Hoe wordt wetenschappelijk onderzoek naar het brein toegankelijk voor mensen die in het onderwijs? - Chapter 1

Hoe zorg je voor toegankelijkheid van wetenschappelijke kennis?

Er is veel wetenschappelijke kennis beschikbaar over de manier waarop de hersenen werken en hoe mensen leren. Deze kennis zou erg relevant kunnen zijn voor het onderwijs, maar helaas is er een hele slechte relatie tussen wetenschappelijk hersenonderzoek en het beleid en de praktijk van het onderwijs. Het doel van de schrijvers is om de kennis die er is toegankelijker en meer praktisch te maken zodat het een plek kan krijgen in het onderwijs.

In de neurowetenschap kan het resultaat van het ene onderzoek een maand later door een ander onderzoek ontkracht worden. Een voorbeeld hiervan is het volgende: een groot deel van de hersenen wordt geactiveerd door het tikken met slechts één vinger. En wanneer je dan ook nog leest, je evenwicht houdt, ademt en je lichaam op temperatuur houdt, moet wel bijna héél het brein actief zijn. Maar iemand met een hersenbeschadiging leidt toch een normaal leven. Dat lijkt een tegenstelling, maar het brein is erg veerkrachtig: een klein aantal intact gelaten cellen zijn genoeg om een taak te doen en het herstelproces te starten. Bovendien kan iemand met een hersenbeschadiging strategieën aanleren om te compenseren voor de beschadiging, bijvoorbeeld links gaan schrijven in plaats van rechts.

Om wetenschappelijk onderzoek naar het brein toegankelijk te maken voor mensen die in het onderwijs werken, is het belangrijk dat ze dezelfde definities aanhouden voor veel voorkomende woorden. In dit boek worden de volgende definities gebruikt:

• Leren: alle vormen van leren

• Neurowetenschap: alle vormen van onderzoek naar de hersenen

• Cognitie: alles wat te maken heeft met het mentale domein: denken, geheugen, aandacht, leren en emoties.

Hoe werken de hersenen?

Genetische aanleg is niet genoeg voor een normaal brein om zich te ontwikkelen. Ook stimulering door de omgeving is nodig. Zintuiglijke delen van de hersenen kunnen zich bijvoorbeeld alleen ontwikkelen wanneer de omgeving een variëteit aan zintuiglijke stimuli bevat. Hetzelfde geldt voor alle mentale functies.

Met een ontwikkelingsstoornis wordt een stoornis bedoeld die wordt veroorzaakt door een kleine genetische afwijking en daardoor effect heeft op de ontwikkeling van het brein. Voorbeelden zijn ADHD, autisme en dyslexie. Bij de een is zo’n stoornis heel subtiel en bij de ander kan de stoornis extreme vormen aannemen. De diagnose van zulke stoornissen is lastig omdat er geen biologische factoren zijn die ze aan kunnen tonen. Diagnosticeren wordt dus gedaan op basis van het gedrag dat iemand laat zien.

Het brein is in staat om impliciet te leren. Dit betekent dat je informatie tot je kunt nemen zonder dat je er aandacht aan besteed of het überhaupt opmerkt.

Men heeft lang gedacht dat een volwassen brein niet meer kan veranderen. Onderzoek heeft echter aangetoond dat volwassen hersenen flexibel zijn en nieuwe cellen en verbindingen kunnen aanmaken, in ieder geval in de hippocampus. Hoewel het opnemen van nieuwe informatie minder efficiënt wordt als de leeftijd toeneemt, is leren niet gebonden aan leeftijdsgrenzen.

De plasticiteit van het brein (de capaciteit om zich continu aan te passen aan veranderende omstandigheden) hangt af van hoe vaak het gebruikt wordt.

Het brein is een complex systeem en er is nog een lange weg te gaan voordat we snappen hoe het precies werkt. Er zijn gelukkig ook dingen die we al wel weten. Het volwassen brein weegt ongeveer 1,4 kilo en bevat ongeveer 100 miljard hersencellen, ook wel neuronen genoemd. Neuronen hebben korte en lange uitlopers die communiceren met andere neuronen. Er zijn ongeveer een miljoen miljard verbindingen tussen cellen in de hersenen.

Neuronen werken als batterijen. Er is een verschil in spanning tussen het binnenste en het buitenste van de cel; het binnenste is negatiever. Wanneer een neuron geactiveerd wordt, ontstaat er een golf van elektrische ontlading, een actiepotentiaal. Actiepotentialen zijn de taal van de hersenen. Door het vuren van de actiepotentiaal wordt de spanning minder. Dit zorgt voor de vrijlating van neurotransmitters uit het uiteinde van het axon.

Deze neurotransmitters gaan door de synaptische opening en worden ontvangen door receptoren op dendrieten van een ander neuron (axonen geleiden van de zenuwcel af, dendrieten er naar toe). De axonen van de meeste neuronen zijn bedekt met een laag myeline, wat de snelheid van de impulsen vergroot. Er zijn verschillende typen neuronen in de hersenen.

Bijna alle zintuiglijke informatie gaat van de ene kant van het lichaam naar de tegengestelde kant van de hersenen. Wanneer je bijvoorbeeld aangeraakt wordt op je linkerarm, wordt dit verwerkt door de rechterkant van de hersenen. Dit klopt voor alle zintuigen (en ook voor bewegingen), behalve voor smaak. Een andere uitzondering vormen bepaalde structuren in de hersenen, zoals het cerebellum. Deze structuur regelt beweging van dezelfde kant van het lichaam.

Met welke technieken kan het brein worden bestudeerd?

Er zijn verschillende technieken waarmee het brein bestudeerd kan worden. Electrofysiologie heeft betrekking op het opnemen van aparte neuronen in de hersenen van dieren, terwijl het dier een bepaalde taak doet. Deze techniek geeft een directe meting van neurale activiteit. Het opnemen van neurale activiteit in mensen is moeilijk, en onderzoeken naar neuronen in het menselijk brein zijn extreem zeldzaam. Er zijn gelukkig wel manieren om elektrische hersenactiviteit in mensen weer te geven. Deze technieken hebben betrekking op miljoenen neuronen samen in bepaalde delen van de hersenen. Electroencefalografie (EEG) en magnetoencefalografie (MEG) meten elektrische en magnetische activiteit van de hersenen. Dit gebeurt door middel van elektroden die op de schedel geplaatst worden.

Ook doorbloeding is een indicator van hersenactiviteit. Er stroomt namelijk bloed naar de delen van het brein waarin neurale activiteit het hoogst is en die dus een aanvulling van zuurstof en glucose vereisen. Positron emission tomography (PET) en functional magnetic resonance imaging (fMRI) sporen veranderingen in doorbloeding op, door middel van speciale hersenscanners. Er is nu ook een techniek waarmee de effecten van een tijdelijke verstoring van de hersenen bestudeerd kan worden, namelijk transcranial magnetic stimulation (TMS).

Er is veel wetenschappelijke kennis beschikbaar over de manier waarop de hersenen werken en hoe mensen leren. Deze kennis zou erg relevant kunnen zijn voor het onderwijs, maar helaas is er een hele slechte relatie tussen wetenschappelijk hersenonderzoek en het beleid en de praktijk van het onderwijs. Het doel van de schrijvers is om de kennis die er is toegankelijker en meer praktisch te maken zodat het een plek kan krijgen in het onderwijs.

In de neurowetenschap kan het resultaat van het ene onderzoek een maand later door een ander onderzoek ontkracht worden. Een voorbeeld hiervan is het volgende: een groot deel van de hersenen wordt geactiveerd door het tikken met slechts één vinger. En wanneer je dan ook nog leest, je evenwicht houdt, ademt en je lichaam op temperatuur houdt, moet wel bijna héél het brein actief zijn. Maar iemand met een hersenbeschadiging leidt toch een normaal leven. Dat lijkt een tegenstelling, maar het brein is erg veerkrachtig: een klein aantal intact gelaten cellen zijn genoeg om een taak te doen en het herstelproces te starten. Bovendien kan iemand met een hersenbeschadiging strategieën aanleren om te compenseren voor de beschadiging, bijvoorbeeld links gaan schrijven in plaats van rechts.

Hoe verloopt de ontwikkeling van de hersenen? - Chapter 2

Hoe ver ontwikkeld is het brein bij de geboorte?

Bij de geboorte heeft het brein van een kind ongeveer hetzelfde aantal neuronen als volwassenen. Bijna alle neuronen in het brein ontstaan voor de geboorte – vooral in de eerste drie maanden van de zwangerschap. Het ontstaan van neuronen wordt ook wel neurogenesis genoemd. Dit is een complex proces dat begint bij de stamcellen, de leveranciers van alle nieuwe cellen in de hersenen. Uit de stamcellen ontstaan andere stamcellen, ook wel neuronen genoemd, of steuncellen die glia heten. Om te groeien en te overleven, moeten de neuronen weggaan bij de stamcellen. Na deze migratie overleeft slechts de helft; de rest sterft af. Er worden dus veel meer hersencellen aangemaakt dan er nodig zijn. Alleen cellen die actieve connecties vormen met andere neuronen overleven.

Een baby wordt geboren met bijna alle hersencellen die hij ooit zal hebben, behalve in het cerebellum en de hippocampus; hier is na de geboorte een grote toename aan cellen. Gedurende de ontwikkeling ondergaan de hersenen verschillende golven van reorganisatie. De neuronen zelf veranderen niet, maar wel de verbindingen ertussen (de dendrieten en synapsen). Korte uiteinden verbinden neuronen die vlak bij elkaar liggen en lange uiteinden verbinden neuronen die ver uit elkaar liggen.

Gedurende het eerste levensjaar verandert het menselijke brein heel erg. Vlak na de geboorte neemt het aantal verbindingen tussen hersencellen heel snel toe, zoveel zelfs, dat het aantal verbindingen ver boven dat van volwassenen uitreikt. Veel van deze connecties zullen later weer sneuvelen en dat wordt pruning (snoeien) genoemd. Dit snoeien is een bijna even belangrijk deel van de ontwikkeling als de aanvankelijke groei van verbindingen.

Welk effect heeft vroege educatie?

In april 1996 belegde het Witte Huis een conferentie over de ontwikkeling van het jonge kind. Hillary Clinton benadrukte toen, naar aanleiding van onderzoeken over hersenontwikkeling, het belang van stimulering door de omgeving gedurende de eerste drie jaren van het kinderleven. In de USA zien we dat sommige ‘childcare centers’ veel aandacht besteden aan het vormen van een rijke omgeving, met veel zintuiglijke stimulatie. In Groot-Brittannië is de discussie over vroege educatie gefocust op de ontwikkeling van de hersenen. In Groot-Brittannië krijgen kinderen vanaf hun vijfde jaar formeel onderwijs, terwijl dit in veel landen pas begint bij zes of zeven jaar. Er zijn daar controversiële ‘Early Learning Goals’ bedoeld om kinderen die nog niet deelnemen aan het formeel onderwijs daarop voor te bereden. Sommige mensen in de Verenigde Staten vonden dat deze Early Learning Goals nog niet ver genoeg gaan, en pleiten voor ‘hothousing’: het leren van academische vaardigheden zoals lezen, logica en wiskunde aan kinderen tussen de 0 en 3 jaar oud, door middel van flitskaarten, video’s en andere audiovisuele materialen.

Drie argumenten vóór vroege educatie

Mensen en groepen die voorstanders zijn van vroege educatie, baseren hun argumenten op drie resultaten van onderzoek in de ontwikkelingsneurobiologie.

1. Na de geboorte is er een dramatische toename in het aantal verbindingen tussen hersencellen.

2. Er zijn kritieke perioden waarin ervaring de ontwikkeling van het brein vormt

3. Verrijkte omgevingen hebben tot gevolg dat er meer verbindingen vormen in de hersenen dan bij arme omgevingen

Welke hersenconnecties bestaan er?

Het eerste argument is gebaseerd op hersenconnecties. Al snel na de geboorte neemt de synaptische dichtheid erg toe. Dit proces heet synaptogenesis. Dit wordt gevolgd door een periode van pruning, waarbij frequent gebruikte connecties versterkt worden en infrequent gebruikte connecties verwijderd worden. De synaptogenesis werd voor het eerst ontdekt in 1975, toen men erachter kwam dat bij katten in het visuele systeem allereerst het aantal synapsen per neuron toeneemt, en vervolgens afneemt. Vervolgens ontdekte men dat bij apen de synaptische dichtheid zijn maximum twee tot vier maanden na de geboorte bereikt, waarna pruning begint.

Bovendien vindt er in de vroege ontwikkeling een groei plaats van zenuwuiteinden en connecties tussen zenuwcellen. Ook worden in deze periode de axonen bedekt met een laag myeline, een isolator die de beweging van elektrische impulsen vergroot.

Wanneer een baby net is geboren, beginnen de connecties dus met groeien en veranderen. Welke connecties overleven en groeien en welke verdwijnen, hangt af van de genen die de baby erft en van de ervaringen die de baby opdoet. Moeten kinderen dan blootgesteld worden aan zoveel mogelijk leerervaringen gedurende de vroege jaren? Niet noodzakelijk. Er is maar weinig onderzoek naar het menselijke brein, maar bij apen vindt de synaptogenesis inderdaad vooral de eerste drie jaren plaats. Maar de ontwikkeling van apen gaat veel sneller dan die van mensen, en apen zijn veel korter kind dan mensen (na drie jaar zijn ze seksueel volwassen). Het is dus niet ondenkbaar dat de periode van snelle groei in de ontwikkeling van de hersenen bij mensen een stuk langer is dan bij apen.

Laten we nog wat verder ingaan op de hersenontwikkeling bij mensen. Hier is niet veel onderzoek naar gedaan en de onderzoeken die gedaan zijn, berusten voornamelijk op post-mortem hersenen. In de visuele cortex is er rond de twee à drie maanden na de geboorte inderdaad een snelle toename van het aantal synaptische verbindingen, en dit bereikt een piek bij acht tot tien maanden. Hierna is een gestage afname in de synaptische dichtheid.

Zo rond de leeftijd van tien jaar stabiliseert de synaptische dichtheid en blijft het zo door de volwassenheid heen. In de frontale cortex (het hersendeel dat verantwoordelijk is voor het plannen van daden, het selecteren en inhouden van responsen, het controleren van emoties en het nemen van beslissingen) ontstaat synaptogenesis later en duurt het pruning proces langer. In dit gebied gaat neurale ontwikkeling door in de puberteit en de synaptische dichtheid bereikt niet vóór de 18 jaar het volwassen niveau. Het proces van myelinisatie gaat tientallen jaren door. Ook bij twintigers vindt dit proces nog plaats.

Toename in synaptische dichtheid vindt in dezelfde periode plaats als de aanvankelijke verschijning van sommige vaardigheden en capaciteiten, maar deze gaan door wanneer er pruning heeft plaatsgevonden. We kunnen dus niet beweren dat deze vaardigheden veroorzaakt worden door de veranderingen.

Welke kritieke perioden zijn te onderscheiden?

Het tweede argument is gebaseerd op kritieke perioden. Een kritieke periode is een periode in het leven waarin bepaalde omgevingsstimulatie nodig is voor een goede ontwikkeling van de hersenen. In de jaren ’60 deden Wiesel en Hubel een heel belangrijk onderzoek. Ze vroegen zich af wat er gebeurt met een pasgeboren kat, wanneer één oog tijdelijk bedekt wordt. Dit bleek te leiden tot degeneratie van neurale connecties in de visuele gebieden van de hersenen die horen bij het bedekte oog. Verder leidde het tot blindheid in dit oog. Dit komt doordat het brein geen stimulatie heeft ontvangen van het gedepriveerde oog en zichzelf heeft toegelegd op informatie van het andere oog. Zelfs maanden erna bleven katten blind aan het gedepriveerde oog. In volwassen katten hadden dezelfde of langere perioden van visuele deprivatie niet zulke effecten op het visuele systeem, noch op het vermogen om het gedepriveerde oog te gebruiken.

De conclusie uit dit onderzoek is dat bepaalde zintuiglijke ervaringen vóór een bepaalde leeftijd plaatsgevonden moeten hebben, willen de corresponderende zintuiglijke gebieden in het brein optimaal ontwikkelen. De onwendbare gevolgen van visuele deprivatie worden vaak aangehaald als bewijs voor het belang van vroege educatie.

Het verhaal hierboven is echter nog niet af. Vervolgonderzoek door Hubel, Wiesel et al. wees uit dat hoe korter de periode van deprivatie is, des te meer herstel van de functie er mogelijk is. De kans hierop vergrootte, wanneer het dier werd getraind om het aanvankelijk gedepriveerde oog te gebruiken. Het is dus waar dat bepaalde zintuiglijke stimulatie ervaren moet worden voor optimale hersenontwikkeling; maar wanneer dit niet mogelijk is, kan genezende stimulatie en training op latere leeftijd een zekere mate van herstel van het corresponderende hersengebied teweegbrengen.

Wat zijn sensitieve perioden?

Wanneer we spreken over een kritieke periode, hebben we het over een periode die strak en inflexibel is. Dus: wanneer bepaalde ervaringen in die periode nooit hebben plaatsgevonden, dan is het niet meer aan te leren of te herstellen. Veel hersenonderzoekers geloven echter niet dat die periode heel erg strak en inflexibel is. Tegenwoordig vindt men daarom dat de term sensitieve periode meer op zijn plaats is. Hiermee bedoelt men de periode waarin het brein vooral gevormd wordt door ervaring. Wanneer de hersenen in de sensitieve periode niet blootgesteld zijn aan bepaalde stimuli uit de omgeving, is het niet waarschijnlijk dat de bepaalde functies ontwikkelen, tenzij er speciale genezende input plaatsvindt. De sensitieve periode houdt ook in dat de input niet overdreven hoeft te zijn, maar juist basic en algemeen, zoals die beschikbaar is in normale omgevingen. De aanwezigheid van gekleurde visuele stimuli, geluiden en objecten om aan te raken is bijvoorbeeld genoeg voor de zintuiglijke cortexen om te ontwikkelen. Ook is interactie met anderen erg belangrijk, inclusief taal en communicatie.

Baby’s worden geboren met bepaalde sensorische capaciteiten, maar deze worden verfijnd en ontwikkeld gedurende de kinderjaren. Zo kunnen baby’s bij de geboorte onderscheid maken tussen verschillende visuele vormen. Ook kijken ze liever naar plaatjes van hele gezichten dan naar plaatjes van gezichten waarbij kenmerken verdoezeld zijn. Binnen een paar dagen na de geboorte herkent de baby het gezicht van de eigen moeder. Deze vroege gezichtsherkenning stimuleert een automatische gehechtheid van pasgeborenen met mensen die zij het meest zien. De vroege gezichtsherkenning wordt aangestuurd door subcorticale structuren. Deze structuren zijn ook betrokken bij het maken van extreem snelle en automatische bewegingen op basis van wat we zien. Deze eigenschap ontwikkelt zich heel vroeg, omdat het heel belangrijk is. Zoals kuikens zich hun moeder inprenten en haar automatisch volgen waar ze ook heen gaat, is het ook goed voor pasgeboren mensen om het gezicht van de moeder in te prenten. Na twee of drie maanden nemen corticale hersengebieden in de temporale en occipitale kwabben het gezichtsherkenningsvermogen over.

Ook het horen van de baby is gedeeltelijk ontwikkeld bij de geboorte. Pasgeborenen kunnen geluiden onderscheiden en zijn gevoelig voor ritme en intonatie. Onderzoek naar premature baby’s heeft aangetoond dat baby’s responsief zijn voor spreekgeluiden in het laatste trimester van de foetale fase. Dan kunnen ze onderscheid maken tussen mannen- en vrouwenstemmen. En kinderen die op tijd geboren zijn en twee dagen oud zijn, kunnen al onderscheid maken tussen hun eigen taal en een vreemde taal. En baby’s die drie dagen oud zijn, herkennen de stem van hun moeder. Dit laatste is uitzonderlijk vroeg, en waarschijnlijk resulteert dit van het feit dat ze in de baarmoeder al de stem van hun moeder hebben gehoord.

Een onderzoek van Pascalis en De Haan toonde aan dat er ook een sensitieve periode bestaat in het vermogen van baby’s om individuele verschillen in gezichten te ontdekken. Baby’s onder de zes maanden kunnen heel goed onderscheid maken tussen alle soorten gezichten – ze kunnen zelfs het verschil zien tussen apengezichten, die voor volwassenen erg gelijk zijn en moeilijk uit elkaar te houden. Na zes maanden verdwijnt dit vermogen om apengezichten te onderscheiden, maar het vermogen om mensengezichten te onderscheiden blijft.

Hetzelfde geldt voor geluiden. De eerste zes maanden zijn ook spreekpatronen ‘fine-tuned’. Ze kunnen ook nog onderscheid maken tussen geluiden die niet bij de eigen taal horen. Later verdwijnt ook dit vermogen.

Het natuurlijke fine-tunen van de perceptuele vermogens, is een beetje vergelijkbaar met een hele slimme wasmachine, die zich leert aanpassen aan de meest functies die het meest gebruikt worden. Dit maakt de wasmachine minder flexibel, maar wel efficiënter en minder geneigd tot fouten. In termen van de hersenen is het verscherpen van het vermogen om bepaalde onderscheidingen te maken en het verlies van andere, nodig om belangrijke stimuli snel te verwerken. Dit wordt ook weleens vergeleken met zelfsluitende ramen.

Wat gebeurt er wanneer leren niet voorkomt tijdens de sensitieve perioden?

Maurer deed onderzoek naar baby’s die geboren zijn met staar (waardoor ze blind geboren worden). In sommige gevallen kan door middel van een operatie het zicht hersteld worden. De vraag bij het onderzoek was: moet de operatie zo snel mogelijk gebeuren, of moet het wat later gebeuren, wanneer er voor de baby minder medisch risico is?

Ze ontdekte dat, wanneer de operatie negen maanden na de geboorte uitgevoerd werd, het zicht zich snel ontwikkelde. Echter, bij ‘normale’ baby’s ontwikkelt het ‘fine-tuning’ de eerste maanden na de geboorte. Bij geopereerde kinderen was de perceptie van gezichten dan ook niet helemaal normaal. Dit was echter ook het geval voor kinderen bij wie de visuele deprivatie heel kort was, namelijk twee tot zes maanden. Dit onderzoek geeft ons dus de indruk dat het mogelijk is om bepaalde zintuiglijke capaciteiten te ontwikkelen na de sensitieve periode, maar vaardigheden die zijn ontwikkeld na de sensitieve periode zijn verschillend, en worden wellicht ook geregeerd door verschillende strategieën en ‘brain pathways’ dan wanneer ze opgedaan zijn tijdens de sensitieve periode.

De zintuiglijke ontwikkeling is het enige aspect van hersenontwikkeling dat in detail bestudeerd is. Of er ook sensitieve perioden bestaan voor kennissystemen die door de cultuur overdraagbaar zijn, zoals die voor lezen, is niet bekend. Er is wel bewijs dat er bepaalde sensitieve perioden zijn voor de ontwikkeling van taal. Echter, het leren van nieuwe woorden en het vergroten van je vocabulaire gaat heel het leven door, en niemand heeft aangetoond dat er een sensitieve periode is voor het leren van vocabulaire.

Verrijkte omgeving

Het derde argument is gebaseerd op onderzoeksresultaten waaruit blijkt dat er meer neurale verbindingen worden gevormd in een omgeving met veel stimuli.

Een fundamentele eigenschap van hersenontwikkeling is dat zowel ervaringen uit de omgeving als genetische kenmerken belangrijk zijn. Greenough et al. deden onderzoek naar de manier waarop de omgeving de synapsen van de hersenen beïnvloedt gedurende de ontwikkeling. Hij ontdekte dat laboratoriumratten die zijn opgegroeid in een verrijkte omgeving, met wieltjes, ladders en andere ratten om mee te spelen, meer dan 25 procent meer synapsen per neuron hebben in hersengebieden die betrokken zijn bij zintuiglijke perceptie dan gedepriveerde ratten, die zich alleen in een kooi bevinden, zonder maatjes of speelgoed. Verder waren de ratten in complexe omgevingen beter in leertaken en navigeerden ze sneller door doolhoven. Ervaring heeft ook invloed op andere aspecten van de cellulaire structuur van de hersenen. Zo bepaalt de mate van fysieke activiteit en oefening de langetermijnstaat van de bloedtoevoer naar de hersenen.

Betekenen deze resultaten dat de omgeving van de baby speciaal gemanipuleerd moet worden om hem rijker te maken dan dat hij normaal is? Nee. Uit het onderzoek met de ratten kunnen we niet zonder meer de conclusie trekken ‘hoe rijker de omgeving, hoe beter de ontwikkeling’. Het is accurater om te zeggen dat een normale omgeving leidt tot meer synaptische connecties dan een gedepriveerde omgeving. In een normale omgeving bevinden zich namelijk ook al heel veel stimuli.

Het opvallende van Greenough’s resultaten is dat de omgeving niet alleen invloed heeft op de hersenen van de ontwikkelende rat, maar dat ervaring ook het volwassen brein kan vormen. Uit vervolgonderzoek bleek dan ook dat de hersenen van volwassen ratten ook nieuwe synapsen vormen in antwoord op nieuwe ervaringen en speelgoed. Bij ratten duren de effecten van complexe omgevingen op het brein het leven lang voort.

Wat zijn bij mensen de effecten van omgevingsdeprivatie?

Rutter et al. van de Universiteit van Londen deden onderzoek naar de wezen van het Ceaucescu regime in Roemenië. Deze kinderen waren ontzettend gedepriveerd en velen van hen werden geadopteerd naar Westerse landen. Uit deze onderzoeken bleek dat baby’s niet genegeerd kunnen worden zonder erdoor beschadigd te raken. De baby’s die opgegroeid waren in deze conditie, met slechte voeding en gezondheid, weinig sensorische en sociale stimulatie, liepen vaker achter in de ontwikkeling van vaardigheden zoals lopen en praten en hadden een slechtere sociale, emotionele en cognitieve ontwikkeling. Er was een sterk verband tussen de duur van de deprivatie en de mate van intellectuele retardatie. Een significant deel van de Roemeense geadopteerden liet quasi-autistische gedragspatronen zien, zoals klampen en obsessieve interesses. Echter, de voorheen gedepriveerde kinderen lieten na adoptie een enorm herstel zien van intellectuele vermogens en ook de quasi-autistische gedragingen verminderden. Hun zintuiglijke capaciteiten, lopen en praten, sociale en emotionele vaardigheden gingen vooruit.

Het onderzoek naar het brein geeft geen pasklare antwoorden op de vraag of vroege educatie goed is voor de ontwikkeling van kinderen. Om uitspraken te kunnen doen over dit vraagstuk is meer onderzoek vereist. De onderzoeken die in dit hoofdstuk zijn besproken geven aan dat het op alle leeftijden belangrijk is om de kans te krijgen om te leren. Deprivatie is slecht voor de ontwikkeling van het brein, maar verrijking is niet per definitie goed. We kennen de effecten van hothousing niet: er is niet gevonden dat het voordelen brengt voor de breinontwikkeling maar ook niet dat het schade aan zou brengen. Het is vooralsnog niet duidelijk wat de effecten van overstimulering van de hersenen zouden kunnen zijn.

Bij de geboorte heeft het brein van een kind ongeveer hetzelfde aantal neuronen als volwassenen. Bijna alle neuronen in het brein ontstaan voor de geboorte – vooral in de eerste drie maanden van de zwangerschap. Het ontstaan van neuronen wordt ook wel neurogenesis genoemd. Dit is een complex proces dat begint bij de stamcellen, de leveranciers van alle nieuwe cellen in de hersenen. Uit de stamcellen ontstaan andere stamcellen, ook wel neuronen genoemd, of steuncellen die glia heten. Om te groeien en te overleven, moeten de neuronen weggaan bij de stamcellen. Na deze migratie overleeft slechts de helft; de rest sterft af. Er worden dus veel meer hersencellen aangemaakt dan er nodig zijn. Alleen cellen die actieve connecties vormen met andere neuronen overleven.

Het onderzoek naar het brein geeft geen pasklare antwoorden op de vraag of vroege educatie goed is voor de ontwikkeling van kinderen. Om uitspraken te kunnen doen over dit vraagstuk is meer onderzoek vereist. De onderzoeken die in dit hoofdstuk zijn besproken geven aan dat het op alle leeftijden belangrijk is om de kans te krijgen om te leren.

Hoe verloopt de cognitieve ontwikkeling bij kinderen? - Chapter 3

Hoewel er nog niet veel bekend is van de menselijke hersenontwikkeling gedurende de eerste tien levensjaren, is er wel veel bekend over de cognitieve ontwikkeling van kinderen. Deze kennis is nog niet systematisch gerelateerd aan hersenontwikkeling. De noodzakelijke technologie op dit gebied komt heel langzaam op gang. Wat nodig is, is dat eerst gekeken wordt naar wat gebeurt met anatomische structuren, en vervolgens naar wat gebeurt met hersenfuncties gedurende de kinderjaren. In de toekomst zal dus steeds meer uit de cognitieve psychologie worden gematched aan hersenonderzoek.

Is taal aangeboren?

Hierop kan met ‘ja’ en ‘nee’ geantwoord worden. Nee, omdat er in de wereld verschillende talen zijn en elke taal alleen geleerd kan worden door het te luisteren en te spreken. Aan de andere kant zijn er verschillende abstracte regels die inherent lijken te zijn aan elke gesproken taal. Het vermogen om natuurlijke taal te leren is dus wel aangeboren. Verder is er bewijs voor een ingeschapen voorkeur voor menselijke spraak, boven andere geluiden. Menselijke baby’s richten zich automatisch op spraak en bijna alle baby’s leren zonder moeite te spreken (voor zover ze opgegroeid zijn in een omgeving waar taal wordt gesproken). Het leren van de geluiden van de eigen taal begint al in de baarmoeder; pasgeborenen kunnen al onderscheid maken tussen zinnen in de eigen taal en die in een andere taal. Baby’s proberen ook taal te imiteren. Wanneer een baby een paar dagen oud is en ze de letter ‘a’ horen, openen ze hun mond op een manier die correspondeert met dit geluid. Hetzelfde geldt voor de letter ‘e’.

Onderzoekers scanden de hersenen van slapende baby’s van drie maanden oud, die luisterden naar spraak. Opmerkelijk was dat dezelfde gebieden in de hersenen actief waren als in volwassenen die hun eigen taal hoorden spreken. Het brein is al vroeg klaar om taal te leren, ervaring lijkt niet nodig te zijn om de hersenen voor te bereiden op het leren van een taal.

Hoe werkt het categoriseren van geluiden?

Het leren van de eigen taal vereist in de eerste plaats het categoriseren van geluiden waaruit de taal bestaat. Deze geluiden worden fonemen genoemd. Pasgeborenen kunnen tussen alle spreekgeluiden onderscheiden. In feite zijn jonge baby’s dus gevoeliger dan volwassenen voor de geluiden die het ene woord van het andere onderscheiden. Een voorbeeld van deze gevoeligheid is het feit dat Japanse baby’s tot ze 10 maanden zijn het verschil horen tussen de R en de L, terwijl volwassen Japanners dit verschil niet horen.

Werker, Desjardins et al. voerden een experiment uit waarin ze baby’s, kinderen en volwassenen trainden om weer te geven of ze een verschil hoorden tussen klanken in de moedertaal en twee klanken die voor ons erg op elkaar lijken in Hindi. Klanken onderscheiden in de moedertaal leverde geen probleem op, maar alleen baby’s konden onderscheid maken tussen de twee Hindi klanken. Dit onderzoek herinnert ons aan de zelfsluitende vensters, zoals besproken in hoofdstuk 2. Met veel inspanning kunnen bijvoorbeeld Japanners het verschil tussen de R en L wel leren, maar niet alle mensen kunnen dit. In een onderzoek is een meting gedaan naar elektrische activiteit in de hersenen en toen bleek dat volwassenen die luisterden naar geluiden in een andere taal, fysieke verschillen vertoonden met hen die luisterden naar geluiden in de eigen taal. Dit resultaat veronderstelt dat de hersenen niet het vermogen verliezen om de subtiele verschillen te horen, maar wel om de verschillen als significant te behandelen.

Om tóch te leren na de sensitieve periode, lijkt sociale interactie met andere mensen de sleutel te zijn. Onderzoek wees uit dat kinderen ouder dan negen maanden het vermogen hebben om nieuwe geluiden te leren, maar alleen wanneer de nieuwe geluiden van een echte persoon afkomstig waren.

Waarom heeft het leren van een tweede taal meerwaarde?

In veel Westerse landen groeien kinderen op met één taal, pas in hun tienerjaren leren ze een tweede. Het leren van een tweede taal heeft niet alleen een praktische waarde, maar ook een culturele waarde.

Baby’s die grootgebracht zijn in tweetalige gezinnen zijn later in het leren spreken dan kinderen grootgebracht in gezinnen waar slechts één taal gesproken wordt. Er zijn echter ook voordelen verbonden aan het tweetalig opgroeien. Deze kinderen hebben normaalgesproken een betere uitspraak en een beter begrip van de syntaxis in beide talen, dan kinderen die later een tweede taal leren. Ook reflecteren ze eerder op taal, en komen erachter dat verschillende woorden kunnen verwijzen naar één object (bijv. chien en dog). De stimulans voor het nadenken over taal en betekenis wordt gegeven door het leren lezen. Kinderen die nog niet kunnen lezen kunnen nog niet goed beslissen of een zin semantische waarde heeft. Zo begrijpen ze vaak niet dat de zin ‘vuil maakt me schoon’ niet klopt. Ook begrijpen ze niet dat het woord ‘caterpilar’ groter is dan ‘cat’, omdat ze zich richten op de betekenis.

Echte tweetaligheid bestaat niet, in die zin dat men altijd één taal beschouwt als de moedertaal. Brain-imaging onderzoeken wezen uit dat de moedertaal altijd verwerkt wordt in dezelfde gebieden (voornamelijk de linker hemisfeer). Hersengebieden die gebruikt worden voor een tweede taal overlappen gedeeltelijk, maar daarbij worden ook andere gebieden gebruikt. Het kan van persoon tot persoon verschillen welke andere gebieden worden gebruikt.

Grammatica en accent kunnen het beste op jonge leeftijd aangeleerd worden voor een optimaal resultaat, voor betekenisleer en vocabulaire maakt dit niet uit. Wanneer na het vijfde levensjaar nog een tweede taal geleerd wordt, wordt deze tweede taal vrijwel altijd gesproken met een accent. Reden hiervoor is de geluidscategorisatie die al snel geleerd wordt, en resulteert in ‘gesloten vensters’.

Voordat kinderen herkenbare woorden gaan spreken, gaan ze brabbelen. Vanaf ongeveer zeven maanden produceren kinderen allerlei soorten geluiden, ook geluiden die niet in hun moedertaal voorkomen. Maar veel van de geluiden komen wel in de omgeving van het kind voor. Het is aannemelijk dat dit brabbelen een oefenmechanisme is. Vroeger dacht men dat brabbelen bedoeld is voor de ontwikkeling van de vocale anatomie en de hersenmechanismen die aan het spreken ten grondslag liggen. Echter, onderzoekers ontdekten dat kinderen van dove ouders (ook wanneer het kind niet doof is) ook ‘brabbelen’, alleen dan met hun handen. Brabbelen is dus een teken dat baby’s aan het ontdekken zijn hoe taal in elkaar zit. Sommige baby’s brabbelen niet, maar zij leren toch gewoon te spreken. Een kind kan dus leren spreken zonder dat hij hardop oefent.

Wanneer kinderen ongeveer één jaar oud zijn, gaan ze echte woorden produceren. In een proces dat we fast-mapping noemen, beginnen baby’s woorden aan objecten te koppelen gebaseerd op wat ze horen in hun omgeving. Vanaf ongeveer 18 maanden (wanneer kinderen 20-50 woorden kennen) versnelt het tempo waarmee ze nieuwe woorden leren. Wanneer ze vijf jaar zijn, kennen de meeste kinderen ongeveer 2000 woorden. Het vermogen om nieuwe vocabulaire te leren gaat heel het leven door. Er zijn dan ook geen dramatische veranderingen in de snelheid waarmee nieuwe woorden verworven worden.

Wanneer de vocabulaire toeneemt, gaan kinderen woorden samenvoegen en ontwikkelen ze een basisbegrip van de grammatica. Ze ontwikkelen grammaticale regels zonder dat hen dat expliciet geleerd wordt. Wanneer ze twee zijn, kunnen ze woorden als ‘mice’ en ‘went’ vaak correct zeggen, maar toch horen we ze dan af en toe nog ‘mouses’ en ‘goed’ zeggen. Dit suggereert dat ze soms de woorden imiteren die volwassenen spreken, maar soms de regels over taal gebruiken en zelf toepassen (hoewel verkeerd).

Pinker deed hier een aantal interessante onderzoeken naar. Hij vroeg kinderen in de leeftijd van drie tot vijf jaar om een woord te verzinnen voor ‘monster that eats mice’. 90% antwoordde ‘mice-eater’. Maar toen ze een woord moesten verzinnen voor ‘monster that eats rats’, antwoordde slechts 2% ‘rats-eater’.

Jonge kinderen hebben dus al een idee van hoe ze samengestelde woorden moeten vormen van woorden met regelmatige en onregelmatige meervouden. Het is dus opmerkelijk dat jonge kinderen de grammaticale regels extrapoleren uit het horen van regelmatige en onregelmatige meervouden, zonder dat ze expliciet geleerd worden.

Sommige kinderen zijn niet in staat om grammatica te leren, als gevolg van een hersenabnormaliteit. Zij hebben een ‘specific language impairment’ of SLI. Deze kinderen missen het schijnbaar aangeboren vermogen om normale zinnen te produceren. Op andere leergebieden kunnen deze kinderen wel heel slim zijn.

De term ‘motherese’ of ‘parentese’ wordt gebruikt voor de manier waarop volwassenen tegen baby’s praten: hoge tonen en lange, overdreven klinkers. Dit is voordelig voor kinderen, omdat de korte, simpele zinnen en lange klinkers kinderen helpen om zich de geluiden en structuren van de taal eigen te maken. Onderzoek heeft uitgewezen dat vrouwen tegen zowel hun huisdieren als hun baby’s op een andere manier spreken dan tegen volwassenen, maar dat er toch verschil in zit: tegen de huisdieren gebruiken ze geen verlengde klinkers.

Hoe leren de hersenen grammatica?

Onderzoek heeft uitgewezen dat voor het verwerken van betekenis (vocabulaire) de rechter en de linker hemisferen van de hersenen gebruikt worden en voor het verwerken van de grammatica alleen de linker hemisferen. Dit wordt getest door de geactiveerde hersengebieden te vergelijken wanneer woorden zoals ‘cat’, ‘house’ en ‘car’ gelezen worden, met geactiveerde hersengebieden wanneer ‘up’, ‘from’ en ‘of’ gelezen worden. De manier waarop de hersenen grammaticale informatie verwerken, hangt af van de leeftijd waarop de persoon voor het eerst geconfronteerd wordt met de taal. Hoe later een taal geleerd wordt, des te bilateraler (= betreffende beide zijden) de hersenactiviteit. Wanneer een taal op latere leeftijd geleerd wordt, gebruikt het brein dus een andere strategie. Mensen die een taal later leren en dus bilaterale activatie hebben, scoren slechter op grammaticatesten. Leren via bilaterale activatie is dus waarschijnlijk een moeilijkere weg.

Er is een sensitieve periode voor het leren van grammatica, maar niet voor het vormen van een woordenschat. Een duidelijke implicatie voor het onderwijs kan dus zijn dat er een beperkte tijd is voor het meest efficiënte type van het leren van grammatica. Vanaf de leeftijd van 13 jaar hebben we nog steeds het vermogen om grammatica te leren, maar waarschijnlijk minder efficiënt en we gebruiken andere hersenstrategieën dan wanneer we grammatica eerder leren. Hoe eerder grammatica geleerd wordt, des te sneller het verworven wordt.

Hoe leren kinderen lezen en schrijven?

Kinderen leren al snel om te rijmen. Is dit een vereiste om te leren lezen? Nee. In veel talen speelt rijmen geen belangrijke rol. Het is meer een teken dat het spraaksysteem van het kind volwassen wordt.

Kinderen die goede verhalende vaardigheden hebben, leren sneller te lezen en te schrijven. Om op papier te schrijven, moeten kinderen hun vingerbewegingen kunnen coördineren en controleren. De motor cortex, die hand- en vingercoördinaties regelt, is vaak nog niet helemaal ontwikkeld tot ten minste het vijfde levensjaar. De hand- en vingercoördinatie ontwikkelt zich sneller bij meisjes dan bij jongens. De vraag of coördinatie versneld wordt door schrijven en vingeroefeningen, is nog niet beantwoord.

Sommige kinderen hebben veel moeite met schrijven. Waarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door hersenabnormaliteiten in motorische coördinatie. Deze kinderen hebben onder andere moeite een pen vast te houden en ballen te gooien en vangen. Deze stoornis heet ‘dyspraxie’.

Hoe leren kinderen getallen en sommen?

Volgens Piaget ontwikkelen kinderen voordat ze vier of vijf jaar oud zijn geen getalbegrip. Dit concludeerde hij uit het feit dat kinderen vóór die leeftijd faalden op de ‘number conservation test’. In deze test wordt aan kinderen een rij van zes glazen getoond en een tweede rij van zes flessen. Wanneer de ruimtes precies hetzelfde zijn verdeeld, stellen 3-jarige kinderen dat allebei de rijen hetzelfde aantal objecten bevat. Wanneer echter de ruimtes tussen de glazen vergroot wordt, denken de kinderen dat deze rij meer objecten bevat. Het lijkt er dus op dat 3-jarige kinderen denken dat aantal afhangt van hoe omvangrijk iets lijkt. Conservatie is dan dus nog lastig.

Piagets theorieën hebben grote invloed gehad op het Westerse onderwijs. Elke vorm van wiskundig leren vóór de leeftijd van 6 jaar, houdt in het van buiten leren van concepten, zonder diep begrip ervan.

Er zijn echter veel onderzoeken die deze testresultaten hebben tegengesproken. Het bleek, dat wanneer de wiskundige concepten van kinderen getest worden zonder er expliciete vragen over te stellen, kinderen veel beter scoorden. Dit herinnert ons aan de belangrijke scheiding tussen impliciete en expliciete kennis. Het onderzoek van Piaget werd gerepliceerd, alleen dan met M&M’s. Kinderen van twee jaar oud konden kiezen uit twee rijen: de ene bevatte meer M&M’s, maar leek kleiner doordat de snoepjes dichter op elkaar lagen. De tweede bevatte minder M&M’s, maar leek groter door grotere ruimtes ertussen. Er werd niet gevraagd in welke rij meer snoepjes lagen, maar ze mochten een rij kiezen en voor zichzelf houden. Op die manier werd impliciete kennis getest. De kinderen bleken wel getalbegrip te hebben, want ze kozen de kortste rij met de meeste M&M’s!

Kunnen zelfs baby’s optellen?

Een heel slim onderzoek heeft uitgewezen dat zelfs baby’s van vijf maanden oud kunnen optellen en aftrekken, hoewel met hele kleine aantallen, namelijk 1, 2 en 3. Onderzoekers lieten de baby’s een stuk speelgoed zien en verborgen het achter een scherm. Ook een tweede stuk speelgoed verdween erachter. Vervolgens werd het scherm verwijderd en werd getimed hoe lang een baby keek. Baby’s leken langer te kijken, wanneer er een onmogelijke uitkomst achter het scherm vandaan kwam! De baby’s in dit onderzoek hadden dus begrip van de optelsom 1 + 1 = 2.

Leren tellen

Wanneer kinderen drie jaar zijn, beginnen ze te tellen en getallen aan objecten toe te voegen, bijvoorbeeld: ‘ik heb drie poppen’. Dit is een cruciale stap in het leerproces. Kinderen van twee of drie jaar begrijpen al dat tellen in een vaste volgorde plaatsvindt en dat het laatst getelde getal het totale aantal is. Maar een diep begrip van de significantie van tellen krijgen ze pas aan het eind van het vierde levensjaar. Daarvoor lijken kinderen zich niet te realiseren dat tellen iets te maken heeft met hoeveelheid.

Kinderen bezitten al aangeboren principes van tellen wanneer ze de namen voor de getallen nog niet kennen. Al voordat ze drie zijn, kunnen kinderen de vraag ‘hoe vaak spoot de walvis?’ beantwoorden. En kinderen van 3,5 jaar kunnen telfouten al opsporen, als een volwassene bijvoorbeeld een object overslaat of twee keer telt.

Al voordat kinderen formeel onderwijs krijgen, leren ze op hun vingers te tellen. En wanneer ze vier of vijf zijn, begrijpen ze dat het de minste tijd vergt om het kleinste getal op te tellen bij het grootste, in plaats van andersom.

Hoewel er nog niet veel bekend is van de menselijke hersenontwikkeling gedurende de eerste tien levensjaren, is er wel veel bekend over de cognitieve ontwikkeling van kinderen. Deze kennis is nog niet systematisch gerelateerd aan hersenontwikkeling. De noodzakelijke technologie op dit gebied komt heel langzaam op gang. Wat nodig is, is dat eerst gekeken wordt naar wat gebeurt met anatomische structuren, en vervolgens naar wat gebeurt met hersenfuncties gedurende de kinderjaren. In de toekomst zal dus steeds meer uit de cognitieve psychologie worden gematched aan hersenonderzoek.

Hoe verloopt de getalverwerking in de hersenen? - Chapter 4

Onderzoekers zijn veel over hersenen en getallen te weten gekomen door onderzoeken met mensen met hersenbeschadigingen die plotseling hun wiskundige vaardigheden verloren zijn en kinderen die nooit wiskundige vaardigheden hebben verworven. Uit onderzoek met deze proefpersonen bleek dat de pariëtale kwab, die betrokken is bij het zien en herinneren waar objecten zijn, is geassocieerd met kennis van getallen.

Wat is het effect van een hersenbeschadiging op de rekenvaardigheid?

Sommige mensen met een hersenbeschadiging kunnen geen getallen lezen. Er zijn verschillende vormen:

• Mensen die vaak de componenten van getallen verwisselen, maar niet de decimale hoeveelheid. Ze lezen dus bijvoorbeeld 5 als 9, maar niet 30 als 300. Hier is een stoornis in de selectie van individuele getalwoorden.

• Mensen die niet de enkele getallen verwisselen, maar wel de decimale hoeveelheid. Zij kunnen 36 lezen als 360. Dit wordt ook wel dubbele dissociatie genoemd. Er is hier een stoornis in het conceptuele begrip van hoeveelheid.

Uit het bestaan van deze twee problemen, kan geconcludeerd worden dat er een gebied in de hersenen is dat is gespecialiseerd in kwantiteit en een ander gebied dat gespecialiseerd is in het selecteren van getalwoorden. Er zijn bijvoorbeeld ook mensen die wel getalwoorden kunnen lezen (bijv. vijf), maar geen getallen (5) en andersom komt het ook voor. Er is niet één hersengebied verantwoordelijk voor wiskunde: doordat wiskunde uit verschillende deelonderwerpen bestaat, zijn er ook meerdere delen van de hersenen nodig. Beschadiging van de visuele cortex aan de linkerkant van de hersenen veroorzaakt bijvoorbeeld problemen in het lezen van woorden en beschadiging aan de rechterkant problemen in het lezen van getallen. Het brein heeft dus verschillende systemen die elk verschillende aspecten van getallen en hoeveelheid voor hun rekening nemen. Normaal gesproken werken die samen waardoor het één geheel lijkt, maar dat kan ook mis gaan.

Bij beschadiging van de linker partiële kwab is iemand niet meer in staat om te rekenen, maar schatten lukt nog wel. Dit suggereert dat de linker hemisfeer exacte berekeningen voor de rekening neemt en de rechter hemisfeer schattingen.

Patiënten bij wie de pariëtale kwab is beschadigd, hebben vaak minder problemen met numerieke volgorde, zoals de dagen van de week of letters van het alfabet. Alleen de exacte representatie van getallen is beschadigd. Ze kunnen bijvoorbeeld geen getallen van elkaar aftrekken. Waarschijnlijk is de oorzaak hiervan dat het optellen en aftrekken van getallen een denken over getallen eist, zoals het indenken van een getallenlijn. Wanneer iemand niet meer in staat is om zich getallen voor te stellen, wordt het ook onmogelijk er mee te rekenen.

De pariëtale cortex is betrokken bij ruimtelijke representatie. Zonder deze kwab zouden we het heel moeilijk vinden om dingen op te pakken, om richting te bepalen en te herinneren waar alles is. Ook speelt de kwab een belangrijke rol in de representatie van grootte. Niet alleen met betrekking tot getallen en hoeveelheden, maar ook als het gaat over tijd en ruimte. Vaak hebben personen een hoge correlatie tussen wiskundig en ruimtelijk vermogen, dit kan komen doordat deze personen een goed ontwikkelde partiële cortex hebben.

Hoe zijn de twee hemisferen van de hersenen verbonden met elkaar?

In normale gevallen werken de twee hersenhelften (hemisferen) nauw samen en verwerken en vergelijken continu informatie. Deze twee helften zijn met elkaar verbonden door het corpus callosum.

Onderzoekers hebben patiënten onderzocht wiens linker- en rechterhersenhelften niet langer met elkaar verbonden zijn en daarom onafhankelijk hun werk doen. Hun corpus callosum is operatief verwijderd, als poging om epilepsie te genezen. Zij worden split-brain patiënten genoemd. Dit soort onderzoek kan belangrijke informatie geven over de functies waar elke hemsifeer verantwoordelijk voor is. Er is bijvoorbeeld gebleken dat wanneer aan het linkeroog van zo’n patiënt een appel getoond wordt, deze informatie alleen naar de rechterhemisfeer gaat, waardoor de persoon de appel niet kan benoemen. Wanneer de appel aan het rechteroog getoond wordt, kan de patiënt de appel wel benoemen, omdat de informatie dan naar de linker hersenhelft gaat, de hersenhelft die nodig is bij het produceren van taal.

Ook zijn split-brain patiënten niet in staat om getallen te vergelijken, wanneer het ene getal aan de ene hemisfeer gepresenteerd wordt en het andere getal aan de andere hemisfeer. Wanneer de te vergelijken getallen beide aan dezelfde hemisfeer worden gepresenteerd, zijn er geen problemen bij deze patiënten. Dit vergelijken is niet afhankelijk van taal: wanneer zo’n vergelijkingstaak moet worden uitgevoerd met alleen de rechtshemisfeer, lukt het nog steeds.

Bij vermenigvuldigen gebruiken we de rechter- en de linkerhemisfeer: de rechter voor de berekening, en de linker voor de taal. Doordat in veel culturen de tafels worden geleerd door te stampen, wordt deze informatie opgeslagen als taal. Split-brain patients kunnen dus vaak wel vermenigvuldigen als ze de som met de linkerhemisfeer bekijken (dus het rechteroog) maar andersom niet.

In de populaire psychologie wordt veel gesproken over ‘left-brained’, ‘right-brained’ of ‘whole-brained’ zijn. Er zijn testen om te kijken welke hemisfeer je het meeste gebruikt en er zijn manieren om dit te veranderen. Dit is allemaal niet wetenschappelijk: het is wel waar dat er vaak één hemisfeer dominanter is maar in bijna alle taken werken de twee hemisferen samen.

Wat is het verband tussen berekening, schatting en taal?

Recent bewijs steunt het idee dat exacte berekening afhangt van taal, terwijl schatting berust op nonverbale visuele en ruimtelijke netwerken. Dehaene, Spelke et al. trainden tweetalige proefpersonen om exacte berekeningen en schattingen te maken in één van hun twee talen. Vervolgens werden ze getest in beide talen. De oplossingen van exacte problemen kwamen sneller in de taal die de proefpersonen de eerste keer gebruikten (hun voorkeurstaal dus). Maar de prestaties op de schattingen waren in beide talen gelijk. Brain-imaging technieken ondersteunden deze resultaten: de pariëtale kwab in beide hemisferen liet grotere activiteit zien voor schattingen dan voor exacte berekeningen. Gedurende de exacte berekeningen werden ook de taalgebieden van de hersenen geactiveerd.

Hebben sekseverschillen invloed op het wiskundig vermogen?

Veel onderzoeken hebben sekseverschillen gevonden in wiskundige vermogens. Deze verschillen zijn echter niet puur biologisch, en ook niet consistent. Jongens presteren zowel in China als in de USA beter, maar meisjes in China scoren beter dan jongens in de USA. Maar de trend dat meisjes hoger scoren dan jongens, komt de laatste tijd op in de USA.

Onderzoek naar sekseverschillen in het brein heeft subtiele verschillen blootgelegd, maar er is weinig overeenstemming over wat de verschillen betekenen. Eén van de meest consistente bevindingen is dat het mannenbrein meer volume heeft in de temporale kwabben (met de amygdala en hippocampus) en dat vrouwen een grotere anterior cingulate cortex en orbitofrontale cortex (betrokken bij emotionele verwerking in sociale en niet-sociale contexten) hebben. Het feit dat dit deel bij vrouwen groter is, zou de sekseverschillen in emotionele verwerking kunnen reflecteren. Bijvoorbeeld het feit dat vrouwen beter presteren dan mannen op testen van emotionele perceptie en emotionele sensitiviteit. Mannen hebben een neiging tot analyseren en systemen samenstellen, terwijl vrouwen een neiging tot empathie hebben. Deze sekseverschillen komen meer voort uit biologische, dan uit culturele aspecten. Maar we moeten niet vergeten, dat hoewel mannen een echt mannenbrein hebben en vrouwen een echt vrouwenbrein, beide breinen toch erg overeenkomen!

Vrouwen zijn ook beter in verbale taken dan mannen. Dit zou verklaard kunnen worden door het feit dat vrouwen beide hemisferen gebruiken tijdens taaltaken, terwijl bij mannen de linker planum temporale (een taalgebied) meer geactiveerd is. En mannen zijn weer beter in ruimtelijke taken.

Sekseverschillen worden ook wel gerelateerd aan hormonale verschillen. Het ruimtelijke vermogen van vrouwen is negatief gerelateerd aan hun oestrogeengehalte, en testosteron bij mannen vergroot ruimtelijk geheugen en vergroot de grootte van de hippocampus bij vogels.

Wat houdt dyscalculie in?

Er zijn mensen die ontzettende moeite hebben met getallen, ondanks het feit dat ze hier herhaaldelijk les in hebben gekregen. Zulke mensen kunnen niet schatten welke van de twee getallen, 26 en 31, er groter is. Ook kunnen ze niet in één oogopslag zien of er twee of vijf knikkers uit een doos gevallen zijn.

Dit probleem wordt vaak ontwikkelingsdyscalculie genoemd. Kinderen met dit probleem hebben moeite met hele simpele wiskundige problemen, zowel op school als erbuiten, wanneer ze bijvoorbeeld de kosten van producten in de winkel moeten optellen. Zij beschrijven wiskunde en berekeningen als een vreemde taal, die ze niet kennen. Vandaar dat ze vaak angstig en gefrustreerd worden in wiskundelessen. Vooral omdat deze kinderen vaak van gemiddelde of hoge intelligentie zijn. Dyscalculie komt soms voor bij kinderen die ook dyslexie hebben. Het is niet bekend hoe of waarom deze twee stoornissen soms gerelateerd zijn.

Dyscalculie kan een aantal oorzaken hebben. De meest gangbare verklaring ervan is dat mensen met dyscalculie het aangeboren getalbegrip missen. Dit kan komen doordat één van de opstartmechanismen voor het snel leren van hoeveelheid en getallen ontbreekt. Zo’n mechanisme wordt vaak module genoemd. Het kan zijn dat deze niet ontwikkeld is, als gevolg van vroege hersenbeschadiging of genetische disorganisatie van de onderliggende neurale netwerken. De linker en rechter pariëtale cortex is geassocieerd met kennis van hoeveelheden en hun relaties. Beschadigingen van de pariëtale kwab, veroorzaakt door hersenbeschadiging of een hartinfarct, kunnen leiden tot dyscalculie.

Bovendien kan het zo zijn, dat connecties tussen hoeveelheid en exact getalbegrip zich niet ontwikkeld hebben. Bijvoorbeeld: een kind leert aftrekken door te stampen, maar verbindt dit niet aan zijn of haar intuïtie van hoeveelheid, waardoor moeilijkheden ontstaan.

Wat doet remedial teaching voor kinderen met dyscalculie?

Gebrek aan een opstartmechanisme voor snel leren, wil nog niet zeggen dat er geen langzaam leren plaatsvindt. En daarom kan remedial teaching erg bijdragen. Het principe is geduldige en langzame herhaling van de basiselementen die normaal heel snel opgepikt worden. Ook is het belangrijk dat expliciete regels verschaft worden.

Verdere brain-imaging onderzoeken zijn nodig om in kaart te brengen welke compensatiemechanismen kinderen met dyscalculie gebruiken. Zulke kennis zou nuttige informatie zijn om implicaties voor zulke remedial teaching programma’s op te baseren. Op het moment neemt men aan dat algemene intellectuele hulpbronnen nodig zijn voor goede compensatie. En deze kinderen kunnen natuurlijk ook gesteund worden door middelen van buitenaf, zoals een rekenmachine.

Onderzoekers zijn veel over hersenen en getallen te weten gekomen door onderzoeken met mensen met hersenbeschadigingen die plotseling hun wiskundige vaardigheden verloren zijn en kinderen die nooit wiskundige vaardigheden hebben verworven. Uit onderzoek met deze proefpersonen bleek dat de pariëtale kwab, die betrokken is bij het zien en herinneren waar objecten zijn, is geassocieerd met kennis van getallen.

Wat zijn de consequenties van geletterdheid voor de vorming van het menselijke brein? - Chapter 5

De consequenties van geletterdheid voor ons sociale, politieke en economische leven zijn enorm. In dit hoofdstuk wordt recent breinonderzoek naar geletterdheid beschreven en daaruit blijkt dat geletterdheid diepgaande consequenties heeft voor de vorming van het menselijke brein.

Wat is de geschiedenis van geschreven taal?

De ontdekking van geschreven taal is één van de grootste culturele uitvindingen in de geschiedenis van de mensheid. Het begon in het huidige Irak (toen Mesopotamië) en onafhankelijk ook in China, ongeveer 5000 jaren terug. Vervolgens heeft de taal zich snel verspreid door alle culturen.

Sommige hele oude voorbeelden van geschreven taal zijn in picto’s en de meest oude, gevonden in Mesopotamië, waren kleimodellen. Wanneer men zes schapen met een business partner in een andere stad wilde verhandelen, kon men een tussenhandelaar sturen. Hij droeg dan zes kleine schapen van klei met zich mee. Natuurlijk is het veel handiger en minder tijdrovend om gewoon krasjes in klei te maken. Dat gebeurde later ook. Op deze manier vergrootte geschreven taal het vermogen om kennis door te geven door de generaties heen.

Voordat geschreven taal er was, bestond gesproken taal er volgens het boek al tienduizenden jaren. Maar een gesprek laat niets permanents achter, en geschreven taal wel. Toen er wetten werden geformuleerd, was het nuttig om ze in steen te graveren. Een voorbeeld hiervan is de wet van de Babylonische koning Hammurabi uit de achttiende eeuw v. Chr. Echter, aan geschreven taal zitten ook nadelen. Je ‘hoort’ bijvoorbeeld niet de klemtoon of de intonatie. Oude Egyptische hiëroglyfen en Chinees geven abstracte tekens en rudimentaire plaatjes weer, gebaseerd op de betekenis van de woorden. Andere talen hebben schriftsystemen ontwikkeld die zichtbare tekens weergeven, gebaseerd op de geluiden van spraak. In Indische talen bijvoorbeeld, heeft iedere lettergreep een herkenbaar symbool. Dit werkt, wanneer het totale set van syllaben relatief klein is, niet veel meer dan honderd. Deze lettergrepen kunnen beter afgebroken worden tot kleinere eenheden (fonemen), zodat je iedere lettergreep die je wilt ermee kunt weergeven. Je kunt deze symbolen gebruiken om ieder woord uit iedere taal mee weer te geven.

De eerste grote uitvinding van het alfabet was om symbolen voor medeklinkers te introduceren. De Phoeniciërs op de mediterraanse kust deden dit. Deze mensen hadden kennis van de Egyptische hiëroglyfen maar hervormden deze om de meest belangrijke spreekgeluiden in hun eigen taal mee weer te geven.

Aan de Grieken wordt de tweede grote uitvinding van het alfabet toegeschreven: de introductie van grafische tekens voor klinkers. Dit gebeurde rond 500 v. Chr. Vanaf toen werd het alfabet overgenomen door meer en meer talen. De Romeinen verminderden het aantal letters en de volgorde die zij gebruikten voor het opzeggen van het alfabet is de volgorde die wij nu nog gebruiken.

De eerste scholing onder Romeinen en Grieken betrof dan ook het leren van het alfabet. Herodes Atticus had in die tijd een zoon die erge moeite had met het leren van het alfabet. Zijn vader huurde 24 slaven voor hem, die hij elk de naam van een letter gaf. De zoon, Atticus, is waarschijnlijk de dyslect over wie het eerst geschreven is.

Het leren van het alfabet is de basis van geletterdheid. Zelfs aan Chinese kinderen wordt het Romeinse alfabet geleerd, als een soort ‘warming-up’ voordat ze de duizenden symbolen uit hun eigen taal leren. Deze symbolen hebben elk een rijke historie en zijn niet hetzelfde als woorden in de Westerse betekenis: het zijn elementen met een betekenis. Deze moeten vaak samengevoegd worden om als woorden te dienen.

Japanse kinderen moeten drie verschillende schrijfsystemen leren: het Chinese logografische systeem (het Kanji), het Japanse (Kana) en wanneer ze naar school gaan het alfabet (Romaji).

Het schrijven is gemakkelijker in alfabetische systemen, omdat het aantal symbolen klein is en slechts een aantal letters zijn verwarrend: de b,d en p,q. Dit onderscheid is in het begin lastig te zien, doordat de hersenen nog moeten wennen aan het tweedimensionaal denken dat hoort bij leren schrijven. Driedimensionaal is het namelijk precies dezelfde vorm. Dyslectici hebben juist moeite met het leren van een alfabetisch systeem, misschien is een systeem met lettergrepen in plaats van letters, zoals het Chinees, voor hen makkelijker te leren.

De origine van de vormen van de letters zoals we die nu kennen, voeren terug naar de vroegste vormen van schrijven, toen Phoeniciërs en Grieken vormen leenden en veranderden van Egyptische hiëroglyfen. De Romeinen hebben daar weinig aan veranderd: de vorm van de letters die we nu gebruiken is het meest geschikt voor inscripties in stenen. Velen vinden deze vorm het mooist, en het lettertype Times New Roman is waarschijnlijk het meest gebruikte in onze hedendaagse schriftelijke communicatie.

Hoe gaan de hersenen om met geschreven taal?

Zichtbare taal creëert een nieuwe wereld van objecten, symbolen en letters die een wettelijke relatie hebben met het spreekgeluid. Deze relatie tussen symbolen en gesproken taal moet aangeleerd worden, en dat heeft een blijvende impact op onze hersenen. Het brein van de geletterde persoon is dus anders dan dat van de ongeletterde. Zelfs wanneer geletterde personen het zich niet bewust zijn, decoderen ze een letter wanneer ze ernaar kijken. Lezen gaat bij hen automatisch. Een beroemd voorbeeld hiervan is het Stroop paradigma. Dit is genoemd naar een Nederlandse psycholoog uit de eerste helft van de twintigste eeuw.

Hij liet een lijst met woorden aan zijn proefpersonen zien die geschreven waren in verschillende kleuren en vroeg hen de kleur van de inkt te zeggen, waarin de woorden geschreven waren. Soms was het woord de naam van een kleur die verschilde van de kleur van de letters. Hij mat hoe lang het duurde voor ze de kleur zeiden. Wanneer de kleur van de letters verschilde van de kleur die het woord aangaf, duurde het langer dan wanneer er niet zo’n ‘mismatch’ was. De oorzaak is duidelijk: wanneer je de kleur van de letters bedenkt, lees je onvrijwillig het woord en ongevraagd komt de betekenis je voor de geest. Over het algemeen benoem je ook veel sneller een letter dan dat je een plaatje benoemt.

Is het brein van geletterde en ongeletterde mensen verschillend georganiseerd?

Vergelijking tussen geletterde en ongeletterde mensen: Psychologen in Portugal hadden de mogelijkheid om mensen te bestuderen die ongeletterd waren om historische en sociopolitieke redenen. In Portugal was scholing niet verplicht tot het midden van de twintigste eeuw. Vooral in verre landelijke gebieden gingen kinderen niet naar school. Onderzoekers identificeerden mensen die gedurende hun hele werkloopbaan ongeletterd waren gebleven. Ook vonden ze mensen die later in het leven de mogelijkheid hadden gekregen om gemiddeld te leren lezen en schrijven. Deze gemiddeld geletterde mensen leefden nog onder dezelfde omstandigheden in dezelfde landelijke regio’s en deden vaak hetzelfde agriculturele werk, dus konden goed vergeleken worden met de ongeletterde groep.

Geletterdheid bleek een aantal belangrijke consequenties te hebben. Allereerst hadden de geletterden weinig moeite om de spreekgeluiden op te breken in kleinere eenheden, dus om fonemen te manipuleren. De ongeletterden hadden er echter grote moeite mee om vragen zoals ‘wat is ‘told’ zonder t?’ te beantwoorden. Wanneer je het principe van het alfabet geleerd hebt, verandert je hele perceptie van spraak. Je bent je er dan bewust van, dat geluiden van woorden opgebroken en weer samengevoegd kunnen worden.

Een andere consequentie van geletterdheid werd ontdekt in een ander onderzoek. Aan een geletterde en ongeletterde groep mensen werd gevraagd om echte en non-woorden te herhalen. Beide groepen waren even goed in het herhalen van de echte woorden. Maar de ongeletterde groep had de neiging om van de onzinwoorden echte woorden te maken. Zij misten namelijk het alfabetische principe. De geletterde groep herhaalde de non-woorden feilloos, zij waren bekend met het feit dat je met letters ook woorden kunt maken die niets betekenen.

Wat zijn de verschillen tussen het geletterde en ongeletterde brein?

Dezelfde Portugese proefpersonen werden naar Stockholm gevlogen om een scan van hun hersenen te maken. Wanneer de ongeletterde proefpersonen non-woorden moesten herhalen, werden vooral de frontale kwabben geactiveerd; de delen van het brein die betrokken zijn bij het oplossen van problemen en het ophalen van herinneringen. Bij de geletterde proefpersonen werd vooral de temporale kwab geactiveerd, het hersengebied dat betrokken is bij het verwerken van taal. Dit was zoals men verwacht had, want de ongeletterde personen behandelden de non-woorden als echte woorden waarvan ze dachten dat ze ze verkeerd hadden verstaan of niet kenden. De geletterde personen behandelden de non-woorden als mogelijke, maar niet-bestaande woorden. Dit unieke experiment gaf een eerste directe demonstratie van de veranderingen in het brein die een gevolg van geletterdheid zijn. Het liet zien dat het geletterde brein alleen al anders reageert wanneer het luistert naar spraak.

Je zou kunnen denken dat het een puur visuele taak is wanneer je stil leest, maar dit is niet het geval. De processen die het brein gebruikt wanneer je stil leest, zijn opmerkelijk gelijk aan de processen die plaatsvinden wanneer je hardop leest.

Hangt het leessysteem van het brein af van de taal van de lezer?

Hoewel Engels, Italiaans en Frans alle drie hetzelfde alfabet gebruiken, hebben de talen verschillende schrijfsystemen ontwikkeld. Het schrijfsysteem van iedere taal heeft extra regels voor uitspraak tot gevolg. Sommige schrijfsystemen zijn complexer dan andere. Vergelijk bijvoorbeeld Engels met Italiaans; het Italiaans kent een orthografie die veel transparanter en regelmatiger is: je spreekt de woorden uit hoe je ze schrijft. In het Engels daarentegen is de correspondentie tussen woorden en geluiden verre van simpel en het zou dwaas zijn om de letters stuk voor stuk achter elkaar uit te spreken. Denk hierbij aan woorden zoals ‘biscuit’, ‘yacht’ en ‘Leicester’. Zelfs dezelfde combinaties van letters kunnen in het Engels een verschillende uitspraak hebben. Denk aan het woord ‘wind’, dat je anders uitspreekt in de zin ‘The wind was blowing a gale’ dan in de zin ‘We need to wind up the clock’.

Hoe werkt fine-tuning van het brein?

Om de aanpassingen van het brein aan deze verschillen in spellingregels te onderzoeken, werd een onderzoek uitgevoerd door onderzoekers in Milaan, Toulouse en Londen. Allereerst scanden zij ervaren Engelse en Italiaanse lezers terwijl ze simpele woorden stil en hardop lazen. Hieruit bleek dat de hersengebieden die betrokken zijn bij het lezen exact hetzelfde zijn voor Engelse en Italiaanse lezers. Het leessysteem bezet grote gebieden van de linkerhemisfeer van het brein, het deel dat is toegewijd aan taal en spraak. Dit systeem kan verdeeld worden in drie onderling gerelateerde delen: de frontale kwabben, de parietotemporale cortex en de temporale kwabben.

Hoewel de drie geactiveerde gebieden hetzelfde waren bij Engelse en Italiaanse lezers, verschilde het gewicht dat gegeven werd aan deze drie gebieden. Het leessysteem bleek ‘fine-tuned’ te zijn aan de eisen van het schrijfsysteem in kwestie. Bij Italiaanse lezers bleek het gebied dat geassocieerd is aan de geluid-lettervertaling meer actief te zijn. Bij Engelse lezers was het gebied dat verantwoordelijk is voor de woordvorm meer actief.

Deze verschillen zijn te begrijpen wanneer we letten op de exacte vereisten van Engels, Frans en Italiaans. In het Engels en Frans is het belangrijker om hele woordvormen te herkennen dan om letters in geluiden te vertalen. In het Italiaans is herkenning van woordvormen minder belangrijk, omdat je de woorden schrijft zoals je ze zegt. De manier waarop je een letter uitspreekt is in het Italiaans steeds hetzelfde, in tegenstelling tot het Engels en het Frans. Toch gebruiken lezers van deze drie talen, alle drie de hersengebieden, wat wil zeggen dat lezen op meer dan één proces berust

Wat is de taak van de drie hersengebieden?

Er is heel veel bekend over het leessysteem van de hersenen. De laatste 150 jaar zijn veel mensen geobserveerd die een hersenbeschadiging hadden opgelopen in de linkerhelft van het brein, vaak als gevolg van een infarct. Sommige van deze patiënten verloren hun vermogen om te spreken; anderen om te lezen en te schrijven. Deze kennis helpt ons om de functies en doelen van de drie gebieden van het leessysteem te achterhalen.

Het meest frontale gebied wordt het gebied van Broca genoemd. Dit is genoemd naar een Franse neuroloog Paul Broca, die rapporteerde over de casus van Tan, een man die na een infarct alleen nog het woord ‘tan’ kon zeggen en verder zijn spraak compleet verloren had. De productie van gesproken taal berust op het gebied van Broca. In het Europese onderzoek dat hierboven beschreven wordt, was het gebied van Broca geactiveerd als de proefpersonen hardop voorlazen maar ook wanneer ze de woorden niet uitspraken.

Het middelste gebied van het leessysteem bevat het gebied van Wernicke en de angulaire gyrus. Het gebied van Wernicke ligt op de planum temporale van de linkerhemisfeer. Wanneer de planum temporale is beschadigd, kan de patiënt niet langer letters benoemen en een geschreven woord uitspreken. Dit gebied blijkt vooral belangrijk te zijn bij het leren van de alfabetische code. De angulaire gyrus ligt op de pariëtale kwab, tussen het gebied van Wernicke en de visuele cortex. Het heeft veel functies, onder andere de associatie tussen het zien en uitspreken van woorden.

En wat betreft het derde gebied, de linker temporale kwab: Wernicke had patiënten met beschadigingen aan deze kwab en die hadden grote moeite met het spellen en herkennen van hele woorden. Ze konden wel woorden uitspreken aan de hand van losse letters. Daarom dacht Wernicke dat dit gebied een soort thesaurus was waar de spelling, het geluid en de betekenis van elk woord is opgeslagen. Dehaene bevestigde dat dit gebied aan de basis van de linker temporale kwab inderdaad betrokken was bij hele woorden. Het wordt dan ook wel het visuele woordvorm gebied genoemd.

Wat houdt synesthesie in?

De automatische integratie van geluiden en zien vindt niet alleen in lezen plaats, maar ook in een bepaalde conditie die synesthesie heet. Mensen met synesthesie hebben een aanzienlijk groter aantal verbindingen tussen de hersendelen dan gemiddeld en nemen meerdere soorten impulsen tegelijk waar. Een bepaald geluid gaat dan bijvoorbeeld altijd samen met een bepaalde smaak die opkomt. De meest voorkomende vorm van synesthesie heeft betrekking op het associëren van een bepaalde kleur met een letter of woord. De meeste mensen met deze vorm van synesthesie associëren iedere letter en elk woord met een bepaalde kleur. 4 tot 5% van de bevolking heeft een vorm van synesthetische ervaring. Niemand weet welke oorzaak synesthesie precies heeft, maar er zijn wel verschillende verklaringen. Eén verklaring is dat de combinatie van zintuigen een gevolg is van associaties in de kindertijd. Dat mensen vroeger bijvoorbeeld een alfabetkaart met kleuren aan de wand hadden hangen. Maar dit verklaart niet waarom synesthetische mensen beweren dat ze ook werkelijk een kleur zien wanneer ze een letter lezen. Een alternatieve verklaring is dat synesthesie wordt veroorzaakt door overactieve verbindingen tussen de gebieden van het brein die kleuren verwerken en het gebied dat woorden opslaat (het woordvorm gebied). Deze twee delen liggen dicht bij elkaar aan de achterzijde van het brein en het is mogelijk dat signalen doorgegeven worden van het ene gebied naar het andere.

Synesthesie is een fenomeen dat ons vertelt hoe rijk onze ervaring van geschreven taal is. Het geeft ons ook een idee van het verbazingwekkende vermogen van de hersenen om verschillende herinneringen te mengen, vooral zicht en geluid. De visuele vorm van het geschreven woord roept bij normale lezers onmiddellijk het geluid van het woord op.

De consequenties van geletterdheid voor ons sociale, politieke en economische leven zijn enorm. In dit hoofdstuk wordt recent breinonderzoek naar geletterdheid beschreven en daaruit blijkt dat geletterdheid diepgaande consequenties heeft voor de vorming van het menselijke brein.

Welke problemen kunnen onstaan bij het leren lezen? - Chapter 6

Hoe verandert het brein als je leert lezen en schrijven? Waarom hebben sommige kinderen er zo’n moeite mee om lezen te leren? Hersenonderzoek hiernaar bevindt zich nog in een heel vroeg stadium. De scantechnieken zijn nog niet goed aangepast op kinderen; kinderen vinden het moeilijk om zich helemaal stil te houden gedurende de scan. Zelfs de kleinste bewegingen maken het moeilijk de scan te interpreteren. De belangrijkste onderzoeksresultaten komen dus van onderzoek met volwassenen.

Wat onstaat muzikale geletterdheid?

Er bestaat nog geen onderzoek waarin mensen gescand zijn voor- en nadat ze leerden lezen, maar wel voor- en nadat ze leerden om noten te lezen.

Geschreven muziek bestaat al vanaf de uitvinding van een systeem begin 11^e eeuw. Zo werd het voor mensen mogelijk om muziek te maken die ze nooit eerder hadden gehoord. Ook kan muziek overgedragen worden door de tijd heen en op steeds dezelfde wijze worden voorgedragen op verschillende plaatsen.

Stewart scande de hersenen van volwassenen voor en nadat ze hen leerde piano te spelen en noten te lezen. Omdat ze wilde voorkomen dat het twee keer uitvoeren van de taak de effecten zou beïnvloeden, voegde ze een controlegroep toe die geen muziek kon leren en het ook niet leerde en die groep werd op dezelfde tijden gescand.

Na drie maanden hadden vijftien proefpersonen niveau 1 bereikt. Stewart toonde vervolgens door middel van het Stroop paradigma (zie hiervoor Wat zijn de consequenties van geletterdheid voor de vorming van het menselijke brein? - Chapter 5) aan dat deze proefpersonen het lezen van noten hadden geautomatiseerd. Ze zette nummers die vingers indiceren in de noten en vroeg de proefpersoon de noten te negeren. Soms matchten de nummers niet met de noten; de noten gingen bijvoorbeeld omhoog en de cijfers naar beneden. In dat geval bleek de taak erg moeilijk te zijn.

Welke veranderingen vonden plaats in het brein na het leren van noten lezen?

Welke effecten heeft deze automatisering van de kennis van muzieknotatie op het brein? Vooral de pariëtale kwab bleek belangrijk. Dit gebied bleef inactief bij mensen die geen noten geleerd hadden, maar werd actief bij hen die wel noten hadden leren lezen. De pariëtale kwab is gespecialiseerd in het plaatsen van objecten in de ruimte en tijd en is ook betrokken bij wiskunde, vooral in de representatie van grootte. De nieuw verworven vaardigheid van noten lezen heeft waarschijnlijk geprofiteerd van deze bestaande specialiteit van de hersenen.

Men vroeg zich af of het genoemde experiment wel écht de veranderingen ten gevolge van het leren van noten lezen beschreef. Misschien zagen we voor de training wel hersenactiviteit die te maken heeft met het uitvoeren van een onmogelijke taak en na de training de hersenactiviteit die wordt geassocieerd met het succesvol uitvoeren van een taak. We zijn geïnteresseerd in het hersengebied dat actief wordt als gevolg van de training en niet als gevolg van de verandering in taak.

Om dit probleem op te lossen, gebruikte Stewart een paradigma dat ook gebruikt was door onderzoekers die het leessysteem van het brein zichtbaar wilden maken. Stewart liet de studenten muzikale notatie zien voor en na de taak, maar in geen van de gevallen had dit echt relatie met de taak die ze moesten doen. De proefpersonen hadden geen moeite met de taak (zelfs vóór de muzikale training niet), die bestond uit het zoeken van een opvallende lijn. Het vernuftige deel van de taak was dat, in de helft van de gevallen, de opvallende lijn in een grafisch patroon was gezet, dat leek op een muzikale notatie, maar in feite was het betekenisloos. Nu is de vraag: herkennen de hersenen een verschil tussen echte muzieknoten en de betekenisloze figuren? Voor de training was er geen verschil in hersenactivatie tussen de twee taken. In de tweede training werd echter een verandering zichtbaar in hetzelfde deel van de pariëtale kwab dat actief was in het onderzoek dat al beschreven is. We hoeven dus niet bezorgd te zijn: de activatie van de pariëtale cortex was inderdaad het gevolg van training en niet van verandering van de taak. Opvallend aan het experiment was dat het nog een ‘hotspot’ in de pariëtale kwab onthulde, namelijk het deel dat erg actief is wanneer je je voorbereidt om een complexe beweging te maken. Het lijkt er dus op dat de studenten in Stewarts experiment zich al voorbereidden om de noten te spelen. En dit, terwijl ze zich het niet bewust waren. Tijdens het experiment vonden dus allerlei neurale activiteiten plaats, terwijl de enige taak die ze moesten uitvoeren bestond uit het vinden van een opvallende lijn.

Hoe leert men om woorden te lezen?

Er bestaan geen onderzoeken waarin dezelfde kinderen tijdens het leren van lezen herhaaldelijk worden gescand op verschillende ogenblikken. Maar er is wel een fMRI-onderzoek uit Washington DC, met lezers van verschillende leeftijden (van 6 tot 22) en verschillende leesniveaus. Net als in het experiment van Stewart werd aan de participanten gevraagd om random geplaatste opvallende lijnen te ontdekken, die over twee verschillende stimulusmaterialen werden weergegeven, namelijk echte woorden en symbolen die op letters leken. Nu is het zo dat wanneer je eenmaal hebt leren lezen, je automatisch letters leest wanneer je ze ziet. In het experiment vermeerderde zelfs bij de jongste lezers de neurale activiteit in de gebieden van de linkerhemisfeer als er letters te zien waren. Deze activiteit was nog meer bij oudere en meer ervaren lezers. Gedurende dezelfde periode nam activiteit in de gebieden van de rechterhemisfeer af.

Hoe leren kinderen lezen in de klas?

Er zijn veel recente onderzoeken naar hoe aan kinderen het beste lezen en schrijven aangeleerd kan worden. Er bestaat overeenstemming over het feit dat de methoden die aandacht hebben voor gesproken woorden en de relatie tussen letters en geluiden, het meest effectief zijn. Zoals we gezien hebben in het vorige hoofdstuk gaan inzicht in letter-geluidcorrespondentie hand in hand met het vermogen om te lezen. Sommige kinderen moeten doubleren omdat de normale aandacht die op school gegeven wordt aan het leren lezen niet genoeg is. Hun brein ontwikkelt zich waarschijnlijk wat langzamer dan dat dit bij het gemiddelde kind het geval is, maar dit maakt hen niet direct dyslectisch. Wanneer aan deze kinderen een extra kans gegeven wordt, gaat het meestal wel goed. In sommige landen hoeven kinderen pas naar school wanneer ze zeven jaar zijn en dat maakt het voor langzamere kinderen makkelijker. In contrast hiermee staan mensen die beweren dat het niet goed is om te wachten en dat kinderen al vóór de kleuterschool getraind moeten worden in fonologische vaardigheden en kennis van de letters. We kunnen niet met zekerheid zeggen welke van deze opties het beste is en voor wie.

Wanneer kinderen ongeveer 7 jaar oud zijn, is het makkelijker om hen expliciete spellingregels te leren. Er wordt weleens aan getwijfeld of het goed is om zulke expliciete regels te leren, aangezien goede lezers en spellers zich vaak niet bewust zijn van de regels. En toch zijn er kinderen die minder intuïtief zijn wat betreft de verbinding tussen letters en het spreekgeluid. Zij hebben meer moeite met het ontdekken van (on)regelmatigheden in de taal. Voor hen kan het handig zijn om expliciete regels aan te leren. Verschillende gevallen hebben uitgewezen dat hierdoor significante verbeteringen in spelling en lezen kunnen ontstaan, maar niet noodzakelijk zorgt voor een vermindering van emotionele druk die het lezen geeft. Het is namelijk mogelijk dat kinderen wel de expliciete regels kennen en kunnen opzeggen wanneer dat gevraagd wordt, maar dat ze die regels niet toepassen.

Wat houdt dyslexie in?

Sommige kinderen hebben moeite met lezen, zelfs na herhaaldelijke inspanning en training. Dyslectische kinderen hebben problemen met het leren lezen, terwijl ze heel slim kunnen zijn en heel kundig in andere gebieden. Ongeveer 5 procent van de populatie heeft dyslexie en het is een erfelijke eigenschap. We weten dat deze problemen een basis vinden in het brein.

Geschreven taal is slechts een deel van de ontwikkeling van gesproken taal. Daarom is het aannemelijk dat bij dyslexie het struikelblok om te leren lezen en schrijven te maken heeft met spraak. Veel dyslectische kinderen hebben inderdaad ook problemen met gesproken taal en verbaal geheugen. Zo hebben ze problemen bij het herhalen en herinneren van nieuwe woorden, maar hebben geen problemen met het begrip van de betekenis van woorden. Vaak hebben deze kinderen aandacht stoornissen, visuele problemen of gehoorproblemen. Ook hebben veel dyslectische kinderen problemen met de motoriek. Deze kinderen vinden het moeilijk om een pen op de juiste wijze vast te pakken en nette lijnen te trekken.

Onderzoeken van de Universiteit van Londen hebben echter aangetoond dat de genoemde problemen geen oorzaak kunnen zijn van dyslexie. Deze onderzoeken bevestigden dat een deel van de dyslectische kinderen visuele, gehoor- of motorische problemen heeft. Maar: veel niet-dyslectische kinderen hebben deze problemen ook en er zijn ook veel dyslectische kinderen zonder deze bijkomstige problemen! Bovendien was het zo, dat wanneer de leesvaardigheden van dyslectische kinderen met zintuiglijke en motorische problemen vergeleken werd met die van de dyslectische kinderen zonder deze problemen, was er geen verschil. Dus, hoe vervelend deze bijkomstige problemen ook zijn, ze zijn geen oorzaak van de leesproblematiek.

De onderzoeken van de Universiteit Londen toonden ook aan, dat bijna alle dyslecten, zowel kinderen als volwassenen, moeilijkheden hadden met de spraakverwerking. Mensen die niet dyslectisch zijn hadden deze problemen nauwelijks. De groep dyslectische volwassenen die onderzocht werden, hadden zich aangeleerd om even accuraat te lezen als de mensen zonder dyslexie, maar ze bleven langzame lezers en bleven moeite houden met taken die manipulatie van spreekgeluiden vereisten. Hoewel kinderen met een sterke wil en doorzettingsvermogen en een goede leraar vooruitgang kunnen laten zien in het overwinnen van de lees- en spellingmoeilijkheden, groeien ze nooit over hun dyslexie heen. Het lezen blijft veel inspanning kosten en blijft langzaam. Spelling blijft altijd geneigd tot fouten. Het verbale geheugen en het vermogen om nieuwe woorden te herhalen en te leren blijft relatief slecht. Dit is ook wat we kunnen verwachten bij een ontwikkelingsstoornis met de basis in de hersenen: compensatiemechanismen kunnen helpen, maar het onderliggende probleem verdwijnt niet.

Hoe herken je dyslexie?

Voor zover nu bekend is, bestaat er geen uniek biologisch kenmerk van dyslexie. Begrip van de hersenfuncties die te maken hebben met dyslexie helpen onderzoekers bij het maken van betere diagnostische toetsen voor jongere kinderen. Kinderen die genetisch gezien een risico lopen, kunnen dan vroege interventie ontvangen. Het is belangrijk om vroeg in te grijpen, voordat het kind te angstig wordt over lezen of er een aversie voor ontwikkelt. Dit is waarom de methode ‘wacht en zie’ niet altijd een goed idee is en waarom vroege diagnose wenselijk is.

Dyslexie is een erg erfelijke stoornis: wanneer één van de ouders dyslexie heeft, heeft het kind een kans van 25 tot 50 procent om ook dyslectisch te zijn. De diagnose van dyslexie is vaak gebaseerd op een formule waarbij iemands resultaten op een leestest significant achterblijven bij de resultaten op tests die de algemene intelligentie toetsen.

Omdat er nog geen eenduidige diagnostisering mogelijk is voor dyslexie, zijn we afhankelijk van het gedrag dat iemand laat zien. Dat maakt de diagnostisering van dyslexie erg complex. Eén van de belangrijke lessen die we uit hersenonderzoek kunnen trekken is dat het gedrag dat je aan de oppervlakte ziet verschillende oorzaken kan hebben. Er zijn verschillende redenen voor moeilijkheden in het leren om te lezen en te schrijven.

Wat is het probleem met spraakverwerking?

Wanneer je leert lezen door het alfabet te gebruiken, komt hier het verwerken van de geluiden van de woorden bij kijken en het leren wat ieder geluid betekent. Dit wordt vaak ‘fonologie’ genoemd. Kinderen en volwassenen met dyslexie vinden het moeilijk om spraakgeluiden te verwerken en te classificeren. Waarschijnlijk is deze moeilijkheid met fonologie te wijten aan een subtiele abnormaliteit van het brein en heeft betrekking op moeite met het leren van gesproken en geschreven taal.

Zelfs in de voorschoolse jaren, voordat kinderen leren lezen en schrijven, kunnen dyslectische kinderen er al uitgepikt worden doordat ze een vertraagde spraakontwikkeling hebben. Zo verwerven dyslectische kinderen de namen van woorden trager dan anderen en hun vermogen om zich woorden te herinneren is slecht. Deze kenmerken treden zelfs op wanneer de kinderen in een rijke, stimulerende omgeving opgroeien.

Wat zeggen de eerste hersenonderzoeken over dyslecten?

Geschwinds laboratorium profiteerde van het feit dat een aantal dyslectische mensen was overleden, en hun brein gedoneerd hadden voor onderzoek. In deze hersenen bleek de planum temporale links ongeveer van dezelfde grootte als die rechts. Normaal gesproken is de linker planum temporale groter. Deze eerste bevindingen gaven lucht aan het idee dat ontwikkelingsdyslexie een hersenstoornis is en dus misschien leek op gevallen van ‘verworven dyslexie’ (leesproblemen die ontstaan door hersenbeschadiging bij een voorheen normale lezers).

Je kunt je afvragen of de anatomische verschillen effecten zijn van de leesstoornis, in plaats van oorzaken ervan. Dat zou mogelijk kunnen zijn, maar sinds de eerste onderzoeken is er bewijs gevonden voor het feit dat de verschillen al bestonden vóór de geboorte.

Kleine groepjes zenuwcellen bleken zich bij dyslectische breinen niet op de juiste plaats te bevinden. Gedurende de vroege ontwikkeling van de hersenen zijn sommige cellen naar de toplaag van de cortex gegaan en die zijn nu zichtbaar als kleine littekens. Deze littekens zijn vooral te zien in de mediale temporale gebieden, die het centrum van het leessysteem vormen. Deze gebieden zijn ook betrokken bij de verwerking van spraak. Het is mogelijk dat deze littekens een rol hebben in het veroorzaken van dyslexie en bijkomstige gezichts- gehoor- en motorische problemen.

In brain-imaging onderzoeken zijn ook andere abnormaliteiten gevonden in de hersenen. De witte massa, die onder de oppervlakte van de hersenen ligt, en alle ‘fibers’ (die zenuwen aan elkaar verbinden) die bedekt zijn met myeline, is kleiner in het leessysteem van het brein van dyslectische mensen. Misschien zijn er zwakkere connecties tussen de drie verschillende gebieden van het leessysteem, in plaats van anatomische abnormaliteiten in de gebieden zelf.

Hoe functioneert het dyslectische brein tijdens het lezen?

Verschillende brain-imaging onderzoeken hebben gevonden dat er bij dyslectische mensen tijdens het lezen minder activiteit optreedt in de belangrijkste componenten van het lees- en spraaksysteem van de linker hemisfeer van het brein. Een heel duidelijk voorbeeld hiervan is een onderzoek waarin volwassen dyslectici werd gevraagd om hardop hele simpele en bekende woorden te lezen (die ze dus heel accuraat konden lezen terwijl ze in de scanner lagen). Dit onderzoek toonde voor het eerst aan dat onderliggende moeilijkheden in de fonologie hetzelfde zijn, uit welk land de proefpersonen ook afkomstig zijn. Dyslectische lezers bleken minder activiteit te hebben in de achterste delen van de drie belangrijkste gebieden van het leessysteem van de linkerhemisfeer. Verschillende andere onderzoeken hadden hetzelfde resultaat. Zelfs wanneer dyslecten alleen plaatjes hoeven te benoemen, is dit gebied al minder actief. Dit gebied voor woordvorm is betrokken bij het verwerken van de vorm en het geluid van het hele woord. Het is het gebied dat vooral belangrijk is bij Engels en Frans, zoals bleek uit het onderzoek van het vorige hoofdstuk. Geen wonder dat Engelse en Franse dyslecten meer moeite hebben met lezen dan Italiaanse dyslecten.

Hoe leren dyslectische kinderen lezen?

Wanneer dyslectische kinderen het verwerken van fonemen en het koppelen van fonemen aan hun spelling een struikelblok vinden, dan kan van hen niet verwacht worden dat ze leren zoals normale kinderen. Ze hebben speciale training nodig, die langzamer gaat dan normaal en meer expliciet is in het oefenen van geluid-letterrelaties. Zulke trainingen hebben bewezen effectief te zijn bij dyslectische lezers.

Wanneer een kind het alfabet onder de knie heeft, is het nog niet klaar. Nu moet er van binnen een lexicon samengesteld worden van geschreven woordvormen. Dit is vooral belangrijk in het Engels, omdat de letter-klankrelatie in deze taal niet zo transparant is. Het opstellen van een lexicon is een langzaam proces bij dyslectici, dit is namelijk precies de manier van leren waar zij moeite bij hebben. Onderzoek op de York Universiteit heeft aangetoond dat gestructureerde interventie, waarbij geluiden worden gekoppeld aan letters en het lezen van teksten wordt geoefend, erg effectief is.

Veel leesprogramma’s boeken succes in de verbetering van de accuratesse van dyslectische lezers, maar er zijn voor zover we weten geen leesprogramma’s die zowel de snelheid waarmee gelezen wordt verhogen als de inspanning die ervoor nodig is verlagen.

Wat zijn de effecten van remedial teaching op het dyslectische brein?

Twee imaging onderzoeken hebben ons informatie gegeven over de veranderingen in het brein na remedial teaching. In het onderzoek van de universiteit van Yale werden drie groepen van jonge volwassenen vergeleken: een groep van normale lezers, een groep van dyslecten die relatief weinig vooruitgang boekten en een groep van dyslecten die excellente verbeteringen lieten zien. De proefpersonen in de laatste groep bleken nog steeds abnormale hersenactiviteit te laten zien tijdens het lezen; zij hadden minder activiteit in het woordvormgebied. De groep met personen die weinig verbeteringen hadden, activeerden meer gebieden van het geheugensysteem van de hersenen dan gebieden van het leessysteem. Dit brengt ons op de gedachte dat zij een minder efficiënte manier van woordherkenning gebruiken. Bij de verbeterde groep was het leessysteem namelijk wel betrokken.

In het andere onderzoek (van de universiteit van Georgetown) werden adolescente dyslectici gescand, die random in twee groepen waren verdeeld: een van de groepen ontving een intensief trainingsprogramma dat ontworpen was om leesvaardigheden te verbeteren. Deze training bestond uit het expliciet aanleren van de geluiden van woorden en woorddelen, drie uur per dag gedurende acht weken lang. De training verbeterde sterk de leesvaardigheden van de dyslectici. Bij alle mensen die de training ontvingen verbeterden hun leesvaardigheden, terwijl dit bij de controlegroep niet het geval was.

Bovendien reflecteerde de hersenactiviteit van de interventiegroep hun verbeterde leesvaardigheden. Hersenscans toonden aan dat deze groep na de training tijdens het lezen meer activiteit had in de rechter pariëtale kwab. Het lijkt erop dat de groep compenseerde voor de zwakke prestaties van de linker pariëtale kwab, door de rechter te gebruiken, een gebied dat zicht en geluiden integreert. Het matchen en leren van woordgeluiden en spelling brengt auditief-visuele integratie met zich mee. Bij normale lezers vindt deze integratie automatisch plaats door middel van de gespecialiseerde gebieden van het leessysteem in de linker hemisfeer, vooral het woordvormgebied, dat minder actief is bij dyslectici. Bij dyslectici wordt de integratie van zicht en geluid dus opgevangen door een ander gebied van de hersenen. Deze resultaten benadrukken het feit dat het volwassen brein kan veranderen en dat het de moeite waard is om mensen met dyslexie te trainen, zelfs wanneer ze volwassen zijn.

Hoe verandert het brein als je leert lezen en schrijven? Waarom hebben sommige kinderen er zo’n moeite mee om lezen te leren? Hersenonderzoek hiernaar bevindt zich nog in een heel vroeg stadium. De scantechnieken zijn nog niet goed aangepast op kinderen; kinderen vinden het moeilijk om zich helemaal stil te houden gedurende de scan. Zelfs de kleinste bewegingen maken het moeilijk de scan te interpreteren. De belangrijkste onderzoeksresultaten komen dus van onderzoek met volwassenen.

Wat zorgt voor verstoring van de sociaal-emotionele ontwikkeling? - Chapter 7

Er is geen twijfel dat er veel omgevingsfactoren invloed hebben op de ontwikkelingsmoeilijkheden, maar ook hersenen hebben invloed op de sociaal-emotionele ontwikkeling. Veel hersenverstoringen die hoofdzakelijk sociaal-emotioneel begrip beïnvloeden, worden herkend dankzij hersenonderzoek.

Wat zijn kenmerken van autisme?

Autisme is een hoog gevarieerde ontwikkelingsstoornis. Het wordt gekenmerkt door moeilijkheden in de communicatie en sociale interacties, door de beperkte interesse en door inflexibel gedrag. De hoofdfactor is een mislukking van volkomen normale emotionele communicatie.

De oorzaak van autisme is hoogstwaarschijnlijk een genetische aanleg met uitwerking op de hersenontwikkeling, nog voor de geboorte. De signalen en symptomen verschijnen geleidelijk en kunnen pas echt herkend worden vanaf het tweede levensjaar.

Autisme kan voorkomen in verschillende maten en kan samengaan met zowel een hoge als een lage intelligentie. Ongeveer 0.6% van de bevolking heeft gediagnosticeerde autisme.

Wat zijn kenmerken van het Asperger Syndroom?

Het Syndroom van Asperger is een lichte vorm van autisme. Kinderen met dit syndroom hebben geen abnormale ontwikkeling voor de geboorte. Het gaat vaak gepaard met hoge intelligentie en een verlangen om sociale regels te leren. Dit kan de omvang van hun sociale communicatieproblemen verbergen. Wanneer dit syndroom vroeg ontdekt wordt, kan er veel gedaan worden voor een goede ontwikkeling.

Ongewone talenten

Een aantal ongewone talenten, zoals ongelofelijke accurate herinneringen voor feiten, een zeer uitgebreide woordenschat of het vermogen zichzelf lezen te onderwijzen, zijn niet zeldzaam bij autistische kinderen met een lage IQ-score. Muzikaal talent, dichten en kunst kunnen ‘bright splinters of the mind’ zijn. Voor veel mensen suggereert dit fenomeen dat de hersenen gespecialiseerd is in verschillende modules en dat slechts sommige, maar niet alle hersensystemen onderbroken zijn bij autisme.

Pasgeboren kinderen hebben verschillende start-up mechanismes. Deze mechanismes laten de meest snelle manier van leren toe in bijzonder belangrijke domeinen. Deze mechanismen ontwikkelen zich snel en kunnen in relatieve isolatie van andere leertypen bestaan. Met deze isolatie wordt bedoeld dat ze kunnen handelen als modules in een complexe machine.

Om de start-up mechanismes te begrijpen, is het noodzakelijk om ervan uit te gaan dat er neurale structuren zijn die worden aangepast tot het verwerken van een bepaald soort stimulus en om een bepaalde manier van leren te vergemakkelijken. Dit kun je vergelijken met verschillende organen die verschillend werk doen om verschillende dingen te verteren.

We gaan er ook van uit dat er een mechanisme in de hersenen is wat niet gespecialiseerd is en bijna alle taken kan. Dit algemene mechanisme neemt een module over als die module verkeerd is. Het zijn echter controversiële ideeën. Sommige onderzoekers denken dat specialisatie een uitkomst van een ontwikkeling is, anderen denken dat specialisatie het startpunt is. Het is wachten tot er betere technieken ontwikkeld zijn om hier meer onderzoek naar te kunnen doen.

Hoe werkt het speculatieve idee voor autisme?

De ‘theory of mind’ is een beschrijving voor het menselijk vermogen om wensen, gevoelens en overtuigingen aan andere mensen toe te schrijven om hun gedrag uit te leggen. Het wordt ook wel mentalizing of empathizing genoemd. Autisten missen dit vermogen. Andere mensen doen dit automatisch en zonder moeite. Dat kan komen doordat ons brein er een module voor heeft, die niet goed werkt bij mensen met autisme.

De mind-blindness theorie houdt in dat de intuïtieve vaardigheid om te begrijpen dat andere mensen een bewustzijn hebben, mist bij autisten. De oorzaak hiervan ligt in de hersenen en de manier waarop dit geuit wordt kan verschillen, afhankelijk van de leeftijd. Kinderen met autisme kunnen niet begrijpen dat mensen verschillende overtuigingen van zichzelf kunnen hebben. Autistische kinderen kijken niet als je ergens naar wijst en spelen geen ‘doen-alsof’ spelletjes. Vijf jaar later dan bij andere kinderen kunnen autisten wel het onderscheid maken tussen geloven en werkelijkheid.

Welke hersengebieden hebben invloed op het inlevingsvermogen?

De ‘sociale hersenen’ worden gevormd door de hersengebieden die betrokken zijn bij het inleven. De drie hoofdgebieden van het sociale brein zijn: de mediale prefrontale cortex, de superior temporale sulcus en de temporale polen grenzend aan de amygdala. De mediale prefrontale cortex is betrokken bij het toezien op de interne mentale staat van zowel jezelf als andere mensen. De superior temporale sulcus is belangrijk voor het herkennen en analyseren van de bewegingen en acties van andere mensen. De temporale pole is betrokken bij het verwerken van emoties. Uit onderzoek is gebleken dat bij mensen met het Syndroom van Asperger de gebieden van het sociale brein wel met elkaar verbonden zijn, maar dat de verbindingen zwakker zijn. Hierdoor zijn de sociale hersenen zwakker.

De hersenen van autisten zijn groter en zwaarder dan van niet-autisten. Bij de geboorte zijn de hersenen van autisten even groot of zelfs kleiner dan die van niet-autisten. Misschien dat het snoeien van de synaptische verbindingen bij autisten niet, of in mindere mate, voorkomt.

Hoe valt mind-blindness te overwinnen?

Eerder is al gezegd dat een algemeen mechanisme een module overneemt als deze fout is. Ouders en leraren kunnen daarbij helpen, maar dat kost veel moeite. Compenserend leren ontstaat niet door slechts andere mensen na te doen. Regels in de sociale wereld moeten expliciet worden gemaakt en duidelijk worden uitgelegd. Het lezen en bestuderen van voorbeelden vormt hierbij een belangrijke aanvulling.

Wat zijn kenmerken van ADHD?

ADHD is een stoornis die wordt gekarakteriseerd door ongepaste impulsiviteit, aandachtsproblemen en soms hyperactiviteit. Meestal is er ook een sociale stoornis en hebben mensen met ADHD weinig vrienden, omdat ze zich op een manier gedragen die andere mensen moeilijk vinden. ADHD wordt veroorzaakt door subtiele werkingsstoornissen in de hersenontwikkeling. En dit heeft net als bij autisme een genetische basis.

De diagnostisering van ADHD is meestal gebaseerd op gedragsmatige kenmerken zoals moeite met concentreren, moeite met stil spelen, moeite met luisteren en veel praten. Als dit gedrag niet past bij het ontwikkelingsniveau van het kind en het niet lukt om het gedrag aan te passen en als het gedrag in zowel school- als thuisomgeving langere tijd storend is, is er sprake van ADHD. Het lastige met de diagnostisering is dat heel veel kinderen tot op zekere hoogte in dit profiel passen en het storende gedrag afneemt naarmate ze ouder worden. De frontaal kwab is bijvoorbeeld betrokken bij het richten van de aandacht en de ontwikkeling van dit gebied kan sterk verschillen tussen individuen. Hierdoor is er sneller sprake van een te snelle ADHD diagnose.

Bij jongens met ADHD waren de prefrontale cortex en gebieden van de basale ganglia kleiner dan bij jongens zonder ADHD. De prefrontale cortex speelt een belangrijke rol in het plannen, beslissingen maken, aandachtcontrole en in het remmen van ongepast gedrag. De basale ganglia zijn betrokken bij het genereren van bewegingen. De prefrontale cortex laat deze bewegingen beginnen of stoppen. Dit remmende mechanisme zorgt dat we niet alles zeggen of doen wat we denken. Jonge kinderen hebben dit vaak, maar het verdwijnt langzaam. Doordat bij kinderen met ADHD de prefrontale cortex langzamer ontwikkelt, hebben zij langer last van de niet-remmende werking. Zij zeggen dus wat ze denken, ook op een leeftijd waarop dit niet meer sociaal geaccepteerd wordt.

Hoe ziet de behandeling van ADHD eruit?

ADHD wordt behandeld met medicijnen zoals Ritalin. Dit verhelpt de stoornis zelf niet, maar helpt wel het kind om beter te functioneren thuis en op school. De medicijnen vergroten de afgifte van dopamine en noradrenaline in de hersenen. Het is niet bekend waarom juist deze stimulerende medicijnen effectief zijn in de behandeling van de symptomen van ADHD. Medicatie is het meest effectief als het samen gaat met andere vormen van therapie.

Hoe uiten zich gedragsstoornissen?

Wanneer de externe controle niet werkt, bijvoorbeeld het weten wat je wel en niet kan en mag zeggen, of wanneer het voor het kind onmogelijk is om de externe controle te gebruiken, wordt een gedragsstoornis of oppositionele gedragsstoornis vastgesteld. Dit lijkt erg op ADHD, maar heeft geen neurologische basis. Slechts bij sommige kinderen leidt dit later tot echt asociaal gedrag.

Een stoornis van empathie en morele gevoeligheid

Psychopatisch gedrag bij volwassenen kan met een gedragsstoornis in de kinderjaren beginnen. Psychopatisch gedrag heeft een genetische basis. Het wordt veroorzaakt door een slecht functioneren van delen van de amygdala in de hersenen. De amygdala zorgt normaal voor reacties op expressies van verdriet en angst van andere mensen. Het is een soort reflex, we willen geen andere mensen zien lijden.

Het morele-conventionele onderscheid kunnen kinderen al heel goed maken. Bij een morele overtreding is er een slachtoffer en bij een conventionele overtreding is er geen slachtoffer. Kinderen met een gedragsstoornis of psychopaten kunnen dit onderscheid minder goed of niet maken.

Een ongeluk komt zelden alleen: wat comorbiditeit houdt in?

Het komt vaak voor dat kinderen met een bepaalde stoornis gediagnosticeerd worden met meerdere stoornissen. Dit wordt comorbiditeit genoemd. Een belangrijke vraag die hier gesteld kan worden, is of het vaak tegelijk voorkomen van bijvoorbeeld ADHD en dyspraxie toeval is of niet. Komen deze twee stoornissen voort uit dezelfde basis, of is het puur toeval dat ze soms tegelijk voorkomen? Op het eerste gezicht komt het te vaak tegelijk voor om toeval te zijn, maar er zijn nog maar weinig onderzoeken naar comorbiditeit.

Er zijn verschillende theorieën over comorbiditeit. Een van die theorieën stelt dat de neurale abnormaliteit die de ontwikkelingsstoornis veroorzaakt in twee vormen voor kan komen. De ene vorm valt slechts één module aan die zorgt voor een stoornis, waardoor een pure vorm van ADHD, autisme of dyslexie ontstaat. De ander vorm heeft een minder sterke focus en valt meer modules aan.

Men denkt dat onderwijs een belangrijke rol speelt bij stoornissen van sociaal-emotionele ontwikkeling. Er is een andere vorm van onderwijs nodig voor mensen met een stoornis, die rekening kan houden met de beperkingen en mogelijkheden van een persoon, veroorzaakt door de stoornis. Het onderwijs kan de problemen waarschijnlijk niet verhelpen, maar het kan de omstandigheden en vaardigheden waarin de persoon met de stoornis leert wel verbeteren.

Men denkt dat onderwijs een belangrijke rol speelt bij stoornissen van sociaal-emotionele ontwikkeling. Er is een andere vorm van onderwijs nodig voor mensen met een stoornis, die rekening kan houden met de beperkingen en mogelijkheden van een persoon, veroorzaakt door de stoornis. Het onderwijs kan de problemen waarschijnlijk niet verhelpen, maar het kan de omstandigheden en vaardigheden waarin de persoon met de stoornis leert wel verbeteren.

Hoe veranderen de hersenen tijdens de adolescentie? - Chapter 8

De adolescentie is een tijd waarin grote hormonale en fysieke veranderingen plaatsvinden. Daarnaast vinden er veranderingen plaats in identiteit. Na de puberteit worden kinderen zich meer bewust van zichzelf en andere mensen rondom hen. Meningen en emoties krijgen een grotere rol. Er verandert veel, niet alleen lichamelijk maar ook in de geest en persoonlijkheid van de pubers. Er is echter nog maar er is nog erg weinig wetenschappelijk bewijs over cognitieve en neurale ontwikkelingen tijdens deze periode.

Wat zegt de geschiedenis over de hersenontwikkeling van adolescenten?

Het idee dat hersenen zich continu ontwikkelen, ook na de kindertijd, is nog relatief nieuw. In 1950 werd ontdekt dat er sensitieve perioden bestaan. Dit zijn perioden waarin bepaalde stimulatie vanuit de omgeving cruciaal is voor een normale ontwikkeling van de hersenen en voor de ontwikkeling van normale waarneming. Sommige gebieden in de hersenen, zoals de frontale cortex ontwikkelen zich ook na de kindertijd verder. De frontale cortex is verantwoordelijk voor de besturende functies.

Aan het eind van de jaren 60 werden twee veranderingen in de hersenen tijdens de puberteit ontdekt:

1. De hoeveelheid witte stof in de frontale cortex nam toe in de pubertijd. Deze witte stof is myeline, een vettig, beschermend laagje dat om het axon van een neuron wordt aangelegd. Hierdoor kunnen de signalen sneller van neuron tot neuron gaan en worden impulsen dus sneller doorgegeven.

2. De dichtheid van synaptische verbindingen neemt af in de puberteit. De synaptische pruning in de frontale cortex begint pas na de puberteit.

Nog niet zo lang geleden kon de hersenstructuur alleen maar onderzocht worden na de dood van iemand, maar sinds kort is het mogelijk om met een MRI-scan (Magnetic Resonance Imaging) de structuur van de hersenen te zien terwijl iemand leeft. MRI werkt op het principe dat water magnetisch is en een signaal geeft in een magnetisch gebied. Elk onderdeel van de hersenen heeft een andere structuur en dus ook een andere waterinhoud.

Wat blijkt uit MRI-scans?

MRI-scans bevestigen dat de hoeveelheid witte stof toeneemt in de puberteit. Nu blijkt echter dat de toename van de witte stof komt door een toename van myeline en door een vermindering van synaptische verbindingen. Het zijn dus niet meer twee aparte dingen, maar ze maken samen dat er meer witte stof in de hersenen komt tijdens de puberteit. Er blijkt een verschil tussen jongens en meisjes te zijn: de toename van witte stof in de frontale cortex bij jongens is scherper en later dan die van meisjes.

Een andere studie heeft bewijs gevonden voor een relatie tussen de leeftijd en de hoeveelheid witte stof die niet-lineair is. Op twaalfjarige leeftijd zou er een piek zijn in de hoeveelheid grijze stof, en daarna weer een daling.

Wanneer we meer weten over de ontwikkeling van de hersenen en over de veranderingen in de chemie van de hersenen tijdens de puberteit, kan deze kennis ons ooit misschien helpen om mentale ziektes als schizofrenie te voorkomen. Ook helpt deze kennis ons met het onderwijzen en leren in de klas.

Het blijkt dat de toename van de witte stof na de puberteit niet ophoudt. De toename kan doorgaan tot ongeveer het zestigste levensjaar. De belangrijkste verandering in de frontale grijze stof is dat deze grijze stof tussen het 7^de en 12^de levensjaar lijkt toe te nemen en dat daarna de witte stof enorm toeneemt.

Wat zijn mogelijke veranderingen in cognitief vermogen tijdens de puberteit?

Omdat de frontale cortex verandert tijdens de puberteit, is het ook logisch dat er cognitieve veranderingen plaatsvinden. De frontale cortex zorgt voor besturende functies (executive functions), zoals het controleren en coördineren van onze gedachten en ons gedrag. Slechts een paar onderzoeken hebben systematisch gekeken naar de veranderingen in cognitief vermogen tijdens de puberteit.

Bij een taak waarbij kinderen moesten zeggen of een woord bij een bepaalde gezichtsuitdrukking paste, was de groep in de leeftijd van 11 en 12 jarigen langzamer dan jongere kinderen. De kinderen van 13 en 14 jaar waren weer sneller, totdat ze de leeftijd van 16 hadden bereikt. Vanaf 16 jaar bleef de prestatie constant. Deze puberale dip bij 11- en 12-jarigen, zou verklaard kunnen worden door de vorming en vermeerdering van synaptische verbindingen die aan het begin van de puberteit verschijnen. Dat zou ook de niet-lineaire relatie tussen leeftijd en hoeveelheid grijze stof verklaren.

Het is mogelijk dat de overvloed van synaptische verbindingen in de puberteit die nog geen gespecialiseerde functies hebben, tijdelijk resulteren in een slechter cognitief vermogen. Het is echter slechts één studie die deze puberale dip heeft gevonden, dus er is nog niets met zekerheid over te zeggen.

Hoe kan fMRI helpen bij hersenonderzoek?

Functional MRI (fMRI) technieken maken het mogelijk om de hersenen van de mens op een veilige manier in actie te onderzoeken. Ook hier wordt de frontale cortex onderzocht.

Bij een taak waarbij een response geremd moest worden (drukken bij elke letter, maar niet bij de letter X) nam de activiteit van de prefrontale cortex bij kinderen toe. De prefrontale cortex ligt precies achter het voorhoofd. Bij volwassenen was er een ander, lager gelegen deel van de prefrontale cortex wat voornamelijk actief werd bij deze taak.

Bij mensen die goed presteerden bij deze taak, was de activiteit in het hogere gedeelte van de prefrontale cortex laag. In de lager gelegen gebieden van de prefrontale cortex was de activiteit verhoogd.

Omdat bij kinderen de activiteit in het hogere gedeelte van de prefrontale cortex hoog is, is af te leiden dat deze taak voor kinderen moeilijker is. Misschien is dit gedeelte bij kinderen wel meer actief om de compenseren voor de nog minder goed ontwikkelde neuronencircuits.

Het onderzoek naar hersenontwikkeling tijdens de adolescentie laat zien dat je op het moment dat er veel verandert ook veel kunt leren. Tijdens de leeftijd van 0-3 jaar en de leeftijd van 10-15 jaar vindt een enorme reorganisatie van de hersenen plaats. Dan zijn je hersenen aanpasbaar en moeten ze worden gevormd. En dat betekent dat je tijdens die periodes ultrasnel in bepaalde domeinen kunt leren.

De adolescentie is een tijd waarin grote hormonale en fysieke veranderingen plaatsvinden. Daarnaast vinden er veranderingen plaats in identiteit. Na de puberteit worden kinderen zich meer bewust van zichzelf en andere mensen rondom hen. Meningen en emoties krijgen een grotere rol. Er verandert veel, niet alleen lichamelijk maar ook in de geest en persoonlijkheid van de pubers. Er is echter nog maar er is nog erg weinig wetenschappelijk bewijs over cognitieve en neurale ontwikkelingen tijdens deze periode.

Wat heeft plasticiteit te maken met een leven lang leren? - Chapter 9

Wat houdt plasticiteit in?

Plasticiteit is de mogelijkheid van het zenuwstelsel om aan te passen aan veranderde omstandigheden en om nieuwe informatie te verwerven.

Vroeger dacht men dat je na een bepaalde leeftijd niet meer zou kunnen leren. Nu weten we dat ook de hersenen van volwassen nog nieuwe verbindingen vormen en andere weer kwijtraken. Veranderingen in de hersenen vinden alleen plaats als er een gebruiksfunctie aan zit: use it or lose it. Als je je iets nieuws aanleert, veranderen je hersenen. Wanneer je iets geleerds niet gebruikt, verdwijnt het weer.

De hippocampus is een zeepaardachtige structuur diep in de hersenen die essentieel is voor ruimtelijke navigatie en ruimtelijke herinnering. Het helpt je herinneren waar dingen zijn en hoe je je weg naar huis vindt. Zogenoemde ‘plaats-cellen’ in de hippocampus worden weggezonden wanneer je je beweegt in je omgeving: elke cel reageert op een bepaalde locatie. Des te preciezer mensen zijn in het navigeren, des te actiever was de hippocampus.

Wat gebeurt er in de hersenen wanneer je een expert wordt in navigatie?

Voor het antwoord hierop gaan we kijken naar een onderzoek bij een groep mensen die hadden geleerd om experts te zijn in ruimtelijke navigatie.

Taxichauffeur in Londen

Taxichauffeurs in Londen, waar de straten en wegen een zeer complex netwerk vormen, zijn experts geworden in ruimtelijke navigatie. Ze weten meer dan 25.000 straten uit hun hoofd.

Eleanor Maguire en haar collega’s hebben de hersenen van deze expert-navigators gescand. Terwijl de taxichauffeurs de weg zo gedetailleerd mogelijk vertelden, bleek de hippocampus heel erg actief. Daarnaast vergeleken ze de structuur van de hersenen van de taxichauffeurs en de structuur van de hersenen van niet-taxichauffeurs. De posterior hippocampus van een taxichauffeur bleek groter dan de posterior hippocampus van een niet-taxichauffeur. Het was zelfs zo dat des te langer iemand taxichauffeur was, des te groter de posterior hippocampus was. Het is dus niet aangeboren, maar hoe meer je het gebruikt, hoe groter hij wordt.

Een andere bevinding was dat de anterior hippocampus van een taxichauffeur kleiner was dan de anterior hippocampus van een niet-taxichauffeur. Hoe langer iemand taxichauffeur was, hoe kleiner de anterior hippocampus.

Dus als er iets in de hersenen groter wordt, wordt er iets anders kleiner. Nu er navigatiesystemen bestaan, hoeft deze ontwikkeling niet meer plaats te vinden, afhankelijk van wat de taxichauffeurs verkiezen.

Muzikanten

Net als bij de hippocampus is het zo dat de auditieve cortex, het deel dat actief is bij het produceren van geluid, groter wordt naarmate een muzikant langer een instrument bespeelt.

Bij een violist wordt ook de vertegenwoordiging van haar linkervingers in de rechterhersenhelft groter. Elke vinger van je linkerhand en elk deel van je lichaam aan je linkerkant, wordt vertegenwoordigd in een deel van de sensorisch-motorische cortex. Dit wordt de sensorische homunculus genoemd.

Hersencellen hebben de gewoonte zichzelf in netwerken te organiseren die gespecialiseerd worden voor verschillende soorten van informatieverwerking. Wanneer je je vingers veel gebruikt, worden er bepaalde netwerken gevormd. Wanneer je je vingers vervolgens niet meer zo veel gebruikt, kunnen deze netwerken weer verdwijnen.

Sensorische en motorische gebieden in de hersenen van volwassenen kunnen in vijf dagen veranderen, afhankelijk van hoe het wordt gebruikt. Het kan echter ook weer snel worden verleerd.

Wat valt te verstaan onder compenserende plasticiteit?

Wanneer een bepaalde functie uitvalt, verschijnt er een compenserende plasticiteit, zoals dove mensen, die kunnen veel beter liplezen.

Mensen die blind zijn en Braille lezen, kunnen dit doen met drie vingers of met één vinger. Wanneer ze met drie vingers lezen, kunnen ze beter Braille lezen, maar de drie vingers worden door hetzelfde deel van de hersenen vertegenwoordigd. Bij Braille-lezers die met één vinger lezen, wordt die ene vinger wel apart vertegenwoordigd. Die ene vinger heeft dan een grotere vertegenwoordiging in de hersenen dan de andere twee.

Het deel van de hersenen wat normaal het zicht verwerkt, verwerkt bij blinde mensen de aanraking.

Wat is de neuro-biologische uiteenzetting van plasticiteit?

Alle communicatie tussen de neuronen verschijnt bij de synaptische verbinding. Dendrietische uitsteeksels (dendritic spines) zijn dunne uitsteeksels aan de uiteinden van de dendrieten van een neuron. Ze maken contact met de synaps van de dichtstbijzijnde neuron(en) door het transport van chemicaliën over de synaptische spleet. Onder bepaalde omstandigheden kunnen deze dendrietische uitsteeksels slinken en het contact verbreken; onder andere omstandigheden kunnen dendrietische uitsteeksels groeien en nieuw contact maken.

Neuronen organiseren zich in groepen en elke groep wordt gespecialiseerd voor het verwerken van een bepaald type stimulus. Herhaaldelijke stimulatie van een groep neuronen maakt de verbindingen tussen de geactiveerde groep neuronen sterker en sterker, want als een neuron een signaal naar een andere neuron stuurt en als deze tweede neuron wordt geactiveerd, wordt de verbinding sterker. Oftewel: “What fires together, wires together!“ Dit idee dat je brein zijn fysieke structuur van nieuwe verbindingen voorziet bij elke nieuwe ervaring, heet ook wel het Hebbian leren.

LTP (long-term potentiation) is een aanhoudende verbetering in de efficiëntie van een synaps, wat het resultaat is van inkomende neurale activiteit. LTP geeft sterkere en langer durende verbindingen en wordt verantwoordelijk gehouden voor het leren en het geheugen. Een andere beschrijving van LTP zegt dat de grootte van een chemisch signaal van het ene neuron naar het andere neuron verdubbeld kan worden, als twee verbonden neuronen tegelijkertijd worden gestimuleerd.

Dus niet alleen de fysische structuur van het brein verandert door ervaringen, leren wijzigt ook de chemische kenmerken van de hersenen. Voor optimale aanpassing, kan niet al het leren permanent zijn. Fysieke oefening prikkelt chemische veranderingen in de hersenen die het leren weer prikkelen. Dus fysieke oefening schijnt goed te zijn voor het leren. Het verbeterde aantal cellen in de hippocampus en de verbeterde LTP kunnen verklaren hoe oefening het leren verbetert.

Oefeningen wordt gebruikt als een behandeling voor depressie en andere mentale gezondheidsproblemen. Dagelijkse fysieke activiteit verbetert het leren en de gehele mentale capaciteit in patiënten die herstellen van een beroerte of hoofdletsel, maar ook bij gezonde oudere mensen.

Door fysieke oefening wordt er meer zuurstof opgenomen, wat het functioneren van de spieren, longen en het hart verbetert, maar ook het functioneren van de hersenen. Het is duidelijk dat kinderen die voor ze in de klas zaten slechts vijf minuten aan oefeningen hadden gedaan, het beter in de klas deden. Ze waren beter gemotiveerd en leerden meer efficiënt.

Onderzoekers hebben het voor elkaar gekregen om apen een werktuig te laten gebruiken. Als dat kan, kunnen we ons afvragen wat de verborgen vermogens zijn van het menselijk brein. Misschien is de mogelijkheid van ons brein om geschreven taal te verwerken wel een breinvermogen?

Plasticiteit is de mogelijkheid van het zenuwstelsel om aan te passen aan veranderde omstandigheden en om nieuwe informatie te verwerven.

Vroeger dacht men dat je na een bepaalde leeftijd niet meer zou kunnen leren. Nu weten we dat ook de hersenen van volwassen nog nieuwe verbindingen vormen en andere weer kwijtraken. Veranderingen in de hersenen vinden alleen plaats als er een gebruiksfunctie aan zit: use it or lose it. Als je je iets nieuws aanleert, veranderen je hersenen. Wanneer je iets geleerds niet gebruikt, verdwijnt het weer.

De hippocampus is een zeepaardachtige structuur diep in de hersenen die essentieel is voor ruimtelijke navigatie en ruimtelijke herinnering. Het helpt je herinneren waar dingen zijn en hoe je je weg naar huis vindt. Zogenoemde ‘plaats-cellen’ in de hippocampus worden weggezonden wanneer je je beweegt in je omgeving: elke cel reageert op een bepaalde locatie. Des te preciezer mensen zijn in het navigeren, des te actiever was de hippocampus.

Welke types geheugen zijn te onderscheiden? - Chapter 10

In termen van betrokken hersenstructuren bestaat er niet één type leren. Het leren van wiskunde verschilt van het leren lezen en ook van het leren piano te spelen. Elk geheugensysteem berust op een ander hersensysteem en ontwikkelt zich op een andere tijd. Het geheugen is in te delen in drie soorten. Allereerst het episodische geheugen. Dit geheugen gebruik je wanneer je gebeurtenissen of episodes in je leven herinnert, zoals je eerste dag op de universiteit of je laatste verjaardag. Er is ook het semantische geheugen, waarin namen, getallen, data en feiten zijn opgeslagen. Deze twee soorten van geheugen zijn onderscheiden van het procedurele geheugen, waarin opgeslagen is hoe je bepaalde handelingen uitvoert, zoals het vastmaken van je veters. Deze typen geheugen worden afzonderlijk verwerkt in het brein en ze kunnen in isolatie van elkaar bestaan. Leren kan impliciet en expliciet zijn; soms zijn we ons bewust dat we leren, maar soms zijn we ons er ook niet bewust van.

Wat zijn impliciete vormen van geheugen?

Het meest algemene type geheugen is een geheugentype waarvan we ons niet bewust zijn en waar we weinig controle over hebben. Dit type wordt ook wel geconditioneerde respons genoemd. Dit begrip is afkomstig uit de experimenten van Pavlov. Pavlov’s honden maakten speeksel aan wanneer ze een bel hoorden, waarvan ze eerder geleerd hadden die te associëren met voedsel. Dit is een voorbeeld van een geconditioneerde respons; de honden hadden er zelf geen controle over. Conditionering kan ook optreden wanneer je een keer ziek bent geworden van bepaald voedsel. Je hoeft de geur maar te ruiken of slechts aan dat voedsel te denken en je voelt je ziek en vermijdt het eten. Slechts één slechte ervaring met het eten kan ervoor zorgen dat je het je hele leven vermijdt. Dit is ‘ingebouwd’ in het brein. Wanneer je giftig voedsel niet kan vermijden, kom je ernstig in de problemen.

Een bekende geconditioneerde respons bij mensen is de knipperrespons. Wanneer er maar een beetje wind in de ogen waait, knipper je. En als je tegelijkertijd met de wind een toon hoort, kan na een paar keer de toon alleen al de knipperreflex veroorzaken. De hersenen hebben geleerd om de toon te associëren met een irriterende windvlaag. Het cerebellum is (in ieder geval voor een deel) verantwoordelijk voor zulke geconditioneerde responsen. Zelfs hele jonge baby’s laten zulke geconditioneerde responsen zien.

Een soortgelijk type geheugen wordt geconditioneerd leren genoemd. Dit houdt in dat mensen leren dat hun actie een bepaalde respons uitlokt. Baby’s gaan geconditioneerd leren wanneer ze ongeveer drie maanden oud zijn. Zij leren snel dat wanneer ze tegen een mobiel slaan er een geluidje komt, en dat wanneer ze huilen de verzorger eraan komt.

Afgeleid van dit type geheugen voor motorische vaardigheden en beweging is het procedurele geheugen. De basal ganglia is verantwoordelijk voor deze soort geheugen. Deze diepe breinstructuren zijn nog niet geheel ontwikkeld bij de geboorte, maar wanneer een baby drie maanden oud is, functioneren ze al. Op dezelfde leeftijd laten kinderen procedureel leren zien. Zo leren ze bijvoorbeeld dat het grijpen van speelgoed tot gevolg heeft dat ze het vast kunnen houden. Geleidelijk worden de procedures die ze leren moeilijker: ze leren kruipen, staan en uiteindelijk lopen. Dit zijn gecompliceerde vorderingen voor het brein en het is dan ook niet verwonderlijk dat een groot deel van het brein is toegewijd aan het leren van deze gebeurtenissen. Baby’s leren veel voordat ze erover kunnen praten. Maar ook bij volwassenen is veel kennis impliciet, zoals de kennis over hoe je moet fietsen. We kunnen fietsen, maar het is heel moeilijk om uit te leggen hoe je het precies doet. Fietsen is dus een voorbeeld van impliciet procedureel geheugen.

Lesgeven is erop gericht om impliciete of procedurele kennis expliciet te maken. Leraren moeten uitleggen hoe je moet lezen, schilderen, viool spelen, enzovoort. Weten hoe je regels expliciet maakt is een belangrijke determinant van effectief lesgeven.

Wat is de kracht van impliciet leren?

Uit psychologische experimenten blijkt dat mensen complexe regels kunnen leren zonder het te weten. En sommige mensen kennen een deel van de regels of herkennen ze wanneer ze de regels zien.

In een experiment liet men aan proefpersonen een reeks van honderden letters zien. Aan hen werd verteld dat er verschillende regels zijn die van toepassing zijn op de reeks. Bijvoorbeeld de reeks:

H D S S O H D F S S A H D

Hierop zijn de volgende regels van toepassing: H wordt altijd gevolgd door D, S wordt altijd een keer herhaald en de tweede S wordt gevolgd door een klinker; klinkers worden altijd gevolgd door een H.

Geen één van deze regels werd verteld aan de proefpersonen, maar toch hadden ze halverwege het experiment de neiging om de regelmatigheden op te pikken. Ze kregen namelijk snellere reactietijden bij het bepalen welke letter de volgende in de reeks moest zijn. Wanneer letters werden geïntroduceerd die de regels braken, ging de reactietijd omlaag. Hoewel participanten vaak aangaven de clou niet te begrijpen en geraden te hebben, onthullen hun antwoorden toch dat ze de regels hebben verworven.

Wat gebeurt er in het brein wanneer we onbewust iets leren? Dat is onderzocht door middel van positron emission tomograpfy (PET). In het onderzoek werden de hersengebieden in kaart gebracht die verantwoordelijk zijn voor het impliciet leren van reeksen. Proefpersonen deden de taak die we zojuist beschreven hebben en werden ondertussen gescand. Ze hadden er geen idee van dat ze iets leerden. Opvallend was, dat wanneer er een subtiele verandering optrad in de aard van de reeks, dit resulteerde in een toename van de doorbloeding in een netwerk van hersengebieden, waarin zich het premotor gebied en de anterior cingulate en een deel van de rechterkant van de basal ganglia bevinden. Verminderingen van de doorbloeding gedurende de regelschending werden geobserveerd in de rechter prefrontale cortex. Deze veranderingen opperen het feit dat deze gebieden reageren op de regelschending, terwijl de persoon zich hier niet van bewust is.

Welke vaardigheden hebben betrekking tot leren en herinneren?

Het procedureel leren van een vaardigheid (zoals fietsen) verschilt van het leren en herinneren van feiten. Amnesische patiënten die lijden aan beschadiging van de hippocampus kunnen geen herinneringen onthouden aan nieuwe gebeurtenissen in hun leven. Zij kunnen echter nog wel nieuwe procedurele vaardigheden aanleren en ook zijn ze de vaardigheden die ze voor hun hersenbeschadiging hebben opgedaan nog niet kwijt.

Een voorbeeld hiervan is Clive, die leed aan een beschadiging van de hippocampus. Voor zijn ziekte bereikte hij een topniveau in het koor van Cambridge. Nadat de ziekte z’n intrede deed, had hij zijn gehele korte termijngeheugen kwijtgeraakt. Hij wist bijvoorbeeld niet meer wat er vijf minuten eerder had plaatsgevonden. Zijn vrouw herkende hij wel en hij wist wie hij zelf was. Hij miste de continuïteit van bewustzijn van moment tot moment. Toch werd zijn geheugen voor motorische vaardigheden niet aangetast. Hij kon nog piano spelen, zelfs even mooi als hij kon vóór de beschadiging, hoewel hij zich niet herinnerde ooit piano te hebben gespeeld. Ook kon hij nog even goed als voor zijn ziekte het koor leiden, ook al herinnerde hij zich niet de leden ooit te hebben gezien. Ook zijn taal is hij vergeten, terwijl hij vloeiend kan spreken en schrijven.

Amnesische patiënten kunnen vaak wel nieuwe vaardigheden leren, maar ze herinneren zich niet dat ze deze expliciet geleerd hebben. Hun geheugen is impliciet en onderbewust. Dit komt doordat bij deze patiënten, zoals Clive, de basale ganglia intact blijven. Dit deel is dus nog steeds in staat om procedureel te leren en eerder verworven motorische vaardigheden te behouden. Daarom hebben amnesische patiënten geen moeite met lopen en praten. Mensen met selectieve beschadiging van de hippocampus kunnen nieuwe vaardigheden leren, zoals het berijden van een fiets of bespelen van de piano, maar ze kunnen zich niet herinneren in welke omstandigheden of op welk moment ze dat geleerd hebben.

Het tegenovergestelde is het geval bij mensen met de ziekte van Parkinson; bij hen is de functie van de basal ganglia niet normaal. Zulke mensen hebben een goed geheugen voor episodes en feiten, maar ze kunnen geen nieuwe vaardigheden leren. Hier hebben we te maken met een dubbele dissociatie tussen het leren van feiten en het leren van motorische vaardigheden. Dit is bevestigd door functionele imaging onderzoeken, die tijdens het leren van nieuwe feiten activiteit in de hippocampus gedemonstreerd hebben, maar niet in de basale ganglia. Tijdens het leren van nieuwe motorische vaardigheden was activiteit juist zichtbaar in de basale ganglia en niet in de hippocampus.

Hoe functioneert het werkgeheugen?

In het eerste levensjaar ontwikkelt zich het werkgeheugen. We gebruiken ons werkgeheugen constant wanneer we wakker zijn, omdat we er ieder moment informatie uit kunnen halen, ook wanneer we iets anders aan het doen zijn. Zonder het werkgeheugen zou het onmogelijk zijn om een conversatie te hebben, deze zinnen te lezen, getallen uit je hoofd op te tellen of een telefoonnummer in te toetsen. Het werkgeheugen is ook wel een uitwisbaar bord, waarin je op ieder moment heel kort informatie kunt opslaan er ermee kunt werken, totdat je het niet meer nodig hebt.

Onderzoek van de universiteit van Californië met apen wees uit dat een klein gebied in de prefrontale cortex een rol speelt in het opslaan van herinneringen voor een korte tijd. In een experiment liet men apen eerst twee identieke objecten zien: één rechts en één links. Bovenop elk object lag een stukje appel, dat de aap op kon eten. Nadat de aap de appel had opgegeten, werden de twee objecten gedurende 60 seconden aan het zicht onttrokken en daarna werden ze weer getoond aan de aap. De aap kreeg weer de mogelijkheid om naar het object, dat hij van tevoren had geassocieerd met voedsel, te grijpen, door de locatie te herinneren.

Gedurende de 60 seconden waarin de aap de objecten niet kon zien, waren neuronen in de prefrontale cortex erg actief. Ze waren niet actief gedurende het presenteren van de objecten en ook niet erna, terwijl de apen een keus maakten. Dit onderzoek werd uitgebreid door de universiteit van Yale. Deze experimenten onthulden dat groepjes prefrontale cellen toegewijd zijn aan specifieke geheugentaken en dat door de activiteit van een bepaald prefrontaal neuron op te nemen, de volgende actie van de aap voorspeld kon worden.

De prefrontale cortex gaat door met ontwikkelen in de kindertijd en de puberteit. Hoewel kleine kinderen een basiscapaciteit tonen voor kortetermijn- en werkgeheugen, wordt deze capaciteit verfijnd door de kindertijd heen.

Kunnen we twee dingen tegelijkertijd doen?

Mensen moeten vaak meer dan één ding tegelijkertijd doen en dit stelt eisen aan het werkgeheugen, omdat dit geheugen moet switchen tussen gepaste informatie voor de verschillende taken. Patiënten met een beschadiging van de frontale kwab kunnen geen twee dingen tegelijkertijd doen. Geen van de twee taken (een ruimtelijke taak en een semantische beoordelingstaak) zorgde voor significante activatie van de prefrontale cortex, maar wanneer ze gecombineerd werden had dit wel activatie tot gevolg.

De frontale kwabben ontwikkelen zich vrij laat. Dit heeft implicaties voor het lesgeven: taakeisen afgestemd worden op de neurologische mate van volwassenheid gedurende de ontwikkeling.

Waarvoor zorgt het prospectief geheugen?

Ook als we geen twee dingen tegelijk doen, komt het vaak voor dat we iets in de toekomst moeten onthouden terwijl we iets anders aan het doen zijn. Zo kan het bijvoorbeeld zijn dat je aan het koken bent, en terwijl moet onthouden dat de vuilnis binnen 30 minuten buiten gezet moet worden, omdat dan de vuilniswagen komt. Deze vorm van geheugen wordt ook wel prospectief geheugen genoemd. We gebruiken het heel de tijd, en sommige wetenschappers hebben beweerd dat dit vermogen uniek is voor mensen.

Een mogelijk taakje wat gebruikt wordt in onderzoek naar prospectief geheugen is het volgende. Aan proefpersonen laat men twee getallen zien: aan elke kant van het scherm één. Wanneer het getal aan de linkerkant groter is, moet de persoon op de A drukken en als het getal aan de rechterkant groter is op de L. In sommige trials werd nog een taak toegevoegd: wanneer de twee getallen allebei gelijk waren, moesten de proefpersonen de spatiebalk indrukken. Hoewel deze taak makkelijk te herinneren en makkelijk uit te voeren is, deden de proefpersonen de taak langzamer wanneer hen verteld werd dat deze extra taak erbij kwam, zelfs wanneer nooit twee dezelfde getallen op het beeldscherm kwamen.

Wat gebeurt er in het brein tijdens zo’n taak? Beschadiging aan de frontale kwabben beschadigt ernstige het prospectieve geheugen. Patiënten met zo’n beschadiging kunnen zich de tweede taak simpelweg niet op tijd herinneren. Brain-imaging onderzoeken hebben aangetoond dat een specifiek deel van de frontale kwabben (de frontopolaire cortex), precies achter het voorhoofd, geactiveerd wordt wanneer je aan iets denkt in de toekomst, terwijl je iets in het heden uitoefent.

Wat regelt het episodische geheugen?

Er is een andere soort geheugen dat betrekking heeft op de frontale cortex en de hippocampus. Dit wordt het episodische geheugen genoemd. Dit type geheugen zijn patiënten met de Ziekte van Alzheimer kwijtgeraakt. Episodische herinneringen betreffen gebeurtenissen die je hebt meegemaakt.

De hippocampus start met groeien aan het einde van de babytijd en aan het begin van de peutertijd. Hoewel baby’s en jonge kinderen constant informatie verwerven en herinneringen opdoen, lijkt dit bij hen impliciet te gaan, dus zonder dat ze een ‘record’ in hun mind hebben van wanneer en hoe ze de informatie tot zich hebben genomen. Jonge kinderen (zelfs wanneer ze kunnen spreken) kunnen vaak niet veel vertellen wanneer je hen vraagt naar een gebeurtenis. Dit fenomeen wordt ook wel ‘childhood amnesia’ genoemd. Na de leeftijd van drie jaar worden kinderen beter in het herinneren van specifieke gebeurtenissen en hoe en waar ze gebeurden.

Herinneringen uit het episodisch geheugen zijn vaak onbetrouwbaar en makkelijk weer te verliezen. Ze worden opgeslagen in andere gebieden van het brein dan semantische herinneringen (kennis, weetjes). Het hersensysteem dat betrokken is bij het episodische geheugen is niet alleen heel langzaam in de ontwikkeling aan het begin van het leven, maar is ook het eerste wat vaak langzamerhand verdwijnt aan het eind van het leven. Oudere mensen vergeten dus sneller wat ze vanochtend voor ontbijt hebben gehad, dan wie de huidige president van Amerika is. In sommige gevallen is het mogelijk om een slecht episodisch geheugen op te vangen met het semantische geheugen, door de dingen die je meemaakt op te slaan als feiten. Je herhaalt dan bijvoorbeeld steeds wat voor ontbijt je hebt gehad, zodat je het uit je hoofd leert.

Hoe zit het met geheugenstoornissen in de kindertijd?

Ontwikkelingsstoornissen hebben vaak een genetische origine maar er bestaan ook andere oorzaken, bijvoorbeeld een hersenbeschadiging op heel jonge leeftijd. Het kan zijn dat zulke beschadiging een tijd lang niet opgemerkt wordt. Een voorbeeld hiervan is de ontwikkelingsstoornis van het geheugen, die heel recent ontdekt is. Uit onderzoek van de Universiteit van Londen bleek dat sommige baby’s die te vroeg geboren zijn en te veel zuurstof hebben gekregen, hieraan een beschadiging van de hippocampus hebben overgehouden. De hippocampus was aanmerkelijk kleiner. De hippocampus, betroken bij het episodisch geheugen, is cruciaal om te herinneren wat er gebeurde en wanneer iets gebeurde. De kinderen met een beschadiging aan de hippocampus deden het goed op school en presteerden goed op IQ-tests. Echter, wanneer men hen vroeg wat ze de dag ervoor hadden gedaan, wisten ze het niet te vertellen.

Ze konden wel vragen beantwoorden als: “Wat is de hoofdstad van Turkije?” en “Wat is je adres?” Dit type semantisch geheugen heeft een verschillende hersenbasis, waarschijnlijk in de entorhinale cortex en de temporale kwabben, en deze waren nog intact bij de kinderen. De hippocampale beschadiging was maar subtiel, maar het had diepgaande effecten op de kinderen toen ze opgroeiden en zich probeerden aan te passen. Ze konden zich afspraken of opdrachten niet herinneren en hadden geen herinneringen aan wat in het verleden gebeurd is. Ze herinnerden zich feiten, maar niet hoe en waar ze die geleerd hebben. Compensatie was mogelijk tot op zekere hoogte. Je kunt herinneringen omzetten in feiten. Zo kun je dus navertellen wat je gegeten hebt, terwijl je je de maaltijd niet meer herinnert.

Welke hersengebieden zijn betrokken bij doceren in plaats van leren?

Voor een docent is het belangrijk om te weten dat het leren van feiten afhankelijk is van andere hersengebieden dan het herinneren van gebeurtenissen waar iemand persoonlijk deel van was. Kinderen zijn niet per se even goed in beide soorten van leren en onthouden en dit hoeft niets te maken te hebben met interesse.

Er is nog veel onderzoek nodig naar de hersengebieden die betrokken zijn bij doceren in plaats van leren. De manier waarop een docent les geeft, kan van invloed zijn op de manier waarop leerlingen leren.

In termen van betrokken hersenstructuren bestaat er niet één type leren. Het leren van wiskunde verschilt van het leren lezen en ook van het leren piano te spelen. Elk geheugensysteem berust op een ander hersensysteem en ontwikkelt zich op een andere tijd. Het geheugen is in te delen in drie soorten. Allereerst het episodische geheugen. Dit geheugen gebruik je wanneer je gebeurtenissen of episodes in je leven herinnert, zoals je eerste dag op de universiteit of je laatste verjaardag. Er is ook het semantische geheugen, waarin namen, getallen, data en feiten zijn opgeslagen. Deze twee soorten van geheugen zijn onderscheiden van het procedurele geheugen, waarin opgeslagen is hoe je bepaalde handelingen uitvoert, zoals het vastmaken van je veters. Deze typen geheugen worden afzonderlijk verwerkt in het brein en ze kunnen in isolatie van elkaar bestaan. Leren kan impliciet en expliciet zijn; soms zijn we ons bewust dat we leren, maar soms zijn we ons er ook niet bewust van.

Welke hersengebieden zijn betrokken bij inbeelding, imitatie en van buiten leren? - Chapter 11

Wat wordt bedoeld met stampend leren?

Het ‘stampend’ leren wordt gebruikt in onderwijssettings door verschillende tijdperken heen en in veel verschillende culturen. Het leren van geluidspatronen is een manier van informatie opslaan en was vroeger het belangrijkste middel om liederen, poëzie en andere literaire werken over te dragen. Een voorbeeld hiervan zijn heilige teksten van het Hindoeïsme die honderden jaren lang mondeling zijn overgedragen van de ene generatie op de andere. Het van stampen ondergaat veranderingen met de leeftijd. Hoe ouder je wordt, des te moeilijker het wordt. Aan de andere kant kunnen mensen vaak wel gedichten, liederen en rijmpjes opzeggen die ze als kind hebben geleerd, zelfs wanneer ze ze als volwassene nooit meer hebben geoefend. Een extreem voorbeeld van het onderscheid tussen vroege, uit het hoofd geleerde kennis en later geleerde vaardigheden is een vrouw, die Welsh leerde als eerste taal Engels als tweede taal. Toen ze een infarct kreeg, verloor ze het vermogen om Engels te spreken maar kon nog wel rijmpjes in het Welsh opzeggen die ze als kind had geleerd. Een andere vrouw kreeg ook een infarct en verloor het vermogen om zich te herinneren waar ze was, welk jaar het was of ook maar iets uit haar leven in de laatste jaren. Maar ze kon nog wel haar favoriete recept opzeggen, dat ze zestig jaar geleden had geleerd. Wanneer we deze voorbeelden zien, lijkt het er wel op alsof het van buiten leren een eigen hersenbasis heeft.

Met behulp van brain-imaging technieken is onderzocht hoe het herhalen van woorden invloed heeft op de hersenactiviteit. Uit die onderzoeken bleek dat de premotor cortex en de inferior frontale cortex in de linker hemisfeer zijn betrokken bij het herhalen van items waarvan het de bedoeling is dat ze blijven hangen. Dit is zowel het geval wanneer de woorden zachtjes herhaald worden, als wanneer ze hardop herhaald worden. Van deze hersengebieden is ook bekend dat ze betrokken zijn bij spraakproductie. Dit komt waarschijnlijk doordat het herhalen van woorden betrekking heeft op articulatie van codes.

Hoe verleen je betekenis aan informatie?

Wanneer je betekenis verleent aan informatie, kun je het makkelijker leren. Het is bijvoorbeeld makkelijker om een hele zin te leren, dan dat je losse, niets-betekenende letters moet leren. Dit komt,doordat er een extra hersengebied bijkomt, namelijk de linker inferior prefrontale cortex, wanneer je betekenis verleent. Het kortetermijngeheugen is alleen goed voor onmiddellijke herhaling. Het is ook erg beperkt, het kan werken met maar ongeveer 7 informatie-items per keer en je kunt het slechts 15 tot 20 seconden onthouden. Betekenisvolle informatie wordt automatisch opgeslagen en deze informatie kan men zich doorgaans veel langer herinneren.

Stampend leren, of niet?

Het van buiten leren is lang controversieel geweest. Velen hadden vragen zoals: verhindert het de toegang tot betekenis? Houdt het vermogen om een gedicht te reciteren je niet af van het vermogen om op de inhoud te reflecteren? Misschien door de zichtbare individuele verschillen die er bestaan tussen leerlingen, zijn onderwijzers verdeeld over het gebruik van deze methode. Jonge kinderen vinden het, voordat ze leren lezen, erg moeilijk om zich toe te wijden aan het geluid in plaats van de betekenis. Betekenis lijkt dus belangrijk te zijn voor ons allemaal en bij van buiten leren moeten we er moeite voor doen om niet op de betekenis te letten, maar puur op de formele karakteristieken van taal, zoals grammatica en geluid. Een uitzondering op deze regel vormen autistische kinderen, die vaak meer geboeid worden door de vorm van de boodschap dan door de betekenis.

Het van buiten leren is één ding, maar het integreren van stukken informatie is een andere. Van buiten leren is heel effectief voor het leren van nieuwe technische termen, maar wat nu als je je het juiste woord op de juiste tijd wilt herinneren? Effectief leren is méér dan iemands hoofd volstoppen met informatie. We moeten ook leren om informatie die nuttig is in een speciale situatie op het juiste moment op te halen. Veel onderwijzers geloven dat kinderen vaardigheden nodig hebben om toegang te krijgen tot de opgeslagen informatie.

Wat houdt visuele ‘imagery’ (inbeelding) in?

De term visuele ‘imagery’ wordt gebruikt voor het verschijnsel dat mensen hun ogen sluiten en zich bijvoorbeeld hun woonkamer kunnen voorstellen, en de objecten die erin staan kunnen tellen. Eind jaren ’60 toonde een Canadese psycholoog aan dat concrete woorden (zoals ‘bos’ en ‘beker’ makkelijker geleerd worden dan abstracte woorden (zoals ‘ver’ en ‘plezierig’). Dit werd toegeschreven aan het feit dat je je concrete woorden beter kan voorstellen dan abstracte woorden. Men beweerde dan ook dat visuele ‘imagery’ gebruikt kan worden om het leren te vergemakkelijken. Ook is het makkelijker om je de objecten gecombineerd voor te stellen, dan wanneer je ze geïsoleerd voorstelt.

‘Imagery’ wordt ook gebruikt als een middel voor mensen bij wie het geheugen is beschadigd. Wanneer zij bijvoorbeeld naar de winkel willen gaan om melk, een tros bananen en een krant te kopen, moeten ze zich een pakje melk voorstellen dat roeit met bananen, op een vlot (de krant). Deze voorstelling helpt hen de woorden te herinneren.

Visuele ‘imagery’ is afkomstig uit de ‘geheugenkunst’. Dit is uitgevonden in de oudheid en veel uitgeoefend in de Middeleeuwen. Het klassieke gebruik van de geheugenkunst bestond uit het herinneren van lange en complexe toespraken. Abstracte mentale beelden werden gekoppeld aan delen van de toespraak en aan delen van de architectonische kenmerken van de ruimte waarin de toespraak werd gegeven. De kamer diende dus als referentieruimte die telkens weer gebruikt kon worden voor verschillende toespraken.

‘Geheugenatleten’ van tegenwoordig gebruiken ongeveer dezelfde techniek. Deze mensen werden recent onderzocht in een brain-imaging onderzoek van de Universiteit van Londen. Deze mensen, die populair zijn om hun gigantische geheugenvaardigheden, waren niet intelligenter dan mensen met een normaal geheugen en ze hadden ook geen zichtbare verschillen in de hersenstructuren. Ze hadden verschillende delen van hun hersenen getraind om informatie op te slaan en terug te halen. Ze maakten hierbij allen gebruik van ‘imagery’, zoals in de geheugenkunst. Onder de geactiveerde gebieden bevond zich de hippocampus, dit gebied is bij iedereen betrokken bij geheugen. Bij het herinneren van lijsten getallen, gezichten en vormen, activeerden de mensen met een heel goed geheugen de geheugendelen van hun hersenen meer dan mensen met een normaal geheugen. Het korte termijngeheugen is dus heel toegankelijk voor training.

Welke hersengebieden zijn betrokken bij visuele ‘imagery’?

Mensen met een beschadiging aan de achterkant van de hersenen (waar de visuele cortex ligt) hebben vaak visuele geheugenproblemen en profiteren niet van visuele ‘imagery’ wanneer ze zich woorden proberen te herinneren. Dit veronderstelt dat de visuele hersengebieden (temporo-occipitale cortex) noodzakelijk zijn voor het vormen van visuele beelden. Het onderzoek naar patiënten met een hersenbeschadiging heeft verschillende verbale en nonverbale systemen onthuld in het brein. Sommige patiënten bij wie de visuele hersengebieden intact zijn maar die beschadigingen hebben aan de taalgebieden, hebben geen problemen met het identificeren van een object wanneer ze het zien, maar hebben wel moeilijkheden met het identificeren van hetzelfde object uit de naam alleen. Zulke patiënten hebben wel toegang tot hun nonverbale systeem, maar bij hen is het verbale systeem niet zo toegankelijk. Bij de meeste mensen werken deze systemen niet onafhankelijk, maar zijn ze continu in interactie tijdens het uitvoeren van vaardigheden zoals objectherkenning en geheugen dat gebaseerd is op ‘imagery’.

Brain imaging heeft rijke inzichten verschaft in de hersenbasis van leren en geheugen dat gebaseerd is op ‘imagery’. Ten minste twee derde van dezelfde hersengebieden worden geactiveerd wanneer je je probeert een object voor te stellen vergeleken met wanneer je het object echt ziet. Mentale beelden van objecten en gebeurtenissen kunnen dus voor een groot deel dezelfde verwerking in gang zetten als echte objecten en gebeurtenissen.

Tijdens het ‘imagery-based’ leren van concrete woorden is er een veel grotere betrokkenheid van de visuele gebieden van de hersenen dan gedurende het leren van abstracte woorden. Bovendien is een diepe structuur van de hersenen (de parahippocampale gyrus) betrokken bij het opslaan van herinneringen van concrete woorden.

Een ander hersengebied, namelijk de pariëtale cortex, is betrokken bij het ophalen van voorstelbare herinneringen. De pariëtale kwab is betrokken bij het verwerken van ruimtelijke relaties tussen objecten en bij het begrijpen van getallen en het leren van muziek en heeft connecties met de rest van de visuele cortex. Deze connecties vergemakkelijken de toegang tot het visuele geheugen. De taalgebieden van de temporale kwab worden actief bij het herinneren van abstracte woorden. Dit is begrijpelijk, want zulke woorden kunnen alleen geleerd worden door het gebruiken van een verbale code.

Het is makkelijker om paren van woorden te leren die gerelateerd zijn door hun betekenis (zoals ‘boom’ en ‘tak’), dan om woorden te leren die niet gerelateerd zijn (bijvoorbeeld ‘appel’ en ‘lamp’). Brain-imaging onderzoek heeft aangetoond, dat wanneer niet-gerelateerde woordparen geleerd moeten worden, de prefrontale gebieden van het brein actief worden. Deze delen van de hersenen spelen een grote rol bij het nemen van beslissingen.

Geluid speelt een belangrijke rol bij het herinneren van een woord uit z’n betekenis. We kennen allemaal het ‘puntje-van-de-tong’-verschijnsel waarin we de betekenis weten, maar ons de naam niet kunnen herinneren. Vaak weten we ook het geluid van het woord, hoe veel lettergrepen het heeft en met welke letter het begint. De linker prefrontale cortex, die betrokken is bij het terughalen van informatie uit het geheugen, wordt geactiveerd wanneer mensen correct woorden ophalen uit hun geheugen. Echter, wanneer mensen een woord op het puntje van hun tong hebben, wordt dit gebied niet geactiveerd. In dat geval worden hele andere gebieden geactiveerd. Dit reflecteert wellicht de inspanning die geleverd moet worden om het woord op te halen.

Wat is de associatie tussen zicht en geluid?

In een onderzoek van de Universiteit van Londen werden de hersenen van proefpersonen gescand nadat ze paren van willekeurige visuele symbolen en geluiden hadden geleerd. Ze moesten bijvoorbeeld leren dat de kleur paars altijd vergezeld wordt door een kwaakgeluid. De resultaten van dit onderzoek lieten zien, dat de visuele hersengebieden gingen reageren op een geluid, wanneer de proefpersonen hadden geleerd dat een geluid een voorspeller is van een specifieke kleur. Deze bevindingen geven lucht aan de mogelijkheid dat specifieke hersengebieden, waarvan vroeger gedacht werd dat ze alleen reageren op informatie van een specifiek zintuig, ook kunnen leren om te reageren op stimuli van andere zintuigen. En deze adaptieve responsen kunnen heel snel worden aangeleerd: de participanten leerden de kleur-geluidparen een paar minuten voordat hun hersenen gescand werden. Dit is een voorbeeld van de plasticiteit van het volwassen brein. Een zelfde soort aanpassing vindt plaats bij mensen die doof zijn en kunnen liplezen. Bij hen reageert de gehoorcortex op mondbewegingen. En bij blinden reageert de visuele cortex op het Braillelezen.

Wat is het verband tussen emotionele gebeurtenissen en leren?

Emotionele, visuele beelden hebben invloed op het lichaam. Verschillende fysiologische veranderingen vinden plaats, zoals veranderingen in hartslag en ademhaling. Het zien van aversieve scenes activeert de verschillende hersengebieden meer dan dat neutrale stimuli dat doen. Onder andere de anterior insula wordt geactiveerd, een gebied dat betrokken is bij het registreren van de staat van autonomische activiteit (hartslag, ademhaling enzovoort). Het zien van emotionele gebeurtenissen heeft dus niet alleen zijn weerslag op het lichaam, ze worden ook verwerkt door het emotionele brein.

De bevinding dat mensen de emotionele staat van hun lichaam kunnen beïnvloeden door het vormen van visuele beelden heeft implicaties voor leren. Voor optimaal leren is een bepaald niveau van stress nodig, maar te erge stress kan het leren tegenhouden.

Wat wordt bedoeld met imitatie?

Met imitatie wordt bedoeld: het observeren hoe andere mensen dingen doen en dan zelf dezelfde dingen doen. Dit is een goede leerstrategie, waar ook dieren gebruik van maken. Zo kopiëren wilde apen elkaars manier van lopen en klimmen. Er zijn veel verslagen van chimpansees in gevangenschap, die mensen met hamers en schroevendraaiers bezig zagen en dit gedrag imiteerden.

Imitatie op latere leeftijd bestaat niet uit het simpelweg kopiëren van gedrag, maar is heel selectief. Een voorbeeld van deze selectie is het ‘peereffect’. Het peereffect is heel sterk zichtbaar bij taal. Kinderen pikken eerder het accent van leeftijdsgenootjes op dan het accent van hun ouders. Zelfs wanneer de primaire verzorgster een buitenlands accent heeft, neemt het kind dit niet over. Ook bij volwassenen vindt imitatie volop plaats. Mensen die met elkaar converseren nemen vaak elkaars gezichtsuitdrukkingen over. Deze vorm van sociaal gedrag is er waarschijnlijk om mensen die in interactie zijn, meer verbonden met elkaar te laten voelen.

Hoe reageert het brein op imitatie?

Brain-imaging onderzoeken hebben aangetoond dat tijdens het observeren van iemands bewegingen dezelfde hersengebieden worden geactiveerd als wanneer men zelf de bewegingen maakt. De motorische gebieden van de hersenen worden actief door de observaties van bewegingen, ook wanneer de observator zelf niet beweegt. Deze activiteit in de motorische gebieden wordt nog groter wanneer degene die observeert iemands acties bekijkt met de bedoeling ze later te imiteren. Wanneer je iemand dus een kopje koffie ziet pakken, dan verwerkt je brein dit niet alleen, maar je brein reproduceert deze actie.

Het leren door observatie is vaak makkelijker dan het leren van verbale instructies, hoe precies en gedetailleerd ze ook zijn. Dit komt waarschijnlijk, doordat je brein alvast voorbereid is om het gedrag te kopiëren, wanneer je iemand geobserveerd hebt die de actie uitvoerde.

Wat zijn spiegelneuronen?

Niet alleen het menselijke brein wordt op dezelfde wijze geactiveerd wanneer het acties doet en observeert; we delen dit vermogen met apen. Neuronen in de premotor cortex vuren wanneer de aap een persoon of andere aap naar een pinda ziet grijpen. Deze cellen worden spiegelneuronen genoemd, omdat ze geobserveerd gedrag spiegelen. Deze neuronen reageren niet op het zien van een pinda of een hand op zichzelf, alleen door een doelgerichte actie.

Hoe komt het dat we niet alles imiteren wat we zien?

Wanneer het spiegelen van geobserveerde acties een inherente eigenschap is van het brein, hoe komt het dan dat we niet alles imiteren wat we zien? Op deze vraag wordt licht geworpen door onderzoek naar patiënten met een hersenbeschadiging. Personen bij wie de frontale cortex beschadigd is, laten vaak overdreven veel imitatie van andermans gedrag zien, omdat ze niet langer het vermogen hebben om zich in te houden. Het gevolg hiervan is dat ze de hele dag door mensen imiteren, ook wanneer dit zeer ongepast is.

Het vermogen om gedrag in te houden is dus blijkbaar een capaciteit van de frontale kwabben. Een kenmerk van het onvolwassen zenuwstelsel is dan ook een gebrek aan remmende controle, omdat de frontale kwabben bij de geboorte nog niet ontwikkeld zijn. Kinderen hebben hier baat bij, omdat imitatie nodig is voor leren.

Imitatie in de klas

Wanneer we uit de resultaten van hersenonderzoek m.b.t. imitatie implicaties willen halen voor het belang van imitatie voor leren in de klas, moeten we het volgende niet uit het oog verliezen. Brain-imaging onderzoeken met betrekking tot imitatie zijn tot op heden niet verder gekomen dan het scannen van de hersenen van proefpersonen terwijl ze hele simpele bewegingen imiteerden. In de klas is het echter noodzaak dat veel ingewikkeldere gedragspatronen geïmiteerd worden, zoals houdingen en emoties.

Wat zijn de baten van mentale gymnastiek?

De experimentele psychologie kent al lang de waarde van mentale oefening voor het leren van bewegingen en fysieke vaardigheden. Wanneer mensen een voorstelling maken van bewegingen, heeft dit consequenties. Allereerst vergroot mentale oefening van beweging de spiersterkte en bewegingssnelheid. In een recent onderzoek beeldden de proefpersonen zich in dat ze zo hard mogelijk hun biceps bewogen. Zij vergrootten de bicepssterkte in een paar weken tijd met 13,5 procent. Deze sterkte hielden ze nog een aantal weken na de mentale oefeningen.

Ten tweede kan het inbeelden van taken leiden tot significante fysiologische veranderingen. Onderzoeken hebben aangetoond dat mensen die zich beenoefeningen inbeeldden, echt een verhoogde hartslag en ademhaling hadden.

Hoe komt het, dat er verbetering ontstaat door mentale oefening? Eén mogelijkheid is dat motorische ‘imagery’ sterk gerelateerd is met voorbereidingen om de beweging te maken. Wanneer je echt beweegt, worden in de hersenen de supplementary motor cortex, de premotor cortex en de pariëtale kwab geactiveerd. Dezelfde hersengebieden worden geactiveerd tijdens motorische ‘imagery’.

Mentale oefening kan uitgebuit worden in de training van fysieke vaardigheden zoals sport, dansen, optreden en mogelijk zelfs tekenen. Mentale gymnastiek bij ouderen kan hen helpen hun spiersterkte te behouden. Mentale oefening wordt ook gebruikt in verschillende vormen van meditatie, yoga en tai chi.

Hoe komt gedragstherapie tot zijn recht?

Gedragstherapie, wat vaak succesvol is bij het behandelen van problemen zoals fobieën en obsessief-compulsief gedrag, is afgeleid van onderzoeken naar leren in dieren. De aanname waarop gedragstherapie in het geval van bijvoorbeeld fobieën is gebaseerd, is het feit dat de fobische persoon een aanvankelijke negatieve ervaring had met het fobische object en dat de vermijding van dat object helpt om de fobie in stand te houden. Uit onderzoek met dieren bleek, dat het vermijden van het aversieve object helpt de aversie in stand te houden, terwijl het ontmoeten van het aversieve object, en het ontdekken van het feit dat het in realiteit niet zo schadelijk is, de aversie reduceert. Gedragstherapie heeft dan ook vaak betrekking op confrontatie met het fobische object in hele zekere, relaxte en veilige condities en dan leren de personen dat het niet schadelijk is.

In plaats van het proberen iemands gedrag te veranderen, probeert de cognitieve therapie om de manier waarop mensen denken te veranderen. Zo is het bijvoorbeeld goed om mensen met anorexia te overtuigen van het feit dat hun gedrag veranderd moet worden, maar het is niet minder belangrijk om hun houding ten opzichte van zichzelf en van voedsel te veranderen. Alleen deze cognitieve verandering zal langdurende effecten hebben. Onderzoek uit Toronto heeft aangetoond dat er fysieke veranderingen plaatsvinden in het brein wanneer iemand cognitieve therapie ondergaat.

Het van buiten leren is één ding, maar het integreren van stukken informatie is een andere. Van buiten leren is heel effectief voor het leren van nieuwe technische termen, maar wat nu als je je het juiste woord op de juiste tijd wilt herinneren? Effectief leren is méér dan iemands hoofd volstoppen met informatie. We moeten ook leren om informatie die nuttig is in een speciale situatie op het juiste moment op te halen. Veel onderwijzers geloven dat kinderen vaardigheden nodig hebben om toegang te krijgen tot de opgeslagen informatie.

De term visuele ‘imagery’ wordt gebruikt voor het verschijnsel dat mensen hun ogen sluiten en zich bijvoorbeeld hun woonkamer kunnen voorstellen, en de objecten die erin staan kunnen tellen. Eind jaren ’60 toonde een Canadese psycholoog aan dat concrete woorden (zoals ‘bos’ en ‘beker’ makkelijker geleerd worden dan abstracte woorden (zoals ‘ver’ en ‘plezierig’). Dit werd toegeschreven aan het feit dat je je concrete woorden beter kan voorstellen dan abstracte woorden. Men beweerde dan ook dat visuele ‘imagery’ gebruikt kan worden om het leren te vergemakkelijken. Ook is het makkelijker om je de objecten gecombineerd voor te stellen, dan wanneer je ze geïsoleerd voorstelt.

‘Imagery’ wordt ook gebruikt als een middel voor mensen bij wie het geheugen is beschadigd. Wanneer zij bijvoorbeeld naar de winkel willen gaan om melk, een tros bananen en een krant te kopen, moeten ze zich een pakje melk voorstellen dat roeit met bananen, op een vlot (de krant). Deze voorstelling helpt hen de woorden te herinneren.

Met imitatie wordt bedoeld: het observeren hoe andere mensen dingen doen en dan zelf dezelfde dingen doen. Dit is een goede leerstrategie, waar ook dieren gebruik van maken. Zo kopiëren wilde apen elkaars manier van lopen en klimmen. Er zijn veel verslagen van chimpansees in gevangenschap, die mensen met hamers en schroevendraaiers bezig zagen en dit gedrag imiteerden.

Imitatie op latere leeftijd bestaat niet uit het simpelweg kopiëren van gedrag, maar is heel selectief. Een voorbeeld van deze selectie is het ‘peereffect’. Het peereffect is heel sterk zichtbaar bij taal. Kinderen pikken eerder het accent van leeftijdsgenootjes op dan het accent van hun ouders. Zelfs wanneer de primaire verzorgster een buitenlands accent heeft, neemt het kind dit niet over. Ook bij volwassenen vindt imitatie volop plaats. Mensen die met elkaar converseren nemen vaak elkaars gezichtsuitdrukkingen over. Deze vorm van sociaal gedrag is er waarschijnlijk om mensen die in interactie zijn, meer verbonden met elkaar te laten voelen.

Hoe beïnvloedt het inspannen van de hersenen het leervermogen? - Chapter 12

De slaap-wakker cyclus is een belangrijk deel van het systeem van lichamelijke, dagelijkse patronen, circadian rhythms genoemd. Stress en angst kunnen deze cycli verstoren. Slaap heeft invloed op de manier waarop we nieuwe vermogens verwerven en behouden, hoe we informatie herinneren en op onze mogelijkheid om creatief te denken.

Wat is slaap?

Slaap is een staat van onbewustzijn waarin de hersenen zich dramatisch anders gedragen dan in hun staat van wakker-zijn. Er zijn twee soorten slaap: De ‘rapid eye movement (REM) slaap en de langzame golf slaap. Bij de REM slaap zijn de hersenen zeer actief, er komen veel impulsen binnen, maar het verschil met het wakker-zijn is dat alle spieren tijdens de REM slaap als verlamd zijn. Tijdens deze slaap droom je. Bij de langzame golf slaap zijn de impulsen in de hersenen langzaam. Tijdens deze slaap kan slaapwandelen of praten voorkomen, de spieren zijn hier niet als verlamd.

De cyclische klok, die onze lichaamstemperatuur, bloeddruk, bloed-hormoon niveaus en dingen als mentale alertheid regelt, verblijft in een deel van de hersenen, wat de suprachiasmatische kern (SCN) wordt genoemd. De SCN regelt de synthese van melatonine, wat slaperigheid veroorzaakt.

Wat zijn de gevolgen van jetlags?

Jet lags blijken meer dan alleen vermoeidheid. Een onderzoek bij stewardessen die vijf jaar dit beroep hebben uitgeoefend, heeft uitgewezen dat mensen die telkens weinig tijd had gekregen om te herstellen, slechter waren in ruimtelijke geheugentaken, hogere cortisol niveaus hadden en een verkleining hadden van het volume van de temporale cortex. Ook de hippocampus was kleiner geworden.

Jetlags verstoren de biologische klok in het brein (SCN). Dit zorgt ervoor dat er signalen worden uitgezonden om de rest van het lichaam te ‘resetten. Deze verstoring van de biologische klok kan lange termijn gevolgen hebben op de hersenen en op cognitieve vaardigheden als er geen tijd wordt gegeven om te herstellen van een jet lag.

Wat zijn de gevolgen van slaaptekort?

Slaapontbering heeft een schadelijk effect op leren. De hersenen kunnen de effecten van slaapontbering wat betreft taken als logisch redeneren overwinnen, maar alleen tijdelijk. Na een paar nachten geen slaap worden concentratie en leervermogens beïnvloedt. Zelfs één nacht zonder slaap schaadt het innovatieve denken, het maken van beslissingen en de mogelijkheid om plannen bij te werken in het licht van nieuwe informatie.

Een voorbeeld van dit compenseren is de volgende: Na een nacht slapen worden de temporale kwabben van de hersenen geactiveerd om een verbale spreekvaardigheid taak uit te voeren. Na een nacht van slaapontbering worden deze kwabben niet geactiveerd, maar worden de pariëtale kwabben geactiveerd. De pariëtale kwabben zijn dus een soort compensatiemechanisme.

Volwassenen hebben ongeveer 7,5 uur slaap nodig. Kinderen meer.

Kun je slapend leren?

Tijdens je slaap gebeurt er veel in je hersenen en je lichaam: De energie wordt weer opgeladen, cellen worden ontgift en lichaamsweefsel en cellen worden hersteld. Ook speelt slapen een belangrijke rol bij het leren. Tijdens je slaap is je brein actief om alle herinneringen te verwerken die bepaald worden door ervaringen en informatie gedurende de dag verworven.

Onderzoekers hebben gevonden dat de hersengebieden die betrokken zijn bij het leren de dag ervoor, opnieuw worden geactiveerd tijdens het slapen. Het prestatievermogen van de deelnemers aan een onderzoek hierover, was de volgende dag, nadat ze geslapen hadden, verbeterd.

Een dutje doen na het leren van een taak, verbetert het prestatievermogen op die taak. Het opnieuw activeren van de hersenen tijdens de slaap versterkt de connecties tussen neuronen die belangrijk zijn voor de taak. Hoe langer je dutje duurt, des te beter je prestatievermogen. Rusten zonder te slapen heeft geen effect op het prestatievermogen.

Bij trainingssessies en schoolklassen is het dus handig om een bepaald onderwerp op verschillende dagen te behandelen, zodat de hersenen ook tijdens het slapen opnieuw geactiveerd kunnen worden.

Wat is hypnose?

Hypnose is een vorm van gefocuste aandacht en absorptie in gedachten, voorstellingen of activiteit. Hoog hypnotiseerbare individuen reageren op de meerderheid van suggesties die gegeven zijn aan hen wanneer ze een hypnotische inlaat volgen. Laag hypnotiseerbare individuen reageren op geen of op enkele suggesties onder deze omstandigheden. De meeste mensen zitten tussen deze twee extreme vormen in.

Je kan in hypnose worden gebracht door een ander, maar je kunt het ook zelf doen. Dit wordt zelf-hypnose genoemd. Hypnose gaat samen met activiteit in grote delen van de visuele cortex en de frontale kwabben. Hoewel er ook negatieve dingen met hypnose kunnen gebeuren, kan hypnose in de toekomst misschien ook wel positief in het onderwijs gebruikte worden.

Hoe oefenen emoties invloed uit op het geheugen?

Emoties zijn betrokken bij het geheugen en het geheugen is betrokken bij emotie. Emotionele gebeurtenissen worden beter herinnerd dan neutrale gebeurtenissen, in het bijzonder negatieve emotionele gebeurtenissen. De amygdala, een belangrijk deel van het emotionele systeem van de hersenen, is betrokken bij het vormen van herinneringen met een angstige of verdrietige lading. Het is verantwoordelijk voor het onbewust leren van angst. Het zorgt voor een onmiddellijke reactie. De gedachte waarom je dan bijvoorbeeld bang was, komt daarna pas. De amygdala heeft interactie met de hypocampus en samen zorgen ze ervoor dat de herinneringen aan emotionele gebeurtenissen zo snel gevestigd en langdurig zijn.

'Attentional blink’ houdt in dat je aandacht knippert en op dat moment iets mist. Als een woord heel snel na een ander verschijnt, bemerken mensen dat niet. Het lijkt erop dat de hersenen even moeten herstellen. Wanneer echter een emotioneel geladen woord verschijnt, wordt dit wel bemerkt. Emotionele betekenis gaat boven de noodzaak om te herstellen. Mensen met een beschadiging aan de amygdala merken ook deze emotioneel geladen woorden niet op, maar als ze de tijd kregen de woorden in zich op te nemen, werkte hun emotionele betekenis wel. Intuïtieve en bewuste ‘emotionele intelligentie’ zijn dus twee totaal verschillende dingen, gebaseerd op verschillende hersensystemen.

Er is een interactie tussen de diep gelegen gebieden die emoties automatisch, onbewust en extreem snel produceren en de cortical. De cortical is een hoog ontwikkelde structuur van de hersenen die handelt met meer bewuste cognitieve processen zoals plannen en beslissingen maken.

Impulsen en beloningen

Om efficiënt te leren op school, moeten kinderen leren hoe ze impulsief gedrag onder controle moeten krijgen en hoe ze emotionele reacties op gebeurtenissen moeten remmen. De belangrijke frontale kwabben zijn nog niet helemaal ontwikkeld totdat we volwassen zijn. Deze frontale kwabben helpen ons onze impulsen onder controle te hebben en stellen ons in staat om zelfbeheersing te laten zien. Wie van de vierjarige de grootste zelfcontrole laat zien, doet het later beter op school dan de leeftijdsgenoten. Weerstand bieden tegen verleidingen is moeilijk.

Een neurotransmitter die dopamine heet, reageert op verschillende intrinsieke plezierige stimuli. Het dopaminesysteem ligt in de frontale kwabben en in het emotionele (limbic) systeem van de hersenen. Dezelfde gebieden in de hersenen die afhankelijk zijn van dopamine, worden ook geactiveerd door bevredigende en verslavende substanties en door het nemen van risico’s.

Het matigen van onverwachte beloningen, maakt herinneringen sterker. Financiële beloning kan significant betere effecten hebben dan alleen sociale bekrachtiging, hoewel ook sociale stimuli een beloning zijn en ook belangrijk zijn voor de hersensystemen die betrokken zijn in beloningsevaluatie.

Hoe beïnvloedt de farmacologie van de hersenen het leerproces?

De farmacologie van de hersenen beïnvloedt leren en herinneren. Er bestaan ‘slimme medicijnen’ of ‘cognitieve verbeteringen’ waarvan wordt gezegd dat ze helpen mentale vermogens te verbeteren. Het placebo effect houdt in dat het geloof dat iets werkt, het ook daadwerkelijk laat werken. Soms is dit effect zo sterk dat het heel moeilijk te onderscheiden is van een echt effect. Waarschijnlijk is een placebo effect mogelijk door de mobilisatie van extra energy. Het is een soort van reserve tank. Het houdt dan ook op na een bepaalde tijd en het kan niet gaan zonder dat het het systeem iets kost.

Bepaalde kruiden schijnen ook te helpen om beter te kunnen leren. Het is echter nog niet helemaal zeker of deze verbeteringen ook daadwerkelijk door bepaalde kruiden worden veroorzaakt, of dat er misschien andere factoren meespelen.

Het begrijpen van hoe medicijnen de hersencapaciteit voor leren kunnen verbeteren, kan ons meer vertellen over hoe zekere onderwijsstijlen het functioneren van dezelfde hersengebieden kunnen verbeteren.

Voedsel

Een continue bron van zuurstof is belangrijk voor het functioneren van de hersenen. Beweging helpt de circulatie van zuurstof. Ook water en glucose zijn erg belangrijk voor de hersenen. Meer water drinken helpt concentratie en herinneringen te verbeteren.

Regelmatig eten is ook belangrijk. Vis en andere proteïnerijk voedsel bestaat uit tryptophan en L-fenylalanine. Het helpt de energieniveaus te vergroten en stimuleren de productie van serotonine en noradrenaline in de hersenen. Deze beide stoffen spelen een rol in het produceren van een blij gevoel. Tryptophan zit ook in bijvoorbeeld eieren, melk en bananen. Tyrosine wordt gebruikt in verschillende biochemische processen om de chemicaliën dopamine en noradrenaline in de hersenen te produceren en zit in vis, tofu en groente. Endorfine zorgt ook voor een blij gevoel en is te vinden in kalkoen, kip, mager rood vlees, eieren en kaas.

Geketende vetzuren, bekend als omega-3 en omega-6 vetzuren zijn cruciaal voor het normaal ontwikkelen en functioneren van de hersenen. Deze visoliën hebben een positief effect op het humeur en op cognitieve vermogens. Veel stoffen zijn belangrijk voor mentale vermogens en leren. Dit zit echter allemaal in natuurlijk eten, supplementen zijn niet nodig. Je moet gewoon een gebalanceerd dieet hebben. We weten dat te weinig van bepaalde stoffen beschadiging kan geven, maar we weten nog te weinig van wat te veel van deze stoffen kan veroorzaken.

Samenvattend: Hoe beïnvloedt educatie de hersenontwikkeling?

Er zijn drie thema’s die onderstrepen dat leren geen limiet heeft tot de kindertijd:

• De connectiviteit van de hersenen verandert constant, tijdens je hele leven: de hersenen zijn plastisch

• Door ervaring worden de hersenen fijn afgestemd en dit gaat ook door na de kindertijd

• De hersenen zijn dramatisch gereorganiseerd op verschillende punten in het leven. Ook in de volwassentijd kunnen er nieuwe cellen groeien.

Iedereen is het er mee eens dat educatie de hersenen verandert. Echter, niet alleen educatie, maar al het nieuwe wat je ziet, verandert je hersenen. Beschadiging in de hersenen kan voor een deel worden opgevangen door compensatie. Educatie maakt betere hersenen. We nemen de vroegere kennis van generaties mee en nemen nieuwe kennis op, leren en gebruiken meer vermogens en zijn ons meer bewust van wat ons mentale leven beïnvloedt.

We hopen dat hersenonderzoek ons antwoord kan geven op de vragen over hoe we onze hersenen effectiever kunnen gebruiken.

De slaap-wakker cyclus is een belangrijk deel van het systeem van lichamelijke, dagelijkse patronen, circadian rhythms genoemd. Stress en angst kunnen deze cycli verstoren. Slaap heeft invloed op de manier waarop we nieuwe vermogens verwerven en behouden, hoe we informatie herinneren en op onze mogelijkheid om creatief te denken.

Bron

• uit 2006