Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

1: Een cognitieve neurowetenschappelijke benadering van de studie van atypische ontwikkeling
 

Wat is een ERP?

ERP’s zijn event-related potentials, en maken gebruik van de hersenactiviteit in de hersenen. Het opnemen van deze ERP’s kan informatie opleveren over de neurale factoren van de geheugenontwikkeling.

Over het algemeen wordt geloofd dat ERP’s de activiteit weergeven van piramidale celneuronen, die daar actief zijn waar het meten aan het schedeloppervlak mogelijk is. Dit heeft een aantal beperkingen. Ten eerste betekent het dat neurale structuren die geen piramidale cellen hebben, zoals de amygdala, geen ERP’s vormen. Ten tweede is de ruimtelijke resolutie (de afstand tussen twee elektrische stromen) erg klein, vanwege het groot aantal neuronen dat de stroom bevat. Zelfs met zeer dicht op elkaar meten (de plakkers op het hoofd dicht bij elkaar) is hierdoor de verkregen informatie erg beperkt.

De voordelen van ERP’s zijn groot boven veel andere neurowetenschappelijke middelen. Ten eerste hebben ERP’s een uitstekende temporele resolutie (frequentie van metingen), in vergelijking met MEG of fMRI; neurale activiteit wordt in de milliseconden gemeten. Ten tweede zijn ERP’s volledig onschadelijk, hangen ze niet af van motorische of verbale reacties en ze kunnen voor alle leeftijden in dezelfde vorm gebruikt worden. fMRI kan bijvoorbeeld niet bij kinderen onder de 7 gebruikt worden. Ten slotte is een ERP systeem vrij goedkoop in vergelijking met fMRI: de eenmalige aankoop van het systeem is al goedkoper, en de metingen kosten bijna niets per participant.

Hoe worden ERP’s gebruikt?

Voor de studie van cognitieve ontwikkeling zijn ERP’s erg belangrijk. De functies die het meest bekeken worden met ERP’s zijn geheugen, verwerken van gezichten en objecten, aandacht, werkgeheugen en taalverwerking. De meeste studies zijn gedaan bij jonge of schoolgaande kinderen. Hoe hoger de dichtheid van electroden, hoe beter de analyses van verschillende componenten zijn.
Meestal wordt tijdens het opnemen van de ERP’s gebruik gemaakt van een serie visuele of auditieve stimuli. Een sessie duurt meestal tussen de 5 en 15 minuten.

Bestuderen van atypische populaties

Over het algemeen bestuderen onderzoekers atypische (afwijkende) populaties vanwege twee redenen; het geeft inzicht in klinische problemen en fenomenen en het draagt bij aan de kennis over typische (normale) ontwikkeling. ERP’s worden bijvoorbeeld gebruikt om de pathofysiologie bij atypische ontwikkeling in kaart te brengen. Bij kinderen met autisme blijkt dat hun ERP’s bij gezicht-stimuli erg verschillen van de controle groep, terwijl de ERP’s voor objecten hetzelfde zijn. Dit geeft inzicht in de afwijkende verwerking van gezichten bij autisme. Bij kinderen met een geschiedenis van mishandeling zijn de ERP’s na het zien van een boos gezicht juist afwijkend.
Het is ook mogelijk om kinderen te bestuderen waarbij een bepaald hersendeel beschadigd is, om te bestuderen of dat hersendeel mogelijk betrokken is bij een cognitieve functie.

Een voorbeeld: kinderen van diabetische moeders

Wanneer een diabetische vrouw zwanger is, is er een aanzienlijke kans op afwijkende hersenontwikkelingen bij het kind.

Hyperglykemie
Ten eerste speelt er een gebrek aan glykemische controle door de moeder in het derde trimester van de zwangerschap. Hyperglykemie (te veel suiker in het bloed) bij de moeder veroorzaakt hyperglykemie in het kind, en daarnaast reactieve foetale hyperinsulinemie (teveel insuline in het bloed). Door deze twee processen gaat de foetus meer zuurstof verbruiken dan de placenta aan kan leveren, en treedt hypoxemie op (gebrek aan zuurstof). Chronisch zuurstoftekort is zeer gevaarlijk voor een ontwikkelend brein, voor sommige gebieden meer dan voor andere; met name de hippocampus wordt aangetast.

Naast bovenstaand proces kan hyperglykemie bij de moeder ook periodische hypoglykemie bij het kind veroorzaken. Wanneer het kind namelijk door de hyperglykemie teveel insuline gaat aanmaken, maar moeder haar hyperglykemie behandelt met een insuline-injectie, dan valt het glucoselevel van de foetus te snel. Ook dit kan schadelijk zijn voor de hippocampus.

IJzertekort

Ook een te laag ijzergehalte speelt een rol bij kinderen van diabetische moeders. De diabetische foetus krijgt te weinig ijzer door hyperglycosylering in de verplaatsende receptor. IJzertekort beschadigt de myelinisatie en het metabolisme in de hersenen. Ook hier is het grootste effect te vinden in de hippocampus. Door het ijzertekort daalt het neurale metabolisme daar met 40%, wat zorgt voor afkapping van dendrieten (delen van neuronen). Het aanwezige ijzer wordt namelijk verbruikt door rode bloedcellen voor de aanmaak van hemoglobine, ten koste van de ontwikkeling van het brein. De hippocampus groeit hierdoor minder dan bij normale kinderen. De effecten op de hersenstructuren zijn blijvend, ook na aanvulling van het ijzergehalte.
In een onderzoek met ratten werd ontdekt dat het proces door ijzertekort en het proces door hyperglykemie elkaar versterken.

ERP’s bij kinderen van diabetische moeders

Tot een tijd geleden bestond het meeste onderzoek bij kinderen van diabetische moeders uit dierstudies en globale onderzoeken naar cognitieve ontwikkeling. Hierdoor was er geen mogelijkheid om specifieke gebieden van beperking te ontdekken of de neurale circuits die deze beperkingen veroorzaken. Daarbij konden veel metingen van globaal functioneren niet bij zeer jonge kinderen worden uitgevoerd; ERP’s echter wel.

Omdat verwacht wordt dat diabetes in de foetus de hippocampus beschadigt, en de hippocampus verantwoordelijk is voor bepaalde vormen van geheugen, zouden deze kinderen beperkingen moeten hebben met geheugen: iets wat ERP’s kunnen aantonen.

De schrijvers beschrijven een longitudinale studie, waarbij een aantal testen en taken is uitgevoerd bij kinderen vanaf de geboorte tot een paar jaar daarna.

1. Herkenning van stem van moeder

Bij één tot twee dagen oude kinderen onderzochten ze het vermogen om de stem van de moeder te herkennen. Zowel de meting voor hoe snel de kinderen de inhoud van de stimuli herkenden, als de meting voor hoe goed zij een vreemde van een bekende stem konden onderscheiden, waren beter voor de controle groep dan voor de kinderen van diabetische moeders. Deze groep kon zelfs bijna niet het onderscheid maken tussen hun moeders stem of die van een vreemde.

IJzertekort versus voldoende ijzer

De onderzoekers bekeken ook wat het verschil was tussen kinderen van diabetische moeders met een tekort aan ijzer in de hersenen (brain iron deficiency BID) en met genoeg ijzer (brain iron sufficient BIS). Alleen de BIS kinderen konden het onderscheid maken tussen een vreemde stem en die van hun moeder.

De resultaten bevestigen dat kinderen van diabetische moeders beperkingen hebben in het herkennend geheugen die waarschijnlijk prenataal veroorzaakt zijn. Deze beperkingen komen met name door een ijzertekort.

2. Herkenning van gezicht van moeder

Dit werd onderzocht bij 6 maanden oude baby’s. Kinderen kregen afwisselend hun moeders gezicht en dat van vreemden te zien. Ook hier liet de controlegroep significant onderscheid zien tussen het herkennen van de moeder en dat van vreemden, terwijl dit onderscheid er niet was bij de kinderen van diabetische moeders.

3. Cross-modale herkenning

Dit is het herkenningsgeheugen voor tactiele gevolgd door visuele informatie. Kinderen van 8 maanden oud mochten een voorwerp betasten zonder het te zien, en kregen toen plaatjes te zien van dat object, gevolgd door plaatjes van een ander object. De controle groep herkende het andere, nieuwe object veel beter als afwijkend en de ERP’s lieten zien dat zij ook de nieuwe stimulus opsloegen in hun geheugen. De experimentele groep kon echter de nieuwe stimulus niet van de bekende onderscheiden.
De kinderen die bij geboorte een ijzertekort hadden, hadden dit niet meer met 8 maanden, maar de achterstand in het herkenningsgeheugen was er nog wel. Deze bevindingen betekenen dus dat veranderingen in de hersenen tijdens het ijzertekort bleven bestaan bij toename van het ijzergehalte.

4. Expliciet geheugen bij gebeurtenis volgordes

Dit werd getest bij 1, 1,5 en 2-jarigen. De taak die bij deze geheugensoort gedaan moest worden was ontlokte imitatie (elicited imitation). Hierbij krijgt het kind een aantal platen te zien die in een bepaalde volgorde een gebeurtenis uitbeelden (baby in bad, baby wassen en baby afdrogen). De leeftijd van het kind bepaalde het aantal stappen en de tijdsduur tussen de test en de hertest (10 min. later). Om het geheugen te testen, moesten kinderen allereerst na voordoen zelf de volgorde goed leggen. Daarnaast werd een week na de test het herkennend geheugen gemeten, waarbij de plaatjes van die gebeurtenis werden getoond, maar ook van een andere gebeurtenis.

Alle kinderen waren even goed in staat de volgorde te leggen als ze dat een keer hadden gezien. Maar bij de hertest kon de controlegroep meer volgordes leggen dan de experimentele (diabetes) groep.

Ook hier bleek bij de ERP’s dat kinderen in de controlegroep het onderscheid wel konden maken tussen de nieuwe gebeurtenis en de bekende, en de experimentele niet.

De resultaten tonen aan dat kinderen van diabetici al kunnen vergeten na 10 minuten. In het langetermijngeheugen zijn er ook verschillen met normale kinderen: hun hersenactiviteit verschilde bij het zien van de gebeurtenisvolgorde na een uitgestelde tijd.

5. Follow-up voor expliciet geheugen bij gebeurtenis volgordes

De follow-up vond plaats bij 36 en 48 maanden oude kinderen. Zij kregen drie volgordes van negen stappen, elke volgorde was wat lastiger te maken. Het herproduceren van de volgorde en de plaatjes zelf werd gemeten meteen na het aanbieden en een week later.

Bij deze kinderen bleek weer dat het onmiddellijk herhalen van de test geen verschillen opleverde tussen de groepen, op de makkelijke en medium test. Maar de moeilijke gebeurtenisvolgorde leverde wel een marginaal verschil op. Na 1 week uitstel konden de kinderen in de controlegroep echter significant meer plaatjes op volgorde leggen dan de experimentele groep.

Uit de ERP’s blijkt ook dat de controlegroep de bekende gebeurtenissen beter herkende (maar het onderzoek loopt nog).

6. Follow-up voor continu herkenningsgeheugen

De studie is nog bezig, maar wel zijn de eerste resultaten bekend van de controlegroep van volwassenen en kinderen. Bij de follow-up kregen zij kleurenfoto’s te zien van alledaagse voorwerpen en abstracte voorwerpen. Na de foto een halve seconde te hebben getoond, volgde een vertraging van 3,5 seconde. De participanten gaven aan of de nieuwe afbeelding nieuw was voor hen (nooit gezien) of bekend. Getoonde afbeeldingen werden opnieuw aangeboden na 2 of 5 andere afbeeldingen.

Uit de resultaten is gebleken dat volwassenen de taak beter en sneller konden doen. Zowel de volwassenen als de kinderen deden de taak slechter voor de abstracte, onbekende items. Het herkennen van de onbekende items verschilde bij volwassenen niet voor of ze opnieuw werden aangeboden na 2 andere items of na 5 (duur van uitstel). Kinderen herkenden nieuwe items alleen slechter dan bekende items als die na 2 keer al opnieuw werden aangeboden, bij de langere tijdsvertraging herkenden ze ze even snel.

Conclusie

De resultaten bevestigen de hypothese dat een diabetische zwangerschap een risico is voor de ontwikkeling van het geheugen in de foetus. De studie naar geheugen is een voorbeeld voor hoe ERP’s gebruikt kunnen worden om neurale circuits in kaart te brengen die bij een specifieke cognitieve functie van belang zijn.

De schrijvers raden aan om ERP’s te combineren met fMRI en MRI data. De ERP heeft een lage ruimtelijke resolutie, maar de MRI juist een hele hoge. Daarbij is de temporale resolutie van de ERP juist erg goed.

2: De ontwikkeling van sociale hersenen circuits in autisme
 

Door betere neuroimaging (neuroafbeelding) technieken kan het brein bestudeerd worden terwijl het in actie is. Dit kan helpen om de neurale basis van gedrag te begrijpen, en ook geeft het inzicht in hersengebaseerde stoornissen die zich uiten in de sociale ontwikkeling. Autisme is een stoornis in de sociale communicatie. Door kinderen met autisme te bestuderen, kan bekeken worden welke biologische factoren bijdragen aan het vermogen om anderen te imiteren, om emoties te delen of om interacties met anderen aan te gaan.

Vroege sociale beperkingen in autisme

Vijf domeinen van sociaal gedrag, die bij autisme aangetast zijn, worden onderscheiden:

1. Sociaal oriënteren

Jonge kinderen met autisme zoeken niet spontaan sociale stimuli in hun omgeving. Normale pasgeborenen bijvoorbeeld, voelen zich aangetrokken tot mensen en menselijke geluiden. Dit vermogen is waarschijnlijk reflexief (niet bewust), maar vormt wel de basis voor verder sociaal leren. Met 5 maanden gaan kinderen dit bewust doen: hun hoofd draaien naar degene die hun naam zegt. Ook komt vanaf 6 maanden de gedeelde aandacht vaardigheid op: naar hetzelfde object kijken als waar de ouder naar kijkt. Waarschijnlijk is de oorzaak van veel sociale en communicatieve beperkingen in autistische kinderen te wijten aan hun onvermogen om sociale stimuli op te zoeken. Deze kinderen reageren slecht op hun naam en kijken minder (of korter) naar mensen. Ook hebben zij maar een beperkt vermogen tot gedeelde aandacht.

2. Gedeelde aandacht

Gedeelde aandacht is het vermogen om je aandacht te wisselen tussen sociale partners en objecten of gebeurtenissen en om het besef daarvan te delen (samen kijken/ervaren). Hieronder vallen onder andere het volgen van de aandacht (de blik) van de ander en de ander aanwijzingen geven om naar hetzelfde te kijken als waar jij naar kijkt. Normaal gesproken kunnen kinderen dit voor hun 12^e maand. Bij autistische kinderen is dit vermogen vaak afwezig. Het blijkt verder een goede maatstaf te zijn voor de huidige en toekomstige taalvaardigheden van kinderen met autisme: wanneer de vaardigheid minder sterk beperkt is, zijn de taalvaardigheden hoger. Men vermoedt dat voor het ontwikkelen van gedeelde aandacht allereerst het vermogen tot sociaal oriënteren nodig is: pas dan kan het kind zich richten op bijvoorbeeld gezichtsuitdrukkingen.

3. Aandacht voor andermans emoties
Een ander soort vroeg opkomend gedrag is het opmerken van en reageren op andermans emoties. Dit kunnen kinderen al binnen de eerste 6 maanden. Vanaf 9 maanden kunnen kinderen sociaal refereren: checken bij de volwassene of een stimulus gevaarlijk is of niet. Vanaf 2 jaar kunnen kinderen actief reageren op emoties, door bijvoorbeeld te troosten of te helpen. Kinderen met autisme hebben vaak een gebrek aan gevoeligheid voor de emoties van anderen. Ze zijn wel in staat om het verschil te zien tussen een neutrale en negatieve gezichtsuitdrukking, maar kijken korter en tonen minder bezorgdheid hierover dan andere kinderen. Dawson en collega’s hebben ERP’s gebruikt om te meten of jonge autistische kinderen anders reageren op emotionele uitdrukkingen. 3 tot 4-jarigen kregen twee uitdrukkingen te zien: een neutrale en een angstige gezichtsuitdrukking. De autistische kinderen toonden pas later hersenreacties op de angstige uitdrukking. De vertraagde reactie suggereert dat de informatieverwerkingssnelheid bij autistische kinderen is aangetast. Daarnaast is de topografie van de ERP-signalen afwijkend. Dit betekent dat er waarschijnlijk te weinig specialisatie van de hersengebieden optreedt bij autistische kinderen. Ook is gebleken dat een vertraging in reactie op het angstige gezicht samenhangt met prestaties op taken waarbij sociale aandacht nodig is. Kinderen die sneller reageren op het gezicht hebben betere gedeelde aandacht vaardigheden, en keken langer naar de onderzoeker die een verdrietig gezicht trok. Er is echter geen samenhang tussen de reactiesnelheid op het gezicht en prestaties op niet sociale taken. Deze resultaten tonen aan dat trage informatieverwerking van gezichten geassocieerd is met ernstigere sociale beperkingen.
4. Motorische imitatie
Het vermogen om te imiteren komt al vroeg op in de sociale ontwikkeling: zelfs pasgeborenen kunnen gezichtsuitdrukkingen nadoen. Rond de 1 jaar kunnen ze ook acties nadoen zoals zwaaien. Deferred imitation is het nadoen van geobserveerde acties maar op een later tijdstip (uitgesteld imiteren) en komt tussen de 1 en 2 jaar op.
Door imiteren krijgt het kind een sociale band met anderen en leert zichzelf differentiëren van anderen. Het kind leert door imitatie ook wat de doelen van gedrag van anderen zijn; de eerste stap naar een theory of mind. Bij autisme kunnen kinderen niet spontaan anderen imiteren in een sociale context. Dit geldt voor imiteren van bewegingen, gezichtsuitdrukkingen en vocalisatie. Volgens Williams en collega’s is de beperking in imiteren het resultaat van een tekort in self-other mapping. Dit is het vermogen om de complexe acties van anderen in kaart te brengen, zodat ze duidelijk worden en je ze na kan doen.
5. Gezicht verwerking
Gezichten geven non-verbale informatie die nodig is voor communicatie. Ook het herkennen van gezichten komt heel vroeg al op. Eénjarigen kunnen ontdekken welke richting iemand op kijkt en herkennen emoties. Het reageren op gezichten is noodzakelijk om een goede gedeelde aandacht te krijgen. Dit is in autistische kinderen beperkt. Een onderzoek heeft aangetoond dat kinderen die ten tijde van hun eerste verjaardag niet naar andere mensen kijken, veel meer kans hebben om later de diagnose autisme te krijgen. Een andere studie ontdekte met ERP’s dat kinderen met autisme een vergrote amplitude tonen wanneer zij naar bekende en onbekende voorwerpen kijken, maar niet wanneer zij bekende en onbekende gezichten te zien krijgen. Zij zien dus geen verschillen tussen deze gezichten.
Normaal ontwikkelende kinderen: 1) kunnen gezichten beter herkennen als ze die als heel gezicht zien, 2) letten meer op ogen dan op de mond, 3) kijken langer naar juist geplaatste dan naar omgekeerde gezichten. Kinderen met autisme herkennen echter geïsoleerde gezichtsdelen beter dan typische kinderen. Zij letten dus op afwijkende aspecten van gezichten in vergelijking met typische kinderen. Ook letten ze meer op de onderste helft van het gezicht.
De neurale basis voor autisme
Er zijn ten minste twee alternatieven voor het verklaren van de sociale beperkingen bij autisme. Ten eerste kan er sprake zijn van perceptueel-cognitieve beperkingen. Bijvoorbeeld het vermogen om stimuli samen te voegen tot 1 beeld (kenmerken van een gezicht tot een geheel). Ook kan er een beperking zijn in de oogbewegingen. Deze beperkingen in perceptie kunnen het sociale brein beïnvloeden: aspecten die afhangen van perceptie, zoals gedeelde aandacht of interpreteren van gezichtsuitdrukkingen, worden dan maar in beperkte mate uitgevoerd. De tweede hypothese is de sociale motivatie hypothese. Dit stelt dat er een beperking is in sociale motivatie ofwel het labelen van sociaal relevante stimuli. Bij de diagnose voor autisme horen uitspraken als ‘gebrek aan spontaan opzoeken van en delen van interesses met andere mensen’. Volgens de verklaring leidt minder sociale motivatie tot minder aandacht besteden aan gezichten en andere stimuli. Het gebrek aan sociale motivatie kan komen doordat kinderen niet goed kunnen inschatten wat de beloningswaarde is van sociale stimuli. Het primaire neurale systeem voor beloningen is het dopamine systeem. Dopamine wordt vooral naar de frontale (en dan de orbitofrontale) cortex gestuurd. De orbitofrontale cortex vormt representaties van beloningswaarden; zodra er sociale beloningen worden geregistreerd, bijvoorbeeld oogcontact van een ander, gaat het dopamine systeem werken. Kort gesteld is de hypothese dat een slecht werkend dopamine beloningssysteem de oorzaak is van de beperking in sociale motivatie bij autisten.
Oxytocine en het dopamine beloningssysteem
Onderzoekers menen dat oxytocine een belangrijke rol speelt in het koppelen van sociale stimuli aan het dopamine beloningssysteem. Muizen waarbij oxytocines waren uitgeschakeld, hadden bijvoorbeeld een sterkt tekort in sociaal geheugen. Naast oxytocine speelt vasopressin ook een rol bij sociaal gedrag, zoals moederlijk gedrag en hechting. Wanneer sociale stimuli als minder belonend worden beschouwd (emotioneel labelen), kan dit leiden tot sociale beperkingen zoals gevonden in autisme. Ook kan dit bijdragen aan de taalproblemen die vaak bij de stoornis voorkomen.
Het sociale brein in het eerste levensjaar
Dawson, Webb en collega’s benadrukken de rol van het beloningssysteem in de ontwikkeling van het sociale brein. In hun model regelt oxytocine het dopamine beloningssysteem, en dit vormt de voorkeur en interesse van het kind voor sociale stimuli. Het kind let op sociale stimuli omdat het plezier (een beloning) ervaart wanneer het dit doet. Doordat het kind veel ervaring opdoet met gezichten en stemmen, ontwikkelt het zijn perceptuele systemen. De gebieden die sociale stimuli registreren, integreren vervolgens met beloningssysteemgebieden (amygdala) en motorische en aandachtsgebieden (cerebellum, prefrontale cortex). Het sociale brein wordt zo steeds complexer, en vaardigheden zoals gedeelde aandacht worden mogelijk.

Autisme
Bij autisme is een van de eerste kenmerken een gebrek aan sociaal oriënteren. Dit zorgt ervoor dat autistische kinderen nooit goede vaardigheden leren voor het verwerken van gezichten en spraak. Ervaring zorgt voor specialisatie in hersengebieden, en te weinig ervaring leidt tot minder specialisatie. Kinderen kunnen al heel vroeg onderscheid maken tussen fonetische eenheden van allerlei talen. Maar dit vermogen neemt af tussen de 6 en 12 maanden wanneer het kind alleen die fonetische klanken onthoudt die bij zijn taal horen. Hetzelfde gebeurt bij autisme: wanneer het kind te weinig focust op sociale stimuli, specialiseren zijn hersengebieden zich niet genoeg en worden die niet ‘ge-fine-tuned’. Complexere gedragingen worden dan bemoeilijkt. Een abnormale hersenactiviteit is het gevolg, en ook een lagere informatieverwerkingssnelheid. Kinderen en adolescenten tonen inderdaad langzamere ERP’s bij het zien van gezichten. De abnormale hersenontwikkeling bij autisme komt niet alleen door een gebrek aan blootstelling aan gezichten of stemmen. Kinderen met autisme worden net zo goed opgepakt en aangesproken. Maar als het kind zulke interacties niet aantrekkelijk vindt, luistert of kijkt het niet actief naar de ander. Net als dat het aanleren van een taal niet alleen plaatsvindt door het horen ervan: interactie is nodig. De meeste kinderen met autisme blijken inderdaad een voorkeur te hebben voor mechanische geluidssignalen in plaats van spraak (moedergeluiden). Hoe groter hun voorkeur hiervoor is, hoe meer taalproblemen ze hebben en hoe ernstiger de stoornis is.
Mogelijke impact van vroege interventie
Als de hypothese van sociale motivatie klopt, zou het mogelijk moeten zijn om de aandacht van kinderen aan sociale stimuli te verbeteren door sociale interacties aantrekkelijker te maken. Door vaker oogcontact te maken en meer uit te wisselen met hun sociale omgeving, kan specialisatie van het neurale gezicht verwerkingssysteem verbeteren. Een vroege interventie probeert de waarde van een sociale stimulus te vergroten door leerprincipes: het gezicht van een therapeut wordt gekoppeld aan een bekrachtiger (voedsel of een speeltje). Zo krijgt het kijken naar het gezicht een waarde. Omdat de hersenen nog zo plastisch zijn op jonge leeftijd, is het aan te raden deze interventies dan al toe te passen.
 

Genetische basis voor autisme
Er komen steeds meer onderzoeken die aantonen dat sociaal gedrag aan specifieke genen kan worden gekoppeld. Er zijn nog geen genen gevonden voor autisme, maar wel bewijs voor een genetische basis. Autisme is sterk erfelijk: het percentage is soms wel 90% erfelijkheid. De erfelijkheid ratio’s voor eeneiige versus twee-eiige tweelingen zijn respectievelijk 60-95 en 7 procent. Wat de erfelijkheidsstudie van autisme lastig maakt, is dat het zich uit op drie gebieden (sociaal, communicatie en gedrag) en er sprake is van een spectrum aan stoornissen. Men heeft aangetoond dat ouders vaak ook aspecten van autisme vertonen, zoals een vertraagde ERP bij het zien van een gezicht.

3: Hersenmechanismen betrokken bij sociale perceptiestoringen in autisme

Autisme wordt gekenmerkt door een drietal stoornissen; in sociale wederkerigheid, communicatie en taalvaardigheid, en stereotype gedrag. Binnen die drie gebieden is er een grote variëteit in de ernst van de stoornissen per individueel geval. Daarnaast komt autisme voor bij alle mogelijke intelligenties. De prevalentie is 1 tot 2 per 1000 mensen, wanneer Asperger en PDD-NOS niet worden meegenomen. Meer mannen dan vrouwen krijgen de stoornis; de ratio is ongeveer 4:1. Dit kan komen door indirecte oorzaken zoals bepaalde hormonen, of direct oorzaken zoals de geslachtschromosomen.
Uit onderzoek blijkt dat de beperkingen in sociaal gedrag het meest specifiek zijn voor autisme. Deze beperkingen zouden dan tot communicatieproblemen kunnen leiden, en het stereotype gedrag. Aapjes in sociaal isolement vertonen bijvoorbeeld het herhaalde en stereotype gedrag zoals men dat in autisme terugziet.
Sociale perceptie is het evalueren van de intenties van anderen door te kijken naar hun blik en lichaamsbeweging. De cognitieve vaardigheden die hieronder vallen zijn sociale cognitie, theory of mind en mentaliseren. In normale individuen is sociale perceptie een automatisch en snel proces. Bij autistische kinderen is dit vermogen beperkt: ze kunnen in een patroon van bewegende stippen geen menselijke bewegingen ontdekken bijvoorbeeld. Ook kijken ze meer naar de mond van een gezicht dan naar de ogen. Ze hebben ook moeite om emoties af te lezen zoals woede of angst.
Een onderzoek ontdekte dat autistische kinderen net zo goed als normale kinderen konden zien dat een gezicht een bepaalde richting op keek (dus ze zien de richting van de blik), maar ze waren niet in staat om de gedachten van die figuur te bedenken: hij kijkt naar het snoepje dat hij het liefste wil.

Hersengebieden voor sociale perceptie
Neurowetenschappers zijn bezig om de hersengebieden in kaart te brengen die actief zijn bij sociale perceptie en cognitie. Deze gebieden zijn de amygdala (emotieherkenning en theory of mind), de superior temporal sulcus (STS; stemperceptie en intenties) en de fusiforme gyrus (gezichtsverwerking).
fMRI staat voor functional magnetic resonance imaging en gebruikt het BOLD signaal voor metingen: het blood oxygenation level dependent. Hersenactiviteit hangt namelijk af van het BOLD contrast tussen hersendelen.
Amygdala
de amygdala is sterk verbonden met andere hersenstructuren, waaronder de thalamus, hippocampus en hersenstam. De amygdala heeft een belangrijke rol bij sociale perceptie en cognitie. De meeste data over dit hersengebied komt uit studies met dieren. Het is bijvoorbeeld betrokken bij angstvorming. Ook is er bij dieren met een beschadigde amygdala autistisch gedrag zichtbaar zoals verminderd oogcontact en stereotype gedrag.
Bij mensen met een beschadigde amygdala is ook een link met sociale perceptie en gedrag te zien. Zij hebben moeite met informatieverwerking en het herkennen van emoties.
Met fMRI’s is ontdekt dat de amygdala actief wordt wanneer mensen angstige gezichten zien.
 

Dit bevestigt dat dit hersendeel actief is bij gevaar en dreiging.
Bij mensen met autisme is de amygdala minder actief wanneer zij de mentale of emotionele staat van een getoonde persoon in moeten schatten. Dit duidt op een beperking in de amygdala. Studies met autisten en mensen met beschadigingen in de amygdala hebben aangetoond dat zij erg gelijk zijn in hun prestaties op sociale perceptie en cognities. Dit ondersteunt de visie dat de amygdala betrokken is bij autisme.
Superior Temporal Sulcus (STS)

Apen met beschadigingen aan de STS konden niet meer kleine verschuivingen in de staarrichting van de ander herkennen. Dit geldt ook voor mensen. Dit betekent dat de STS in ieder geval nodig is voor het reageren op hoofd en staarrichting, hoofdbewegingen, maar naar zo blijkt ook lichaamsbeweging. Dit alles is belangrijk bij sociale aandacht omdat het informatie geeft over waar de aandacht van anderen naar uit gaat.
In onderzoeken is aangetoond dat de STS sterker reageert op biologische beweging, oftewel een wandelende robot of mens, dan op betekenisloze beweging zoals mechanieken van een klok.

In een volgend onderzoek onderzocht men of de STS ook betrokken was bij het ontdekken van de intenties en doelen van mensen bij het zien van deze acties. Participanten kregen een filmpje te zien van een figuur, die kort een schaakpatroon te zien kreeg in een hoek van de ruimte. Bij congruente sessies bewoog het figuur haar blik naar het geflitste plaatje, zoals de participant zou verwachten. Bij incongruente sessies bewoog ze juist haar hoofd weg van het plaatje. De hypothese was, dat als de STS betrokken is bij intenties van acties, deze verschillend actief zou zijn tussen de verwachte en onverwachte actie. Inderdaad was er meer activiteit in de STS voor de onverwachte actie.

Een ander onderzoek toonde aan dat de STS ook actief is bij het analyseren van sociale informatie uit een blik. Participanten kregen een animatie te zien die op hun af liep en ofwel hun recht aankeek ofwel hun blik ontweek. De STS bleek actiever te zijn wanneer er een gedeelde blik was (aankijken). Dit betekent dat de STS erg sensitief is voor de sociale context waarin biologische beweging plaatsvindt.
 

In autisme staat een beperking in het volgen van staarrichtingen en het delen van aandacht met anderen centraal. Zoals eerder gezegd ligt dit niet aan een gebrek aan herkennen van staarrichting, maar eerder een onvermogen om de blik van een ander te gebruiken om te begrijpen en te voorspellen wat de ander denkt of doet.
Om te testen of de STS een rol speelt bij autisme, werd de congruente-incongruente blik taak herhaald met autistische en normale mensen. Dezelfde hersengebieden werden actief bij de autisten, maar zij hadden geen verschil in hersenactiviteit tussen de onverwachte en verwachte situatie.

De fusiforme gyrus (FG)

Als een individu gezichten en objecten te zien krijgt, zorgen de gezichten voor activiteit in de FG. Dit toont dat de FG gespecialiseerd is voor het verwerken van gezichten. In autisme is dit beperkt. Er is minder activiteit in de FG als er gezichten worden gezien. Volgens verschillende onderzoekers is de beperking in gezichtsherkenning een gevolg van de slecht werkende amygdala: een verstoring in de amygdala bij jonge kinderen leidt tot een gebrek aan interesse voor gezichten. Door het gebrek aan interesse kan de FG zich onvoldoende specialiseren.
Autisten besteden ook minder aandacht aan de kernpunten van het gezicht (neus, ogen, mond) dan typische individuen. Ook kijken ze minder lang naar de ogen.

Integratie
Naast de problemen in alle hersengebieden apart, die nodig zijn voor sociale perceptie, is er bij autisme waarschijnlijk ook sprake van een tekort aan verbindingen tussen de hersengebieden.

Toekomstig onderzoek

Toekomstig onderzoek moet proberen om kinderen met autisme langere tijd te volgen, zodat de ontwikkeling van de stoornis beter in kaart kan worden gebracht. Daarnaast moeten er meer longitudinale studies komen van normale kinderen. Pas dan kunnen afwijkingen van wat normaal is, goed bekeken worden.

Implicaties voor onderwijs en behandeling

Er is nog geen vroeg diagnostisch instrument voor autisme. Wel kan een analyse van het brein een handig middel zijn. Bepaalde markers kunnen dan duiden op autisme, zoals de mate van activiteit in de STS. Zoals eerder besproken is, is er bij autisten geen verschil in hersenactiviteit in de STS bij het zien van congruente en incongruente handelingen. De onderzoekers vonden dat de activiteit van de STS bij deze taak te koppelen was aan de ernst van de autisme stoornis bij individuen. Dit suggereert dat de beperking in de STS informatie kan geven over de ernst van bepaalde kenmerken van autisme.

Met een zeer vroege diagnose, die mogelijk is met behulp van hersenscans, kan een behandeling (gedragsinterventie) sneller gestart worden en zijn de uitkomsten beter.

Het ontdekken van de hersenkenmerken van verschillende gradaties van autisme kan ook meer inzicht geven in welke subtypen er bestaan, en mogelijk van een ‘spectrum’ van autisme meer homogene subgroepen opleveren.

4: Williams syndroom: een ontwikkelingssyndroom als model voor het onderzoeken van hersen-gedrag relaties

Williams syndroom (WS) is een zeldzame genetische neuro-ontwikkelingsstoornis. De eerste omschrijvingen van de stoornis vermeldden een hartstoornis (vernauwing van de aorta), maagdarm problemen, een hese stem en een elfachtig gezicht. De meesten mensen met WS hebben een IQ tussen milde en matige verstandelijke beperking.
Ursula Bellugi was de eerste die WS psychologisch in kaart ging brengen. Studies bij kinderen en volwassenen met WS toonden aan dat er een grote dissociatie is tussen intacte taal en een beperkte cognitie. Ook hadden jonge kinderen beperkingen in semantische en pragmatische taal.

WS kan goed gebruikt worden als model omdat het een helder gedefinieerde genetische oorzaak heeft. Ook hebben de meeste personen met WS slechts een milde verstandelijke beperking waardoor specifieke hersenontwikkeling beter onderzocht kan worden. In dit hoofdstuk ligt de focus op twee domeinen: visueel-ruimtelijke en sociale cognitie.

Visueel-ruimtelijke cognitie in WS
Hier ligt de grootste beperking van mensen met WS. Zij scoren zeer laag op de blokpatronentest. Wel zijn zij in staat gezichten te herkennen en bekende objecten.
In experimenteel onderzoek focust men op drie hypotheses om prestatie op visuele taken te verklaren:
1) de local processing bias hypothese: de beperking in visueel-ruimtelijke cognitie komt door een afwijkende verwerkingsstijl; individuen met WS focussen op de delen van een plaatje in plaats van het geheel en letten op details in plaats van op het globale plaatje
2) de dorsal stream deficit hypothese: de beperking in het visueel-ruimtelijke komt door een beperking in de pariëtale kwab, die nodig is voor het verwerken van ruimtelijke informatie en de visuele controle van handelingen in de ruimte (oog coördinatie van je hand die een blokje weglegt).

3) de visual short-term memory deficit hypothese: beperkingen in het korte termijn geheugen beïnvloeden het opnemen en intern verwerken van ruimtelijke informatie (de delen van de figuur zien en in je hoofd samenvoegen tot 1).

Hypothese 1

Bij het leggen van een blokconstructie konden kinderen met WS wel de correcte blokken kiezen om de constructie te maken, maar plaatsten zij ze incorrect. Kinderen met Down Syndroom konden wel de constructie goed bouwen, maar maakten fouten in de details. Ook bij andere tests kunnen kinderen met WS wel de details zien van de figuur maar niet de globale plaatsing voor elkaar krijgen. Er is echter ook bewijs tegen hypothese 1. Mensen met WS kunnen bijvoorbeeld wel gezichten en objecten herkennen, waarbij ook gebruik wordt gemaakt van globale perceptie. Er is samengenomen bij mensen met WS wel het vermogen om visuele informatie op het globale en specifieke niveau te verwerken, maar de verwerking hangt af van het soort taak. De eerste hypothese klopt dus niet.

Onderzoekers testten kinderen met WS op computergestuurde blokpatronen leggen. Op simpele blokpatronen met blokken in een enkele kleur deden kinderen met en zonder WS het even goed. Maar bij complexere taken daalde de prestatie van de WS kinderen abrupt omdat ze gedeeltelijke oplossingen minder checkten en minder vaak probeerden te repareren als ze een fout maakten. De onderzoekers concludeerden dat een beperking in spatiaal inzicht ervoor had gezorgd dat executieve functies zoals checken en opnieuw proberen niet goed waren ontwikkeld, een soort sneeuwbal effect.

Hypothese 2

Volgens deze hypothese is het verschil in prestatie tussen blokpatroon leggen en gezichten herkennen als volgt te verklaren: voor gezichtsherkenning is de ventrale stroom nodig, vooral betrokken bij het verwerken van eigenschappen van voorwerpen, en bij blokleggen is de dorsale stroom nodig (occipitoparietale kwabben), die betrokken is bij ruimtelijke processen zoals object lokalisatie en bewegingsdetectie. Sectie op hersenen van kinderen met WS bevestigt dat de achterste pariëtale en occipitale gebieden gereduceerd zijn. Prestaties van kinderen met WS verschilt echter sterk op dit soort taken, dus het blijft een zwakke hypothese.

Hypothese 3

Verschillende onderzoekers menen dat de beperking in het manipuleren van ruimtelijke informatie komt door een beperking in visueel-ruimtelijk geheugen. Zij gaven kinderen met WS een ‘postbode’ taak waarbij zij een brief in een gleuf moesten gooien en ook een matchende figuur in een uitgesneden vorm. Zij deden dit even goed als de controle groep wanneer ze meteen nadat ze de brievenbus te zien kregen mochten reageren. Maar, wanneer er een vertraging was deden ze het op beide taken aanzienlijk slechter. Kortetermijngeheugen speelt dus een rol bij de visueel-ruimtelijke beperking in WS.
Ontwikkelingsaspecten
Er zijn maar weinig studies die naar de ontwikkeling van de visueel-ruimtelijke beperking bij WS kijken. Van die studies is er geen overeenstemming: sommigen gaan uit van atypische ontwikkeling, anderen van een uitgestelde of afgekorte ontwikkeling.

Gestopte (arrested) ontwikkeling

Jonge, normale kinderen maken dezelfde soort fouten als mensen met WS op blokpatroontaken, maar hun prestatie verbetert naarmate ze ouder worden. Ook met het maken van tekeningen lijkt de prestatie van WS kinderen op die van normale, veel jongere kinderen. Dit suggereert dat er sprake is van een gestopte ontwikkeling.

Atypische ontwikkeling

Een studie met peuters met WS, Down Syndroom of geen stoornis vond dat de peuters met WS niet zo goed ruimtelijke informatie met visuele informatie konden combineren als de anderen. Hieruit concludeerden de onderzoekers dat de ontwikkeling van visueel-ruimtelijke vaardigheden afwijkend is. Maar om dit goed vast te kunnen stellen is longitudinaal onderzoek nodig.

Uit het onderzoek dat tot nu toe is gedaan, komt met name bewijs voor een langzamere maar normale ontwikkeling van ruimtelijke vaardigheden, en bij sommige vaardigheden een gestopte ontwikkeling. Deze vaardigheden blijven dan hangen op het niveau van een 6-jarige.

Hersenscan onderzoek

Meyer-Lindenberg en collega’s onderzochten de hersenen op onderbouwingen voor de visueel-ruimtelijke stoornis bij WS.

1) hersenscans om functionele activiteitspatronen vast te stellen

2) metingen van volume om morfologische afwijkingen te vinden

3) analyse van de hiërarchische levels in de dorsale stroom van het visuele systeem

Bij 1 test moest men 2 vormen vergelijken (match conditie) of samenvoegen tot een vierkant (construction conditie). Bij een andere test moesten de participanten letten op locatie van 2 plaatjes op een scherm (of ze even hoog stonden) of de inhoud van de plaatjes.

Op de construction-match taak hadden participanten met WS hypoactivatie (lagere activatie) in de dorsale stroom gebieden. De ventrale stroom was evenveel geactiveerd. Op de andere taak deden de groepen het even goed op de inhoud-taak (ventrale stroom aangesproken). In de locatie-taak toonde de WS groep weer hypoactivatie in het pariëtale gebied van de dorsale stroom.

Analyse van de hersenmassa toonde dat er minder grijze massa was rondom het dorsale gebied, wat kan verklaren waarom deze abnormaal functioneert.

Later bekeken deze onderzoekers ook de hippocampus. Deze is belangrijk bij geheugen en verwerking van ruimtelijke informatie. Bij WS personen waren er functionele (afwezige respons op visuele stimuli) en metabolische afwijkingen (minder bloedtoevoer) maar wel een normale structuur. Deze afwijkingen in de hippocampus zijn een aanwijzing voor het verminderd langetermijngeheugen en ruimtelijke navigatie bij WS individuen.

Sociale cognitie in WS
Het sociale profiel bij WS kinderen is opmerkelijk. Ze hebben een sterke interesse in anderen, ook vreemden. Ze tonen empathie en zijn zeer sociaal. Daarbij zijn ze verbaal sterk en hebben een open persoonlijkheid. Ondanks dit hebben ze moeite met vrienden maken en krijgen ze te maken met angstigheid en sociale isolatie.

Experimenteel onderzoek

De eerste studies focusten op theory of mind (TOM): het vermogen om andermans acties en intenties te doorzien. Bij WS is TOM aangetast. Op de makkelijker taken deden ze het even goed als controlegroepen. Maar bij hogere orde taken zoals het onderscheid zien tussen een leugen en een grap hadden ze veel moeite, met name om te beargumenteren wat ze antwoordden door naar de mentale staat van de persoon te wijzen. Kinderen en adolescenten met WS hebben dus problemen in sociaal-cognitieve vermogens om mentale staten van anderen te interpreteren (TOM).

Uit studies naar emotieherkenning komen gemengde resultaten: over het algemeen zijn mensen met WS niet beter in het herkennen of labelen van gezichtsuitdrukkingen van emoties dan controlegroepen. Kinderen met WS scoren daarbij even goed als de controlegroep die een even hoog IQ heeft! De controlegroep van normaal ontwikkelende kinderen scoorde hoger.

Een ander onderzoek dat vaak wordt toegepast is het beoordelen van de toegankelijkheid en betrouwbaarheid van vreemden aan de hand van gezichten. Mensen met WS scoren hier altijd overmatig positief: ze zien meer vreemden als betrouwbaar dan de controlegroep. Dit is een aanwijzing voor een beperking in inzicht van sociale cues in gezichten, wat uit de amygdala kan komen.

Ontwikkelingsonderzoek

Bij studies bij jonge kinderen met en zonder WS bleek, dat kinderen met WS vaak veel langer en intenser kijken naar gezichten. Dit zou kunnen wijzen op een verhoogde prikkeling tijdens sociale interactie bij WS. In veel ouderraportages komen kinderen met WS over als ‘moeilijke’ kinderen, hoewel ze meer benaderend dan terugtrekkend gedrag laten zien (wat meer past bij het typische profiel van een moeilijk kind). Bij scheiding van ouders zijn kinderen met WS minder van streek, en herstellen zich ook sneller na terugkomst van de ouder. Dit kan echter ook wijzen op een hechtingsprobleem.

Kinderen met WS zijn ook in vergelijking met normale kinderen en kinderen met gematcht IQ meer empathisch en tonen meer bezorgdheid.

Hersenscanonderzoek

Uit bovenstaand onderzoek blijkt dat men niet zeker weet of de gezichtsherkenningsvaardigheden van mensen met WS duidt op een normaal of afwijkend cognitief mechanisme. Met ERP’s is gekeken wat de timing was van gezichtsherkenning. Participanten moesten kijken of twee gezichten hetzelfde waren. Mensen met WS hadden een grote N200 piek, wat kan duiden op de vergrote aandacht die zij aan gezichten besteden. Het ERP patroon voor gezichtsherkenning leek bij de volwassenen met WS op dat van jongere normale adolescenten, maar was vergeleken met de eigen leeftijdsgroep wat trager. Dit is een aanwijzing voor een vertraging in ontwikkeling.

Een speciaal hersendeel voor gezichtsverwerking, namelijk de fusiform face area (FFA) werkt bij WS even goed. Ook gebruiken personen met WS dezelfde hersengebieden voor gezichtsverwerking.

Een andere studie vond dat de neurocerebellum bij WS personen relatief vergroot was. Het feit dat dit hersendeel niet te klein is, verklaart wellicht waarom mensen met WS goede taal hebben en goed sociaal-emotioneel gedrag. In autisme is namelijk de neocerebellum gereduceerd in grootte. De relatie tussen neocerebellum en sociaal gedrag blijft echter onduidelijk.

Ook de superior temporal gyrus (STG) is relatief onaangetast in grootte bij WS. dit hersendeel is betrokken bij perceptie van biologische beweging en verwerking van gehoor, taal en muziek. Ook hier is de STG juist te groot.

Hiernaast wordt de amygdala onderzocht bij mensen met WS. Het blijkt, dat hun atypische benadering en vertrouwen in vreemden lijkt op patiënten bij wie de amygdala beschadigd is geraakt. Over de grootte van de amygdala in vergelijking met normale individuen is weinig bekend. Deze lijkt juist kleiner te zijn. Een kleiner hersendeel kan ervoor zorgen dat sensorische ervaringen minder goed binnenkomen, zoals het gevaar dat je kunt voelen wanneer een onbekende gezien wordt. Dit kan verklaren waarom mensen met WS te vriendelijk zijn tegen vreemden. Met een fMRI studie naar de reactie op dreigende sociale en niet sociale stimuli, ontdekten onderzoekers dat personen met WS minder activiteit hadden in de amygdala bij het zien van gezichten (sociaal) en juist meer activiteit bij scenes (niet sociaal). In de frontale cortex was evenveel activiteit voor de sociale en niet-sociale stimuli, wat suggereert dat het aparte sociale gedrag bij WS ligt in de functie van de frontale cortex.

Implicaties voor onderwijs en behandeling

Ten eerste is het noodzakelijk dat goed in kaart wordt gebracht welke visueel-ruimtelijke vaardigheden aangetast zijn, en welke niet, zodat interventies hierop aangepast kunnen worden. Een aanpak zou zijn om taak specifieke interventies te ontwikkelen die een bepaald zwak gebied trainen. Een andere aanpak is het gebruiken van compensatie middelen zoals verbale mediatie: jezelf door de activiteit praten. Bijvoorbeeld bij het onthouden van dingen.

6: Typische leesontwikkeling en ontwikkelingsdyslexie in verschillende talen

De beste voorspeller van hoe goed kinderen gaan lezen en schrijven, is hun vermogen om klankcomponenten in woorden te horen en manipuleren. Dit vermogen heet fonologisch bewustzijn. Bij de kinderen bij wie dit moeilijker gaat, is de kans op dyslexie veel groter. Dit vermogen kan al lang voordat het kind gaat leren lezen, gemeten worden.

In verschillende talen zijn er grote verschillen in geluidspatronen van de taal, en ook in de loop van leesontwikkeling. Dyslexie komt daar in verschillende vormen voor. Het is ook bewezen dat dyslexie in alle talen voorkomt.

Studies naar dyslexie en leesvaardigheid gaan uit van en universele fonologische ontwikkeling bij verschillende talen. Wat wel taalspecifiek is, is de manier waarop geluiden aan letters (of symbolen) worden gekoppeld.

1. In Italiaans gaat het leren lezen relatief snel, omdat 1 symbool aan 1 klank kan worden gekoppeld. Dit heet een transparante of consistente orthografie.

2. In het Frans is er een veel tot 1 verhouding tussen klank en symbool: pain/fin/hein, dit heet feedback inconsistentie.

3. In het Engels is de verhouding veel tot 1 voor symbool versus klank: cough/rough/bough, dit het feedforward inconsistentie.

Frans en Engels zijn inconsistente of nontransparante talen, en leren lezen gaat hier langzamer.

Bij dyslexie hebben kinderen moeite met sublexicale fonologie: het zien en manipuleren van klankeenheden die samen een woord vormen.

Ontwikkeling van fonologisch bewustzijn

Fonologisch bewustzijn wordt meestal gemeten op drie niveaus, die in een hiërarchie staan.

1) kinderen zien dat woorden in lettergrepen kunnen worden verdeeld: ka-mer

2) lettergrepen kunnen opgebroken worden in onset-rime eenheden, waarbij je bij de medeklinker moet breken: sp-aak

3) onsets en rimes kunnen worden opgedeeld in losse fonemen. Dat zijn de kleinste spraakklanken die woorden opmaken. In veel talen zijn dit de letters (klanken) van het alfabet. Letters worden gebruikt om de fonemen te symboliseren.

De ontwikkeling van fonologisch bewustzijn lijkt een gelijk traject te volgen bij verschillende talen. Een peuter kan bijvoorbeeld rijmpjes afmaken of uit drie rijmende woorden de afwijkende selecteren (kat, pit, zat). In verschillende talen is er eenzelfde volgorde in de ontwikkeling van fonologisch bewustzijn: eerst worden kinderen zich bewust van grotere eenheden van klanken in woorden: de lettergreep, onset en rime. De term rime is niet hetzelfde als het Engelse ‘rhyme’! In het woord ‘wig’ is de lettergreep ‘wig’, de onset is ‘w’ en de rime is ‘ig’. De fonemen zijn ‘w’-‘i’-‘g’.

Het opkomen van foneembegrip varieert sterk tussen tallen. In transparante orthografieën zoals Turks, Fins, Grieks en Italiaans gaat dit veel sneller dan in nontransparante zoals Engels, Deens en Frans. Dit heeft twee oorzaken:

1. fonologische complexiteit van de gesproken taal

2. orthografische consistentie van geschreven taal

Fonologisch bewustzijn gaat sneller wanneer talen een simpele lettergreep structuur hebben; die waarbij lettergrepen bestaan uit een medeklinker en een klinker (consonant en vowel: CV-lettergrepen). De meeste wereldtalen gebruiken deze simpele structuur. Een voorbeeld uit het Spaans/Italiaans: ‘casa’. De onset-rime scheiding is hetzelfde als de foneemscheiding: /c/ /A/ /s/ /A/. Verder is er in deze talen een 1 op 1 verhouding van letter en klank. Hierdoor wordt het leren lezen (klanken gaan koppelen aan schrift) vergemakkelijkt.

Een stapje moeilijker wordt het, wanneer er een complexere lettergreep structuur is. Bijvoorbeeld bij Duits: het heeft CV-lettergrepen, maar ook CVC, CCVC en CVCC lettergrepen (en ook CCC clusters zoals in Strasse). Hierbij is de onset-rime scheiding niet gelijk aan fonemische scheiding. Maar de orthografie is wel consistent: nog steeds een 1 tot 1 verhouding van letter en klank.

Het kind met de meeste moeite om te leren lezen is het kind waarbij er een orthografisch inconsistente taal is met ook een complexe lettergreep structuur. Het Engels heeft ook CCC clusters zoals in Duits, maar slechts weinig CV lettergrepen. De onset-rime scheiding is zelden gelijk aan fonemische scheiding (dus een complexe fonologie). Hiernaast is er een veel tot 1 verhouding van klanken naar een letter (de a in cat, car, cake en call).

Het Chinees is een non alfabetische taal. Het heeft een simpele fonologische structuur met voornamelijk CV lettergrepen. Het zou vreemd zijn voor Chinese kinderen om fonemisch bewustzijn te ontwikkelen, omdat ze leren van een karakter gebaseerd script (en dus niet klanken aan letters koppelen). Maar, kinderen leren Chinees van 2 systemen: het Pinyin en het Zhuyin. In het Pinyin wordt het alfabet gebruikt om componentklanken aan lettergrepen te koppelen. In Zhuyin worden zeer simpele karakters gebruikt (lijken dan qua beeld op een letter). De kinderen die onderwijs krijgen via Pinyin of Zhuyin ontwikkelen goed fonemisch bewustzijn. Kinderen die Chinese karakters leren door eindeloos ‘opdreunen’ laten zeer weinig fonemisch bewustzijn zien.

Het traject van leren lezen

Tegelijk met fonemisch bewustzijn komt de vaardigheid op van het hercoderen van grafeem naar foneem (letter naar klank). Een groot onderzoek naar leesvaardigheid van kinderen die verschillende talen leren, wees uit dat de kinderen in de orthografisch consistente talen (Grieks, Fins, Duits etc.) beter konden lezen dan kinderen die minder consistente talen kenden. De kinderen die het het slechtst deden waren de Engelse kinderen. Ook een jaar later, toen alle kinderen 1,5 jaar leesonderwijs hadden gehad, deden zij het het slechtst. Dit komt doordat er in de Engelse taal een sterke inconsistentie is in zowel lezen als spellen.

Een ander onderzoek bekeek taalvaardigheid tussen Duits en Engels. In beide talen is er gelijke orthografie en fonologie, dus ze zijn goed te vergelijken. Maar voor de Duitse taal kent het grafeem ‘a’ dezelfde uitspraak voor meerdere woorden, terwijl voor Engels de uitspraak telkens anders is. De onderzoekers meenden dat wanneer orthografische consistentie de leesontwikkeling beïnvloedt, de Engelse kinderen het slechter zouden moeten doen op non-woorden. Inderdaad waren Duitse kinderen met evenveel leeservaring veel beter in het lezen van nonwoorden. Met 9 jarige kinderen was dit verschil nog steeds sterk.

Het is duidelijk dat Engelse kinderen langzamer grafeem naar foneem hercoderen leren, en dat dit grotendeels ligt aan de inconsistentie van de orthografie.

Hoewel de orthografie op het niveau van de foneem zeer inconsistent is, is het dit minder op het niveau van de rime. Kinderen zullen dus eerder goed leren lezen wanneer ze meer focussen op grotere woordeenheden zoals de rime. Maar, als orthografische eenheden groter zijn, zijn er ook meer combinaties en dus meer eenheden om te leren.

Ontwikkelingsdyslexie bij kinderen en verschillende talen

Als we nu naar dyslexie kijken, zien we analoge verschillen in de uiting (maar niet prevalentie!) van leesproblemen. In alle talen hebben dyslectische kinderen moeite met fonologisch bewustzijn: ze hebben problemen met kortetermijngeheugen, kunnen minder snel kleuren noemen en zien minder snel het afwijkende woord in een reeks.

In inconsistente orthografieën zoals Engels kan dyslexie worden gediagnosticeerd op basis van verminderde nauwkeurigheid in fonologische taken. In consistente orthografieën is dit op basis van gereduceerde snelheid. Dit komt, omdat kinderen in consistente talen spellingsinformatie kunnen gebruiken om woorden alsnog te lezen – want, er is een 1 op 1 verhouding van klanken en letters. Dit kost echter wel veel tijd (vandaar de vertraging).

In consistente orthografieën manifesteert dyslexie zich als extreem inspannend decoderen en een onzorgvuldige spelling. Ook hebben ze een gereduceerd fonologisch geheugen, zodat wanneer ze eindelijk alle woorden hebben gedecodeerd, ze het begin van de zin kwijt zijn en geen betekenis kunnen afleiden. Maar, het grootste probleem is de slechte spelling. Dit komt doordat de meeste orthografisch consistente talen (logisch lezen) juist inconsistent zijn voor spelling.

In inconsistente orthografieën manifesteert dyslexie zich als onzorgvuldig en extreem inspannend lezen. Omdat grafemen (letters op papier) niet logisch koppelen aan fonemen, hebben kinderen erg veel moeite met lezen. Daarbij kunnen zij niet spellingsinformatie gebruiken om alsnog een fonologische klank bij een geschreven woord te verzinnen: eenzelfde klank kan in 2 woorden er verschillend uitzien (pitch versus rich). Kinderen die Chinees leren hebben dezelfde problemen met het fonologisch verwerken als Engels lerende kinderen. Ook hier manifesteert de dyslexie zich met name in schrijven. Chinese kinderen met dyslexie kunnen wel karakters vertalen in klanken, maar om een klank om te zetten in een karakter gaat ze erg moeilijk af.

In onderzoek bij dyslectische kinderen kunnen twee soorten controlegroepen worden gebruikt. Ten eerste kunnen kinderen gematcht worden op chronologische leeftijd (CL). Maar, deze kinderen zijn natuurlijk beter in lezen. Als men fundamentele verschillen in lezen wil vinden, moet men matchen op leesniveau (vaak het aantal bekende woorden), dit heet een reading-level design (RL). Bij zeer jonge kinderen kunnen alleen CL matches worden gebruik, net als bij volwassenen.

Het ontwikkelingstraject van dyslexie

Dyslectische kinderen hebben fonologische beperkingen. Dit is te vinden op alle drie de niveaus: lettergreep, onset-rime en foneem. Onderzoek toont ook aan dat dyslexie bij inconsistente orthografieën extreem pervasief/doordringend is: zelfs volwassenen met dyslexie deden het slechter dan kinderen.

Maar, bij consistente orthografieën is het foneem probleem alleen te merken bij het begin van het leren lezen. Dyslectische kinderen komen snel bij, hoewel ze in vergelijking met CL kinderen het wel slechter blijven doen (maar wel even goed als RL dus).

Naast problemen op het foneem niveau zijn ook problemen aangetoond op het rijm en lettergreep niveau. Dyslectische kinderen herkennen rijmende woorden minder goed en kunnen niet goed indelen in lettergrepen.

Er zijn maar weinig studies bij dyslectische kinderen die nonalfabetische orthografieën leren. De paar studies die er zijn, bijvoorbeeld bij Chinese kinderen, tonen aan dat zij ook problemen hebben met lettergreep, rijm en foneem niveau (zowel voor CL als RL kinderen).

Traject van leren lezen bij dyslexie

Het leren lezen is beperkt bij dyslectische kinderen, maar ook hier zijn er grote cross-culturele verschillen. In landen met consistente orthografieën kunnen kinderen uiteindelijk goed leren presteren. Het probleem is dat het hercoderen van schrift naar spraak erg langzaam gaat. Bij het oplezen van nonwoorden vallen kinderen met dyslexie daarom uit op leessnelheid. Deze beperking valt met name op bij jonge kinderen. Dan is er ook nog sprake van verminderde nauwkeurigheid. Wanneer iets oudere kinderen (3 jaar leeservaring) worden vergeleken met RL-kinderen, is de nauwkeurigheid even groot. Maar, het kostte de kinderen met dyslexie wel nog twee keer zo lang om woorden op te lezen.

Bij talen met inconsistente orthografie zoals het Engels, zijn nauwkeurigheidsbeperkingen bij dyslexie erg persistent. Het oplezen van nonwoorden blijft lastiger voor deze kinderen.

Dyslexie in het brein

Volgens cross-cultureel onderzoek zou dyslexie bij alle wereldtalen dezelfde neurologische basis moeten hebben. Dezelfde fonologische stoornis komt voor bij alle dyslectische kinderen. Het kernprobleem is een linguïstisch of fonologisch probleem, en taal wordt in dezelfde hersengebieden geregeld, ongeacht nationaliteit. Drie gebieden zijn betrokken bij verschillende aspecten van fonologische verwerking.

- fonologisch werkgeheugen hangt af van activiteit in de linker intra pariëtale sulcus

- fonologisch bewustzijn zit in de linker superior temporal sulcus

- rapid automatised naming (RAN) ligt in de rechter superior temporal gyrus en midden temporal gyrus.

Bij volwassenen met dyslexie is herhaaldelijk een onderactiviteit van de linker temporopariëtale en occipitotemporale cortices aangetoond.

Sommigen onderzoekers zijn het echter niet eens of er wel een biologische eenheid kan zijn voor geletterdheid, omdat het een cultureel verworven vaardigheid is.

8: De relatie tussen vroege metingen van hersenreacties op taalstimuli en de prestaties in de kindertijd op taal en taal gerelateerde taken

Onderzoek naar de taalontwikkeling bij kinderen werd in gang gezet na Chomsky’s werk over de syntactische structuur van taal. Ook toonde hij een biologische basis voor het leren van taal aan bij mensen. Dit betekende dat taalontwikkeling dus niet volledig af hing van voordoen van grammatica of woordbetekenissen.
 

Fonologische vaardigheden zijn het vermogen om de spraakklanken die woorden opmaken waar te nemen en te begrijpen. Hierbij komt dus fonologisch bewustzijn kijken (waarnemen), fonologisch terughalen (geluiden voor woorden ‘opzoeken’ en produceren) en het fonologisch geheugen. Fonologische vaardigheden worden ook gebruikt om woorden te schrijven.

Biologische invloed op taalontwikkeling

Een aantal onderzoeken toonde aan dat er een biologische invloed is op taalontwikkeling. Bijvoorbeeld: in de anatomie van de mens zijn specifieke delen zichtbaar voor het produceren van klanken en voor het horen van spraak. Op het neurologisch niveau vond Lenneberg dat lateralisatie van hersenfunctie (meer aanwezig in de ene of andere hersenhelft) een indicator was voor taalontwikkeling. De linker en rechter hersenhelft zijn inderdaad bij jonge kinderen al verschillend actief voor spraak.

Met ERP’s is men gaan onderzoeken of er een link was tussen het horen en onderscheiden van auditieve stimuli en latere ontwikkeling van cognitieve vaardigheden. Zo is bijvoorbeeld met ERP aangetoond dat kinderen die sneller reageren (hersenactiviteit) op een lichtflits, eerder gingen lopen. Een link tussen de lichtflits reactie en intelligentie werd niet gevonden. Ook werden de voorspellingen voor latere functies steeds minder significant, naarmate er meer tijd tussen zat: lange termijn voorspellingen waren meestal niet betrouwbaar. Latere studies hadden betere methoden en data analyses, en konden wel goede voorspellingen maken. Bij deze studies werd vaker gebruik gemaakt van taal gerelateerde stimuli zoals spraakklanken. Taalprestatie is weer meer verbonden aan intelligentie, dus kunnen daar betere uitspraken over worden gedaan.

Molfese en collega’s waren de eersten om functionele lateraliteit aan spraak te koppelen bij jonge kinderen. Zij vonden dat lateralisatie (specialisatie van beide hersenhelften) al zeer vroeg optreed, zelfs voordat taalvaardigheden beginnen te ontwikkelen. Molfese liet kinderen spraakstimuli horen en nonspraak stimuli, vanaf de geboorte met intervallen van 6 maanden, tot het kind 3 jaar oud was. Hij vond dat ERP’s bij geboorte konden voorspellen welke kinderen het beter deden op taaltaken met 3 jaar oud. In de ERP’s was bijvoorbeeld te zien dat de beter presterende kinderen het onderscheid konden maken tussen spraak en nonspraak stimuli, en de andere kinderen niet. Ook kinderen die met 1 jaar oud beter konden discrimineren tussen klinkers aan de hand van hun ERP’s, presteerden beter met 3 jaar oud.

Waarom is spraakperceptie voorspellend van taalontwikkeling?

Molfese en collega’s bedachten dat bovenstaande bevindingen verklaard konden worden door een onderliggend perceptueel mechanisme, waarop latere verbale en cognitieve processen gebaseerd zijn. Fonologische vaardigheden zijn aanwezig vlak na de geboorte en ontwikkelen verder tijdens de kindertijd. Kinderen kunnen voordat ze naar de basisschool gaan al in onset en rime verdelen, en dus zo rijmende kinderliedjes leren.

Bij kinderen die afwijkende perceptuele vaardigheden hebben, kunnen al snel problemen ontstaan in taal en lezen. Kinderen met een leerbeperking blijken inderdaad beperkingen te hebben op gebied van luisterbegrip, visuele verwerkingssnelheid, lezen, spellen en auditief geheugen. Kinderen met dyslexie zijn slechter in nonspraak-geluiden herkennen en hun fonologische verwerking was minder snel. Een onderzoek bij pasgeboren baby’s met een familiair risico op dyslexie wees uit, dat deze baby’s minder goed spraak van nonspraak konden onderscheiden. Al deze onderzoeken wijzen op de hypothese dat vroege verschillen in de verwerking van spraak latere taalvaardigheden voorspellen.

Hersenresponses op spraakgeluiden en leesvaardigheid

Het is nog niet duidelijk waarom sommige kinderen goede fonologische vaardigheden ontwikkelen en normaal leren lezen, terwijl anderen hier problemen ondervinden. Fowler beargumenteert dat een minimum niveau aan taal- en cognitieve ontwikkeling nodig is om te kunnen leren lezen. Dat zijn: 1) cognitieve vaardigheden zoals kortetermijngeheugen voor woorden en getallen, 2) taalvaardigheden zoals receptieve en expressieve vocabulaire, 3) snel series kunnen noemen zoals de namen van objecten of kleurstimuli. Al deze vaardigheden zijn succesvolle discriminatoren van goede leesvaardigheden bij kinderen. Intelligentie per se is geen goede determinant!

Andere onderzoekers wijzen op de rol van de omgeving, zoals rijmen en woordspelletjes, en de aanwezigheid van boeken. Ook zou auditieve verwerking van belang zijn: kinderen met leesproblemen hebben moeite met het verwerken van tonen wanneer die snel achter elkaar komen.

Molfese en collega’s hebben het verband tussen spraakperceptie en leesvaardigheid bestudeerd. Bij neonatale baby’s werden ERP’s opgenomen bij spraakstimuli en nonspraakstimuli. Deze baby’s werden met 8 jaar weer getest. De kinderen werden in 3 groepen ingedeeld: kinderen met dyslexie, kinderen met slechte leesvaardigheid gebaseerd op lage intelligentie en lage leesscores, en controle kinderen. Toen men naar de ERP’s keek, bleek zowel de piek wachttijd (peak latency) in de rechter hemisfeer als in de linker hemisfeer sterk gecorreleerd met leesvaardigheid op 8 jarige leeftijd.
Molfese en collega’s bekeken in een andere studie ook welke variabele de meeste correlatie opleverde met leesvaardigheid: ERP metingen bleken sterkere voorspellers te zijn dan taal, kortetermijngeheugen of activiteiten thuis gerelateerd aan taal of leesvaardigheid.

Conclusies

ERP responses op spraakstimuli bij de geboorte en op latere leeftijd zijn zeer voorspellend van taal en leesprestaties tot op basisschoolleeftijd. Dit betekent dat ERP’s gebruikt kunnen worden voor de vroege identificatie van risico kinderen. Op dat moment kunnen interventies ook veel eerder gestart worden. Deze moeten dan aansluiten op onderliggende fonologische vaardigheden en kunnen vervolgens cognitieve beperkingen mogelijk voorkomen. Goede interventies focussen op segmentatie en mixen van fonemen, gecombineerd met trainen van alfabetische vaardigheden (letter namen en klanken).

9: Gevoel voor cijfers en ontwikkelingsdyscalculie

Dyscalculie is een stoornis in wiskundige vaardigheden, die veroorzaakt wordt door een beperking in hersenfuncties. Dyscalculie is veel minder erkend en onderzocht dan dyslexie.

De ‘core deficit’ hypothese

Dyslexie werd veel eerder onderzocht dan dyscalculie: er zit zo’n 20 jaar tussen. Wel gaat onderzoek naar dyscalculie sneller vooruit omdat er analogieën kunnen worden gezocht tussen de stoornissen. 1 theorie gaat uit van een ‘kernbeperking’ voor beide stoornissen. Zo zou de kernbeperking bij dyslexie een probleem in het verwerken van geluiden zijn. Bij dyscalculie lijkt een kernaspect de ‘number sense’ te zijn: het vermogen om snel hoeveelheden te begrijpen, te schatten en te manipuleren. Bij number sense komt met name de horizontale, intrapariëtale sulcus (HIPS) kijken, die in de pariëtale cortex ligt. In de HIPS zou namelijk een soort ‘getallijn’ liggen, waarop aanspraak wordt gemaakt bij het verwerken van getallen.

Veel onderzoek naar dyscalculie betreft onderzoek bij volwassenen. Op basis van die resultaten kunnen wel verwachtingen worden uitgesproken over de processen bij kinderen. De schrijvers beargumenteren in dit hoofdstuk dat ten minste sommige soorten dyscalculie worden veroorzaakt door een beperking in de HIPS (en dus number sense).

De hypothese van meerdere subtypes dyscalculie

Naast de hypothese van een kernbeperking, wordt de mogelijkheid onderzocht van meerdere oorzaken van dyscalculie. Bij volwassenen zijn namelijk meerdere vormen van dyscalculie bekend: zoals een ‘number sense acalculie’, waarbij de volwassene al de betekenis van getallen kwijt is, maar ook een ‘number fact retrieval acalculie’ waarbij de patiënt wel de betekenis van getallen weet maar niet meer vermenigvuldig of deelsommen kan maken.

Numerieke cognitie bij volwassenen

Twee soorten onderzoek naar volwassen numerieke cognitie zijn hier van belang: de eerste is neuropsychologisch onderzoek naar verkregen dyscalculie (hier acalculie genoemd), in vergelijking met ontwikkelingsdyscalculie (kortweg dyscalculie genoemd). De tweede is de kennis van intacte numerieke cognitie, zo kunnen vervolgens beperkingen in numerieke cognitie worden verklaard vanuit afwijkingen in de hersenen.

Acalculie

Uit onderzoek bij volwassenen blijkt, dat de inferior pariëtale gebieden een grote rol spelen bij acalculie: bij laesies (beschadigingen) wordt dit vermogen namelijk aangetast. Dehaene en Cohen bespreken 2 patiënten met acalculie, die als voorbeeld dienen voor 2 soorten acalculie: het ‘number sense’ type en het ‘verbaal geheugen’ type. Patiënt MAR had een laesie in de inferior pariëtale kwab. Hij had het Gerstmann syndroom: hierbij is er links-rechts desoriëntatie, agrafie (onvermogen om gedachten op schrift uit te drukken) en vinger agnosie (verlies in vermogen om vingers te onderscheiden of te tellen). Hiernaast had hij problemen met getallen, zoals het selecteren van het grotere getal of getallen aftrekken van elkaar. Patiënt BOO had een linker subcorticale laesie en had geen problemen met dit soort taken, maar wel met verbale of geheugen-gerelateerde numerieke taken zoals vermenigvuldiging. Toch hebben beiden moeite met getalbewerking en is er dus sprake van acalculie: maar dan een ander type.

Deze onderzoeken leren ons dat: we waarschijnlijk meerdere vormen van dyscalculie moeten verwachten, en dat er een link is tussen dyscalculie en de inferiore pariëtale kwabben.

Number sense en de pariëtale sulcus

PET studies hebben al aangetoond dat de pariëtale cortex activeert bij numerieke taken. Latere fMRI studies toonden wat specifiekere gebieden aan:

- de linker angular gyrus is actiever bij verbale numerieke taken zoals vermenigvuldiging en exact optellen

- de posterior superior pariëtale lobe (PSPL)is actief bij numerieke taken waarbij ruimtelijke aandacht verschuift zoals bij waarde benaderen en getallen vergelijken

- het eerder genoemde HIPS gebied is actiever bij kwantiteit manipulatie of number sense taken zoals de grootte van getallen vergelijken, schatten en benaderen.

Kortom: hersenonderzoek benadrukt dat de inferior pariëtale kwabben bij dyscalculie een rol spelen, en dat er verschillende subtypes van dyscalculie zijn. Waarschijnlijk zijn dat drie types: een number sense dyscalculie gerelateerd aan de HIPS, een verbale dyscalculie gerelateerd aan de angular gyrus en een ruimtelijke aandacht dyscalculie in de PSPL.

Het is echter heel lastig om deze drie subtypes te onderscheiden bij patiënten.

- ten eerste zal een beperking in 1 vorm van numerieke vaardigheid de ontwikkeling van de andere vormen remmen

- de fysieke nabijheid van de hersengebieden zorgt ervoor dat er een grote kans is dat meerdere gebieden tegelijkertijd aangetast zijn

Normale numerieke cognitie in kinderen

Veel voorspellingen over dyscalculie worden gemaakt op basis van studies bij volwassenen. Het is echter niet zeker of numerieke cognitie in volwassenen en kinderen hetzelfde is. In het volgende stuk wordt onderzoek naar de numerieke cognitie bij kinderen samengevat.

Number sense

1 groot verschil tussen de cognitie bij kinderen en volwassenen is dat het kind niet geboren wordt met een aangeboren vermogen om numerieke codes te verwerken zoals getallen. Kinderen worden wel geboren met een vermogen om te werken met hoeveelheden, maar dit kunnen ze niet heel nauwkeurig. Zeer jonge kinderen kunnen namelijk al verschillen in hoeveelheden zien en optel- of aftreksommen benaderen. Het feit dat dit gevoel voor getallen (of number sense) al zo vroeg ontwikkelt, maakt dat het waarschijnlijk wel een kernbeperking is bij dyscalculie.

Object files

Onderzoek toont ook aan dat kinderen een kleine hoeveelheid aan objecten als een soort visueel-ruimtelijk objectbestand kunnen opslaan. Het is echter niet duidelijk of dit vermogen iets te maken heeft met dyscalculie. Wel wordt dit gezien als een tweede kernsysteem bij numerieke vaardigheden.

Ontwikkeling van symbolische representaties

Naast de kernsystemen leren kinderen ook om nummer in een symbolische manier te zien, eerst met woorden en later met Arabische cijfers. Hoe dit symbolisch representeren in de hersenen terugkomt, is niet duidelijk.

De eerste ontwikkeling vindt plaats tussen 2 en 4 en is het leren tellen. Kinderen moeten leren dat telwoorden een bepaalde volgorde hebben, en dat elk woord aan een bepaalde hoeveelheid objecten gekoppeld zit. Eerst zullen kinderen als strategie het ‘counting all’ gebruiken, waarbij ze op de ene hand 2 tellen, op de andere hand 4, en uiteindelijk alle vingers optellen tot 6. Daarna leren ze ‘counting on’, waarbij ze bij het 1^e nummer (in dit geval -2-) beginnen en doortellen tot 6. Hierna komt de ‘min’ strategie waarbij ze beginnen bij het grootste getal zodat ze zo min mogelijk hoeven door te tellen (beginnen bij 4 en dan 2 erbij). Naarmate kinderen ouder worden, wordt zo tellen steeds minder nodig omdat ze gebaseerd op het geheugen kunnen optellen.

Een beperking in dit symbolisch systeem zou dus ook aan de oorsprong van dyscalculie kunnen staan. Een deel van het symbolisch systeem hangt op verbale vaardigheden en dus taalgebieden in de hersenen. Ook komt strategisch denken kijken, wat in de frontale kwabben ligt. Het zou dus op basis van deze informatie kunnen, dat er een verbaal subtype dyscalculie is, en een subtype gelinkt aan executief functioneren.

Daarnaast zou er een disconnectie syndroom kunnen zijn tussen nonsymbolische representaties van hoeveelheden (die al bij geboorte aanwezig is) en symbolische representatie die aangeleerd moet worden.

Samenvatting van hypotheses voor dyscalculie

De schrijvers stellen dat er een enkele kernbeperking is die dyscalculie veroorzaakt, die waarschijnlijk ligt in:

1. een beperking in number sense of non symbolische getal representatie. Dit zou dan liggen in beperkingen in de HIPS. Symptomen zijn het niet begrijpen van de betekenis van getallen, non symbolische taken zoals vergelijken en schatten, of symbolische taken zoals nummervergelijking en optellen en aftrekken. Omdat dit basisvaardigheden zijn, zou bij een beperking hierin de ontwikkeling in alle wiskundeaspecten aangetast worden.

2. beperking in verbindingen tussen symbolische en non symbolische representaties. Hier zouden we hetzelfde patroon zien als bij hypothese 1, maar dan met weinig tot geen beperking bij non symbolische taken.

Verder stellen zij dat er verder ook andere subtypes van dyscalculie kunnen bestaan:

1. beperking in verbale symbolische representatie. Dit is gerelateerd aan de angular gyrus of taalgebieden. De beperking veroorzaakt moeite met leren en terughalen van wiskundige feiten (zoals trappen van vermenigvuldiging)

2. beperking in executief functioneren: door dysfunctie in de frontale hersengebieden. Dit zou leiden tot moeite met terughalen van wiskundige feiten, maar ook bij het plannen en procedures volgen bij rekenen.

3. beperking in ruimtelijke aandacht: door dysfunctie in de PSPL. Dit kan leiden tot problemen met subitizing (het zonder tellen snel herkennen van kleine hoeveelheden), perceptie van non symbolische hoeveelheden en manipuleren van hoeveelheden.

Review van ontwikkelingsdyscalculie

In het onderwijs wordt een leerbeperking meestal onderzocht door standaard tests, en wordt dyscalculie gezien als een significante achterstand in prestatie, rekening houdend met leeftijd en IQ. Het blijft echter wel onduidelijk welke cut-off scores gebruikt moeten worden om dyscalculie te diagnosticeren.

Comorbide stoornissen

Twee belangrijke stoornissen die vaak comorbide voorkomen, zijn dyslexie en ADHD. De prevalenties verschillen sterk per studie: tussen de 17 en 60% voor dyslexie en ongeveer 30% voor ADHD.

Karakteristieken

Veel karakteristieken van dyscalculie zijn al goed vastgesteld. Ten eerste wordt vaak een vertraging in telbegrip gevonden bij kinderen in groep 1 en 2. Ten tweede hebben kinderen vaak problemen met het gebruiken van tel strategieën bij optellen: zij blijven hangen in ‘counting all’ strategieën wanneer leeftijdsgenoten al gebruik maken van ‘counting on’. Ten derde kunnen zij slecht feitjes opslaan in het geheugen en moeten daarom gebruik maken van tijdrovende tel strategieën.

Een karakteristiek die nog niet goed is onderzocht, is een beperking in het werkgeheugen. Dit is in slechts een paar studies teruggevonden. Dit kan komen doordat studies verschillende taken gebruiken voor het meten van werkgeheugen. 1 studie vond dat kinderen met dyscalculie een beperking hadden in cijfergeheugen, maar niet pseudowoord-geheugen. Dit suggereert dat de beperking puur zit in de representatie van numerieke informatie. Volgens de schrijvers is de beperking in werkgeheugen eerder een bijkomend verschijnsel wanneer de kernbeperking van number sense aanwezig is.

Subtypes van dyscalculie

Rourke en collega’s hebben veel onderzoek gedaan naar subtypes van dyscalculie. Zij herkennen 2 types: een verbaal type, geassocieerd met een beperking in de linker hersenhelft, en een ruimtelijk type, geassocieerd met de rechter hersenhelft. Kinderen met dyscalculie die ook lees en spelproblemen hebben, presteren namelijk beter op ruimtelijke tests en slechter op verbale tests. Kinderen met puur wiskundeproblemen presteren juist beter op de verbale tests.

Een andere studie vond dat kinderen met wiskunde en leesproblemen slechter waren op exact berekenen en het oplossen van verhalende wiskundesommen.

Geary stelt dat er 3 types rekenproblemen zijn:

- een proceduraal subtype waarbij er een achterstand is in het leren van strategieën, waarschijnlijk door een beperking in het verbaal werkgeheugen

- een semantisch geheugen subtype, waarbij kinderen beperkt feiten terug kunnen halen. Dit zou komen door een beperking in het langetermijngeheugen

- visueel-ruimtelijk subtype, waarbij kinderen de ruimtelijke representatie van getallen niet begrijpen. Voor dit laatste type is weinig bewijs.

Bewijs voor een number sense beperking in dyscalculie

Het is moeilijk om geldig bewijs te vinden voor kernbeperkingen in dyscalculie, omdat de testen uit het onderwijs vaak veel vaardigheden tegelijkertijd aanspreken. Het meeste bewijs komt dus uit de neuropsychologie.

Kinderen met dyscalculie waren trager in het vergelijken van getallen dan normale kinderen, maar hun prestatie op het vergelijken van niet-numerieke objecten was even goed. Dit suggereert dat de beperking zich daadwerkelijk in number sense bevindt.

Een aantal onderzoeken naar dyscalculie gaan over patiënten met het Gerstmann syndroom (eerder besproken). Deze kinderen hebben weinig moeite met het terughalen van feiten, maar wel met optellen en aftrekken: ook dit duidt op een number sense beperking.

Neurologisch onderzoek heeft een beperking aangetoond in de intra pariëtale sulcus bij personen met een wiskundeprobleem.

Samengevat

Het eerste bewijs lijkt te wijzen op een number sense beperking bij dyscalculie. Personen met dyscalculie presteren slecht op getalvergelijking en kleine hoeveelheden herkennen (subitizing). Ook hebben zij moeite met simpele optel en aftreksommen. Hersenscans tonen de rol aan van de HIPS.

Het is echter nog niet duidelijk of de number sense beperking een kernbeperking is. Ook is er nog onvoldoende informatie om te zeggen dat er meerdere subtypes van dyscalculie zijn. In veel gevallen van dyslexie is er in ieder geval sprake van een beperking in feiten terughalen, wat wijst op een rol van het verbaal geheugen of het executief functioneren.

Implicaties voor onderwijs en behandeling

1. er moet een neurocognitieve omschrijving van dyscalculie komen: een beschrijving die gebaseerd is op gedrags- en neuro-afbeeldende factoren. Dit houdt in dat de hersengebieden en –systemen benoemd moeten worden die een rol spelen, en op het gedragsniveau moeten de cognitieve beperkingen duidelijk omschreven worden. Hopelijk kunnen kinderen in de toekomst gediagnosticeerd worden op basis van hersenscans. Hierdoor kan betere behandeling aangemeten worden.

2. kernprocessen bij rekenen moeten getest worden met numerieke cognitie-taken. Reactie tijd moet daarbij gemeten worden, alsook nauwkeurigheid. De taken moeten symbolische en niet symbolische onderdelen bevatten.

3. nieuwe remediering methoden: wanneer neurocognitieve beperkingen en subtypes van dyscalculie bekend zijn, kunnen nieuwe behandelmethoden ontwikkeld worden, zoals dat al bij dyslexie is gebeurd. Bij remediering moet waarschijnlijk de nadruk komen te liggen op number sense training.

Conclusie

Dyscalculie is in vergelijking met dyslexie nog nauwelijks onderzocht. In dit hoofdstuk werden 2 mogelijke oorzaken aangedragen: een beperking in number sense of de niet symbolische representatie van getallen, of een gebrek aan verbindingen tussen de niet en wel symbolische representaties van getallen. Ook werden 3 subtypes onderscheiden, die elk veroorzaakt werden door aparte functies: verbaal symbolische representatie, executief functioneren, of ruimtelijke aandacht.

Onderzoek in het onderwijs heeft aangetoond dat dyscalculie in verbale en nonverbale subtypes kan worden opgesplitst. Dit is echter lastig aan te tonen, omdat het onderwijs gebruik maakt van hogere-orde taken die veel vaardigheden aanspreken. Uit het onderzoek komt wel dat number sense waarschijnlijk een rol speelt.

10: Het centrale zenuwstelsel als onderlaag voor impulsiviteit: implicaties voor de ontwikkeling van ADHD en CD

ADHD is een van de meest voorkomende stoornissen bij kinderen en komt bij 3-7% van de schoolgaande kinderen voor. Disinhibitie is een van de kernsymptomen en zorgt ervoor dat het risico op grensoverschrijdend gedrag zoals middelenmisbruik en verstoorde interpersoonlijke relaties verhoogd is. Er zijn verschillende theorieën over de specifieke neurologische beperkingen die ten grondslag liggen aan ADHD. Dit komt onder andere doordat ADHD zich heel verschillend uit bij verschillende mensen. De DSM-IV-TR maakt onderscheid in drie types van ADHD:

- primair aandachtsprobleem

- primair hyperactief

- combinatie van beiden

Veel onderzoekers gaan er nu van uit dat de primair aandachtsgerelateerde vorm van ADHD een etiologisch andere oorsprong heeft dan de andere 2. De combinatievorm zou een aandachtsprobleem veroorzaken door de impulsiviteit die er bij hoort. De studies die in dit hoofdstuk besproken worden, beperken zich daarom tot het hyperactieve en het combinatietype.

Bij ADHD komen heel vaak comorbide stoornissen voor, met name ODD en CD. ADHD komt zeker voor zonder een van deze stoornissen, maar vroeg opkomende CD komt zelden voor zonder dat eerst ADHD symptomen zichtbaar zijn.

Dopamine neurobiologie

Dopamine is een stofje dat van invloed is bij ADHD. Het meest gebruikte medicijn bij ADHD, methylfenidaat (merknaam Ritalin) werkt namelijk in op dopamine in het bestrijden van ADHD symptomen. Hoewel het duidelijk is dat dopamine betrokken is, zijn er veel theorieën hoe dit precies werkt. In het centrale zenuwstelsel zijn er drie dopaminaire subsystemen:

1. het mesocorticale: geassocieerd met executief functioneren zoals het behouden van gedrag om een doel na te streven of regels

2. het mesolimbische: geassocieerd met gemotiveerd reageren op een beloning

3. het nigrostriatale: geassocieerd met motorisch reageren

Deze drie systemen werken niet geïsoleerd van elkaar. Functionele integratie is juist kritiek om een goede uitvoering van doelgestuurd gedrag te krijgen.

Nigrostriatale systeem

Dit systeem bestaat uit dopaminerge neuronen in het middenbrein. Zij projecteren naar het dorsale striatum, een component van de basale ganglia. Het systeem is nodig voor motorisch functioneren en is betrokken bij bijvoorbeeld Parkinson. De basale ganglia heeft ook een rol bij motivationele processen; het zou geplande bewegingen vergemakkelijken door externe en ongerelateerde stimuli uit te schakelen. De neuronen in de ganglia vuren waarschijnlijk input in het systeem bij de verwachting van een bepaalde beloning, waardoor actie in gang wordt gezet. Wanneer de dopaminefunctie niet goed werkt, zou dit leiden tot een groter aantal ongerichte bewegingen die niet focussen op een bepaald doel; zoals we dat zien bij ADHD.

Uit neurologisch onderzoek blijkt dat er beperkingen zijn in de dorsale striatale gebieden. Het is dus vrij duidelijk dat zij betrokken zijn bij ADHD. Er zijn volume-afwijkingen gevonden, maar ook een verminderde bloedtoevoer in deze regio’s.

Mesocorticale systeem

Dit systeem bestaat uit dopaminerge neuronen die projecteren naar de dorsolaterale prefrontale cortex, temporale cortex en de cingulate cortex. De dorsolaterale cortex speelt een rol bij hoger-level cognitieve functies, zoals planning, organiseren en het monitoren van lange termijn doelen. Dit is vaak beperkt bij kinderen met ADHD. De frontale kwab heeft een grote functie bij lange termijn doelen, waarbij onmiddellijke beloningen niet aanwezig zijn. Kinderen met ADHD hebben inderdaad moeite met presteren als beloningen uitgesteld zijn.

Sullivan en Brake nemen dit nog een stap verder: zij beargumenteren dat een fout in de dopaminerge transmissie in de frontale kwab zorgt voor een hyperdopaminerge functie in het ventrale striatum. Dit gebied is juist betrokken bij beloning zoekend gedrag. De persoon heeft dus een verhoogde drang tot zoeken van beloningen, ook bij irrelevante stimuli

Neurologisch onderzoek heeft aangetoond dat de frontale cortex een kleiner volume heeft dan normaal.

Methylfenidaat zorgt ervoor dat er meer dopamine beschikbaar is, doordat het heropname blokkeert. Je zou dan aannemen dat het inwerkt in de frontale cortex omdat daar een tekort is aan dopamine. Maar methylfenidaat is vooral werkzaam in het striatum; volgens deze theorie is er teveel dopamine in het striatum en zou het medicijn dit alleen maar erger maken. Wat doet de dopamine dan precies in het striatum? Volgens Grace heeft de dopamine daar twee eigenschappen:

- tonic activity: de regulerende controle die het frontale gebied over het striatum heeft, waardoor de striatumcellen beperkt dopamine af kunnen geven

- phasic activity: als een stimulus sterk genoeg is, vuurt het striatum in langzame fasen, waarbij dopamine vrijkomt.

Deze twee functies worden door verschillende soorten dopaminereceptoren geregeld. Er zijn tot nu toe 5 soorten gevonden, die gegroepeerd worden als D1 (prikkelende impuls) en D2 (remmende impuls). Wanneer er teveel dopamine geregistreerd wordt, wordt de D2 actief en die remt de dopamine afgifte.

Mesolimbisch systeem

De dopamine neuronen projecteren naar het ventrale striatum, de amygdala, de septum en de hippocampus. Deze structuren zijn van belang bij gemotiveerd gedrag. Verschillen in het mesolimbisch systeem komen tot uiting in de persoonlijkheidstrek van ‘novelty seeking’ (sensatiezoeken) en de neiging om drugs te gebruiken. Volgens Gray’s theorie leidt overactivatie van het mesolimbisch systeem tot een verhoogd beloningszoekend gedrag. Andere onderzoekers stellen juist dat er een hypoactivatie is van de nucleus accumbens die leidt tot de ADHD klachten.

Bij dieren is aangetoond dat dopamine noodzakelijk is voor het leren van gedrag/beloning koppelingen. Als een dier een beloning krijgt, komt er dopamine vrij tijdens het ‘leren’ van gedrag naar beloning. Als dit proces niet goed werkt, zoals bij ADHD, leren kinderen niet de associatie tussen gedrag en beloning; het kind wordt niet onmiddellijk beloond voor gedrag, en leert daarom niet de associatie tussen gedrag en de uiteindelijke beloning. Als gevolg wil het kind met ADHD alleen werken voor onmiddellijke beloningen en kan niet wachten op een uitgestelde beloning. Methylfenidaat kan dan het dopamine niveau verhogen.

Een andere theorie rondom mesolimbische beperkingen is dat kinderen met ADHD een verlaagd arousal niveau hebben (opwindingsniveau). Hierdoor proberen de kinderen door sensatiezoekend gedrag hun opwindingsniveau constant te verhogen. Ook hebben ze grotere beloningen nodig om hetzelfde effect te hebben als normale kinderen.

Uit psychofysiologisch onderzoek komt ook ondersteunend bewijs voor een laag mesolimbisch dopamineniveau. Het sympathisch en parasympatisch zenuwsysteem dragen bij aan de activiteit van het hart. Het sympathisch systeem is actief bij beloningscondities, het parasympatische bij allerlei stimuli. Als het sympathisch systeem actief wordt, wordt de pre-ejectie periode (PEP) in het hart korter: PEP kan dus een fysiologische marker zijn van mesolimbische dopamineactiviteit. De schrijvers hebben PEP onderzocht bij kinderen met ADHD en CD. Alleen de adolescenten met ADHD én CD hadden verminderde PEP reacties na een beloning. Dit suggereert dat een beperking in mesolimbische reactiviteit specifiek voorkomt bij agressief gedrag, niet bij ADHD. Een langere PEP, of dus een lagere sympathische reactie op beloning, suggereert een hypofunctioneren van het mesolimbisch dopamine systeem. Maar deze link is alleen vastgesteld bij CD, niet ADHD. Als de bevindingen wel opgaan voor ADHD, betekent het dat kinderen met ADHD extra gemotiveerd zijn om beloningen te zoeken, maar dat ze niet goed kunnen leren hoe ze beloningen kunnen vergroten (b/v door uitstel). Dit staat dan in contrast met theorieën over een vergrote mesolimbische dopamineactiviteit of een te grote beloningservaring voor irrelevante stimuli.

Anterior cingulate

De anterior cingulate cortex (ACC) valt niet binnen een mesocorticale (cognitieve) of mesolimbische (motivationele) theorie van ADHD. Dit gebied is meer betrokken bij functies in beide systemen. Het ACC hoort bij het Posner aandachtsnetwerk. Dit betekent dat het vooral een functie heeft bij de aandachtssymptomen in ADHD. Inderdaad is er verminderde activiteit in dit gebied bij aandachtstaken zoals de Stroop. Hierbij moet de participant snel kiezen tussen strijdende responses (de kleur zeggen van een woord i.p.v. het woord zelf oplezen). De ACC is dus ook van belang bij conflict resolutie tijdens besluitvorming.

Veel onderzoekers vatten al deze functies van de ACC samen als de ‘interface tussen emotie en cognitie’. Het ACC heeft dus cognitieve en affectieve sub-onderdelen, en voegt deze normaal samen. Het zou daarbij gebruik maken van dopamine input om situaties te identificeren die leiden tot meer fouten, en vervolgens cognitieve controle uit te oefenen over het gedrag. Een fout in het mesolimbisch systeem zou dus kunnen leiden tot een beperking in het leren van beloningsassociaties, wat leidt tot een gebrek aan input (minder dopamine) voor het ACC en vervolgens minder cognitieve controle over prestatietaken. In dit model is het dus niet een beperking in het ACC op zichzelf wat voor problemen zorgt, maar de beperking in ACC die komt door een dysfunctie in het mesolimbisch systeem.

Cerebellum

Een laatste dopamine theorie van ADHD betreft het cerebellum: deze heeft een rol bij de timing en coördinatie van motorisch gedrag. Het is dus belangrijk bij het switchen van aandacht. Kinderen met ADHD hebben beperkingen in motorische coördinatie en temporale verwerking. Uit scans blijkt dat er een gereduceerd volume is van het cerebellum, wat deze theorie ondersteunt. Deze laatste theorie is vrij recent, waardoor er nog weinig onderzoek naar bestaat. De eerste drie theorieën zijn beter onderbouwd.

Conclusie

Vanwege het aantal theorieën die allemaal deels onderbouwd kunnen worden, is men van mening dat er etiologische heterogeniteit bestaat bij kinderen met ADHD. Bij ADHD hoort een groot aantal symptomen, en het is dus aan te nemen dat meerdere hersengebieden per kind verschillend betrokken zijn.

Zo menen de schrijvers data frontale dysfunctie leidt tot impulsief gedrag zoals teruggevonden bij ADHD. Maar dit kan ook komen door beperkingen in het lagere brein die motivatie mediëren. Het is dus zeer van belang om structurele afwijkingen in het brein in kaart te brengen. Dit is des te meer nodig omdat kinderen met ADHD een verhoogd risico lopen op psychiatrische stoornissen, en structurele beperkingen deze verhoogde kans kunnen aantonen. Motivationele beperkingen kunnen het best worden aangetoond met psychofysiologisch functioneren (b/v testen die werken met beloningen).

Een tweede mogelijkheid is, dat de verschillende systemen die betrokken zijn bij ADHD bijdragen aan verschillende typen beperkingen. Het zou dus kunnen zijn dat een groot aantal kinderen met een bepaalde dysfunctie in een hersengebied laagdrempelige problemen ervaart die lijken op ADHD symptomen, maar dat een combinatie aan beperkingen nodig is om echt van een stoornis te spreken. Zo is gevonden dat het caudate (mesocorticaal en nigrostriataal) betrokken is bij executief functioneren en cognitie (aandacht), en de mesolimbische beperkingen leiden tot de hyperactieve en impulsieve symptomen.

Verder is het belangrijk dat de prefrontale cortex beter in kaart wordt gebracht. Het is al bekend dat het betrokken is bij veel psychiatrische stoornissen, maar het gebied van de cortex is zo groot, dat exacte locaties moeten worden gevonden om meer te kunnen zeggen.

Verschillende externaliserende stoornissen

Het is nog de vraag welke gebieden betrokken zijn bij verschillende soorten externaliserende stoornissen. Het zou kunnen dat geïsoleerde dysfuncties impulsief, ADHD achtig gedrag veroorzaken, terwijl een beperking in meerdere systemen de kans op andere stoornissen vergroot. Ook zijn er onderzoekers die suggereren dat een motivationele beperking ten grondslag ligt aan ADHD comorbide met CD.

De ontwikkelingscontext bij ADHD

Het is van belang om de ontwikkelingscontext mee te nemen bij het bekijken van ADHD. Ten eerste kan de timing van neurologische gebeurtenissen bepalen hoe het gedrag tot uiting komt. Bij ratten blijkt dat dezelfde hersenlaesie die bij volwassen ratten een motorische beperking veroorzaakt, bij jonge ratten juist zorgt voor motorische hyperactiviteit. Bij volwassenen met ADHD blijkt inderdaad dat zij andere beperkingen laten zien in vergelijking met jongeren met ADHD.

Ten tweede zorgt neurologische plasticiteit vaak voor compensatie als een hersengebied niet optimaal functioneert. De dysfunctie die wordt gemeten, kan dus ook veranderen wanneer andere hersendelen taken overnemen.

Ten derde is ADHD pathologie zelf ook zelden statisch of onveranderlijk. Veel kinderen met ADHD groeien over hun stoornis heen. Het is nog niet duidelijk hoe dit kan of welke hersendelen betrokken zijn. Wel lijkt de prefrontale cortex in prestaties te verbeteren bij de kinderen die over de stoornis heen groeien. Inderdaad moet deze cortex nog rijpen gedurende de adolescentie en is deze dus nog lang plastisch.

Relevantie voor onderwijs

ADHD vormt een grote uitdaging voor leerkrachten en de leerlingen zelf. Het is dus van belang dat een goede behandeling wordt ontwikkeld.

Volgens de theorie van Sagvolden en collega’s is medicatie geschikt om de bekrachtiging in stimulus-response situaties te normaliseren, zodat kinderen met ADHD met langere intervallen nieuw gedrag (en vaardigheden) kunnen leren – omdat ze niet meer alleen onmiddellijke bekrachtiging zoeken. Maar, dan moet er wel duidelijke bekrachtiging zijn. Het is dus ook nodig dat ouders en leerkrachten worden getraind in het structureren van omgevingen. Bekrachtigers zoals tokens of punten kunnen gebruikt worden als beloning.

11: Sociale regulatie van de adrenocorticoïde respons op stress in baby’s, kinderen en adolescenten

Sociale ervaringen kunnen een grote impact hebben op typische en atypische ontwikkeling in de mens. Een manier om dit te verklaren, is met de psychobiologische stress respons als moderator (tussenkomende factor). Verschillen tussen mensen in stress fysiologie zijn namelijk al gelinkt aan sociaal en emotioneel functioneren.

De sociale ervaringen die de grootste impact hebben op de stress respons zijn die ervaringen waarbij er sociale of interpersoonlijke dreigingen zijn (dreiging om buitengesloten te worden bijvoorbeeld). Bij deze ervaringen worden negatieve emoties geactiveerd, en fysiologische systemen zoals het sympathisch adrenaal merg (medullary) systeem (SAM) en de hypothalamische-hypofyse-adrenale as (HPA). Op de langere termijn zijn er ook effecten op het functioneren van deze stress systemen, met name in de HPA-as, en vooral wanneer organismen nog in ontwikkeling zijn (jongeren). Dit hoofdstuk focust daarom op de HPA-as.

Sociale invloeden op stress fysiologie

Onderzoek naar stress begon met de publicatie van Hans Selye in 1936. Hij stelde voor dat het menselijk lichaam 3 stadia doorloopt wanneer het te maken krijgt met stressoren (hij noemde ze eerst ‘verderfelijke agenten’. Hoewel de details van zijn onderzoek zijn verworpen, was hij wel de eerste die voorstelde dat stressoren ziekten kunnen veroorzaken doordat er fysiologische stress responses zijn. Seymour Levine was de eerste die stress biologie aan ontwikkeling koppelde en de HPA-as erbij betrok. Hij ontdekte dat als je kleine ratjes telkens een paar dagen bij hun moeder weghield, hun stress responses veranderden, en dat dit terug te zien was in de HPA-as. Dit hersendeel functioneert dus aan de hand van sociale ervaringen. Veel onderzoek naar de HPA-as is gebaseerd op het hormoon dat het produceert: cortisol (bij veel knaagdieren is het hormoon corticosterone).

Het stress systeem

Bij het stress systeem zijn het SAM systeem en de HPA as van belang. Het SAM systeem ondersteunt snelle mobilisatie en respons (de fight/flight reactie). Het HPA systeem steunt de SAM en de vecht/vlucht respons in het centraal zenuwstelsel. Ook kan de HPA-as zijn eigen activatie onderdrukken wanneer er veel stressoren zijn. Het hormoon dat de HPA-as produceert, cortisol, zorgt ervoor dat neurale systemen gevormd kunnen worden die actief zijn bij leren, geheugen en emoties. Cortisol zorgt er bijvoorbeeld voor dat iemand anders reageert op de stressor wanneer hij die weer tegenkomt.

Het verhogen van het cortisol level:

Het begint ermee dat de hypothalamus CRH (corticotropin-releasing hormoon) afgeeft, en VP (vasopressin). Deze hormonen reizen door het bloed naar de hypofyse waar ze de productie en afgifte van adrenocorticotropisch hormoon stimuleren (ACTH). Dit hormoon reageert met receptoren op de adrenalineklieren waardoor zij cortisol produceren en afgeven.

Het HPA-systeem wordt op meerdere manieren gereguleerd. Ten eerste remt het hormoon GABA (gamma-aminobutyric acid) de afgifte van CRH en VP cellen. Fysieke stressoren die een dreiging inhouden (van gezondheid b/v) activeren juist de HPA-as door norepinefrine neuronen uit de hersenstam.

Psychologische stressoren activeren de as door corticolimbische paden zoals uit de amygdala. Het gehele HPA systeem staat onder negatieve feedback controle, wat betekent dat een toename van cortisol zorgt voor een remming van CRH en VP.

Cortisol werkt met 2 receptor soorten: mineralocorticoïden (MRs) en glucocorticoïden (GRs). MR’s zijn high-affinity receptoren; als cortisol laag is, worden zij geactiveerd. GRs zijn juist low-affinity receptoren. GRs worden dus met name actief wanneer er een verhoging is van het normale cortisol niveau door stress. Wanneer er chronisch een laag of te hoog niveau van cortisol is, heeft dit nadelige gevolgen voor het functioneren. Een snel uitbalanceren van cortisol door MRs en GRs is juist een teken van een gezonde werking.

Metingen van cortisol niveaus

Bij onderzoek naar cortisol en de HPA-as wordt meestal het cortisol niveau gemeten door een speekselmonster te nemen. Bij de onderzoeken is sprake van onderzoek naar basale activiteit (of niet gestimuleerde omstandigheden) of juist bij respons op stressoren.

Basale activiteit

Bij basale cortisolactiviteit zijn onderzoekers met name geïnteresseerd in het normale cortisol niveau op bepaalde momenten van de dag. Een meting van cortisol in een klinische setting kan al erg afwijken van een normale, dagelijkse meting vanwege de spanning die gepaard gaat met het onderzoek. Daarom proberen steeds meer onderzoekers de participanten zelf hun cortisol te laten meten thuis. Daarbij moeten zij dan op hetzelfde moment op de dag het cortisol meten, of worden zij opgeroepen de meting te doen. Cortisol is meestal hoog in de ochtend bij het wakker worden, wordt dan nog 50% hoger in de eerste 30 minuten (cortisol awakening response) en daalt dan snel. Bij kinderen is dit patroon niet zo helder vanwege de dutjes die zij overdag doen.

Er zijn wat theorieën over hoe erfelijkheid versus omgeving invloed uitoefenen op het cortisolniveau, maar deze zijn tegenstrijdig. Sommigen gaan er bijvoorbeeld van uit dat het ochtendniveau van cortisol het beste erfelijke factoren toont. Maar, de spanningen van de dag ervoor oefenen ook invloed uit (omgevingsinvloed), en toevalsfactoren zoals aantal uur slaap, voedsel, beweging en timing van de menstruatie.

Cortisol reactiviteit op stressoren

Activiteit van de HPA-as kan ook gemeten worden als respons op farmacologische middeltjes of omgevingsstressoren. Bij kinderen wordt zelden gebruik gemaakt van het eerste. Omgevingsstressoren kunnen door de onderzoekers bedacht worden, of er wordt gebruik gemaakt van natuurlijke stressoren zoals de eerste schooldag. Een optimale meting meet eerst het basale niveau voorafgaand aan de stressor, en dan meerdere metingen na de stressor om activiteit en herstel te meten. Meestal wordt het cortisol niveau hoog na een stressor, maar neemt dan af naar het basale niveau binnen 40-60 minuten.

Bij een stressor kijken onderzoekers naar de afwachting voor een stressor (anticipatory stress reaction), de mate van verhoging van cortisol door een stressor (reactiviteit), en de mate van tijd voordat het niveau weer normaal is (herstel). Door vergelijking met andere participanten kan dan gekeken worden waar de cortisolniveaus van de onderzochte persoon afwijken. Één mogelijk verstoord patroon heet declivity (‘helling’), waarbij cortisol niet verhoogd bij de stressor maar juist daalt tot onder het basale niveau dat thuis is gemeten.

Statistische modellen

Met statistische modellen kan state-trait informatie (erfelijkheid versus omgeving) over cortisol beter gemeten worden. Daarbij wordt bijvoorbeeld gekeken naar variantie in cortisol die stabiel is over tijd.

Sociale regulatie van de HPA-as in de kindertijd

Studies bij dieren tonen aan dat de HPA-as sterk sociaal gereguleerd wordt in de kindertijd. Zo hebben ratten de eerste 14 dagen na de geboorte een stress hyporesponsieve periode, waarbij cortisolniveaus nauwelijks verhogen bij stressoren. Dit dient waarschijnlijk om de hersenontwikkeling te beschermen. Het cortisolniveau verhoogt wel als de moeder weg wordt gehaald bij de pups, maar als sociale handelingen worden nagedaan (voeden of ‘likken’ met een kwastje) blijft het niveau laag. Deze sociale stimulatie kan dus de HPA-as beïnvloeden.

Ook bij apen is aangetoond dat de aanwezigheid en responsiviteit van de moeder krachtige cortisol buffers zijn. Als bijvoorbeeld moeder en kind worden weggehaald bij de groep, heeft moeder wel stress, maar zolang het kind zijn moeder kan aanraken, heeft deze geen verhoogd cortisol.

De menselijke HPA-as wordt ook beïnvloed door sociale regulatie. Maar in de eerste maanden kan het cortisolniveau wel omhoog gaan wanneer er stressoren zijn (zoals een artsexamen) terwijl de moeder het kind vasthoudt en troost. In de loop van het eerste jaar wordt het echter steeds lastiger om het cortisolniveau te verhogen bij stressoren zoals kortdurende scheiding van moeder. Dit hangt wel af van de hechting van het kind aan de moeder: als dit een veilige hechting is, kan de ouder een cortisolverhoging compleet tegengaan. Maar bij een onveilige hechting hebben peuters verhoging van cortisol zelfs wanneer de hechtingsfiguur aanwezig is. Bij mensen wordt de HPA-as dus in het eerste levensjaar steeds meer sociaal gereguleerd, maar dit is sterker bij een veilige hechting.

Net als bij apen kunnen ‘alloparents’ (verzorgers anders dan de ouders) ook cortisolverhogingen bufferen. Zo kunnen babysitters met sensitieve zorg cortisolverhoging tegengaan, zelfs als ze vreemd zijn voor het kind. Bij groepsopvang zoals in een kinderdagverblijf wordt vaak een verhoging van cortisol over de dag heen waargenomen, maar dit gebeurt minder bij hoge kwaliteit versus lage kwaliteit zorg. Tijdens de dutjes verlaagt cortisol weer, zelfs als kinderen niet echt slapen maar gewoon in hun bedje liggen. De verhoging van het cortisol zou dus kunnen liggen aan bijvoorbeeld peer interactie.

Peer interactie

Kinderen worden al snel gemotiveerd om met andere kinderen te spelen door hun omgeving. Maar hun sociale vaardigheden zijn nog erg onderontwikkeld, waardoor het omgaan met anderen vaak erg spannend is en uitdagend. Onderzoek toont inderdaad aan dat sociale competentie negatief gecorreleerd is met cortisolverhoging (meer competentie = minder verhoging). Afwijzing door andere kinderen kan cortisolniveaus sterk verhogen, zelfs als kinderen erg jong zijn.

Temperament van kinderen is ook gelinkt aan cortisol: angstige of ongecontroleerde kinderen produceren hogere cortisolniveaus. Dit kan dus ook komen doordat bij ongecontroleerde kinderen meer afwijzing optreedt door anderen, of bij angstige kinderen dat zij niet naar kinderdagverblijven worden gestuurd.

Sociale regulatie van de HPA-as in adolescentie

Hier is veel minder over bekend, maar het bewijs suggereert wel dat gezins- en peer invloeden een grote rol blijven spelen. Zo is conflict in de gezinssituatie een activator van cortisol, terwijl een stabiele thuisomgeving juist geassocieerd is met lage cortisolniveaus. De aanwezigheid van de moeder is ook erg belangrijk.

Het is vreemd dat er weinig onderzoek is naar cortisolniveaus bij adolescenten, omdat zij een hoop veranderingen doormaken in korte tijd, waarbij mogelijk veel stress vrijkomt. Ook is er nog veel hersenontwikkeling in deze leeftijdsperiode.

Een aantal studies hebben aangetoond dat in de midden tot late adolescentie een verhoging van het cortisol niveau optreedt, waarschijnlijk met name bij meisjes. De functie van dit verhoogde niveau is nog niet bekend.

Het is wel aantrekkelijk om naar cortisolniveaus van adolescenten te kijken, juist omdat zij een leeftijd hebben waar ze beter kunnen rapporteren over hun ervaringen en meer met stressvolle situaties te maken krijgen. Hierbij wordt soms de experience sampling method gebruikt, waarbij adolescenten een dagboek moeten bijhouden, en daarnaast vaak speeksel moeten afnemen om cortisol te meten. Een onderzoek toonde aan dat de HPA-assen bij adolescenten kunnen reageren op kleine veranderingen in sociale en emotionele ervaringen, en dat cortisolniveaus meer toenamen wanneer de adolescenten alleen waren (maar dit gold alleen voor jongere adolescenten).

HPA-as activiteit bij kinderen in abnormale omstandigheden

Studies bij kinderen in weeshuizen of andere instituten tonen aan dat zij geen normaal diurnaal ritme hebben in cortisolproductie. Cortisolniveaus zijn namelijk ’s ochtends laag en nemen ’s avonds niet af. Dit kan komen doordat het kind geen verzorger heeft die constant aanwezig is voor zijn verzorging. Kinderen in adoptiefgezinnen hebben namelijk geen afwijkend cortisol ritme. Wanneer kinderen echter lang in een institutie hebben gewoond, duurt het vaak jaren voordat het verhoogde cortisolniveau afneemt naar normaal niveau.

Bij kinderen die een trauma hebben meegemaakt zoals seksueel misbruik of mishandeling, wordt soms ook een verhoogd basaal cortisolniveau gerapporteerd. Dit wordt niet in alle studies teruggevonden, wat suggereert dat de duur van het misbruik en de ernst ervan een rol spelen. Posttraumatische stress stoornis speelt in ieder geval ook een rol. Het is hierbij opmerkelijk dat PTSS bij kinderen leidt tot een verhoogd cortisolniveau, maar bij volwassenen tot een lager niveau.

Het bovenstaande onderzoek toont aan dat de invloed van sociale situaties en relaties op HPA-as functioneren groot is. De vraag is echter nog niet beantwoord of activiteit van de HPA-as medieert (een tussenrol speelt) tussen sociale ervaringen en de ontwikkeling van psychopathologie.

Sociale omgevingen, HPA-as en psychopathologie

Verstoringen in de sociale omgeving van kinderen worden vaak ook gelinkt aan depressie. Een chronische blootstelling aan stressvolle situaties is namelijk al lange tijd in verband gebracht met depressie. Bij volwassenen met een depressieve stoornis is al aangetoond dat de HPA-as niet goed functioneert. Bij kinderen is er weinig over bekend, daarom focussen de onderzoekers in dit hoofdstuk op angstproblemen en meer in het algemeen internaliserende problemen. Angstproblemen zijn namelijk vaak voorlopers van depressie.

Onderzoek toont aan dat vroege ervaringen veranderingen teweeg kunnen brengen in hersencircuits, die op hun beurt de HPA-as beïnvloeden. Deze vroege ervaringen kunnen ook zorgen voor individuele verschillen in het omgaan met stress.

Naast dat omgeving van invloed is op cortisolniveaus, kan ook temperament een rol spelen, in dat sommige individuen vatbaarder zijn voor angstigheid.

Basale/diurnale functioneren

Kinderen met internaliserende problemen hebben weinig verstoringen in basale cortisol niveaus, in tegenstelling tot volwassenen. Verstoringen komen wel voor in diurnale patronen, met name bij in slaap komen.

Onderzoekers hebben wel ontdekt dat bij jongeren die onregelmatige basale corticol niveaus hebben in de ochtend, beter een depressie voorspeld kan worden. Verschillen in de HPA-as voorafgaand aan een stoornis kunnen dus de ontwikkeling van die stoornis voorspellen! Hogere cortisol niveaus bijvoorbeeld voorspellen langere duur van de ziekte.

Een verhoogd cortisol niveau wordt op zijn beurt voorspeld wanneer de moeder verhoogde stress ervaart (omgevingsinvloed), maar met name als zij depressiesymptomen heeft.

Stress reactiviteit

Net als bij basaal functioneren, is de link tussen stress reactiviteit bij kinderen met depressie minder sterk met de HPA-as dan bij volwassenen. Kinderen met klinische angst tonen wel wat verhogingen in cortisol bij stressoren. Onderzoekers vonden dat verhoogde cortisol reactiviteit geassocieerd kon worden met een aantal internaliserende stoornissen, zoals sociale terugtrekking en sociale angst. Hoe lager de cortisol reactiviteit, hoe minder kans op een stoornis. Naast stress reactie is het belangrijk te meten hoe kinderen met internaliserende problemen (of een risico daarop) herstellen van een stressor. Zo kunnen misschien angstige en verlegen kinderen minder snel wennen aan situaties als die vaker voorkomen (neemt cortisol minder snel af). Langere verhogingen van het cortisol kunnen het risico op angst en depressie verhogen.

Cortisol reactiviteit kan ook internaliserende symptomen voorspellen. Kinderen die werden onderzocht en toen een hogere cortisol reactiviteit lieten zien, hadden meer internaliserende symptomen bij een meting 6 maanden daarna.

Deze bevindingen suggereren dat de HPA-as beïnvloed moet worden, omdat cortisol niveaus gelinkt kunnen worden aan internaliserende symptomen. De HPA-activiteit kan gemodificeerd worden, bijvoorbeeld met cognitieve gedragstechnieken.

HPA-functioneren en externaliserende psychopathologie

Modellen over de HPA-as bij externaliserende problemen focussen op verstoringen in het fysiologische respons systeem. Volgens Raine zijn sommige systemen ondergevoelig bij sommige individuen, en dit vormt een risico voor criminaliteit. Bij externaliserende problemen is er volgens hem dus sprake van hyporesponsiviteit. Inderdaad vertonen deze kinderen afgevlakte cortisol reacties, wat suggereert dat de serotonerge regulatie in de HPA-as beperkt is.

Een laag basaal en reactiviteitslevel van cortisol kan op verschillende manieren verklaard worden. Ten eerste kan het komen door een niet responsief reactiviteitssysteem van de HPA-as na een periode van verhoogd cortisol. (bijvoorbeeld: bij een dreigende gezinssituatie wordt het stress systeem onder gereguleerd door aanvankelijke overlading). Daarnaast kan er een verhoogde drempelwaarde zijn voor stress reactiviteit. Ten slotte kunnen kinderen met externaliserende symptomen onderreactief zijn voor dreigende stimuli, waardoor ze deze stimuli niet vermijden en sensatiezoeken vergroot.

Basaal en diurnaal HPA-as functioneren

Een laag basaal cortisolniveau wordt in sommige onderzoeken bij kinderen met disruptief gedrag teruggevonden, maar niet in allemaal. Dit komt onder andere doordat de cortisolniveaus op andere momenten gemeten worden, of in andere omstandigheden (niet thuis maar in instelling). Een paar onderzoeken hebben gevonden dat hoe lager het basale cortisol niveau is bij deze kinderen, hoe gemener en agressiever ze worden omschreven door anderen (hoe ernstiger het gedrag).

Een laag basaal cortisolniveau kan ook voorspellend zijn voor externaliserend gedrag: zelfs tot jaren later.

Stress verwachting, reactie en herstel

Er is ook bewijs van een afgestompte cortisol reactiviteit bij kinderen met externaliserend gedrag. Kinderen met disruptief gedrag vertonen lagere pretest cortisol niveaus, die niet veranderen na blootstelling aan de stressor. Normale kinderen hebben een verhoogd cortisolniveau bij verwachting van de stressor, die afneemt na blootstelling. In een ander onderzoek vond men zelfs een afname in cortisol bij toedienen van de stressor. Ten slotte is de herstel periode na een stressor onderzocht. Kinderen met disruptief gedrag bleven een laag cortisol niveau hebben, dit was bij non-risk kinderen niet zo. Het is de vraag wat een mogelijke afstomping van cortisol reactiviteit kan betekenen voor behandeling van externaliserend gedrag. Het bleek bijvoorbeeld wel, dat jongens met meer verhoogde cortisol na een stressor beter reageerden op interventie dan jongens die zeer lage responsiviteit hadden.

Conclusie over de HPA-activiteit

Uit bovenstaande onderzoeken komt bewijs naar voren voor een associatie tussen internaliserende en externaliserende symptomen en basale cortisol niveaus bij kinderen. Verder schijnt er een verband te zijn tussen hyperactiviteit van cortisol en internaliserende stoornissen, en aan de andere kant externaliserende stoornissen met hypoactiviteit van cortisol.

Een model voor HPA-as functioneren

De invloed van de HPA-as blijkt niet eenvoudig omschreven te zijn. Dit kan komen doordat in het onderzoek naar cortisol geen rekening wordt gehouden met meerdere invloeden op de as, zoals sociale en nonsociale invloeden. De schrijvers maken onderscheid in :

1. historische invloeden: prenatale en vroege postnatale invloeden, een geschiedenis in de kindertijd van stress, steun en trauma, en fysieke en mentale gezondheid in het verleden

2. huidige invloeden: emotionele en cognitieve staat, functioneren van neurologische systemen, psychopathologie, levensstijl, menstruatie timing, en omgevingsstress en steun

3. temperament, persoonlijkheid, geslacht, leeftijd en genetische variatie

In het model wordt duidelijk dat ook de sociale omgeving een grote rol krijgt in de beïnvloeding van de HPA-as. Zo is het gedrag van moeder tijdens de zwangerschap van invloed, en vroege moeder-kind interacties. Daarnaast is het denkbaar dat sociale omgevingen invloed blijven hebben op functioneren, door de plasticiteit van de hersenen van kinderen. Denk bijvoorbeeld aan een hoge mate van stress binnen het gezin.

In het model is nog niet de invloed van macrosociale of macrosystemische factoren opgenomen, zoals armoede, discriminatie of SES verschillen. Het is in te denken dat deze ook invloed kunnen hebben, bijvoorbeeld via prestatie op onderwijs.

Implicaties voor onderwijs

Uit onderzoek bij volwassenen blijkt, dat manipulatie van cortisol niveaus cognities en geheugenprocessen sterk beïnvloed. Dit zou gaan via een omgekeerde U-curve, waarbij te lage of te hoge niveaus van cortisol geassocieerd zijn aan beperkte prestaties. Te hoog cortisol is al gelinkt aan verminderd geheugen bij kinderen. Cortisol kan ook indirect onderwijsprestaties beïnvloeden. Denk bijvoorbeeld aan het vermogen om in slaap te vallen en hoe goed de slaap is. Of het ontwikkelen van meer fysieke en mentale gezondheidsproblemen, waardoor kinderen school moeten missen.

Het blijkt dat een lager cortisol niveau typisch voorkomt bij adolescenten die productief bezig zijn met academische activiteiten. Het is onduidelijk of deze activiteiten het cortisol niveau verlagen, of dat het lage cortisol niveau leren en aandacht mogelijk maakt.

Ten slotte blijkt uit onderzoek dat de kwaliteit van kinderdagverblijven geassocieerd kan worden met de mate waarin kinderen verhoogde of verlaagde HPA-activiteit hebben in deze setting. De schrijvers concluderen dat de omgeving verrijkt moet worden en positief en steunend moet zijn om een zo goed mogelijke ontwikkeling van de HPA-as mogelijk te maken.

12: Verwaarlozing en de ontwikkeling van alternatieve paden in biologie en gedrag

In de VS worden elk jaar meer dan 1 miljoen zaken van kindermishandeling gemeld bij de kinderbescherming. Waarschijnlijk is dit cijfer nog een onderschatting van het totale aantal mishandelde kinderen. De gevolgen van mishandeling kunnen voor een kind zeer ernstig zijn; bijvoorbeeld depressie, zelfmoord, posttraumatische stress stoornis of gewelddadig gedrag.

In de laatste 10 jaar zijn steeds meer onderzoekers gaan bekijken of een trauma door mishandeling samen kan gaan met neurofysiologische afwijkingen. Dit zou kunnen door bijvoorbeeld stress tijdens de mishandeling.

De studie van alternatieve ontwikkeling komt uit het veld van ontwikkelings traumatologie, een term van DeBellis. In dit veld komen ontwikkelingspsychologie en –psychopathologie samen met trauma onderzoek. In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe mishandeling de ontwikkeling van kinderen kan beïnvloeden.

Afwijkende ontwikkeling

De traditionele visie op mishandeling was, dat het zou leiden tot onvolwassenheid of een ontwikkelingsvertraging, bijvoorbeeld regressie van gedrag. Maar het blijkt dat mishandelde kinderen niet vertraagd zijn in hun ontwikkeling. Zij hebben juist complexe vaardigheden ontwikkeld tijdens de mishandeling die andere leeftijdsgenoten niet hebben. Het atypische gedrag van mishandelde kinderen is eigenlijk zeer adaptief en complex.

De schrijvers nemen een developmental pathways model als uitgangspunt: ontwikkeling wordt gezien als multidimensionaal en steeds complexer. De ervaringen die mishandelde kinderen hebben, kunnen hun functioneren zo veranderen dat zij een alternatieve ontwikkeling doormaken.

Mishandeling kan bijvoorbeeld de hechtingsvorming beïnvloeden. Mishandelend ouderschap leidt vaak tot onveilige hechting. Hun gedrag naar hun ouders is gedesorganiseerd en wisselt tussen benadering en vermijding. Dit gedrag nemen ze mee naar andere relaties terwijl ze ouder worden. Het gedrag is in de mishandelingssituatie waarschijnlijk adaptief en zelfbeschermend, maar niet in de situaties daarbuiten: kinderen komen onvoorspelbaar of rigide over. Het gedrag kan daardoor leiden tot psychopathologie.

Het pathways raamwerk is gebaseerd op de theorie van Fischer en Bidell. Zij stellen dat kinderen door de jaren heen steeds meer vaardigheden leren in de interactie met anderen en alleen. Er ontstaat een web van meerdere groeiende vaardigheden die de ontwikkeling opmaken. Door een web te visualiseren, is ook in te denken dat vaardigheden niet alleen lineair samenhangen. Elk stukje van het web kan afgescheiden worden of juist verbonden op verschillende punten in de ontwikkeling.

Bij mishandelde kinderen kan de coördinatie van vaardigheden aangetast worden. Zo scheiden deze kinderen bijvoorbeeld activiteiten en angsten van elkaar, zodat ze voorkomen dat ze overweldigd worden door angst. Dit is eigenlijk een adaptieve functie omdat het kind dan kan blijven functioneren. Maar wanneer de mishandeling lang genoeg voortduurt, wordt deze respons gegeneraliseerd naar andere (niet-mishandelings) situaties. Op dat moment spreken we van een traumatogeen alternatief ontwikkelingspad

Hoewel het gedrag van mishandelde kinderen nog wel adaptief kan zijn, zijn de neurobiologische gevolgen van mishandeling dat niet. De hoge mate van stress kan giftig zijn voor het brein en zorgen voor beperkt hersenfunctioneren. De schrijvers willen suggereren dat ook het brein gezien kan worden als uniek en niet als beperkt, omdat het actief aangepast is aan het overleven in een gewelddadige wereld.

De neurobiologie van kindermishandeling

Er zijn nog maar weinig studies naar de neurologische ontwikkeling van mishandelde kinderen. Wel is er cross-sectioneel onderzoek, die de hersenstructuur van mishandelde en niet mishandelde kinderen vergelijkt. Uit dit onderzoek komen structurele en functionele verschillen naar voren. Dit suggereert dat mishandelde kinderen echt een alternatieve neurologische ontwikkeling doorlopen. Een paar verschillen zijn: een kleinere corpus callosum (tot wel 17% kleiner), minder ontwikkeling in de hippocampus en amygdala en meer elektrische activiteit in het limbisch systeem.

Over het algemeen worden die gebieden aangetast, die een lange periode van postnatale ontwikkeling doormaken: deze gebieden zijn kwetsbaar voor de stress door mishandeling in de eerste levensjaren.

Hippocampus, geheugen en gedragsinhibitie

De hippocampus speelt een rol bij het verbaal terughalen van expliciet geheugen; stress ervaringen kunnen dit geheugen erg vormen. Door de stress van traumatische ervaringen verandert het semantisch geheugen (soms zelfs geheugenverlies), en vervormt het geheugen (binnendringende herinneringen) en de concentratie. De hippocampus ontwikkelt postnataal nog lang door en heeft een hoge dichtheid van glucocorticoïde receptoren: dit betekent dat het gevoelig is voor cortisol neurotoxiciteit (= stress).

Bij volwassenen die in de kindertijd mishandeld zijn, en nu PTSS hebben, is aangetoond dat de linker hippocampus verkleind is. Bij vrouwen wordt bij beide helften een reductie gevonden wanneer zij ook borderline disorder hebben. Bij kinderen en adolescenten wordt deze verkleining niet gevonden. Het kan zijn dat de hippocampus structuur pas later verandert, of dat een verkleind hippocampus volume een risicofactor is voor het ontwikkelen van PTSS na kindermishandeling. Het is in ieder geval een ernstig gegeven dat de hippocampus wordt aangetast, omdat dit het vermogen beïnvloedt om nieuwe herinneringen op te slaan.

Kinderen met veranderd hippocampus functioneren tonen allereerst verstoringen in het coderen en terughalen van episodische herinneringen. Daarnaast hebben ze vaak moeite om gedrag te remmen dat ongepast is voor de omgeving. De schrijvers onderzochten dit bij peuters in een verhaal vertel taak. Zij moesten een verhaaltje herhalen of uitbeelden waarbij interacties gemeen, lief of een combinatie waren. De verhaaltjes werden daarbij steeds complexer. Bij elk verhaaltje werd prestatie met 2 variabelen gemeten: of het kind het succesvol opnieuw kon vertellen, en hoe complex de representatie was van wat het uitbeeldde (dus als het de gemene en aardige karakters door elkaar haalde, was het nog steeds even complex). Bij zowel de niet- als wel mishandelde kinderen konden de oudere kinderen complexere verhalen nadoen en de inhoud van hun verhalen was ook complexer. Kinderen die mishandeld waren konden minder verhalen succesvol nadoen dan de anderen. Hoe ouder de kinderen, hoe groter dit gat werd. Qua complexiteit van de verhalen was er echter geen verschil. De mishandelde kinderen konden met jongere leeftijd zelfs complexere verhalen vertellen dan de niet-mishandelde, maar de mate waarin die verhalen complexer werden over tijd was langzamer dan bij niet-mishandelde (de lijn stijgt minder snel).

Vertraging of niet?

Uit deze bevindingen lijkt wel dat de term ‘vertraagde ontwikkeling’ bij mishandelde kinderen toch klopt, maar dit is niet helemaal waar. Als niet gelet werd op of het verhaaltje correct nagedaan werd, was de prestatie van de groepen kinderen even goed qua complexiteit. De mishandelde kinderen waren echter meer afleidbaar, weigerden soms de taak te doen of maakten van een lief verhaaltje een gemeen verhaaltje. Negatieve impulsen overheersten dus in het verhaal. Er is dus geen sprake van een vertraging: er is sprake van een alternatieve ontwikkeling, waarbij er meer vaardigheid is in negatieve situaties en meer aandacht hiervoor.

Andere onderzoekers vonden inderdaad dat mishandelde kinderen eerder een boze gezichtsuitdrukking herkennen en eerder vijandigheid toeschrijven aan anderen in ambigue situaties. Dit kan allemaal gelinkt worden aan hippocampus functioneren.

Amygdala, negatieve stemming en complex gedrag

De amygdala is ook een hersenstructuur die aangetast wordt door kindermishandeling. Hier is echter nog minder over bekend dan over de hippocampus. De amygdala hoort bij het limbisch systeem en speelt een rol bij emoties, met name angst en waakzaamheid. In sommige vrouwen met een geschiedenis van mishandeling en daarnaast bipolaire stoornis is een verkleind volume van de amygdala gevonden.

Naast de amygdala kan de cerebellaire vermis beïnvloed worden. Dit is een structuur die de twee helften van het cerebellum verbindt en een van de laatste hersenstructuren die zich ontwikkeld in de postnatale ontwikkeling. Daardoor is het heel gevoelig voor stress postnataal. Het cerebellaire vermis speelt een remmende rol bij limbisch systeem activatie. Afwijkingen in dit deel zijn al gelinkt aan meerder stoornissen zoals autisme, schizofrenie, ADHD en depressie. Onderzoekers hebben gevonden dat bij volwassenen met een geschiedenis van mishandeling, er minder activiteit is in de cerebellaire vermis.

Een afwijkende functie in de amygdala of cerebellaire vermis kan het emotioneel functioneren van een kind beïnvloeden: het kan resulteren in impulsief geweld, verhoogde angst en negativiteit en kan leiden tot depressie. Al deze gedragingen worden inderdaad teruggevonden bij mishandelde kinderen.

De schrijvers onderzochten seksueel en fysiek misbruikte meisjes: wat hun perceptie van henzelf was en van hun relaties. Elk meisje werd hiervoor geinterviewd. Ook moesten zij zelfomschrijvingen verzinnen en die labellen als positief, negatief of gemengd. Daarnaast moesten ze de zelfomschrijvingen labelen als meest belangrijk, middelmatig belangrijk en het minst belangrijk bij hen.

De schrijvers vergeleken tussen vier groepen: meisjes met zowel lichamelijk als seksueel misbruik, meisjes met 1 van beide vormen, en meisjes zonder mishandeling of misbruik maar wel met depressie. Het bleek dat de frequentie van negatieve percepties van henzelf het grootst was bij seksueel misbruikte meisjes. Ook labelden deze meisjes de negatieve kanten van henzelf eerder als het meest belangrijk, terwijl de andere groepen de negatieve eigenschappen veel minder belangrijk vonden. Seksueel misbruikte meisjes met daarnaast fysieke mishandeling waren het meest negatief in hun zelfomschrijvingen.

De schrijvers concludeerden hieruit dat misbruik leidt tot een alternatieve ontwikkeling: representaties van zelf en anderen gaan focussen op negatieve evaluatie. Ook is er sprake van dissociatief ‘splijten’ (splitting). Dit gedrag is consistent met de veranderingen in amygdala en cerebellaire vermis. De verhoogde negativiteit en de dissociatie passen bij de amygdala, omdat die de emotionele lading van gebeurtenissen regelt, en ook bij de cerebellaire vermis omdat die stress moduleert.

Naast deze bevindingen ontdekten de schrijvers dat de seksueel misbruikte meisjes (zowel die met meerdere vormen van misbruik als de alleen seksueel misbruikte) een set symptomen hadden die uniek waren voor hun ervaringen: self-focused agression (zelf-gecentreerde agressie). Gedrag dat hierbij hoorde was zelfmoordpogingen, zelfmutilatie, PTSS en middelenmisbruik. 39% van deze meisjes had een borderline persoonlijkheidsstoornis.

Samenvatting

Seksueel misbruikte meisjes zijn agressief naar zichzelf en lopen hoog risico op zelfmoord, middelenmisbruik of zelfmutilatie. Dit gedrag is waarschijnlijk een poging om aan de pijn en angst te ontsnappen van het trauma of om zich weer ‘levend’ te voelen.

Recent werk spreekt van een verbinding tussen herhaald trauma en veranderingen in denkpatronen: zoals verstoringen in de perceptie van jezelf. Veel misbruikte kinderen vertonen approach-avoidance gedrag, wat ook wel polarized affective skills worden genoemd: ze zijn ofwel uitermate waakzaam, of juist afgevlakt in hun gedrag.

Corpus callosum, frontale cortex, lateralisatie van het cerebellum en negatieve bias

Het corpus callosum, de frontale cortex en cerebrale lateralisatie zijn ook aangetast bij ernstige kindermishandeling. Het corpus callosum verbindt linker en rechter cerebrale helften. Bij kinderen met langdurig misbruik is dit hersendeel verkleind. Er zijn gender verschillen: jongens met een geschiedenis van verwaarlozing en meisjes met een geschiedenis van seksueel misbruik zijn het meest vatbaar voor uitwerkingen op het corpus callosum. Dit is zeer ernstig, want een gereduceerd volume betekent dat de twee hersenhelften niet meer goed kunnen communiceren.

Hiernaast wordt het rijpen van de prefrontale cortex en lateralisatie van de hersenhelften aangetast. De prefrontale cortex is laat met de ontwikkeling, omdat myelinering doorgaat in de adolescentie en jongvolwassenheid. Het hersendeel is gevoelig voor glucocorticoïde toxiciteit (stress) en staat daarom lang onder de invloed van mogelijke mishandelsituaties. Bij mishandelde kinderen verloopt de ontwikkeling van de cortex asymmetrisch en minder snel. Onderzoek bij volwassenen heeft aangetoond dat zij onderdrukking van responsen in de hersenen vertonen bij neutrale of juist verstorende herinneringen.

Omdat de frontale cortex dingen reguleert als planning, coördinatie en gedrag, is de vraag wat dit met de jongeren doet als het aangetast is. Het vermogen om executieve functies te reguleren is mogelijk aangetast. Mishandelde kinderen zullen bijvoorbeeld eerder een probleem opsplitsen in plaats van integreren als zij het op moeten lossen, wat de afscheiding tussen de hersenhelften illustreert.

Een beschadiging in de corpus callosum zou betekenen dat de integratie van informatie tussen de twee hersenhelften wordt bemoeilijkt. De twee hemisferen zijn gespecialiseerd in bepaalde functies (rechts is voor expressie en perceptie van emotie). Bij kindermishandeling is het corpus callosum kleiner en is de rechter hemisfeer dominanter. Dit kan zich uiten als een negatieve bias bij emotie-expressie en perceptie.

De negatieve bias is bij mishandelde kinderen al vaak aangetoond. Dit komt al op in de peutertijd, waarbij peuters wanneer zij omgaan met anderen vaak negatieve interacties beginnen of kiezen, negatieve interacties beter lijken te begrijpen en zichzelf omschrijven in negatieve termen. Zelfs wanneer een interactie positief is, zullen zij spontaan negatieve handelingen gaan doen.

De mishandelde peuters die onderzocht zijn door de schrijvers, omschrijven hun interpersoonlijke wereld met drie schema’s:

- positieve relaties zijn relatief zwak of sfeerloos

- positieve relaties worden geconverteerd in negatieve relaties

- negatieve relaties zijn erg dynamisch, zijn erg uitgebreid en zijn vaak agressief of gewelddadig

Deze negatieve representaties van relaties beïnvloed hoe peuters en kinderen met hun leeftijdsgenoten omgaan. Zo zijn zij extreem waakzaam in de omgang met anderen: als de wereld dreigend is, moet je altijd op je hoede zijn.

Conclusie: kindermishandeling in hersen-gedrag connecties

Uit de huidige literatuur wordt duidelijk dat de stress door de mishandeling bij het kind werkt als een toxische bron, die normale ontwikkeling van het brein tegengaat. Het brein wordt veranderd of beperkt. De schrijvers beargumenteren dat de alternatieve ontwikkeling van het brein door kindermishandeling niet alleen maar ‘abnormaal’ is, maar ook functioneel voor de situatie waarin het mishandelde kind heeft moeten leven. Het betekent echter wel dat wanneer het kind niet langer in de mishandelingssituatie leeft, de aanpassingen in het brein niet meer functioneel zijn, en dan ontstaan problemen.

Een ding om mee te nemen in toekomstig onderzoek, is dat het is gebleken dat mishandelde kinderen mogelijk alsnog hun abnormale biologische en gedragsopmaak kunnen aanpassen na de mishandeling, zodat ze normaler gaan functioneren (plasticiteit).

Wat betreft de invloed van hersenstructuren, zijn de volgende hypotheses opgesteld:
1. effecten op geheugen en gedragsinhibitie zijn gerelateerd aan veranderingen in de hippocampus

2. de negatieve bias in gedrag en de ontwikkeling van negatieve constructies van zelf en anderen kan gerelateerd zijn aan veranderingen in de amygdala en cerebellaire vermis.

3. het feit dat mishandelde kinderen positieve en negatieve stemming samenvoegen en een sterk negatieve bias hebben, is gerelateerd aan veranderingen in de corpus callosum, frontale cortex en lateralisatie van hersenhelften.