Wat heeft verhoogde hersenactiviteit vlak voor het doodgaan toch te betekenen?

Vanwege de epilepsie besloten zijn artsen de elektrische signalen in zijn hersenen te meten met behulp van een elektro-encefalogram, of EEG. Terwijl de elektroden op zijn hoofd geplakt zaten, kreeg de man een hartaanval en stierf.

In februari werd een studie gepubliceerd waarin staat opgesomd wat er tijdens deze opname werd geregistreerd: in de dertig seconden voor en dertig seconden na de hartstilstand van de man nam zijn hersenactiviteit toe. En niet zomaar hersenactiviteit, maar gammagolven. Hersenoscillaties, of golven, zijn patronen van gecoördineerde hersenactiviteit.  Gammagolven komen voor bij bewuste geestestoestanden, en worden onder andere geassocieerd met leren en het geheugen. Ze zijn ook waargenomen tijdens meditatie.

Hoe komt het dat een man, die bezig was te sterven, een plotselinge toename had van een hersenactiviteit die geassocieerd wordt met bewust leven? In het artikel schreven de auteurs dat “het intrigerend is om te speculeren dat een dergelijke activiteit een laatste ‘herinnering aan het leven’ zou kunnen zijn, die plaats kan vinden in een bijna-dood toestand.”

De auteurs plaatsten enkele belangrijke voorbehouden bij hun werk. Het is onmogelijk om subjectieve ervaringen uit een EEG af te lezen. Toch leidde de case study van de oude man tot een mediasensatie. De sensatie zat ‘em in de suggestie dat wat er met de man was gebeurd, bewijs levert van herinneringen die we herbeleven in de momenten voordat we sterven. “Een nieuwe studie wijst erop dat ons leven echt aan ons voorbij flitst in onze laatste momenten,” schreef de Britse Daily Mail. Website MSN meldde dat deze studie “onthult wat onze laatste gedachten kunnen zijn.” The Philly Voice schreef: “Wat gebeurt er als je sterft? Het leven kan letterlijk aan je voorbijflitsen.” Live Science meldde: “De allereerste scan van een stervend menselijk brein onthult dat het leven echt aan je ‘voorbij kan flitsen.’”

Zou wat hier werd waargenomen inderdaad de neurologische structuur kunnen beschrijven van een bijna-doodervaring, een sterfbedvisioen? Het is een provocerende stelling, maar het is niet meer dan speculatie. Het is geen nieuws. Hoewel de auteurs van het artikel schreven dat dit de ‘allereerste’ doorlopende EEG-opname was van een persoon tijdens zijn stervensproces, wordt dit fenomeen eigenlijk al meer dan tien jaar onderzocht.

De vroegere studies, in combinatie met deze studie, tonen aan dat er een golf van elektrische activiteit in de hersenen kan zijn op het moment dat mensen – of dieren – sterven. Die activiteit kan aanhouden nadat het hart stopt. Het is een onderwerp dat verder onderzoek vergt, omdat het belangrijke implicaties kan hebben voor terminale zorg, orgaandonatie, of het begrip van ons sterfproces. Maar wat het betekent, en hoe het wordt ervaren, is nog onbekend. Voorlopig laat deze studie vooral zien dat we wetenschappelijke onderzoeksgegevens interpreteren via de filter van onze eigen persoonlijke overtuigingen. Wat mensen van de gamma-golven vinden, zegt vaak meer over hun wereldbeeld dan over dit mysterieuze fenomeen.

De auteurs van het artikel beweren dat dit “de eerste” EEG-meting van een stervensproces was. Technisch gezien is het inderdaad de eerste keer dat deze specifieke EEG-meting werd uitgevoerd, maar het is niet de eerste keer dat de hersenen zijn gemeten terwijl iemand bezig is te sterven.

“Het is niet de eerste doorlopende EEG-opname van het menselijk brein in de overgang naar de dood,” zegt Loretta Norton, een neurowetenschapper aan King's University College aan de Universiteit van West Ontario. In 2017 werd haar paper over EEG-metingen van menselijke hersenen tijdens het stervensproces gepubliceerd; het belangrijkste verschil met het nieuwe onderzoek is dat haar studie geen full-scap-dekking van elektroden had. Er waren ook andere verschillen. Haar patiënten hadden besloten levensverlengende therapieën te stoppen. Het nieuwe onderzoek, en een ander onderzoek uit 2021, hebben betrekking op patiënten die stierven ondanks het ontvangen van een dergelijke behandeling.

Het gaat er niet alleen om wie als eerste wat ontdekte: de case study van de oude man is op zichzelf al intrigerend. Het wordt nog interessanter wanneer deze onderzoeksgegevens worden gecombineerd met bewijsmateriaal uit eerdere studies. Die studies lieten namelijk ook een onverwachte toename van elektrische activiteit in de hersenen van stervende mensen zien.

In de afgelopen dertien jaar is in verschillende soortgelijke studies hersenactiviteit tijdens het sterven geobserveerd. Bij dieren en mensen is er een toename van de elektrische activiteit waargenomen in de hersenen, op het moment dat hartdood (wanneer het hart stopt en er geen polsslag meer is) intreedt. Dit is onverwacht, zegt Lakhmir Chawla, een medisch specialist en auteur van talrijke onderzoekspapers over dit onderwerp. Volgens Chawla is het onverwacht omdat er op dat moment geen bloedstroom of zuurstof meer naar de hersenen gaat.

Op de Intensive Care Unit (ICU) worden de hersenen van patiënten soms gemeten met EEG-monitoren. Deze apparaten registreren de golven aan de voorkant van het hoofd en laten deze algoritmisch vertalen in een getal tussen nul en honderd, zodat de artsen weten hoe waakzaam een persoon is. Bij sommige mensen merkte Chawla dat het getal even omhoog schoot op het moment dat ze stierven, wanneer de polsslag stopte. In 2009 werd een ander onderzoek van Chawla en zijn collega’s gepubliceerd. Bij zeven ernstig zieke patiënten werd de beademing stopgezet, en dit leidde tot een piek in de elektrische activiteit in de hersenen voor de machine weer een nulpunt registreerde.

Eerst dacht Chawla dat het misschien een soort aanval was, of dat de hersenen in één keer al hun energie vrijgaven. Maar na bestudering van de ruwe EEG-data van een patiënt ontdekten Chawla en zijn collega's dat de hersenactiviteit geen toeval was, en ook geen laatste poging van de hersenen om zichzelf te redden.  Ze ontdekten dat het signaal op een frequentie zat die normaal gesproken geassocieerd wordt met gammagolven. Dat was verrassend. Chawla zei dat het “zeer onverwacht” was om zulke gammagolf-activiteit te zien, die gelinkt is aan bewustzijn.

Andere studies hebben deze piek in gamma-activiteit ook laten zien, maar niet bij alle patiënten. In 2017 observeerden Chawla en zijn collega's 35 patiënten, van wie er zeven klinisch hersendood waren. Geen van de hersendode patiënten vertoonden een toename in hersenactiviteit bij overlijden; 13 van de 28 andere patiënten wel.

In haar studie uit 2017 heeft Norton samen met haar collega's de EEG-activiteit gemeten bij vier patiënten, dertig minuten voor het overlijden tot dertig minuten na de dood. Ook zij zagen bij twee van de vier patiënten vlak voor de hartdood een toename van hoogfrequente hersengolven. Dit was vergelijkbaar met de activiteit beschreven in het nieuwe artikel, maar Norton observeerde geen gamma-activiteit na de dood. 

In 2021, werd een onderzoek uitgevoerd naar patiënten die overleden aan een hartaanval en die ook standaard EEG-monitoring ondergingen in een ICU. Van de negentien patiënten die een hartdood stierven, hadden elf mensen waarneembare EEG-activiteit nadat het hart volledige was gestopt, volgens de onderzoekers. Jan Claassen, de senior auteur van dit artikel en een neuroloog aan de Columbia Universiteit, stelde dat één van de negentien patiënten EEG-activiteit vertoonde kort nadat de bloedtoevoer naar de hersenen was gestopt.

Dit komt ook voor bij dieren. In een studie uit 2013 onderzochten George Mashour, anesthesioloog aan de Universiteit van Michigan, en wetenschapper Jimo Borjigin deze hersenactiviteit bij ratten. Ze implanteerden elektroden in de hersenen van negen onder narcose gebrachte ratten, die ze vervolgens dood maakten. Op het moment net na de hartdood zagen ze een golf van hoogfrequente hersenactiviteit.

Ze ontdekten dat de golf van elektrische activiteit niet alleen het gevolg was van het ‘in de war raken’ van de hersenen voordat de dood intreedt, zegt Mashour. De hersenactiviteit was gecoördineerd, en vibreerde op gammabandbreedte, een specifieke hogere golffrequentie (in een onderzoek uit 2011 werden ratten onthoofd met een soort mini-guillotine, om na te gaan hoe humaan deze euthanasie-methode was. Dit onderzoek wees uit dat de onthoofde ratten een ‘zeer langzame, grote, late golf in de EEG-energie meemaakten’, volgens de auteurs).

Mashour zegt dat de nieuwe studie interessant is omdat het de rattenstudies verbindt met wat herhaaldelijk bij mensen is waargenomen. “Ze kwamen tot vergelijkbare bevindingen, en deze studies vullen elkaar aan en ondersteunen elkaar,” zegt hij.

Dit deel van het verhaal is consistent, vindt Chawla: sommige mensen vertonen gammagolfactiviteit na een hartdood. Chawla ontvangt telefoontjes van artsen uit het hele land die hetzelfde melden. “Je kunt niet meer beweren dat dit niet gebeurt,” zegt hij.

Dit is allemaal enorm intrigerend.  Maar wat er nou precies aan de hand is vanuit een fenomenologisch perspectief, dus hoe deze hersenactiviteit wordt ervaren, is onduidelijk. “Ik weet niet wat de rat ervoer, of hij iets ervoer, want in onze studie waren de dieren onder narcose,” zegt Mashour.

We kunnen ook niet weten wat de oude man in het onlangs gepubliceerde onderzoek voelde, of dat hij inderdaad herinneringen uit zijn verleden meemaakte. Chawla zegt dat het een valide hypothese is dat de hersenactiviteit van de man te maken heeft met een bijna-doodervaring (BDE), of met het herbeleven van herinneringen. De timing en het soort hersenactiviteit wijzen hierop. Maar bewijs die hypothese maar eens. 

BDE’s lijken vaak op elkaar, en mensen hebben bijzonder levendige herinneringen aan de ervaring. In 1975 verzamelde de arts Raymond Moody verslagen van BDE's van honderdvijftig coma-overlevenden. Hij ontdekte dat bijna-doodervaringen te maken kunnen hebben met het uittreden uit je lichaam, gevoelens van vredigheid, door een poort of tunnel reizen, en het zien van een helder licht. Maar soortgelijke beschrijvingen van bijna-doodervaringen bestonden al veel eerder. Neem bijvoorbeeld Jeroen Bosch' schilderij De beklimming van de Gezegenden uit 1505.

Ongeveer 10 tot 23 procent van de mensen die herstelden van een hartaanval maakten melding van BDE's. Maar slechts 3 procent van mensen die herstelden na traumatisch hersenletsel maakten een BDE mee. Niet alle BDE's zijn prettig: uit een studie in 2019 bleek dat 14 procent van de ervaringen “als nachtmerrieachtig worden beschreven”.

Het zou kunnen dat BDE's verband houden met deze hersenactiviteit rondom de dood. Maar het is één ding om deze hersenactiviteit waar te nemen, zegt Mashour, en iets anders om te stellen dat het verband houdt met een specifieke bewuste ervaring.

De auteurs van het nieuwe artikel maakten een voorbehoud: de hersenen van de man waren ernstig verwond: hij had bloedingen, zwellingen en kreeg beroertes. De hoofdauteur, Ajmal Zemmer, vertelt aan Motherboard dat hij in interviews met de pers probeert te benadrukken dat dit een enkele case study is, je kunt niet zomaar generaliseren.

Maar volgens een aantal wetenschappers die dit onderwerp ook bestuderen gingen enkele citaten van Zemmer en de media-aandacht te ver. “Wat we van dit onderzoek kunnen leren is: hoewel onze geliefden hun ogen hebben gesloten en klaar lijken om ons te verlaten voor hun eeuwige rust, kunnen hun hersenen enkele van de mooiste momenten uit hun leven opnieuw afspelen,” vertelde Zemmer aan The Daily Mail.

Eigenlijk, zegt Norton, weten we niet of dit zo is. Het is interessant dat de waargenomen hersenactiviteit in de gamma-frequentie zit. Maar er is voorzichtigheid geboden bij het interpreteren van de gamma-golven. De frequentie kan overlappen met andere lichaamseigen energie, zoals bijvoorbeeld elektromyografie signalen van de spieren.

Het brein kan ook signalen oppikken van niet-fysiologische bronnen, zoals elementen die aanwezig zijn in een drukke intensive care afdeling. “Een ICU is een zeer lawaaierige omgeving,” zegt Norton. “Er staat veel apparatuur en machines in deze omgeving en dat creëert nogal wat impulsen.”

Claassen vindt ook dat het hoge gamma-signaal dat oppervlakkig op een EEG wordt gedetecteerd in een kritieke zorgomgeving, met grote voorzichtigheid moet worden geïnterpreteerd. “Deze elektrische signalen zijn niet uniek voor een specifieke neurologische functie zoals het herbeleven van je herinneringen. Ze zijn bovendien in brede kring waargenomen, ook bij beroertes,” zegt hij. “Het feit dat gamma-golven in verband worden gebracht met een bepaald klinisch of psychologisch fenomeen, betekent niet dat men moet aannemen dat het psychologisch fenomeen aanwezig is telkens als er gamma-golven worden waargenomen.”

Norton zegt dat het mogelijk is dat deze activiteit te maken heeft met een neurologische dood, maar of het al dan niet bewust wordt ervaren door de patiënt, betwijfelt ze. Nogmaals, deze piek in de hersenactiviteit vindt niet plaats bij elke persoon die overlijdt, en wetenschappers begrijpen niet waarom dit zo is. Het zou te wijten kunnen zijn aan hersenletsel, medicatie, of een andere neurobiologische reden.

Patiënten op de IC zijn vaak zwaar verdoofd, wat leidt tot onbewustheid. “Dat iemand een soort van intern bewustzijn en reflectie zou kunnen hebben is, denk ik, uiterst onwaarschijnlijk,” zegt ze.

Mashour zegt dat hij het opvallend vindt dat de hersenactiviteit georganiseerd lijkt te zijn. Hij waarschuwt ervoor de hersenactiviteit te verbinden met een ervaring. We kunnen namelijk niet zomaar stellen dat die activiteit een neurale weerspiegeling is van een bijna-dood ervaring.

“Je kunt niet stellen: ‘dit is mooi, wees niet bang, je gaat het allemaal opnieuw beleven in deze gelukzalige toestand van de bijna-doodervaring,’” zegt Mashour.

Verder onderzoek naar de waargenomen hersenactiviteit zou gevolgen kunnen hebben voor terminale zorg. Momenteel worden veel mensen aan het einde van hun leven verdoofd om het aangenamer voor ze te maken. Zou dat hen ervan weerhouden deze ervaring te hebben? We veronderstellen veelal dat de dood een soort uit-knop is. De waargenomen hersenactiviteit, nadat het hart is gestopt, stelt die veronderstelling op de proef.

“Artsen gaan ervan uit dat na de klinische dood de hersenen dood en inactief zijn,” vertelde Borjigin in 2013 aan wetenschapsjournalist Ed Yong. “Ze gebruiken herhaaldelijk de term ‘bewusteloos’. Maar de dood is een proces. Het is niet zwart-wit.”

Het kan gevolgen hebben voor orgaandonatie: hoe lang moeten chirurgen wachten met het weghalen van organen, als er soms zo'n golf van hersenactiviteit plaatsvindt vlak na een hartstilstand? Te lang wachten zou de levensvatbaarheid van de organen in gevaar kunnen brengen.

Mashour vraagt zich af of het in verband kan worden gebracht met andere verschijnselen, zoals terminale luciditeit, waarbij mensen vlak voor hun dood nog helder kunnen denken. Alzheimerpatiënten kunnen bijvoorbeeld kort voor hun dood heldere momenten hebben.

Zemmer zegt dat hij dit fenomeen verder wil bestuderen, maar dat het moeilijk is om de juiste (EEG-) opnames te krijgen. Gezien de aard van het werk zal hij zich vrijwel zeker richten op zieke of gewonde patiënten, en het kan lastig zijn om het tijdstip van overlijden accuraat te voorspellen.

Mashour hoopt dat we deze hersenactiviteit verder kunnen bestuderen door het sterfbedvisioen van mensen te onderzoeken die uiteindelijk niet sterven. Mensen die ternauwernood een ongeluk vermijden, hebben ook bijna-dood-ervaringen. Van sommige drugs, zoals DMT of ketamine, wordt beweerd dat ze BDE's nabootsen.  

Dan is er tenminste de mogelijkheid voor een individu om te beschrijven wat hij heeft ervaren, en het zou in verband gebracht kunnen worden met neurofysiologie. “We gaan deze vraag niet beantwoorden door volledige EEG’s van elke hartstilstand op te nemen,” zegt Mashour.

Mashour en Norton's eerdere studies kregen ook veel media-aandacht. “Het belandde als knaagdierstudie op de voorpagina van de Washington Post,” zegt Mashour.

Toen Norton's onderzoek in 2017 uitkwam, werkte ze niet mee aan mediaverzoeken, omdat ze vond dat de bevindingen te sensationeel werden gepresenteerd. Norton vond  dat de krantenkoppen de inhoud van haar onderzoekspaper niet correct weerspiegelden. Ze maakt zich zorgen dat nu hetzelfde gebeurt.

“Ze hebben geen idee wat die man heeft ervaren,” zegt Chawla. Het zou anders zijn als de man het had overleefd, en over zijn herinneringen had kunnen spreken. Maar omdat hij dood is, hebben we geen idee wat er is gebeurd. “Het is ronduit verschrikkelijk,” aldus Chawla.

Zemmer zegt dat hij is overspoeld met mediaverzoeken van over de hele wereld. “Als ik in de toekomst, als dit duidelijker is aangetoond, naar mijn patiënten en hun familie kan gaan en zeggen: ‘Het is oké, er is geen lijden, ze hebben geen pijn, de dood is een natuurlijk onderdeel van het leven’, dan zou dat ze kunnen troosten,” aldus Zemmer. “Het is triest, maar wellicht herinneren ze zich de mooiste herinneringen van hun leven. Voor mij persoonlijk is dat het belangrijkste wat ik eruit haal.”

Op de vraag van Motherboard of het ethisch zou zijn om dat tegen iemand te zeggen als het potentieel niet waar was, zegt Zemmer: “Ik denk dat dat heel eerlijk is en ik respecteer dat heel erg. Ik neem een beetje een ander standpunt in, ik denk dat je het op beide manieren kunt bekijken. Je kunt iets niet zeggen dat misschien niet waar is, of je kunt iets zeggen dat misschien wel waar is.”

Chawla zegt dat hij tijdens zijn onderzoek veel verschillende interpretaties van onderzoeksgegevens heeft gezien. Voor sommigen zijn deze elektrische golven het fysieke bewijs van de ziel. “Ze zijn er heilig van overtuigd dat dit de ziel is die uit het lichaam opstijgt,” zegt hij. In een gesprek uit 2017 zei Chawla dat toen hij een keer uitgenodigd werd voor een radioshow om zijn bevindingen uit te leggen, hij werd “berispt omdat hij niet begreep dat de ziel duidelijk het lichaam verliet en dat de domme artsen zo wetenschappelijk zijn dat ze de goddelijkheid hebben gemist.”

Voor anderen met een minder spirituele invalshoek bewijst deze hersenactiviteit juist dat er geen ziel is. Het laat namelijk zien dat elke bijna-dood-ervaring slechts een bijproduct is van de hersenen. We hebben allemaal opvattingen over de dood, of die nu voortkomen uit het nadenken over je eigen dood, of de dood van de mensen om je heen. Het is fascinerend om te begrijpen hoe mensen de onderzoeksgegevens interpreteren, want dat zegt veel over hun levensovertuiging.

Dit geldt waarschijnlijk voor alle informatie die wij ontvangen: onze aannames en geloofsstructuren beïnvloeden op de een of andere manier al onze reacties en interpretaties. Maar bijna-dood-ervaringen zijn hier een zeer sprekend voorbeeld van.

“Ik heb dit zo vaak meegemaakt. Als men op een stuk papier hun geloofsovertuiging zou opschrijven voordat ik de gegevens liet zien, zou ik met een hoge mate van zekerheid kunnen voorspellen hoe die gegevens zouden worden geïnterpreteerd,” zegt Chawla.

Het is logisch dat er een fascinatie is voor dit onderwerp. “We gaan allemaal dood, dus we proberen met zijn allen te begrijpen wat er met een geliefde gebeurt en wat er met iemands lichaam gebeurt tijdens het stervensproces,” zegt Norton.

Maar juist omdat het onderwerp ons zo bezighoudt, is het belangrijk dat wetenschappers hun gegevens presenteren zonder conclusies te verbinden die ze niet kunnen verifiëren, zegt Chawla. “Er is een juiste manier om dit te doen,” zegt hij. “Het luistert ethisch zeer nauw: we beschrijven zonder conclusies. Anderen kunnen conclusies trekken. Wij wetenschappers moeten zeggen: dit is wat de onderzoeksgegevens laten zien.”