Vraag het aan Freekje

Whoever in the pursuit of science, seeks after immediate practical utility may rest assured that he seeks in vain.
Academic Discourse (H. von Helmholtz, Heidelberg 1862)

Voor de hedendaagse mens is de psychologie naast een wetenschappelijk verantwoord lapmiddel dat ingezet kan worden in tijden van geestesnood, ook een experimentele wetenschap die bedreven wordt aan universiteiten en in laboratoria. Onderzoeken waarbij de mens de maat wordt genomen – reactie- of inspectietijden, geheugenmaten, snelheid van informatie verwerken – zijn algemeen bekend en baren nauwelijks meer opzien. Maar zoals alles kent ook de experimentele psychologie een begin. Hoe dan werd de psychologie, die begon als beschrijvende stroming binnen de filosofie, tot een heuse toetsende, onderzoekende wetenschap?

Context
Voor lang was de geest en de werking ervan slechts een van de vele onderwerpen waarover filosofen zich bogen. Zo ook de Duitse Immanuel Kant (1724-1804). Gedurende zijn eerste jaren als filosoof brak hij in navolging van Leibniz zijn hoofd over notoire hoofdbrekers als het bestaan van God en het verschil tussen relatieve en absolute ruimte. Wellicht dat hij dit vruchteloze pad verder was afgelopen als hij niet kennis had genomen van een door David Hume (1711-1776) aangezwengelde discussie aangaande de logische status van het concept ‘causaliteit’. De veronderstelling bij causaliteit is dat bepaalde zaken direct veroorzaakt worden door zaken die eraan vooraf gaan. Hume dacht dat deze veronderstelde sequentiële relatie net zo goed een door ervaring aangeleerde associatie zou kunnen zijn in plaats van een daadwerkelijk oorzakelijk verband: dat A vaak gevolgd wordt door B betekent immers niet noodzakelijk dat B door A veroorzaakt wordt. Causaliteit is dan niet meer dan een veronderstelde noodzakelijkheid, een nimmer direct waargenomen verband tussen elkaar opvolgende gebeurtenissen.

Leibniz
Lees een eerdere aflevering van deze rubriek over Leibniz
Link
Of er daadwerkelijk sprake is van causaliteit of dat causaliteit slechts een aangeleerde veronderstelling of een bijproduct van de specifieke werking van de hersenen en zintuigen is, maakt vanuit praktisch oogpunt geen verschil. Voor een filosoof die zich bezighoudt met de aard van menselijke kennis is deze kwestie echter cruciaal. Zou het zo kunnen zijn dat wij uit onze waarnemingen meer afleiden dan op basis van de ‘ruwe data’ geoorloofd is? Ofwel: maken wij gebruik van kennis die deels a priori is en niet inductief afgeleid kan worden uit de ervaring?
Kant introduceerde in dit verband het verschil tussen de noumenale wereld – de wereld van dingen zoals ze daadwerkelijk zijn, Ding an sich – en de fenomenale wereld, bestaande uit de dingen zoals ze worden waargenomen of geïnterpreteerd.
In de periode 1781 tot 1798 schreef Kant verschillende verhandelingen over deze en gelieerde kwesties beginnend met Kritik der reinen Vernuft en eindigend met Anthropologie in pragmatischer Hinsicht.
Deze en gelieerde kwesties
Deze kwestie zou serieuze wetenschappers slapeloze nachten moeten bezorgen: de meeste wetenschappers – op psychologen na – zijn immers niet zozeer geïnteresseerd in de wereld zoals die wordt waargenomen maar in de wereld zoals die is. Voorkomen moet immers worden dat we onze ingebakken defecten modelleren als zijnde een onderdeel van de wereld om ons heen. Maar zijn wij eigenlijk wel in staat om ondanks de defecten en vervormingen van onze eigen instrumenten (hersenen, zintuigen) de noumenale werkelijkheid te bestuderen?
De psyche als onderzoeksonderwerp
Kant veronderstelde dus dat de a priori kennis – die volgens hem aangeboren was – een belangrijke bijdrage levert aan onze waarneming en ervaring van de realiteit en zelfs een noodzakelijke voorwaarde is om de werkelijkheid te begrijpen. En op het moment dat de geest een rol speelt in de vorming van de realiteit, wordt de geest zelf een interessant onderwerp van onderzoek. Na of ‘door’ Kant werd de geest dus een entiteit die actief kon bijdragen aan de waarneming en ervaring en deze (hoewel onbewust) actief vervormt, verwerkt en transformeert. Zodra de geest meer werd dan een passieve ontvanger van impulsen en stimuli, werd deze interessant als ‘zelfstandig’ onderwerp van studie.
kantKant haastte zich echter, na benadrukt te hebben hoe belangrijk onderzoek naar de organiserende principes van de menselijke geest zou zijn, te vermelden dat zijns inziens dergelijk onderzoek nooit de status van een werkelijke wetenschap zoals de natuurkunde zou kunnen benaderen. Hij beargumenteerde dat mentale fenomenen in tegenstelling tot de objecten uit de natuurkunde geen ruimtelijke dimensies hebben
te vergankelijk en kortstondig zijn om te kunnen observeren
niet vatbaar zijn voor experimentele manipulatie en
niet mathematisch beschreven of geanalyseerd kunnen worden.
In deze zelfde tijd werd door de Schotse wetenschapper Charles Bell (1774-1842) de ‘law of specific nerve energies’ geformuleerd. Deze wet, die later uitgewerkt werd door de Duitse fysioloog Johannes Müller (1801-1858), stelt dat elke zenuw gespecialiseerd is in een bepaald soort sensatie of waarneming.

Deze wet kan simpel geverifieerd worden door je ogen dicht te doen, de oogballen naar rechts te draaien en zacht op de linkerkant van je oogbal te drukken. Aan de rechter kant van je visuele veld zal je dientengevolge een gekleurde plek licht zien. Je hebt de retina gestimuleerd en dus de optische zenuw met taktiele druk in plaats van licht maar het effect is nog steeds van visuele aard. Je hebt letterlijk de druk op je oogbal gezien als gevolg van de specialisatie van de optische zenuwen.Dergelijke ‘ontdekkingen’ pasten naadloos in het Kantiaanse gedachtegoed aangezien ze illustreerden dat specifieke sensaties niet langer gezien konden worden als onfeilbare representaties van de externe realiteit: naast licht kan immers ook druk een visuele waarneming veroorzaken.

In de eeuw na Kant bestudeerden verschillende wetenschappers de menselijke zintuigelijke processen en al snel bleek dat er inderdaad situaties gevonden konden worden waarin de bewuste waarneming afwijkt of een transformatie is van de ‘objectieve’ externe stimuli. Een simpele illustratie hiervan is bijvoorbeeld de optische illusie. IllussieOok zou Kant’s opvatting over de meetbaarheid van mentale fenomenen te negatief blijken. Dappere wetenschappers die geen a priori limieten aan de kenbaarheid van de werkelijkheid duldden, zouden erin slagen toch in ieder geval de meest basale mentale eigenschappen van de mens meetbaar te maken.

Hermann (von) Helmholtz (1821-1894)
In 1821 werd Hermann Helmholtz geboren. Zijn vader, een leraar op een middelbare school, bemoedigde de kleine Helmholtz’ interesse in wetenschap en zo ontlook al vroeg een passie voor de natuurkunde. De familie was echter niet rijk en toen Hermann oud genoeg was om naar de universiteit te gaan, bleek er niet voldoende geld om zijn opleiding te bekostigen. De Pruisische regering had de medische opleiding echter opengesteld voor arme doch getalenteerde jongeren (-s) indien zij bereid waren zich na hun opleiding acht jaar in dienst te stellen van het leger als legerarts. Via deze regeling betrad Helmholtz de medische studie aan het Koninklijke Friedrich Wilhelm Instituut te Berlijn. Al snel koos hij als specialisatie de fysiologie waardoor hij in aanraking kwam met de eerder genoemde Johannes Müller wiens ‘natuurkundige’ manier van benaderen van de werking van onder andere de zintuigen Helmholtz zeer aansprak. Müller was echter een fervent aanhanger van het ‘vitalisme’, een denkstroming volgens welke alle levende wezens begiftigt zijn met een ‘levenskracht’ die hen levensenergie, vitaliteit geeft. Deze kracht zou echter zelf niet onderzoekbaar zijn noch vatbaar voor wetenschappelijke analyse, een aanname die een grens impliceerde aan de ‘kenbaarheid’ en het wetenschappelijk begrip van fysiologische processen. Helmholtz en zijn medestudenten zagen echter niet in waarom een dusdanig vruchtbare onderzoekstraditie – de natuurkundige begrippen hadden in de fysiologie al tot grote vooruitgang geleid – bij voorbaat ingeperkt zou moeten worden en de jeugdige studenten hingen dan ook een vergaande vorm van ‘mechanisme’ aan. Een mechanische voorstelling van de wereld maakt immers alles tot een machine en dus vatbaar voor analyse en onderzoek.HNa zijn medische opleiding succesvol te hebben afgerond, begon Helmholtz aan de inlossing van zijn gelofte en betrad het leger. Tijdens zijn jaren als arts vond Helmholtz echter tijd om naast zijn medische verplichtingen onderzoek te doen in het door hemzelf ingerichte laboratorium. Naar aanleiding van de aldaar door hem verrichte onderzoekingen, publiceerde hij in 1847 een artikel getiteld ‘Über die Erhaltung der Kraft‘ ofwel het behoud van energie. In dit document benaderde hij op unieke wijze het door anderen reeds geformuleerde idee dat de hoeveelheid energie in het universum constant is – deze zou wel getransformeerd maar nooit afgebroken of vernietigd kunnen worden. Door deze generaliserende benadering werd dit principe eveneens toepasbaar op de fysiologie.
Toen de Pruisische regering de genialiteit van dit document inzag, ontsloeg zij Helmholtz van zijn militaire verplichtingen en wees hem een docentschap anatomie toe aan de Berlijnse Academie van de Kunst. Een jaar later, 1849, werd Helmholtz benoemd tot professor in de fysiologie aan Köningsberg, de vroegere universiteit van Immanuel Kant.

De snelheid van impulsen
Eindelijk kon Helmholtz zich bezig gaan houden met zijn werkelijke interesses. Zijn eerste reeks onderzoeken betrof de snelheid van zenuwimpulsen. Tot die tijd was men er van uitgegaan dat de snelheid waarmee de neuronen informatie doorgaven onmeetbaar snel was. De subjectieve waarneming lijkt immers ogenblikkelijk en onmiddellijk en de onderliggende neurolonale impulsen zouden dan even onmiddellijk en dus onmeetbaar snel moeten zijn. Helmholtz’ studiegenoot Emile du Bois-Reymond (1819-1892) had in die tijd net een onderzoek naar de chemische structuur van de zenuwen afgerond. Du Bois-Reymond hypothetiseerde dat de zenuwimpuls een elektrochemische golf is die over de zenuw snelt in een veel lager tempo dan men tot dan toe vermoedde. Helmholtz speculeerde aan de hand van du Bois-Reymonds bevindingen dat de snelheid dusdanig traag was dat deze meetbaar zou zijn in het laboratorium en ging prompt aan de slag.
KantOm dit opzienbarende idee te toetsen ontwierp Helmholtz een soortement van stopwatch waarmee tot op fracties van secondes gemeten kon worden: de galvanometer. Experimenten met kikkerpootjes maar later ook met mensen (de eerste reactietijdexperimenten!) wezen uit dat de snelheid waarmee neuronen impulsen doorgaven inderdaad meetbaar en eindig was. Deze spectaculaire bevindingen waren echter maar voor weinigen bereikbaar daar Helmholtz dusdanig obscuur schreef dat zelf zijn kompaan Du Bois-Reymond hem ternauwernood begreep:“ Your work, I say with pride and grief, is understood and recognized by myself alone. You have, begging your pardon, expressed the subject so obscurely that your report could at best only be an introduction to the discovery of method.”Helmholtz’s oude vader verzuchtte na een lezing van zijn zoon te hebben bijgewoond dat zijn zoon:“ [was] so little able to escape from his scientific rigidity of expression… that I’m filled with respect for an audience that could understand and thank him for it.”Nu waren de bevindingen niet alleen obscuur verwoord maar eveneens te vreemd om waar te zijn. Zo zou het naar Helmholtz’ berekeningen een volle seconde moeten duren voor het signaal getriggerd in de staart van een walvis, de hersenen van het beest zou bereiken en wederom een volle seconde voor het signaal om bijvoorbeeld de staart weg te trekken, vanuit de hersenen de staart bereikt (een berekening die overigens juist bleek).
Hoe het ook zij, de mechanistische benadering bleek succesvoller en productiever dan het beperkende vitalistische. En als de basale processen op deze manier geanalyseerd kunnen worden, waarom dan niet de hogere mentale processen?

Perceptie en sensatie
Na de opzienbarende reeks onderzoeken aangaande de zenuwimpulsen, vervolgde Helmholtz zijn weg naar roem en verrichte hij aan de universiteiten van Köningsberg, Bonn en Heidelberg onderzoek naar visuele en auditieve perceptie. In zijn geschriften maakte Helmholtz in navolging van Kant onderscheid tussen sensaties – de ruwe elementen van de bewuste waarneming die noch leren noch ervaring vereisen – en percepties – de betekenisvolle interpretaties van de sensaties.
Om te beginnen onthulde Helmholtz het mechaniek en werking van het oog. Tijdens dit onderzoek kwam Helmholtz tot de ontdekking dat het mechaniek van het oog al bepaalde vervormingen of defecten impliceert. Zo is er maar een klein deel van ons visuele veld dat we daadwerkelijk scherp kunnen zien, wordt de kleurwaarneming vervormd door de getinte oogvloeistof als wel door de eigenschap van de lens om lange golven minder te breken dan korte golven en nemen we door de zogenaamde blinde vlek een deel van de wereld helemaal niet waar. Ofwel: al op ‘oogniveau’ begint de vertekening van de waarneming van de externe wereld en er is niets dat doet vermoeden dat de vertekening daar stopt.
bellTevens werkte Helmholtz de wet van de specificiteit van de zenuwen uit door in zijn trichromatische theorie te postuleren dat de zenuwen niet alleen specifiek in soort zijn maar tevens specifiek in kwaliteit: bepaalde oogzenuwen zouden alleen het roodspectrum opvangen bijvoorbeeld, terwijl andere gespecialiseerd waren in andere spectra. Op deze manier verklaarde hij hoe uit de drie primaire kleuren toch een gedifferentieerd kleurbeeld kan ontstaan. Een dergelijk idee was eerder al door de Engelse wetenschapper Thomas Young (1773-1829) gelanceerd en deze theorie wordt dus ook wel de Young-Helmholtz theorie genoemd.
Nu zelfs kleur een eigenschap van het menselijk visueel systeem in plaats van een eigenschap van de realiteit bleek, onderkende Helmholtz openlijk de consistentie van Kant’s idee en hij schreef: “That the character of our perceptions is conditioned just as much by our senses as by the external things is of the greatest importance… what the physiology of the senses has demonstrated experimentally in more recent times, Kant earlier tried to do… for the ideas of the human mind in general.”Waar Kant echter aannam dat ook de interpretatieve eigenschappen van het menselijk systeem aangeboren zijn, ging Helmholtz er echter, vanuit strategische overwegingen van uit dat een overgroot deel van onze percepties – onze interpretaties van de ruwe ‘data’ – aangeleerd is. Aangeleerde eigenschappen lenen zich immers in tegenstelling tot aangeboren eigenschappen voor experimentele manipulatie en Helmholtz, die samen met zijn medestudenten de mechanistische eed gezworen had, wilde letterlijk alles onderzoekbaar houden.
MullerDeze aanname gaf aanleiding tot bijvoorbeeld experimenten waarbij proefpersonen een bril aangemeten kregen die de locatie van objecten net iets naar links verschoof. Na enkele minuten bleken de proefpersonen vanzelf een correctie uit te voeren en in plaats van mis te blijven grijpen, in staat om de objecten te pakken en dus gewoon te functioneren ondanks de vervorming die de bril teweegbracht.
Uit dergelijke experimenten leidde Helmholtz af dat (visuele) ervaring resulteert in onbewuste en automatische in- en toepassing van bepaalde regels en premissen. En zoals bekend leiden regels onder bepaalde omstandigheden soms tot verkeerde conclusies wat een verklaring kon zijn voor bijvoorbeeld optische illusies. Zo kan de eerder gepresenteerde optische illusie verklaard worden door de premisse dat wijkende lijnen diepte impliceren. In drie dimensies leidt deze premisse tot juiste conclusies maar in twee dimensies resulteert deze in een illusie.

Vervolg
In 1871 realiseerde Helmholtz zijn jeugddroom en kreeg hij een leerstoel als professor in de natuurkunde toegewezen aan de universiteit van Berlijn. Vanaf dat moment verwerden fysiologie en psychologie tot ooit bewandelde zijwegen en richtte hij zijn onderzoek hoofdzakelijk op zijn echte passies: de thermodynamica, meteorologie en elektromagnetisme. Voor zijn werk in de natuurkunde werd hij in 1882 tot de adel verheven en werd Helmholtz ‘von‘ Helmholtz.

Links
Optische Illussies
Link

fechner, helmholz, wundt and the others
Link

Blindspottest
Link

The joy of visual perception: a web book
Link

Optische Illussies
Link

Visual Experiments
Link

Van ebbinghaus-Titchener optical illussion
Link

Zijn werk op het terrein van de psychologie was van grote waarde voor het verloop van deze wetenschap. Ten eerste had hij aangetoond dat processen die altijd voor onmeetbaar waren gehouden – de neuronale processen die onderliggende zijn aan de mentale functies – wel degelijk onderwerp zijn voor het experimentele lab. Ten tweede maakte hij de geest van een mystieke en ongrijpbare entiteit tot een wetmatig functionerend fenomeen dat een invloedrijke rol speelt in de wijze waarop wij waarnemen. Nagenoeg al zijn veronderstellingen en ideeën spelen heden ten dage nog een vrijwel onveranderde rol in de psychologie van de waarneming.

Sofie van der Sluis

Volgende maand deel 2 met onder andere Gustave Fechner, Wilhelm Wundt en Edward TitchenerL’edicola; WB-archief
meer stukken van deze auteur
meer stukken in dezecategorie
alle in hetarchief hoekhoek

About sofie van der sluis