Revisiting claims of extracranial biophoton detection from the human brain

Dit artikel weerlegt de claim dat ultravage fotonemissie extracraniaal een betrouwbare niet-invasieve biomarker voor hersenactiviteit is, omdat de gemeten signalen voornamelijk door achtergrondlicht worden gedomineerd en de detectie door weefselabsorptie en beperkte PMT-sensitiviteit wordt gehinderd.

De kern

De Kernboodschap: Een Misverstand over "Gedachte-Licht"

Stel je voor dat er een nieuw fenomeen is ontdekt: mensen stralen heel zwak licht uit vanuit hun hersenen. Sommige eerdere studies beweerden dat ze dit licht konden opvangen aan de buitenkant van het hoofd en dat dit licht een soort "live stream" was van wat er in je hoofd gebeurt (bijvoorbeeld of je aan het rekenen bent of droomt).

De auteurs van dit nieuwe artikel, onderzoekers van de Universiteit van Calgary, zeggen echter: "Wacht even, dat klopt niet."

Ze tonen aan dat de eerdere metingen waarschijnlijk niet het licht van de hersenen waren, maar gewoon een beetje licht dat van buitenaf binnenkwam. Het is alsof je denkt dat je de stem van iemand in een andere kamer hoort, maar het is eigenlijk gewoon het geluid van de koelkast in je eigen kamer.

Hier zijn de drie belangrijkste redenen waarom de eerdere claims fout zijn, uitgelegd met analogieën:

1. Het "Donkere Kelder"-Probleem (Achtergrondlicht)

De situatie: De eerdere onderzoekers beweerden dat ze duizenden lichtdeeltjes (fotonen) per seconde zagen vanuit het hoofd.
Het probleem: Het menselijk lichaam straalt van nature heel, heel weinig licht uit. Het is alsof je probeert een kaarsvlam te zien in een volledig verduisterde ruimte. Als er ook maar een heel klein gaatje in de gordijnen zit, is dat flitsje van de kaars niet meer te zien.

• De Analogie: Stel je voor dat je probeert een muisje te horen dat in een stil bos zit. Als er ook maar een klein windje waait of een vogel zingt (achtergrondruis), hoor je het muisje niet meer.
• Wat de onderzoekers deden: Ze bouwden een tent die helemaal lichtdicht was. Ze ontdekten dat als ze een spleet van slechts 5 millimeter (kleiner dan een vinger) openlieten, de meetapparatuur ineens duizenden lichtdeeltjes registreerde.
• De conclusie: De eerdere metingen waren waarschijnlijk gewoon "verkeerde lichtjes" die via kleine kiertjes binnenkwamen, niet het echte licht van de hersenen. De signalen die ze zagen, waren vaak zelfs zwakker dan de achtergrondruis, wat betekent dat ze waarschijnlijk het hoofd zagen dat licht blokkeerde, niet licht uitstraalde.

2. De "Betonnen Muur" (Huid en Schedel)

De situatie: Zelfs als het licht echt van de hersenen zou komen, moet het door je huid en je schedelbot om eruit te komen.
Het probleem: Hersenen produceren licht dat voornamelijk blauw en groen is (kortere golflengten). Maar huid en bot zijn als een dikke muur voor dit soort licht.

• De Analogie: Stel je voor dat je probeert een raket (het licht van de hersenen) door een muur van beton (je schedel) te schieten. De raket is te zwak en de muur te dik. De raket komt er niet doorheen. Alleen heel specifieke, langzamere raketten (rood of infrarood licht) kunnen de muur misschien net doorkruisen, maar die worden door de hersenen nauwelijks geproduceerd.
• De feiten: Onderzoek toont aan dat licht met een korte golflengte (blauw/groen) bijna 100% wordt tegengehouden door je schedel. Het licht dat wel door kan, is rood/infrarood, maar dat is heel zwak.

3. De "Verkeerde Bril" (De Meetapparatuur)

De situatie: De eerdere onderzoekers gebruikten speciale sensoren (PMT's) om het licht te meten.
Het probleem: Deze sensoren zijn ontworpen om heel goed te zien in het blauwe en groene spectrum. Maar zoals we net zagen, kan dat blauwe/groene licht niet door je schedel komen!

• De Analogie: Het is alsof je een bril draagt die alleen blauwe kleuren heel scherp ziet, en je probeert door een dik raam te kijken naar iets dat alleen rood is. Je ziet niets, omdat je bril niet op rood is ingesteld, terwijl het enige licht dat door het raam komt, juist rood is.
• De conclusie: De sensoren waren perfect afgesteld op het licht dat niet door de schedel kan komen, en slecht afgesteld op het licht dat wel door de schedel kan komen.

Wat betekent dit voor de toekomst?

De auteurs zeggen niet dat het idee om hersenactiviteit te meten via licht (biophotonen) onmogelijk is. Ze zeggen alleen dat de huidige methoden te slordig zijn.

Om dit echt te laten werken, moeten we:

1. Een perfecte donkere kamer hebben (geen enkel piepklein gaatje voor licht).
2. Nieuwe sensoren gebruiken die gevoelig zijn voor het rood/infrarood licht dat wel door de schedel komt.

Samenvattend:
De claim dat we nu al "gedachte-licht" van buitenaf kunnen meten, is waarschijnlijk een illusie veroorzaakt door een beetje leklicht en de verkeerde meetapparatuur. Het is als proberen een fluisterend gesprek te horen in een drukke fabriek met een slechte microfoon. Als we de fabriek stilleggen (geen leklicht) en een betere microfoon gebruiken (andere sensoren), kunnen we misschien ooit wel echt naar de hersenen luisteren. Maar tot die tijd is de huidige "bewijsvoering" niet betrouwbaar.

Technische samenvatting

Probleemstelling

Recente studies (met name door Casey et al.) hebben beweren dat ultrazwakke fotonemissie (UPE), ook wel bioluminescentie genoemd, die extern op het hoofd wordt gemeten, kan dienen als een niet-invasieve biomarker voor hersenactiviteit. De auteurs van dit artikel betwisten deze interpretatie. Ze stellen dat de eerder gerapporteerde signalen niet kunnen worden toegeschreven aan de hersenen, maar het gevolg zijn van experimentele fouten, met name onvoldoende onderdrukking van omgevingslicht en een gebrek aan begrip van de optische eigenschappen van weefsel.

Methodologie

De auteurs voerden een reeks experimenten uit om de eerdere claims te toetsen, met de volgende opzet:

1. Controle-omgeving: Experimenten werden uitgevoerd in een volledig afgesloten, ondoorzichtige donkere tent binnen een donkere kamer, vergelijkbaar met de omstandigheden in eerdere studies, maar met striktere controle op lichtlekken.
2. Detectie: Er werd gebruik gemaakt van een breedbandige fotomultiplicatorbuis (PMT, model Hamamatsu R4220-P) geplaatst op ongeveer 5 cm afstand van het voorhoofd van een proefpersoon.
3. Lichtlek-testen: Om de gevoeligheid van de meting te testen, werden gecontroleerde lekken in de tent gemaakt (smalle spleten van 5 mm en 10 mm) terwijl de kamerverlichting aan was. Dit gebeurde om te zien hoe kleinste hoeveelheden omgevingslicht de meetresultaten beïnvloeden.
4. Vergelijking met eerdere studies: De auteurs vergeleken hun metingen en de gebruikte detectoren met de setup van Casey et al., inclusief de kwantumefficiëntiecurves van de gebruikte PMTs.
5. Weefselattenuatie-analyse: Er werd gebruikgemaakt van bestaande data over de transmissie van licht door huid, schedelbeen en hersenweefsel om te bepalen welke golflengten de schedel kunnen passeren.

Belangrijkste Bijdragen en Resultaten

1. Dominantie van Omgevingslicht (Optische Lekkage)

• De auteurs ontdekten dat de gemelde fotonenintensiteiten in de studie van Casey et al. (25.000–35.000 counts per seconde) meerdere ordes van grootte hoger zijn dan de typische UPE-niveaus van levende systemen (enkele tot enkele honderden counts per seconde).
• Cruciaal resultaat: Zelfs een zeer kleine lichtlek (een splet van 10 mm) in de tent, die voor het blote oog nog steeds als "volledig donker" wordt ervaren, veroorzaakte een meetwaarde van ongeveer 40.000 counts per seconde. Dit komt overeen met de intensiteiten die Casey et al. toeschreven aan hersenactiviteit.
• Conclusie: De signalen die als 'hersen-UPE' werden geïnterpreteerd, worden volledig gedomineerd door achtergrondlicht dat via kleine lekken de detector bereikt.

2. Optische Attenuatie en Detectiebereik

• Weefseltransmissie: Licht met golflengten onder de 600 nm wordt sterk geabsorbeerd door de hoofdhuid en het schedelbeen (transmissie < 1-2%). Alleen rood en nabij-infrarood licht (> 600-650 nm) kan in beperkte mate de schedel passeren.
• Detectorgevoeligheid: De PMTs die in de controversiële studies werden gebruikt (en ook de door de auteurs geteste), hebben hun piekgevoeligheid in het blauw-groene spectrum (350-500 nm) en zijn zeer ongevoelig voor golflengten boven de 600 nm (kwantumefficiëntie < 5%).
• Mismatch: De detectoren zijn geoptimaliseerd voor golflengten die de schedel niet kunnen passeren, en ongevoelig voor de golflengten die wel kunnen passeren.
• Berekening: Zelfs als het brein fotonen zou uitzenden die de schedel passeren, zou de detector deze nauwelijks kunnen waarnemen. Om de gerapporteerde signalen te verklaren, zou het brein fotonen moeten uitzenden die 5 tot 7 ordes van grootte hoger zijn dan wat biologisch plausibel is.

3. Bron van het Signaal

• Gezien de sterke attenuatie van het schedelbeen, is het waarschijnlijker dat eventuele gedetecteerde fotonen (indien ze onder perfecte donkere omstandigheden worden gemeten) afkomstig zijn van de huid (scalp) en niet van de hersenen.
• De auteurs wijzen er ook op dat in de data van Casey et al. het signaal van het hoofd lager was dan het achtergrondspectrum, wat suggereert dat het hoofd het achtergrondlicht blokkeerde in plaats van een eigen signaal uitzond.

Significantie en Conclusie

De studie ondermijnt de wetenschappelijke basis voor de claim dat extracraniale UPE-metingen direct hersenactiviteit weergeven met de huidige methodologie.

• Kritieke vereisten: Voor een geloofwaardige meting is een absolute optische afsluiting (zwart) essentieel om zelfs maar sporen van omgevingslicht uit te sluiten.
• Technische beperkingen: Huid en schedel blokkeren bijna alle kortgolvige fotonen, terwijl de standaard PMT's ongevoelig zijn voor de langere golflengten die wel doordringen.
• Toekomstperspectief: Hoewel UPE potentieel een waardevolle biomarker kan zijn voor de neurowetenschap en brain-computer interfaces, vereist dit de ontwikkeling van nieuwe meetprotocollen die achtergrondlicht volledig elimineren en detectoren gebruiken die gevoelig zijn voor de specifieke golflengten die door weefsel worden doorgelaten. Zonder deze veiligheidsmaatregelen zijn eerdere claims ongefundeerd.