Ian was negentien toen hij door een virusinfectie dit zintuig kwijtraakte. Hij moest alle bewegingen die hij als kind had leren maken opnieuw leren, en hij moest leren ze op een andere manier te doen. Hij kon niet meer lopen, want hij kon zijn benen niet vinden. Om te kunnen lopen moest hij zijn andere zintuigen gebruiken: hij moest kijken naar zijn voet, bewust zijn beenspieren aanspannen, zijn voet optillen, kijken naar de plaats waar zijn voet heen moest en met al zijn aandacht zijn voet daar heen bewegen. En dit proces moet hij tot op de dag van vandaag doorlopen voor alle bewegingen die hij maakt. Dat slokje thee zonder nadenken voelt ineens als een ongelofelijke prestatie van mijn lichaam. Hoe kan dit?
Anders dan de andere vijf zintuigen werkt proprioceptie volledig onbewust. Het zorgt ervoor dat we zonder nadenken onze lichaamsdelen kunnen voelen, lokaliseren en bewegen. Je hebt tastzin én proprioceptie nodig om dat kopje thee vast te pakken en naar je mond te brengen, maar het verschil is dat de tastzin ons informatie geeft over de wereld om ons heen, het kopje thee in dit geval, en proprioceptie over de positie en beweging van ons lichaam daarin, dus waar je hand is, waar je mond is, en hoe je die hand naar je mond moet bewegen. Zonder proprioceptie zou ons brein geen idee hebben waar de rest van ons lichaam zich bevindt.
Hoe werkt dat dan precies? Net als andere zintuigen werkt proprioceptie via receptoren, die veranderingen in de huid, spieren, pezen en gewrichten omzetten in signalen. De zenuwuiteinden geven die signalen via de ruggengraat en de hersenstam door aan de neocortex in het brein. Het brein gebruikt deze informatie om onze spieren op de juiste manier aan te sturen. Zoals Ian Waterman die bewust moest leren dat als hij zijn linkerarm uitstak, zijn lichaam wat naar rechts moest buigen als tegenwicht.
Voor een goed beeld van waar je jezelf bevindt in de wereld om je heen heb je informatie nodig van drie zintuigen: tastzin, proprioceptie en zicht, die elkaar voortdurend corrigeren. Bijvoorbeeld: draai je hoofd eens en kijk naar opzij. Je ziet nu de omgeving naast je, maar als dat beeld niet gerelateerd was aan jezelf, zou je denken dat dat de omgeving vóór je is, omdat je ogen vooruit kijken – ook als je je hoofd draait en naast je kijkt. Proprioceptie zorgt ervoor dat je weet dat het beeld dat je ogen doorgeven zich naast je bevindt, niet voor je. Of denk aan het verlies van gevoel dat je krijgt als je vingers heel koud zijn of als je met je been opgevouwen onder je hebt gezeten. Je hebt dan je ogen nodig om te helpen vaststellen waar je vingers of je voet zich bevinden, omdat je dat niet meer kunt voelen.
In dit spel tussen de zintuigen geeft je lichaam voorrang aan visuele informatie. Dat is mooi te zien in de rubber-hand illusie:
Bij dit experiment geven onderzoekers hun proefpersonen het gevoel dat een nephand van rubber hun eigen hand is. De eigen hand is verborgen achter een schot, en in plaats daarvan ligt de rubberen hand voor de proefpersoon op tafel. Met een kwastje strijkt de onderzoeker tegelijkertijd over de echte hand en over de rubberen hand, terwijl de proefpersoon naar de rubberen hand kijkt. Als de onderzoeker daarna met een hamer op de rubberen hand slaat, heeft de proefpersoon even het gevoel dat hij op zijn eigen hand een klap kreeg. Hij heeft de rubberen hand als zijn eigen hand ervaren. De visuele informatie (proefpersoon ziet de rubberen hand die een klap krijgt), krijgt dus voorrang boven de proprioceptie, namelijk het gevoel van de proefpersoon dat hem vertelt waar zijn echte hand zich bevindt.
De onderzoekers ontwierpen dit experiment om er achter te komen hoe het kan dat sommige beroerte-patiënten het gevoel hadden dat een verlamd lichaamsdeel niet bij ze hoorde, of zelfs dat ze eigenlijk de eigenaar waren van lichaamsdelen van iemand anders. Met het rubberen-hand-experiment ontdekten de onderzoekers dat de elektrische signalen naar het deel van het brein dat gaat over de verstopte hand dramatisch afnamen. Het brein kon dus letterlijk de hand niet meer vinden.
Zoals bij veel lichaamsverschijnselen, laten ook op dit gebied vaak de extreme gevallen of de storingen ons iets zien over wat we in het dagelijks leven doodnormaal vinden. We kennen allemaal wel de verhalen uit de boeken van neuroloog Oliver Sacks, waarin hij case studies beschrijft van patiënten met neurologische aandoeningen. Ook verstoorde proprioceptie komt daarin aan bod, bijvoorbeeld in het verhaal van de patiënt die steeds zijn been uit bed gooit ('die is niet van mij').
Maar ook laat recent onderzoek zien dat goed functionerende proprioceptie bijvoorbeeld belangrijk is voor een gezond skelet. Scoliosis, de aandoening waarbij in de kindertijd de ruggenwervel kromgroeit, zou wel eens veroorzaakt kunnen worden door niet goed functionerende proprioceptie, waardoor de spierspanning in de rug de ruggenwervel laat vergroeien.
Al deze belangstelling vanuit de wetenschap voor proprioceptie is tamelijk recent. Het fenomeen is pas in de 19e eeuw ontdekt, door neurologen Claude Bernard, Sir Charles Bell, en Sir Charles Sherrington, die in 1932 de Nobelprijs won voor Geneeskunde en die de term proprioceptie verzonnen heeft. Hij onderzocht de signaaloverdracht tussen en binnen neuronen, en ontdekte diep gelegen receptoren die proprioceptie mogelijk maken. Later definieerde hij ook interoceptie, als de mate van gevoeligheid van een persoon voor lichamelijke signalen, zoals honger. Later in de 20e eeuw werd dit onderzoek verder uitgebreid met onderzoek naar tastzin, haptonomie, spierbeheersing en robotica.
Dit onderzoek vormt een belangrijke basis voor veel van de apparaten waar we tegenwoordig dagelijks mee omgaan: touch screens, smartphones, virtual reality-brillen. Al die apparaten leunen op kennis over hoe mensen waarnemen en hoe die signalen worden doorgeven binnen ons lichaam. Ook in de robotica wordt deze kennis veel gebruikt. Zo is leren lopen, iets wat (bijna) ieder kind kan, heel moeilijk voor robots, dat lukt eigenlijk nog altijd niet echt goed.
Dat komt doordat proprioceptie nog niet te programmeren is in een robot. In Delft wordt daarom onderzoek gedaan naar robots van zachte materialen, die het misschien makkelijker kunnen maken om tastzin na te bootsen. Maar voor robots van zachte materialen is het vinden van de lichaamspositie weer veel moeilijker, omdat ze flexibeler zijn. Uiteindelijk gaat dit onderzoek over hulpmiddelen vinden voor bijvoorbeeld revalidatie. Dan werken oplossingen als exoskeletten (een draagbaar skelet dat je zelf kunt aansturen) tot op zekere hoogte wel bij taken die kracht en grove motoriek vergen, maar dat kopje thee kun je er nog steeds niet mee drinken – daar zijn wij mensen gewoon heel goed in, zonder er moeite voor te hoeven doen.
Dubbele neus
Kruis je wijsvinger en middelvinger en zet ze over je neus, zodat het topje van je wijsvinger aan de ene kant en het topje van je middelvinger aan de andere kant van je neus zit. Strijk over beide kanten van je neus tegelijk met de gekruiste vingers. Als je dat even volhoudt, krijg je het gevoel dat je twee neuzen hebt.
Verloren vingers
Strek je armen voor je uit met de handpalmen naar buiten opzij gericht. Kruis je armen, laat je vingers in elkaar grijpen, draai je handen naar beneden, onder en omhoog naar je toe. Laat iemand wijzen naar één van je vingers zonder die aan te raken. Probeer die vinger te bewegen. Het voelt alsof je de juiste vingers niet meer kunt vinden.
Pinokkio-neus
Hier heb je drie personen voor nodig: A en B gaan achter elkaar zitten, A zit achter B. A doet zijn/haar ogen dicht. C tikt met de wijsvinger van A op de neus van B, terwijl C tegelijkertijd en synchroon met zijn/haar eigen wijsvinger op de neus van A tikt. A krijgt het gevoel een hele lange neus te hebben.
Reacties van anderen