wel en niet een spiegelneuron is, vindt ze het belangrijker om functionele spiegeleigenschappen te catalogiseren die cellen karakteriseren, waar ze zich ook in de hersenen bevinden.

Het doel zou zijn om te beschrijven hoe wijdverspreid deze neuronen zijn en hoe ze zich op elektrofysiologisch niveau gedragen zoals ze dat op unieke wijze doen. Door dit te doen ruimen deze wetenschappers de wolk van hype op om deze cellen te zien voor wat ze werkelijk zijn.

Correctie: April 2, 2024
Een zin is herzien om te verduidelijken dat Wu niet persoonlijk spiegelneuronen catalogiseert.