FOCUS OP DE EERSTE KINDERJAREN 7
advertisement
FOCUS OP DE EERSTE KINDERJAREN 7 Hersenontwikkeling FOCUS OP DE EERSTE KINDERJAREN Een serie onder redactie van Martin Woodhead en John Oates ‘Focus op de eerste kinderjaren’ is een serie publicaties uitgegeven door de Child and Youth Studies Group aan de Open Universiteit van het Verenigd Koninkrijk met steun van de Bernard van Leer Foundation. De serie bestaat uit toegankelijke en overzichtelijke besprekingen over het beste en meest recent beschikbare onderzoek, informatie en data op het gebied van voorname beleidspunten. De serie bevat een duidelijke boodschap met betrekking tot essentiële beleidspunten en –vragen en overbrugt zowel alle aspecten van zorg en onderwijs gedurende de eerste kinderjaren als ook het volledige leeftijdsspectrum van de kleutertijd tot en met de eerste jaren van de basisschool. Iedere publicatie is ontwikkeld in overleg met wereldleiders op het gebied van onderzoek, beleid, belangenbehartiging en de rechten van het kind. Vele van deze deskundigen hebben speciaal voor deze serie de belangrijkste punten binnen hun werkveld samengevat. Onafhankelijke assessors die zelf gespecialiseerd zijn op het gebied van de eerste kinderjaren hebben bijgedragen tot de waarborging van de nauwkeurigheid van de inhoud. De thema’s van de serie zijn gekozen om onderwerpen op het gebied van de ontwikkeling van onderzoek en kennis die de meest belangrijke aspecten van de rechten van het kind behandelen, weer te geven en tevens waar een dieper inzicht in de kwesties waar het om gaat, nodig is voor het succes van beleidsontwikkelingsprogramma’s en de uitvoering hiervan. Wij hopen dat deze publicaties waardevol zijn voor belangenbehartigers van de rechten van het kind en het gezin, voor beleidsmakers op alle niveaus, en voor iedereen die zich bezig houdt met het verbeteren van woon- en leefomstandigheden, kwaliteit van ervaringen en de levenskansen van jonge kinderen wereldwijd. SERIE-REDACTEUREN Martin Woodhead John Oates Child and Youth Studies Group The Open University Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk SERIE-ADVISEUR Robert Myers, independent consultant, Mexico Voor meerdere exemplaren van deze en van andere publicaties in de serie ‘Focus op de eerste kinderjaren’ ga naar: www.bernardvanleer.org Ook verschenen in deze serie: Hechtingsrelaties Voor- en vroegschoolse educatie Het ontwikkelen van positieve identiteiten Effectieve programma’s voor jonge kinderen Ondersteuning van ouderschap Cultuur en leren Copyright © 2012 The Open University Eerste uitgave 2012 door The Open University Child and Youth Studies Group The Open University Walton Hall, Milton Keynes MK7 6AA Verenigd Koninkrijk Hersenontwikkeling Redacteurs John Oates Annette Karmiloff-Smith Mark H. Johnson Oorspronkelijke titel Early Childhood in Focus. Developing Brains Eerste Nederlandse uitgave 2013. Met steun van: Bernard van Leer Foundation PO Box 82334 2508 EH Den Haag Nederland Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een retrievalsysteem, overgebracht of gebruikt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door middel van fotokopieën, opnamen of op enige andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever of een licentie van de Copyright Licensing Agency Ltd. Informatie over dergelijke licenties is te verkrijgen van de Copyright Licensing Agency Ltd, Saffron House, 6-10 Kirby Street, London EC1N 8TS. Een titelbeschrijving kan worden opgevraagd bij de British Library. Ontworpen door Agnes Borszeki Tekst onder redactie van Margaret Mellor Vertaald door Mariska van den Broek ISBN 978-1-78007-911-0 FOCUS OP DE EERSTE KINDERJAREN 7 De basisstructuur van de hersenen kan al vroeg worden vastgesteld door middel van continue dynamische interacties waarbij omgevingsinvloeden en persoonlijke ervaringen een belangrijke invloed uitoefenen op de manier waarop erfelijke aanleg zich uit. Aangezien specifieke ervaringen specifieke hersencircuits tijdens specifieke ontwikkelingsstadia beïnvloeden – ook wel de gevoelige periodes genoemd – is het van groot belang gebruik te maken van deze eerste mogelijkheden in de ontwikkeling van het bouwproces. Oftewel, de kwaliteit van de vroege omgeving van een kind en de beschikbaarheid van de juiste ervaringen gedurende de juiste fasen van de ontwikkeling zijn van cruciaal belang bij het bepalen van de sterke en zwakke punten van de hersenarchitectuur. De hersenarchitectuur bepaalt op haar beurt hoe goed hij of zij kan denken of emoties kan reguleren. (National Scientific Council on the Developing Child, 2007, p. 1) Zonder dreigingen van biologische en psychologische risico’s en met behulp van een zorgvolle omgeving die steun geeft aan een cognitieve en sociaal-emotionele ontwikkeling, ervaren kinderen een gezonde hersenontwikkeling. Dit geeft hen de mogelijkheid hun ontwikkelingspotentieel te bereiken. Door middel van deze sterke basis bouwen zij aan duurzame ontwikkelingstrajecten die het hen mogelijk maken baat te vinden bij het gezin, de gemeenschap en onderwijsmogelijkheden ... Interventies om risico’s te verminderen en vroegtijdige ontwikkeling van het kind te bevorderen zullen levenslang profijt opleveren hetgeen bijdraagt aan een succesvolle en duurzame verbeterde ontwikkeling voor de volgende generaties. (Walker et al., 2011, p. 1335) Uit de opkomende wetenschap van hersenontwikkeling blijkt dat om op de juiste manier te ontwikkelen, de groeiende hersenen van een kind gestimuleerd dienen te worden al voordat de formele scholing op 6 en 7 jarige leeftijd aanvangt. Investeringen in prenatale gezondheidsprogramma’s en ontwikkelingsprogramma’s voor jonge kinderen gericht op educatie en gezondheid, zijn van groot belang om dit potentieel te bewerkstelligen. . (World Bank, 2011, p. 4) REDACTEURS John Oates, Senior Lecturer in Developmental Psychology, Child and Youth Studies Group, The Open University, Verenigd Koninkrijk Annette Karmiloff-Smith, Professorial Research Fellow, Developmental Neurocognition Lab, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk Mark H. Johnson, Director, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk MET BIJDRAGE VAN Michelle de Haan, Reader, Centre for Developmental Cognitive Neuroscience, University College London, Verenigd Koninkrijk Ellie Dommett, Lecturer in Psychology, Brain and Behavioural Sciences, The Open University, Verenigd Koninkrijk Teodora Gliga, Research Fellow, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk Elizabeth Isaacs, Senior Research Fellow, Institute of Child Health, University College London, Verenigd Koninkrijk Eamon McCrory, Senior Lecturer, Developmental Risk and Resilience Unit, University College London, Verenigd Koninkrijk Charles A. Nelson, Professor of Paediatrics, Children’s Hospital Boston/ Harvard Medical School and Harvard Center on the Developing Child, Verenigde Staten van Amerika Gaia Scerif, Lecturer, Attention, Brain and Cognitive Development Group, Department of Experimental Psychology, University of Oxford, Verenigd Koninkrijk Núria Sebastián-Gallés, Director, SAP Research Group, Universitat Pompeu Fabra, Barcelona, Spanje Joan Stiles, Professor, Department of Cognitive Science, University of California, San Diego, Verenigde Staten van Amerika Faraneh Vargha-Khadem, Professor of Developmental Cognitive Neuroscience, University College London Institute of Child Health, and Great Ormond Street Hospital for Children, Verenigd Koninkrijk ACADEMISCHE ASSESSOR Sarah-Jayne Blakemore, Professor of Cognitive Neuroscience, Institute of Cognitive Neuroscience, University College London, Verenigd Koninkrijk Inhoud Voorwoord...............................................................................................ix I. Kinderhersenen............................................................................... 1 De structuur van de menselijke hersenen.............................................2 Functielokalisatie..................................................................................4 Bouwstenen van de hersenen..............................................................6 Ontwikkeling van de cerebrale cortex (hersenschors)...........................8 Neurotransmitters..............................................................................10 Systemen en circuits..........................................................................12 Uniek brein: uniek kind......................................................................14 Hersen-imaging technieken...............................................................16 BELEIDSVRAGEN................................................................................18 II. Wat ontwikkelt zich?................................................................. 21 Voor de geboorte...............................................................................22 Neurale groei en snoei.......................................................................24 Myelinisatie en cognitieve ontwikkeling.............................................26 Gevoelige periodes............................................................................28 Lokalisatie en lateralisatie...................................................................30 Netwerken en toestanden van rust.....................................................32 Het sociale brein................................................................................34 Aandachtspunten..............................................................................36 BELEIDSVRAGEN................................................................................38 III. Omgevingsinvloeden................................................................ 41 Ontwikkeling van het visuele systeem................................................42 Taalverwerving bij het eentalige en tweetalige kind...........................44 Het belang van slaap bij het leren......................................................46 Dieet en voeding en de hersenontwikkeling.......................................48 De effecten van vroege psychologische deprivatie.............................50 Mishandeling, genetica en hersenontwikkeling..................................52 BELEIDSVRAGEN................................................................................54 Referenties...............................................................................................56 Illustraties.............................................................................................. 60 Voorwoord De taal van de neurologie wordt steeds meer gebruikt om beweringen over vele aspecten van het menselijk leven te ondersteunen. Uit een recente serie onderzoeken (Weisberg et al., 2008) is gebleken dat niet-deskundigen verklaringen van het menselijk gedrag die irrelevante neurologische woorden omvatten, zoals ‘de frontale kwab van het hersengebied’, veel hoger waardeerden dan verklaringen zonder dergelijke extra woorden. Dit zou ons erop attent moeten maken dat het belangrijk is om ‘verder te kijken dan de krantenkoppen’ van populaire rapportages over bevindingen in de neurologie en niet argumenten die enkel op ‘de laatste bevindingen van hersenwetenschappers’ vertrouwen, klakkeloos aan te nemen. De invloed van vroege ervaringen op de ontwikkeling van kinderen is vooral onderhevig aan ‘de laatste bevindingen’ die gerapporteerd worden. Er is wetenschappelijke rechtvaardiging voor veel inzichten die worden aangeboden. Wereldwijd hebben wetenschappers met groot succes de nieuwe instrumenten en methodes op het gebied van ontwikkelingsneurologie gebruikt en er zijn belangrijke bevindingen die herhaald zijn en van groot belang zijn voor het beleid dat van invloed is op het leven van kinderen. Maar er is ook een risico verbonden aan het rapporteren van dit onderzoek: het overdrijven over hetgeen bekend is en de beleidsimplicaties hiervan. Deze bundel uit de reeks ‘Focus op de eerste kinderjaren’ heeft als doel een overzicht van de belangrijkste onderzoeksgebieden te geven. Het eerste deel van de bundel bevat voldoende basisuitleg over de hersenen en hun werking zodat mensen met weinig of geen voorkennis op dit gebied het onderzoek kunnen begrijpen. Het tweede deel bevat een overzicht van de ontwikkelingsprocessen die hierbij betrokken zijn, aangezien de hersenen van een kind groeien en rijpen door middel van een constante interactie met de omgeving, van conceptie tot volwassenheid. Want hersenontwikkeling gaat gedurende het leven alsmaar door, terwijl ervaringen, herinneringen en kennis opbouwen, en hersenstructuren en hersenfuncties vormen. Maar de 9 maanden voor de geboorte en de eerste jaren van een kinds leven bevatten in het bijzonder belangrijke en gevoelige periodes, omdat de groei en ontwikkeling van de hersenarchitectuur en hersenprocessen gedurende deze tijd veel groter zijn dan later in het leven. Er is nu genoeg bekend om in alle duidelijkheid te zeggen dat het voorzien in een gezonde ontwikkeling van groot belang is bij kinderen om hun volledig potentieel te bereiken. De invloedrijke effecten van vroege omgevingen, zowel fysieke als sociale omgevingen, kunnen niet langer ontkend worden. In het derde deel van deze bundel gaat het voornamelijk om deze invloeden. Het is belangrijk om te erkennen dat onderzoek naar de ontwikkeling van de hersenen van kinderen nog steeds een onderzoeksgebied is dat in een vroeg stadium is en dat er nog vele onbeantwoorde vragen zijn. Voor diegenen die gebruik maken van kennis op dit gebied als de grondgedachte voor interventies en begeleiding van kinderen en gezinnen, zou het daarom overhaast zijn om krachtige beweringen over essentiële en specifieke ingrediënten voor een gezonde hersenontwikkeling zonder meer aan te nemen. Dit geldt in het bijzonder voor beweringen die trachten bepaalde methodes van kinderzorg en onderwijs te rechtvaardigen. Wij hopen dat deze bundel u helpt om verslagen van nieuwe bevindingen op het gebied van de groeiende en steeds belangrijker wordende ontwikkelingsneurologie beter te begrijpen en kritisch te evalueren. John Oates, Annette Karmiloff-Smith, Mark H. Johnson, Redacteurs ix I. Kinderhersenen Naarmate de hersenen van een kind zich ontwikkelen, raken de verschillende delen geleidelijk meer gespecialiseerd en ontwikkelen specifieke neurale circuits zich voor specifieke functies. Ofschoon functies in een bepaalde mate gelokaliseerd raken, zijn de hersenen een complex orgaan waarbinnen vele delen eendrachtig samenwerken. Vroegtijdige hersenontwikkeling is afhankelijk van de juiste ervaringen: de jonge hersenen zijn een zeer ontvankelijk en ‘kneedbaar’ deel van het lichaam, met een groot aantal zenuwcellen en onderlinge verbindingen tussen deze zenuwcellen. Langs de actievere verbindingen vormen zich banen tussen delen van de hersenen, die systemen vormen om de verschillende zintuiglijke, cognitieve, emotionele en gedragsfuncties te bevorderen. De uniciteit van een kind is het resultaat van de ingewikkelde wisselwerking tussen genen die de hersengroei bevorderen en constructieve ervaringen binnen de omgeving van een kind, die zowel sensitiviteit als herstellingsvermogen met zich meebrengen. De structuur van de menselijk hersenen De hersenen van een volwassene wegen gemiddeld 1,4 kg, ongeveer 2-5 procent van het totale lichaamsgewicht. Bij de geboorte zijn de hersenen al in hoge mate ontwikkeld en wegen rond een vierde van het gewicht van volwassen hersenen, ondanks het feit dat het totale lichaamsgewicht slechts een tiende van dat van een volwassene is. Alhoewel er veel verschillende hersengebieden geïdentificeerd zijn, werken zij nooit in afzondering van elkaar pariëtale kwab frontale kwab Wanneer een kind geboren wordt bevatten de hersenen al 100 miljard gespecialiseerd hersencellen, de neuronen, of de ‘grijze stof’, waaruit de volwassen hersenen bestaan. De grootste concentratie hiervan bevindt zich in de cerebellum en de ‘cortex’, de hersenschors. De belangrijkste hersenstructuur is al aanwezig en de functionele subdivisies van de achterhersenen, middenhersenen en voorhersenen zijn al met 40 dagen zwangerschap zichtbaar. Alhoewel alle delen van de menselijke hersenen belangrijk zijn, zijn de hersenhelften van de voorhersenen het meest kenmerkend met de diepe groeven en plooien van de cortex. Iedere hersenhelft bestaat uit vier kwabben: frontale kwab, pariëtale kwab, occipitale kwab en temporale kwab. Elke kwab heeft duidelijke functies. Binnen elk van deze kwabben zijn verscheidene andere subregio’s die ieder hun eigen specifieke functies hebben. Van de vier kwabben zijn de frontale kwabben het grootste. Gebieden in de frontale kwab worden geassocieerd met een verscheidenheid aan processen van motorische controle tot aan ‘hoofdfuncties’ zoals plannen en het nemen van beslissingen. Aan de achterkant van de pariëtale kwab wordt de tastinformatie verwerkt en de lichaamsrepresentatie in de driedimensionale ruimte rondom ons gecreëerd. In de occipitale kwab wordt de visuele informatie verwerkt. Deze kwab bevat gebieden die speciaal verbonden zijn om kenmerken zoals kleur en beweging te verwerken. De temporale kwab, tenslotte, bevat gebieden die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van gehoorinformatie en sociale informatie. Binnen deze kwab bevinden zich ook subcorticale structuren die belangrijk zijn voor het leren en het geheugen (de hippocampus) en emotie (de amygdala). occipitale kwab temporale kwab middenhersenen voorhersenen De voorhersenen ontvangen alle zintuiglijke informatie en ordenen de zintuiglijke en motorische processen die essentieel zijn bij het plannen en beheersen van het gedrag. De middenhersenen verschaffen low-level zintuiglijke informatieverwerkingen en –responsen en beïnvloeden de motivatie. De achterhersenen daarentegen regelen de basisfuncties zoals ademhaling en hartslag en spelen tevens een rol bij het evenwicht en motorisch leren. Alhoewel er gespecialiseerde gebieden zijn die verantwoordelijk voor bepaalde functies zijn, is er geen hersengebied dat nooit in afzondering van andere werkt: een specifieke functie zal inhouden dat een aantal regio’s samenwerken als onderdeel van een zenuwstelsel toegewijd aan de betreffende functie. Ellie Dommett, Brain and Behavioural Sciences, The Open University, Verenigd Koninkrijk • Bij de geboorte zijn de voornaamste fysieke structuren van de kinderhersenen al aanwezig. • Verschillende delen van de hersenen werken samen als onderdeel van een netwerk om specifieke functies te ondersteunen. 2 amygdala hippocampus achterhersenen Functielokalisatie Verschillende delen van de hersenen raken gedurende de ontwikkeling gespecialiseerd in het omgaan met verschillende functies. De hersencortex heeft vier hoofdkwabben met meer dan 40 verschillende subregio’s, waarvan elk geassocieerd lijkt te worden met specifieke processen, ondanks dat zij grotendeels een gezamenlijke structuur delen en in de loop van de ontwikkeling na de geboorte soepel kunnen veranderen. Deze functielokalisatie kan ook aangetroffen worden in de diepere, subcorticale regio’s van de hersenen waarmee de cortex verbonden is. Met de ontwikkeling van de hersenen, van voor de geboorte tot aan volwassenheid, sturen verschillende delen specifieke functies aan basale ganglia • Beweging wordt grotendeels beheerst door drie structuren die met elkaar samenhangen: de motorische cortex, de basale ganglia (op zich zelf een groep samenhangen hersenstructuren onder de cortex) en de cerebellum. Deze structuren spelen allemaal een duidelijke rol bij beweging. De cerebellum, bijvoorbeeld, is belangrijk bij het motorisch leren. • Men denkt dat emoties gelokaliseerd kunnen worden tot een groep hersenstructuren die gezamenlijk bekend staan als het limbische systeem. Hieronder vallen ook de hypothalamus, de hippocampus en de amygdala. • Sociale cognitie wordt vaak onderzocht in klinische populaties waar sociaal gedrag van dat van gezonde individuen kan verschillen. De amygdala en temporale cortex worden met betrekking tot deze functie als belangrijk beschouwd, en hebben tevens verbindingen met andere regio’s. hypothalamus cerebellum • Taalverwerking vindt hoofdzakelijk, maar niet uitsluitend, plaats in de linkerhersenhelft (bij rechtshandige mensen) en is een voorbeeld van lateralisatie in de ontwikkeling, de functiespecialisatie in een van de hersenhelften. Het zijn in het bijzonder de gebieden van Broca en Wernicke die met taalproductie en taalbegrip te maken hebben. Ook de gebieden die bij het gehoor betrokken zijn, zijn actief wanneer taal geproduceerd wordt en indien dit lezen betreft, zullen die gebieden die te maken hebben met het gezichtsvermogen hier ook betrokken bij zijn. gebied van Wernicke • Geheugenlokalisatie is afhankelijk van het soort geheugen waar men het over heeft. Het kortetermijngeheugen, bijvoorbeeld, is grotendeels afhankelijk van de prefrontale cortex. Het langetermijngeheugen wordt daarentegen geassocieerd met de hippocampus. • Planning is een belangrijk aspect bij het hoger cognitief functioneren. Het staat in verband met het activeren van de frontale kwabben en in het bijzonder de prefrontale cortex. • Er zijn verschillende vormen van aandacht, bijvoorbeeld selectieve, volgehouden of verdeelde aandacht. Bij iedere verschillende aandachtsvorm is een net iets ander hersengebied betrokken. Ellie Dommett, Brain and Behavioural Sciences, The Open University, Verenigd Koninkrijk • Tijdens de kinderjaren ontstaan vele specifieke hersenregio’s. • Taal, emoties, geheugen, planning en aandacht worden, naast vele andere functies, in specifieke hersencircuits gelokaliseerd. 4 gebied van Broca Bouwstenen van de hersenen Vele verschillende celtypen werken samen in de hersenen om communicatienetwerken te vormen en te ondersteunen De hersenen bestaan uit ongeveer 100 miljard specifieke cellen die neuronen of zenuwcellen genoemd worden. Elk neuron bestaat uit vier hoofdelementen die ervoor zorgen dat het neuron kan functioneren. • Dendrieten: vertakte uitlopers van een neuron die signalen van andere neuronen geleiden. • Cellichaam: de kern van een neuron waar alle binnenkomende informatie geïntegreerd wordt door het samenvoegen van de signalen. • Axon: een lange vezel waarlangs elektrische impulsen, oftewel ‘actiepotentialen’, worden doorgegeven. • Axon-uiteinden: dit zijn punten aan het eind van een axon waar een signaal naar een andere axon doorgegeven wordt. In de meeste gevallen wordt het signaal omgezet van een elektrisch signaal in een chemisch signaal om zo doorgegeven te worden aan het volgende neuron. Aan de uiteinden van de axon staat het neuron in verbinding met de dendrieten van een andere neuron. Maar dit is niet een directe verbinding, omdat in de meeste gevallen er een smalle ruimte tussen de twee neuronen is: de zogenaamde synaptische spleet. Deze ruimte voorkomt dat het elektrische signaal direct van het eerste naar het tweede neuron doorgegeven wordt. De actiepotentiaal brengt daarom de ontlading van een bepaalde chemische boodschapper van het eerste neuron teweeg, een zogenaamde ‘neurotransmitter’, welke zich verspreidt via de synaptische spleet naar het volgende neuron om zo het signaal door te kunnen laten gaan. Om dit mogelijk te maken moet het tweede neuron in staat zijn om de vrijgelaten neurotransmitter te ontvangen. Dit gebeurt door middel van speciale receptoren die zich op de dendriet bevinden. Er zijn vele verschillende neurontypen: sommigen verhuizen over grote afstanden, via lange axonen die van het ruggenmerg tot in de tenen lopen, terwijl andere slechts een fractie van die afstand binnen een enkele hersenregio afleggen. Men moet er ook op attent gemaakt worden dat neuronen niet de enige cellen binnen de hersenen zijn. Zij zijn zelfs in de grote minderheid te midden van verscheidene soorten gliacellen die ertoe dienen de functie van neuronen te ondersteunen en verschillende taken op verschillende manieren uit te voeren: door er bijvoorbeeld voor te zorgen dat er voldoende zuurstof en voedingsstoffen voor de neuronen aanwezig zijn. De dendrieten, axonen en gliacellen vormen samen de zogenaamde ‘witte stof’ van de hersenen. Ellie Dommett, Brain and Behavioural Sciences, The Open University, Verenigd Koninkrijk • Er zijn vele verschillende typen neuronen. • Sommige neuronen verhuizen over een lange afstand, andere juist over een microscopisch korte afstand. 6 axon neuron cellichaam dendrieten axonuiteinde neurotransmittermolecuul synaptische spleet synaps receptor neuron dendriet Ontwikkeling van de cerebrale cortex (hersenschors) Met de actieve migratie van neuronen naar hun uiteindelijke bestemming wordt de cortex gedurende de ontwikkeling opgebouwd uit een aantal lagen en een aantal regio’s voor specifieke functies Wanneer we naar de hersenen kijken, is het meest opvallende de ingewikkelde structuur aan de buitenkant van de hersenen, de cerebrale cortex. We moeten echter niet vergeten dat de meeste hersenstructuren subcorticaal zijn en onder de cortex liggen. De menselijke cortex, en die van zoogdieren, is in principe een grote, dunne, platte laag van ongeveer 3 tot 4 mm dikte. De grote toename in omvang van de cortex tijdens de ontwikkeling heeft ervoor gezorgd dat de cortex, naarmate het in de nogal beperkte menselijke schedel groeit, steeds meer ingewikkeld gevouwen raakt met karakteristieke sneden en kwabben. Wanneer we met een sterke microscoop in de cortex kijken, zien we dat er zes lagen te onderscheiden zijn, ieder met een eigen opmaak van neurontypes en verbindingen. Deze gelaagde structuur kan met een taart vergeleken worden: bestaande uit lagen cake, slagroom en jam die op verschillende plaatsen in relatieve dikte verschillen. Tijdens de prenatale ontwikkeling worden deze lagen van de taart op een zogenaamde ‘inside-out’ manier opgebouwd waarbij pasgeboren, nieuwe zenuwcellen zich voorbij de vorige cellen naar de buitenste lagen verplaatsen. Dit proces heet de ‘actieve neurale migratie’. Sommige giftige stoffen tijdens de zwangerschap kunnen dit neuronale migratieproces verstoren. Mark H. Johnson, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk Hersenoppervlak Cerebrale cortex grijze stof Naast het op deze manier opbouwen van de lagen van de cortex raakt de cortex tijdens de ontwikkeling verdeeld in gebieden of regio’s die bestemd zijn voor specifieke functies, net als de taartpunten. Binnen deze gebieden worden zenuwcellen gerekruteerd voor bepaalde zintuigen, voor meer complexe functies van de zintuigen, of voor het geven van opdrachten aan de subcorticale regio’s die betrokken zijn bij de motorische controle. Wetenschappers zijn voortdurend in discussie over het relatieve belang van specifieke signaalmoleculen versus elektrische activiteitspatronen bij het vestigen van deze functionele gebieden van de cortex. Een mogelijkheid is dat terwijl de grenzen van grotere gebieden door intrinsieke moleculaire markers bepaald worden, de meer gedetailleerde differentiatie in kleinere, functionele gebieden beïnvloed wordt door de eigenlijke activiteiten van de neuronen zelf. Waar niet aan getwijfeld wordt is dat tegen de tijd dat een kind geboren wordt, de cortex nog steeds een aanzienlijke mate van plasticiteit vertoont, en dat de omvang van sommige functionele gebieden zowel kan toe- als afnemen afhankelijk van de praktijk- en ervaringspatronen van een kind (Sur et al., 1999; Sur en Rubenstein, 2005). • De menselijke cortex is in feite een grote, dunne, platte laag van ongeveer 3 tot 4 mm dikte. • De lagen zijn opgebouwd door de actieve migratie van neuronen binnen de zich ontwikkelende hersenen. 8 Witte stof • De cortex heeft zes uitgesproken lagen, ieder met een eigen mix van neurontypes en verbindingen. Neurotransmitters Neurotransmitters zijn chemicaliën die als signaaloverdragers tussen neuronen dienen Wanneer een elektrische impuls langs een axon bij de synaptische knoop aan het einde van de axon aankomt, om zo de signalen door te geven aan een andere neuron, komen er chemicaliën in de synaptische spleet vrij die op hun beurt receptoren in de ontvangende dendrieten van de volgende neuron activeren. Er zijn binnen de hersenen verscheidene neurotransmitterchemicaliën en het precieze effect dat een neurotransmitter heeft zal afhangen van de receptoren van de ontvangende neuron en het totale netwerk waarbinnen de neurotransmitters fungeren. Er zijn twee neurotransmitters die niet uit een specifiek centrum van neuronen afkomstig zijn en die zich in neuronen in bijna iedere hersenstructuur bevinden. Dit zijn natriumzout en gamma-aminoboterzuur (meestal afgekort tot GABA). Natriumzout is een stimulerende neurotransmitter wat betekent dat het de ontvangende neuron dichter naar het punt van de ontsteking van een actiepotentiaal brengt. GABA is daarentegen een remmende neurotransmitter wat tot gevolg heeft dat de ontvangende neuron minder kans heeft een actiepotentiaal te ontsteken. Men heeft verscheidene andere neurotransmitters in de hersenen aangetroffen die veelal uit verschillende centra van neuronen afkomstig zijn. Er zijn, bijvoorbeeld, vier neurotransmitters die met bepaalde structuren en functies geassocieerd kunnen worden: • Acetylcholine bevindt zich in neuronen in de hersenstam, het laagste deel van de hersenen, en in de voorhersenen en is betrokken bij het proces van aandacht en opwinding. Deze neurotransmitter kan ook op alle kruispunten tussen neuronen en spieren aangetroffen worden en is daarom van bijzonder belang voor het uitvoeren van bewegingen. axon inkomende elektrische impuls synaptische knoop synaptische spleet • Dopamine bevindt zich in twee gebieden in de middenhersenen die de oorsprong van twee circuits zijn: het nigrostriatale circuit en het mesolimbische circuit. Het eerste circuit is van speciaal belang bij bewegingscontrole en het tweede circuit, dat veelal het ‘gewenste circuit’ genoemd wordt, is belangrijk voor de motivatie. • Noradrenaline komt vrij uit neuronen die diep vanuit de hersenstam komen en speelt een belangrijke rol in de ‘vecht of vlucht’ reacties. Het is ook in staat leerprocessen binnen de hersenen te reguleren en het is betrokken bij depressie en manie. • Serotonine komt vrij uit neuronen binnen een andere regio in de hersenstam. Het is betrokken bij de slaap-ontwaak cyclus, temperatuurregulatie en het reguleren van pijn en stemming. Ellie Dommett, Brain and Behavioural Sciences, The Open University, Verenigd Koninkrijk • Natriumzout en GABA zijn twee alomtegenwoordige neurotransmitters die in bijna elke hersenstructuur aanwezig zijn. • Andere neurotransmitters zijn geconcentreerd in specifieke structuren. • Verschillende neurotransmitters worden met verschillende banen in de hersenen geassocieerd. 10 ontvangende dendriet Systemen en circuits De verschillende systemen binnen de hersenen die voor bepaalde functies verantwoordelijk zijn, bestaan uit verbindingen die ‘circuits’ tussen de verschillende hersendelen vormen. Deze verbindingen kunnen erg lang zijn, met axonen van neuronen die zich tussen verafgelegen hersenregio’s uitstrekken. Verschillende circuits zijn verbonden met verschillende neurotransmitters. Bijvoorbeeld, twee zeer belangrijke paden vormen samen het mesolimbische systeem, en de twee voornaamste neurotransmitters die hierbij betrokken zijn, zijn dopamine en serotonine. Dit systeem verbindt delen van de hersenstam (de achterhersenen en de middenhersenen) met verschillende gebieden van de cortex die met verschillende functies verbonden zijn, en gaat voornamelijk om het reguleren hoe een individu zich relateert aan, en gedraagt in zijn of haar omgeving. Het mesolimbische systeem wordt soms omschreven als een ‘primitief’ deel van de hersenen omdat het zich vroeg in de evolutie voordeed. Het mesolimbische systeem ondersteunt gemotiveerd gedrag en de bijbehorende emotionele toestand Dopamine paden Serotonine paden frontale cortex Het dopaminerge (‘verlangen’) circuit verbindt de delen van de hersenstam die actief zijn tijdens het ervaren van motiverende prikkels met de delen van de prefrontale cortex die attentie en leidinggevende functies reguleren. Het dopaminerge circuit helpt mensen zich te gedragen op een manier dat ze ernaar streven beloningen te maximaliseren. Dit is zonder meer belangrijk in het overleven, maar het kan ook een bron van problemen zijn zoals de ontwikkeling van verslavend gedrag. Het serotonerge circuit (waarbij serotonine de voornaamste neurotransmitter is) kan als het ‘welzijn’ circuit beschouwd worden. Het verbindt delen van de hersenstam met de cortex, inclusief de prefrontale gebieden, en ook met andere gebieden die bij geheugen niveaus, stemming niveaus en activiteiten niveaus betrokken zijn. Stoornissen van dit circuit gaan gepaard met psychische angst, depressie en obsessief-compulsief gedrag. Deze twee circuits werken samen om gemotiveerd en georganiseerd gedrag, en de bijbehorende emotionele gemoedstoestand te bevorderen. Het rijpingsproces en het versterken van deze banen tijdens de eerste kinderjaren dragen bij aan het toenemende vermogen van een kind om zich met meer complex, gepland gedrag bezig te houden. Bij stemmings-, attentie- en activiteitenstoornissen bij kinderen werkt meditatie door de manieren waarop de neurotransmitters op deze circuits werkzaam zijn, te veranderen. hersenstam John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk • Het rijpen en het versterken van neurale circuits tijdens de vroege kinderjaren dragen bij aan het toenemende vermogen van een kind om complex en gepland gedrag te tonen. • De verschillende systemen in de hersenen bestaan uit verbindingen tussen verschillende delen die de ‘circuits’ vormen. • Het mesolimbische systeem speelt een belangrijke rol bij het reguleren van de manier waarop een individu zich in zijn of haar omgeving gedraagt. 12 Functies: Beloning (motivatie) Plezier, euforie Motorieke functie (het nauwkeurig afstemmen) Dwangimpuls Volharding Functies: Stemming Geheugen verwerken Slaap Kenvermogen Uniek brein: uniek kind Verschillen tussen kinderen komen al snel na hun geboorte naar voren: sommigen zijn geïrriteerd terwijl anderen kalmer zijn. Sommigen zijn meer oplettend dan anderen, sommigen zijn socialer. Psychologen gebruiken de term ‘temperament’ wanneer ze het over karakteristieken zoals deze hebben die een hoofdzakelijk biologische basis hebben en over een groot genetisch component beschikken tezamen met invloeden uit de prenatale periode. Uit onderzoeken over dieren en mensen komt steeds meer bewijsmateriaal naar voren dat aanduidt dat stress ervaren door zwangere moeders, tezamen met tekortkomingen in hun dieet, zowel korte- als langetermijneffecten op de hersenontwikkeling kan hebben (Mulder et al., 2002), met gevolgen voor de gedragskenmerken van kinderen en hun ontwikkeling. Er zijn ook veelvoudige genetische factoren die de hersenstructuur beïnvloeden (Thompson et al., 2001; Wright et al., 2002) en genen waarvan men tot zoverre heeft vastgesteld dat die een dergelijke rol spelen, laten belangrijke variaties (polymorfismen) zien met consequenties voor het temperament van kinderen. Een bepaald punt dat de aandacht van onderzoekers krijgt, zijn de effecten van polymorfismen van genen in verband met neurotransmissie, zoals in de dopamine en serotonine systemen. Het is bijvoorbeeld gebleken dat variaties in de lengte van herhalingssequenties van het DRD4-gen, een code voor een type van dopamine receptoren in het mesolimbische systeem, in verband schijnen te staan met verschillen in de gehechtheid tussen kinderen en hun verzorgers, en ook op een ingewikkelde manier op elkaar schijnen te reageren met verschillen in de verzorging van de moeder (Gervai, 2009). Dit is een onderzoeksgebied dat in ontwikkeling is en het wordt duidelijk dat er vele verschillende gen-gen interacties betrokken zijn bij het veroorzaken van verschillen in temperament tussen kinderen. Omgevingsfactoren staan ook op een ingewikkelde manier in wisselwerking met deze verschillen. Bijvoorbeeld, het schijnt dat sommige genetische profielen in een bepaalde omgeving beschermend voor een kind kunnen zijn, terwijl deze in een andere omgeving een kind juist kwetsbaar kunnen maken (Belsky and Pluess, 2009). Deze complexe factoren en processen die in wisselwerking staan met elkaar, geven aan dat ieder kind inderdaad uniek is: een ondersteuning van het idee dat ‘één maat niet iedereen past’ als het gaat om het helpen van kinderen om tegenslag te boven te komen en hun volledig potentieel te bereiken. John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk • Genetische variaties tezamen met invloeden van de prenatale periode beïnvloeden temperamentverschillen tussen pasgeborenen. • Vele verschillende interacties tussen genen staan in verband met temperamentverschillen tussen kinderen. • De complexe interactieve factoren en processen houden in dat de hersenen van ieder kind uniek zijn. Dit is zelfs het geval bij een eeneiige tweeling. 14 Er zijn vele verschillende gen-gen en gen-omgeving interacties betrokken bij de temperamentverschillen tussen kinderen Hersen-imaging technieken Onderzoekers die de ontwikkeling en activiteiten van kinderhersenen willen bestuderen beschikken tegenwoordig over een reeks verschillende technieken Een reden voor de huidige interesse in het relateren van de hersengroei en –structuren aan de ontwikkeling van een kind is het resultaat van de vooruitgang in technieken die het mogelijk maken om steeds gemakkelijker onderzoeksideeën te genereren en te testen vergeleken met vroeger. Hersen-imaging is een zo’n techniek: het creëren van ‘functionele’ kaarten van hersenactiviteit gebaseerd op veranderingen in het hersenmetabolisme, de bloedstroom of elektrische activiteit. De drie hoofdtechnieken die gebruikt worden om de ontwikkeling te bestuderen zijn event-related potentials (ERP)1, magnetic resonance imaging (MRI)2 en near infra-red spectroscopy (NIRS)3. ERP meet met behulp van elektrodes op de schedel uiterst kleine veranderingen in elektrische activiteit in de hersenen dat gegenereerd wordt wanneer groepen neuronen tegelijkertijd actief zijn. Deze techniek is goed om de snel veranderende activiteit, die zo kenmerkend is aan de hersenen, waar te nemen. Meestal worden van meerdere pogingen de gegevens gemiddeld om zo de normale hersenritmes die geen verband houden met het aanbod van een bepaalde prikkel uit te selecteren. Met behulp van een groot aantal elektrodes kunnen wiskundige analyses afleiden waar mogelijk elektrische activiteit binnen de hersenen plaatsvindt. Structurele MRI (sMRI) maakt het afbeelden van de hersenanatomie mogelijk. Functionele MRI (fMRI) daarentegen maakt ook de niet-invasieve meting van de cerebrale bloedoxygenatie, een maatstaf voor omringende neurale activiteit, mogelijk met een verfijnde ruimtelijke resolutie in millimeters, maar met een grove tijdsresolutie van verscheidene seconden. Ondanks dat fMRI niet de tijdsresolutie van ERP heeft, heeft het een betere ruimtelijke resolutie. fMRI is sinds kort uitgebreid tot zowel baby’s als kinderen, alhoewel baby’s alleen als ze slapen bestudeerd kunnen worden, aangezien de betreffende persoon zich stil moet houden. NIRS is een relatief nieuwe beeldvormingtechniek die gebruik maakt van de veel dunnere schedel van baby’s (Lloyd-Fox et al., 2009). Baby’s dragen een kapje met lichtzenders en –detectors. Uiterst kleine veranderingen in de absorptie van licht als gevolg van veranderingen in de bloedoxygenatie in de hersenen resulteert in kaarten van functionele activiteit die vergeleken kunnen worden met die van fMRI. Omdat deze techniek veel minder gevoelig is voor beweging, kunnen gegevens geregistreerd worden terwijl jonge kinderen wakker en actief met iets bezig zijn. Terwijl deze technieken bij zowel medische diagnose als bij neurologisch onderzoek gebruikt worden, zijn er belangrijke verschillen tussen deze twee toepassingen. Bij diagnose is de focus op een individu, terwijl bij een onderzoek gegevens van vele individuen veelal gecombineerd en gemiddeld worden om duidelijke, generaliserende beelden van hersenactiviteit weer te geven. Op deze manier kan ‘storing’, eigen aan hersen-imaging technieken, gereduceerd worden. Het is belangrijk om te erkennen dat, waar dit het geval is, dit ook de verschillen die kenmerkend zijn voor de hersenontwikkeling van iedere persoon kan verduisteren. (aangepast en overgenomen uit Mareschal et al., 2004) 16 1 2 3 ERP’s zijn elektrofysiologische reacties van de hersenen op gebeurtenissen in de omgeving. MRI is een vorm van medische beeldvorming met behulp van kernspinresonantie. NIRS is een techniek om met bijna-infrarood licht de concentratie van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed in de hersenen te registreren. • Event-related potential-technieken (ERP) meten kleine elektrische veranderingen aan het schedeloppervlak om snelle temporale veranderingen in hersenactiviteit op te pikken en zo af te leiden welke gebieden actief zijn. • Functionele magnetic resonance imaging (fMRI) registreert veranderingen in het bloed zuurstof niveau binnen de hersenen en kan goed activiteiten lokaliseren maar minder goed snelle veranderingen waarnemen. • Near infra-red spectroscopy is een nieuwere techniek die de absorptie van licht gebruikt en welke minder gauw beïnvloed wordt door bewegingen van het hoofd, waardoor het geschikt is om bij jonge kinderen te gebruiken. BELEIDSVRAGEN 18 ® Beschikken mensen die verantwoordelijk zijn voor beleidsbeslissingen en de uitvoering hiervan over voldoende kennis ten aanzien van de hersenontwikkeling bij jonge kinderen? ® Welke procedures bestaan er voor het opsporen van nieuwe neurologische onderzoeksbevindingen die van belang zijn bij onderwijs en verzorging in de eerste kinderjaren? ® Hoe effectief zijn relevante inzichten uit onderzoek dat verspreid is onder overheidsinstellingen, NGOs en andere instellingen die verantwoordelijk zijn voor het bevorderen van de ontwikkeling van jonge kinderen? ® Zijn er voldoende voortgezette professionele ontwikkelingsprogramma’s in gebruik om ervoor te zorgen dat diegenen die verantwoordelijk zijn voor het maken en leveren van beleid in staat zijn om de wetenschappelijke validiteit van claims aangaande neurologische implicaties voor onderwijs en verzorging gedurende de eerste kinderjaren in te schatten? ® Indien een gezonde hersenontwikkeling deel uit maakt van de rechten van ieder kind in de eerste kinderjaren, wat zijn de implicaties hiervan voor nationaal beleid? ® ® ® II. Wat ontwikkelt zich? De hersenen van een kind beginnen zich al een paar dagen na de conceptie te ontwikkelen. Een groot gedeelte van de hersenontwikkeling vindt plaats voor de geboorte van een kind: eerst door middel van een overvloedige aanmaak van neuronen en vervolgens door de uitgestrekte axonale verbindingen tussen de neuronen. Net voor de geboorte en in het eerste jaar na de geboorte ontstaan de hersensystemen en –banen terwijl de veelvuldig-actieve neuronen overleven en de minder geactiveerde neuronen afsterven. Met het vormen van de myelinescheden rond de zenuwvezels tegen het eind van de zwangerschap en gedurende de eerste kinderjaren wordt de signaaltransmissie steeds efficiënter. Met het ontwikkelen van systemen en banen raken verschillende functies relatief gelokaliseerd in specifieke hersengebieden en sommige raken meer gelateraliseerd in een van de twee hersenhelften. Omdat verschillende hersenelementen hun groeipieken op verschillende tijden hebben, zijn er ‘gevoelige perioden’ wanneer verschillende omgevingsinvloeden belangrijk zijn. ‘Rustperiodes’, wanneer de hersenen minder bij externe taken betrokken maar desalniettemin zeer actief zijn, zijn belangrijk voor de ontwikkeling. 21 Voor de geboorte De hersenen van de foetus beginnen zich te vormen zelfs voordat de moeder zich ervan bewust is dat zij zwanger is Vier weken na de conceptie, voordat een moeder zich ervan bewust is dat ze zwanger is, beginnen de foetale hersenen zich al te vormen. Het is belangrijk dat het dieet van de moeder nu en later in de zwangerschap voldoende foliumzuur bevat. Een gebrek hieraan kan de ontwikkeling van de hersenen belemmeren en kan tot spina bifida leiden (een onvolledige sluiting van de ruggengraat met blootliggend ruggenmerg). In de daarop volgende vier maanden vormen de hersencellen zich in een verbazingwekkend tempo: ongeveer 250.000 per minuut. Hierna vertraagt de celformatie, terwijl er onder de neuronen een groot aantal axonverbindingen wordt aangemaakt. Tegen de derde maand van de zwangerschap is het zenuwstelsel voldoende ontwikkeld, zodat zowel de normale lichaamsreflexen aanwezig zijn als reacties zoals schoppen en het buigen van de arm. Rond de vierde maand staan ogen en oren in verbinding met de ontwikkelende hersenen en reageert de foetus op geluiden en helder licht. Gedurende deze eerste maanden migreren vele neuronen van de plek waar zij gevormd waren naar hun uiteindelijke bestemming. Tijdens deze migratie van neuronen blijft het merendeel van de bestaande verbindingen in stand gehouden. Een groot deel van deze migratie vindt plaats in de buitenste lagen van de jonge hersenen waar zij de cortex vormen die vol met neuronen zit. rudiment van de voorhersenen rudiment van de middenhersenen rudiment van de achterhersenen werkelijke grootte 25 dagen 35 dagen 40 dagen 50 dagen 100 dagen Rond de vijfde maand worden de bewegingen van de foetus meer beheerst en gevarieerd, met het rijpen van die delen van de hersenen die de motoriek regelen. Tegen de zesde maand is de groei van nieuwe neuronen grotendeels verminderd, terwijl er nog meer verbindingen tussen neuronen ontstaan door middel van veelvoudige dendrieten (vertakte uitlopers) die zich aan de axonen vormen. Het leerproces wordt zichtbaar als de foetus gewenning aan (en verminderde reacties op) herhaalde prikkels, zoals dezelfde geluiden, vertoont. Elektrische activiteit van de foetale hersenen kan met 7 maanden worden waargenomen. Het dieet van de moeder blijft belangrijk, omdat er een voldoende aanbod aan voedingsstoffen nodig is om het zenuwstelsel op te bouwen en er kans op beschadiging door giftige stoffen bestaat (McEwen, 1987). Het psychologisch welzijn van de moeder beïnvloedt ook de hersenontwikkeling: stress tijdens de zwangerschap heeft nadelige gevolgen voor de foetus hetgeen zich na de geboorte uit en in sommige gevallen van lange duur kan zijn (Mulder et al., 2002). Gedurende de laatste stadia van de zwangerschap begint het aantal neuronen af te nemen als celsterfte die neuronen uitschakelt die niet actief bij de ontwikkelende hersenbanen en –systemen betrokken zijn. 5 maanden 6 maanden 7 maanden John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk • Gedurende de eerste 4 maanden van de zwangerschap worden er elke minuut ongeveer 250.000 nieuwe hersencellen in de foetus gevormd. • Er is een voldoende aanbod aan voedingsstoffen nodig om de componenten van het zenuwstelsel op te bouwen. • Het psychologisch welzijn van een moeder gedurende de zwangerschap beïnvloedt de hersenontwikkeling. 22 8 maanden 9 maanden Al gauw na de geboorte is er een dramatische toename in het aantal verbindingen, of synapsen, door het gehele menselijk brein. Aan het eind van het eerste jaar hebben de hersenen van een baby bijna tweemaal het aantal verbindingen vergeleken met die van een volwassene (Huttenlocher en de Courten, 1987; Huttenlocher en Dabholkar, 1997). In de hersenen van een baby vormen zich vele kortstondige banen die verbindingen tussen hersengebieden formeren die niet bij volwassenen worden waargenomen (Innocenti en Price, 2005). Deze overvloed aan verbindingen en banen nemen gedurende de kinderjaren langzaamaan af, aangezien vele van hen ‘gesnoeid’ worden en verdwijnen. Vele factoren dragen aan deze afname bij, inclusief de invloed van ervaringen. De activiteit van een neuraal pad beïnvloedt, gedreven door ervaringen, het zwakker worden of stabiliseren van een bepaalde verbinding binnen een permanent netwerk. Dit is de belangrijkste factor in het ondersteunen van de plasticiteit van de zich ontwikkelende hersenen: het aanpassingsvermogen van de hersenen aan ervaringen hetgeen een grote overlevingswaarde verleent. De veranderingen in de hersenverbindingen zijn ook van invloed op de structuur- en organisatiepatronen in de zich ontwikkelende cortex. Uit recente MRI-onderzoeken is gebleken dat verschillende hersenbanen in een verschillend tempo rijp worden (Lebel en Beaulieu, 2011). Bovendien gaat het rijpingsproces van de hersenbanen gepaard met plaatselijke verdunning van de neocorticale gebieden. Men is nu van mening dat corticale verdunning een belangrijk teken van regionale hersenrijping en –ontwikkeling is (Gogtay et al., 2004). Veranderingen in hersenbanen en corticale verdunning zijn systematisch en getuigen tevens van functionele ontwikkeling. Recente onderzoeken zijn begonnen met het in kaart brengen van de verbanden tussen het leren en deze aspecten van de hersenontwikkeling. Individuele verschillen in de ontwikkeling van taalvaardigheid, bijvoorbeeld, zijn zowel gekoppeld aan patronen van corticale verdunning (Sowell et al., 2004) alsook aan de ontwikkeling van hersenbanen (Niogi en McCandliss, 2006). Joan Stiles, University of California, San Diego, Verenigde Staten van Amerika 6 5 4 3 2 1 0 Geboorte • Nadat een kind geboren is, is er aanvankelijk een overvloedige aanmaak van hersenverbindingen, dat gevolgd wordt door een systematisch snoeien van verbindingen om zo stabiele hersennetwerken te vormen. • De ervaringen van het kind spelen een essentiële rol in het bepalen van welke systemen zich zullen stabiliseren en welke zullen ophouden van functioneel belang te zijn. 24 8 12 2 3–8 Maanden 9–15 Volwassen Jaren Grafiek van de ontwikkeling van de dichtheid van synapsen in de menselijke primaire visuele cortex (gegevens afkomstig uit Huttenlocher, 1990) 6 Pasgeboren 5 4c 0 1 2 1 maand oud 3 maanden oud 6 maanden oud 1 1 2 2 3 4a 2 4b 1 1 2 4 3 5 • De menselijke hersenontwikkeling is een langdurig proces dat voor de geboorte aanvangt en zich tot zeker in de adolescentie uitstrekt. 4 Synapses per cubic millimetre De basisarchitectuur van de menselijke hersenen ontwikkelt zich al voor een kind geboren wordt. De meeste neuronen die een kind ooit zal hebben, worden halverwege de zwangerschap geproduceerd en hebben zich bij de geboorte georganiseerd om de cortex en andere belangrijke hersenstructuren te vormen. De voornaamste witte stof-banen, die de informatieverwerkende netwerken in de hersenen vormen, zijn ook aanwezig. Toch zijn de hersenen van pasgeborenen nog lang niet volledig ontwikkeld. De ervaringen van het kind gaan na de geboorte een steeds belangrijker rol spelen bij het vormen en verbeteren van de belangrijkste hersenbanen en corticale netwerken. Synapsen per kubieke millimeter Neurale groei en snoei De ervaringen van een kind vormen en verfijnen de hersenbanen en corticale netwerken 3 3 4a 4a 4b 4b 3 4c 4c 4 Birth 8 Months 12 5 2 3–8 9–15 Adult Years 5 4a 4b 4c 5 Graph showing the development of density of synapses in human primary visual cortex (data 6 taken from Huttenlocher, 1990) 6 6 6 Golgi stain preparations (afkomstig uit ‘Conel, 1939–67’) Myelinisatie en cognitieve ontwikkeling Een goed dieet voor zwangere vrouwen en jonge kinderen is belangrijk voor normale myelinisatie en cognitieve ontwikkeling Myeline is een vettige stof die bestaat uit water (40 procent), lipiden (45 procent) en proteïnen (15 procent) en is wit van kleur. Myeline maakt deel uit van de ‘witte stof’ in de hersenen. Het vormt zich in scheden rond de zenuwvezels (axonen), en isoleert deze op dezelfde manier als de plastic isolatie van elektriciteitskabels. Gedurende het vroege foetale leven worden axonen zonder enige scheden gevormd, maar myelinisatie vindt plaats tijdens de latere maanden van de zwangerschap. Dit gaat in een snel tempo door na de geboorte, maar vervolgens in een langzamer tempo gedurende de kinderjaren en adolescentie. Zonder bedekt te zijn met myeline brengt de meerderheid van axonen elektrische impulsen relatief langzaam over, net als een serie golven. Maar zodra de myelinescheden zich vormen, is het mogelijk voor impulsen om als het ware van een omhulsde sectie naar de volgende te springen. Op deze manier brengen de impulsen het signaal sneller over en het zorgt ervoor dat zij zich voortbewegen met minder diffusie en hinder van signalen die zich langs andere axonen voortbewegen. De scheden doen dit door te voorkomen dat elektrische ladingen uit de axon ‘lekken’. myelinelagen Hersengroei, en daardoor de groei van witte stof, is het snelst gedurende de eerste 2 levensjaren en voornamelijk in het frontale gedeelte van de hersenen. Dit is het gedeelte dat actief betrokken is bij het werkgeheugen, het denken en het plannen. Het is heel goed mogelijk dat de verbeteringen in deze cognitieve functies die we in de vroege ontwikkeling waarnemen gedeeltelijk zijn toe te schrijven aan de myelinisatie vanwege het verminderen van de diffusie van axonsignalen en het toenemen van hun snelheid. Een dieet met voldoende proteïne en micronutriënten (World Health Organization, 2008) voor moeders tijdens de zwangerschap en voor kinderen na hun geboorte is cruciaal voor het zonder verstoring doorgaan van de myelinisatie. Er is enig bewijs dat een tekort aan vitamine B12 tijdens deze twee mogelijk gevoelige periodes axon-myelinisatie kan remmen (Black, 2008) en het is bekend dat stoornissen waar myelinisatie verstoord is ook met beschadigingen van de cognitieve functies geassocieerd worden. Behandeling voor een tekort aan B12 bij baby’s kan binnen een paar dagen tot belangrijke functieverbeteringen leiden, alhoewel een aantal beschadigingen wel eens tot op de lange duur konden aanhouden (Stollhoff en Schulte, 1987). knoop van Ranvier Schwanncel nucleus axon Naast de directe effecten op het cognitief functioneren kan een verstoorde myelinisatie indirecte effecten op de ontwikkeling van kinderen hebben wanneer het de verzorgers treft: als een zeer jong kind er minder toe in staat is te communiceren, kan het gebeuren dat hij of zij daardoor minder omgevingsverrijking en ontwikkelingsondersteuning ervaart (Georgieff, 2007). Dit kan verergerd worden door een sociaaleconomisch nadeel dat ook met een tekort aan voedingsstoffen tijdens de zwangerschap en de zuigelingenfase in verband kan worden gebracht. Dit soort indirecte effecten zijn niet beperkt tot de myelinisatie: zij zijn van toepassing op alle ontwikkelingsstoornissen. • Myelinescheden (of myelineomhulsels) versnellen de neuronsignalen en verminderen hun diffusie, hetgeen de cognitieve ontwikkeling bevordert. John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk • Een toerijkend dieet is in het bijzonder belangrijk voor de myelinisatie tijdens de laatste van de zwangerschap en de eerste 2 levensjaren. • Een tekort aan vitamine B12 gaat gepaard met een verstoorde myelinisatie. 26 Verschillen in sterkte van genuitdrukkingen voor verschillende elementen van de ontwikkelende hersenen worden geassocieerd met periodes van toenemende gevoeligheid Verschillende hersenonderdelen ervaren periodes van intensieve formatie op verschillende tijden tijdens de ontwikkeling, van conceptie tot in de vroege kinderjaren (Kang et al., 2011). Deze periodes van uitgebreide formatie en groei worden gereguleerd door verschillende genen die door tijd- en plaatsverwante processen aan en uit gezet worden. Deze veranderingen in genuitdrukking zijn het grootst tijdens de foetale ontwikkeling en de vroege jeugd. In de eerste 2 maanden na de conceptie zijn de sterkst uitgedrukte genen die genen die de proliferatie van nieuwe neuronen en verwante cellen in de foetale hersenen reguleren. De overheersing van dit proces neemt snel af tot aan de tijd van de geboorte, wanneer het slechts rond een tiende van de originele sterkte is. Genuitdrukking voor nieuwe neuronen is met zesjarige leeftijd bijna totaal onderdrukt. Tijdens de latere maanden van foetale groei neemt de genuitdrukking toe voor de groei van synapsen die de neuronen en axondendrieten verbinden, hetgeen veelvoudige verbindingen vanuit elke neuron mogelijk maakt. De genuitdrukking bereikt een maximum tegen de tijd dat de baby 6 maanden oud is. De genen die de myelinisatie van axonen reguleren, bereiken slechts de helft van hun uitdrukkingssterkte tegen de tijd van de geboorte en blijven de volgende 12 maanden hun invloed vergroten. Deze dramatische veranderingen in de groeipieken van verschillende hersenonderdelen en de rijping van de structuren en processen die van hen afhankelijk zijn, houden in dat er gevoelige periodes zijn wanneer omgevingsvoorwaarden eerder geneigd zijn speciale effecten te hebben. Bijvoorbeeld: De relatie tussen het jonge kind en de verzorger is afhankelijk van de kwaliteit en beschikbaarheid van verzorging vroeg in het leven, dezelfde periode die gevoelig is voor het effect van ijzertekort op de myelinisatie en de dichtheid van de dopamine receptoren. (Walker et al., 2011, p. 1327) Met het snel vooruitgaan van onderzoek naar dergelijke gevoelige periodes en met nog vele onbehandelde vraagstukken, beweert de Nationale Wetenschappelijke Raad voor de Ontwikkeling van het Kind aan de Harvard Universiteit (Harvard University National Scientific Council on the Developing Child) dat: Omdat lagere circuits vroeg en hogere circuits later rijpen, zijn verschillende soorten ervaringen van groot belang op verschillende leeftijden voor een optimale hersenontwikkeling: een concept dat leeftijdsgeschikte ervaring genoemd wordt. Al snel na de geboorte zijn de fundamentele sociale, emotionele en gevoelservaringen van essentieel belang om de architectuur van de lagere circuits te optimaliseren. (National Scientific Council on the Developing Child, 2007, p. 4) John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk 28 GEBOORTE Genuitdrukking (% van maximum) Gevoelige periodes EMBRYONAAL 100 FOETAAL EERSTE JEUGD JEUGD ADOLESCENTIE VOLWASSENHEID 80 60 40 20 0 0-8 weken 8-38 weken 0-12 maanden 1-12 jaar 12-20 jaar 20+ jaar Leeftijd (logschaal) Celproliferatie (of celgroei) Voorlopers en onvolgroeide neuronen Synapsontwikkeling Dendrietontwikkeling Myelinisatie • Verschillen in de sterkte van genuitdrukkingen die de ontwikkeling van de hersenen van een kind reguleren, leiden tot piekperiodes in de groei van verschillende hersenonderdelen tijdens de zwangerschap en de vroege jeugd. • Deze verschillen zijn verwant met een reeks van verschillende gevoelige periodes, wanneer omgevingsinvloeden van speciaal belang zijn. • Er wordt momenteel onderzoek gedaan naar de specifieke omgevingsinvloeden die cruciaal zijn tijdens deze gevoelige periodes. Lokalisatie en lateralisatie Men denkt dat de activiteit van de hersencortex bij pasgeboren baby’s minder gelokaliseerd is dan bij oudere kinderen en volwassenen, en dat het vaak evenwichtig gedistribueerd is over de twee hersenhelften. Met ervaring en rijping raken verschillende delen van de cortex langzaamaan meer gespecialiseerd en vormen zij circuits voor specifieke functies, in sommige gevallen in of de een of de andere hersenhelft. Sommige functies, met name die functies die met de fysiologie van het lichaam en de zintuigen te maken hebben, raken al vroeg in het leven gevestigd. Andere functies, zoals de controle van bewegingen om te kruipen en vervolgens te lopen, doen zich iets later voor, terwijl weer anderen, zoals een mentale reis in de tijd maken en het vooruit plannen, zich nog later ontwikkelen. Genetische aanleg en omgevingsstimulatie werken samen om de hersenlokalisatie en –specialisatie tijdens de kinderjaren te bevorderen Links Rechts Het is belangrijk erop te wijzen dat, zelfs al kunnen specifieke netwerken met specifieke functies geassocieerd worden, de hersenen desalniettemin als een groep van nauw onderling verbonden delen werken en zelfs simpele functies zullen geassocieerd worden met een vorm van activiteit in andere delen dan de centrale hersengebieden (Gottlieb et al., 1997). In het licht van een omgeving die voorziet in voldoende en geschikte stimulatie, zoals bijvoorbeeld een taalrijke omgeving, zal de genetische aanleg voor bepaalde delen van de hersenen zich ontwikkelen tot centrale gebieden voor specifieke functies. In het geval van taal, betekent dit dat het gebied van Broca aan de linkerkant van de hersenen belangrijk wordt voor het begrijpen en voortbrengen van spraak (Neville et al., 1991). Verscheidene aspecten van cognitieve functies worden op deze manier tijdens de kinderjaren gelateraliseerd en vinden zo hun centrale gebieden van activiteit in het ene of het andere deel van de hersenen. Maar over het algemeen werken beiden delen van de hersenen samen: het is onjuist om aan te nemen dat functies van de ‘rechterhersenen’ en van de ‘linkerhersenen’ gescheiden zijn. Gedurende deze lange periode van toenemende specialisatie en lateralisatie blijft de cortex een zeer flexibel orgaan en kan, in geval van verworven schade, een ‘in gevaar’-functie redden door deze een plaats te geven in de tegenovergestelde hersenhelft dan degene waar de functie normaal gesproken is gelegen. Aanvankelijk is er veel overtolligheid in de jonge hersenen hetgeen het hun flexibiliteit geeft, en de specialisatie die volgt vermindert de capaciteit voor de ontwikkelende hersenen om de effecten van schade te boven te komen. Als er echter schade in hetzelfde gebied aan beide kanten van de hersenen voorkomt, wordt de capaciteit voor herstel ten zeerste verminderd of gaat zelfs compleet verloren (Stiles, 1998; Stiles et al., 2009). Omdat verschillende functies zich op verschillende momenten in de ontwikkeling lokaliseren en lateraliseren en de ‘plasticiteit’ van de hersenen minder wordt naarmate kinderen ouder worden, zijn vroegtijdige diagnose en behandeling van enige schade of gebrek aan een verwachte functie zeer belangrijk voor een maximale kans op goede uitkomsten. John Oates, Child and Youth Studies Group, The Open University, Milton Keynes, Verenigd Koninkrijk Faraneh Vargha-Khadem, Developmental Cognitive Neuroscience Unit, University College London Institute of Child Health, and Great Ormond Street Hospital for Children, Verenigd Koninkrijk 30 Volwassen fMRI scan die een grotere activiteit (gekleurde gebieden) in de linkerhelft van de menselijke hersenen tijdens het luisteren naar korte zinnen laat zien • De kinderjaren zijn een tijd met groeiende specialisatie en lateralisatie van de hersenfuncties. • In de eerste kinderjaren kunnen de effecten van verworven schade aan een gebied in een van de hersenhelften verminderd worden doordat de andere hersenhelft de ontwikkelende functie overneemt. • Vroegtijdige en zorgvuldige diagnose van het functieverlies en een beoordeling van het ontwikkelingsniveau van het kind zijn cruciaal voor een effectieve behandeling van centrale hersenschade. Netwerken en toestanden van rust Wanneer je niet met een specifieke taak bezig bent als je geest niets doet, vindt er altijd nog veel activiteit plaats in je hersenen. Deze activiteit van de hersenen in een ‘toestand van rust’ wordt momenteel intens bestudeerd door gebruik van EEG en fMRI die specifieke elektrische activiteiten laten zien zoals de activiteit van alfagolven en gecoördineerde netwerken van actieve gebieden. De activiteit van de hersenen in rust is zelfs bij jonge baby’s geconstateerd, hetgeen soms lijkt op dat wat bij volwassenen aangetroffen wordt (Fair et al., 2009). Rusttoestanden kunnen van specifiek belang zijn bij de ontwikkeling tijdens de eerste kinderjaren, hetgeen waarschijnlijk aan de ontwikkeling van hersenstructuren gekoppeld kan worden (Gordon et al., 2011) en aan herstel na schade (Merabet en Pascual-Leone, 2010). Eerdere ervaringen kunnen tijdens deze activiteit in rusttoestand weergegeven worden en zo een rol spelen in het vormen van hersenverbindingen die gebaseerd zijn op eerdere omgevingen. Mentale processen betrekken netwerken van verschillende hersenregionen, ieder met hun eigen specifieke specialisaties. Uit onderzoeken naar de efficiëntie van verschillende soorten netwerken is gebleken dat de zogenaamde ‘kleine wereld’-netwerken het meest efficiënt zijn en dat volwassen hersenen dit type connectiviteitspatroon hebben. In tegenstelling tot het rasterpatroon van straten dat in vele steden aangetroffen kan worden, hebben ‘kleine wereld’-netwerken meer weg van de clusters van smalle straten in een dorp dat verbonden is met andere soortgelijke dorpen via snelle hoofdwegen. Recent onderzoek dat vaak de rusttoestand van de hersenen bestudeert, laat veranderingen in de ontwikkeling zien in zowel segregatie van de hersenregionen tijdens ontwikkeling (waarbij het aantal verbindingen met dichtbijgelegen regionen verminderd wordt), als integratie (regionen die meer door lange afstandsverbindingen met elkaar verbonden worden) (Fair et al., 2009). Volwassen netwerken hebben een meer hiërarchische structuur die goed werkt bij het bevorderen van top-down-verbindingen tussen een deel van het netwerk en een ander (Supekar et al., 2009). Alhoewel hiërarchische netwerken een aantal computationele voordelen hebben, zijn ze ook minder plastisch en kwetsbaarder voor schade of geluid in bepaalde delen aan de top van de hiërarchie. De manier waarop de netwerken van kinderhersenen geordend zijn is misschien flexibeler en plastischer in reactie op nieuwe zintuiglijke input of omgevingscontexten. Mark H. Johnson, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk • Op momenten dat een kind lichamelijk rust en duidelijk niet mentaal bezig is met een taak, zijn zijn of haar hersenen nog altijd zeer actief. • Veranderingen in het denken van kinderen schijnt verbonden te zijn met veranderingen in hun hersennetwerken. • Een activiteit van de hersenen in een ‘toestand van rust’ kan belangrijk voor de typische ontwikkeling van kinderhersenen zijn. 32 Toestanden van rust of ‘default’-toestanden kunnen met name belangrijk zijn bij ontwikkeling in de vroege kinderjaren en kunnen verbonden worden met de functionele ontwikkeling van de hersenstructuren Het sociale brein Verschillende gebieden in de hersenen van een kind raken gespecialiseerd in het herkennen van verschillende aspecten van de sociale wereld Menselijke baby’s worden geboren met een sterke neiging om te interageren met andere mensen van wie zij afhankelijk zijn voor verzorging (zoals onderdak, eten, affectie) en leren (bijvoorbeeld taal, culturele normen, vaardigheden). Omdat menselijke interactie geleid wordt door doelen en overtuigingen en niet alleen door fysieke wetten, heeft het omkijken naar en het interageren met andere mensen verschillende vaardigheden en hersensystemen nodig: ook wel het ‘sociale brein’ genoemd. De recente ontwikkeling in babyvriendelijke methoden om het werken van de hersenen af te beelden, heeft het voor onderzoekers mogelijk gemaakt om het ‘sociale brein’ al vanaf een vroeg stadium in het leven in actie te zien. Menselijke gezichten en stemmen zijn intrinsiek lonend voor de pasgeboren mens, zoals blijkt uit het feit dat baby’s zich hierop oriënteren en deze aantrekkelijker vinden dan andere soorten visuele en auditieve stimulatie (Johnson, et al., 1991). Als men op deze oorspronkelijke voorkeuren op een juiste manier reageert – wanneer baby’s door een rijke en stimulerende omgeving omgeven worden – kunnen baby’s snel over het uiterlijk en gedrag van mensen leren. Terwijl dit gebeurt raken verschillende gebieden in de hersenen van het kind steeds meer gespecialiseerd in het herkennen van verschillende aspecten van de sociale wereld: menselijke beweging (Lloyd-Fox et al., 2009), de menselijke stem (Dehaene-Lambertz, et al., 2002) of menselijke gezichten (Gliga en Dehaene-Lambertz, 2006). De specialisatie van een specifiek hersengebied dat verbonden is met het waarnemen van gezichten, zorgt ervoor dat kinderen langzaamaan hun vermogen om menselijke gezichten te onderscheiden, verbeteren. Vergelijkbaar met het leren over mensen zijn de hersenen van baby’s voorbereid om met volwassenen te communiceren en van hen te leren. Aangezien de aandacht bij baby’s oorspronkelijk nog erg beperkt is, maken verzorgers als er iets aangeleerd moet worden gebruik van signalen die de aandacht oproepen. Deze signalen zijn vergelijkbaar in verschillende culturen. Het gaat om het maken van oogcontact, het gebruik van een ‘sing-song’ stem (ook wel de moeder- of vadertaal genoemd) en/of herhaaldelijk de naam van de baby roepen. Uit hersen-imaging onderzoek is gebleken dat een gebied van de hersenen van een baby – de prefrontale cortex – al met 5 maanden oud op dergelijke signalen reageert (Grossman et al., 2010). Vanaf de geboorte is oogcontact effectief bij het trekken van de aandacht van een baby (Farroni et al., 2007) en de ogen blijven voor een lange tijd het deel van het gezicht waar baby’s het liefst naar kijken en hetgeen de sterkste hersenreacties teweeg brengt (Gliga en Dehaene-Lambertz, 2006). Dit is niet zo verbazingwekkend, aangezien de ogen een rijke bron van informatie over iemands bedoelingen of emoties zijn. Niet alle kinderen ontwikkelen een interesse met anderen te interageren en van anderen te leren. Dit is met name gebleken bij kinderen met verschillende maten van autisme. Er is lopend onderzoek naar de oorzaken van deze stoornis: een van de hypothesen die momenteel getest wordt, is dat er een beschadiging in de vroege ontwikkeling van het ‘sociale brein’ kan zijn. Teodora Gliga, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk 34 • Voor het interageren met de sociale wereld is de ontwikkeling van gespecialiseerde hersenmechanismes nodig – het ‘sociale brein’. • Baby’s worden geboren met een aanleg om zich te oriënteren op menselijke stemmen en gezichten, en in het bijzonder op menselijke ogen, hetgeen het baby’s mogelijk maakt over en van mensen te leren. • Beschadiging van deze functies kan mogelijk in verband staan met autistische stoornissen. Aandachtspunten Sociale en fysieke omgevingen zijn zeer complex en toch kunnen volwassenen op efficiënte wijze selecteren welke informatie relevant is om te coderen en op te slaan in het geheugen, te leren en te gebruiken voor het plannen van actie. Aandacht is de veelzijdige set aan vaardigheden die het volwassenen mogelijk maakt om zo effectief mogelijk te selecteren welke informatie relevant is en tevens afleidingen te negeren. Aandacht speelt ook een rol bij het handhaven van de doelen die men voor ogen heeft en het voorkomen van ongepast gedrag. Het komt daarom als geen verrassing dat aandacht het leren vanaf het beging van de kinderjaren beïnvloedt. Uit onderzoek is gebleken dat de aandacht van pasgeborenen automatisch door opvallende voorwerpen (zoals gezichten) wordt aangetrokken en dat dit vroege oriëntatiegedrag geleidelijk aan door meer gecontroleerde aandacht vervangen wordt, wat cruciaal is bij het leren over deze stimuli. Prefrontale en pariëtale hersengebieden staan in wisselwerking met andere netwerken om hun toenemende specialisatie te bevorderen en nauwkeurig op omgevingsstimuli af te stemmen (Johnson, 2011). Later in de ontwikkeling geven goede aandachtsvaardigheden voorschoolse kinderen een voorsprong op het gebied van rekenen en lezen en schrijven, hetgeen voorspelt hoe goed kinderen het zullen doen zodra ze naar school gaan en vervolgens het werkgeheugen, dat een belangrijke rol in de schoolresultaten speelt, reguleert (Astle en Scerif, 2011). Aandachtsmoeilijkheden kunnen ook een reden zijn waarom sommige kinderen het moeilijk vinden om te leren en dit kan een belangrijke focus voor interventie zijn. Uit recent onderzoek is gebleken dat kinderen met attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) (de ‘alle dagen heel druk’ stoornis), die kans lopen slechte resultaten zowel binnen als buiten het klaslokaal te behalen, het moeilijk vinden om neurale netwerken die actief betrokken zijn bij het reguleren van handelingen, aan te passen. Zij hebben ook problemen met het onderdrukken van actieve netwerken als ze nadenken (Fair et al., 2010). Motivatieprikkels, zoals het belonen van aanhoudende aandacht, kunnen effectief zijn bij het verbeteren van de balans binnen dergelijke stimulerende en remmende netwerken en kunnen op een synergetische manier met psychostimulansen interageren om zo kinderen met ADHD op het niveau van kinderen die geen aandachtsmoeilijkheden hebben, te laten presteren (Liddle et al., 2011). Aandacht reguleert wat jonge kinderen over hun omgeving leren waarbij sommige processen (zoals aandachtscontrole over handelingen) tot ver in de adolescentie en jonge volwassenheid blijven verbeteren. Gaia Scerif, Attention, Brain and Cognitive Development Group, Department of Experimental Psychology, University of Oxford, Verenigd Koninkrijk • Aandacht en aandachtsmoeilijkheden beïnvloeden het leren binnen de domeinen. • Aandachtsprocessen zijn gevarieerd maar, zodra wij deze processen beter begrijpen, blijken ze wijzigbaar te zijn door middel van doelgerichte cognitieve interventie. • Motivatieprikkels en psychostimulansen kunnen samenwerken om kinderen met aandachtsstoornissen te helpen. 36 Aandacht reguleert het leren van kinderen in onze complexe wereld BELEIDSVRAGEN 38 ® Welke stappen kan men ondernemen om het openbare en professionele inzicht in het cruciale belang van de eerste maanden en jaren van de hersenontwikkeling te verbeteren door middel van onderwijs, de media en publieke bewustzijnscampagnes? ® Erkent het ECEC4-beleid dat er gevoelige periodes in de hersenontwikkeling zijn, zowel voor als na de geboorte van een kind, en dat het essentieel is dat er voldoende steun van de omgeving voor moeders en hun baby’s gedurende deze periodes aanwezig is? ® Krijgen jonge kinderen voldoende mogelijkheden voor zowel ‘rustperiodes’ als stimulatie, of is de manier van leven binnen hun gezin te veeleisend om zich mogelijkheden voor rust te permitteren? ® Bestaan er geschikte gezondheidsscreeningprogramma’s om vroegtijdige gevallen van hersenbeschadiging of hersenstoornis bij jonge kinderen te ontdekken, en om de juiste vroegtijdige interventie, leiding en steun aan te bieden? ® Worden gedragsmoeilijkheden bij jonge kinderen effectiever behandeld met behulp van veelzijdige methodes dan door gewoonweg op medicatie te vertrouwen? ® Wordt het cruciale belang van perinatale zorg, inclusief goede voeding, voldoende onderkend binnen beleid en toepassingen voor zwangere moeders en moeders die borstvoeding geven, en voor hun kinderen? ® ® ® III. Omgevingsinvloeden Het visuele systeem van een kind is ernstig afhankelijk van omgevingsstimulatie voor een volledige ontwikkeling. Blootstelling aan een taalrijke omgeving is essentieel voor een kind om goede taalvaardigheden te ontwikkelen. Het leren van meer dan een taal kan een voordeel zijn. Voor een gezonde hersenontwikkeling heeft een kind een goed dieet en voldoende slaap nodig. Verwaarlozing, misbruik, en andere vormen van mishandeling hebben ernstige negatieve gevolgen voor de hersenontwikkeling van kinderen en veroorzaken verdere psychologische problemen. Kinderen verschillen in hun kwetsbaarheid voor, en weerstand tegen eventuele schadelijke invloeden op hun ontwikkeling. 41 Ontwikkeling van het visuele systeem Baby’s moeten leren zien net zozeer als zij moeten leren lopen en praten Vanaf het moment dat zij geboren worden, gebruiken baby’s hun ogen om de wereld te verkennen, zelfs al voor dat zij hun handen en benen kunnen gebruiken om te grijpen of te kruipen. Toch is het gezichtsvermogen bij de geboorte een van de minst ontwikkelde zintuigen. Baby’s moeten leren om te zien, net zoals ze moeten leren om te lopen en te praten. Om dit mogelijk te maken hebben baby’s visuele stimulatie nodig. Sommige stimulatie die het visuele systeem nodig heeft, vindt plaats wanneer baby’s nog in de baarmoeder zitten. Cellen op de visuele baan brengen hun eigen spontane activering voort als voorbereiding op de stimulatie die na de geboorte uit de buitenwereld zal binnenkomen. Als baby’s te vroeg geboren worden, kan dit proces verstoord worden en zo de visuele ontwikkeling beïnvloeden. Na de geboorte begint de visuele stimulatie vanuit de buitenwereld. Men kan de effecten hiervan bestuderen bij kinderen die omkeerbare blindheid ervaren, veroorzaakt door dichte cataracten die chirurgisch behandeld worden. De uiteindelijke helderheid van het gezichtsvermogen (scherpheid) in het behandelde oog, is nooit volkomen normaal: hoe vroeger de periode dat het visuele verlies plaatsvond, hoe groter de beschadiging is (Le Grand et al., 2001). Visuele stimulatie is ook noodzakelijk voor andere aspecten van het gezichtsvermogen, inclusief contrastgevoeligheid, bewegingsperceptie en gezichtsverwerking. Het tijdstip en de duur van de periode waarin normale visuele invoer noodzakelijk is, verschillen echter sterk voor deze verschillende aspecten van het gezichtsvermogen, variërend van een paar maanden na de geboorte tot voorbij de eerste 10 levensjaren. Zelfs wanneer een volwassen niveau van functioneren bereikt is, is er een verdere stabilisatieperiode waarin normale visuele ervaringen nodig zijn om het bereikte vaardigheidsniveau te behouden. Men denkt dat deze lange ontwikkelingsperiode ervoor zorgt dat het visuele systeem van het kind zich kan aanpassen aan de specifieke kenmerken van de waargenomen omgeving waarin hij of zij opgroeit (Fox et al., 2010). Visuele invoer is ook van belang bij de ontwikkeling in andere gebieden. Kinderen die geboren worden met onomkeerbare blindheid vertonen vertragingen in de motorieke, taal- en cognitieve ontwikkeling, een verminderde integratie van de intacte zintuigen en verminderde sociale vaardigheden (Warren, 1984). Deze zijn waarschijnlijk een combinatie van een direct effect op het verlies aan visuele stimulatie en de bijkomstige effecten hiervan. Het gezichtsvermogen speelt, bijvoorbeeld, een rol in vroege sociale vaardigheden zoals oogcontact en gezamenlijke aandacht, die op hun beurt de ontwikkeling van vaardigheden zoals taal beïnvloeden. Het is duidelijk dat een verminderd gezichtsvermogen vroeg in het leven blijvende gevolgen voor de visuele vaardigheden heeft met domino-effect gevolgen voor andere domeinen. Michelle de Haan, Centre for Developmental Cognitive Neuroscience, University College London, Verenigd Koninkrijk • De ontwikkeling van visuele functies begint voor de geboorte zodra de visuele baan zichzelf spontaan activeert. • Visuele ontwikkeling na de geboorte gaat tot minstens 10 jarige leeftijd door en is afhankelijk van de juiste omgevingsstimulatie. • Atypische visuele ontwikkeling kan negatieve effecten in andere gebieden hebben, zoals sociale ontwikkeling. 42 Taalverwerving bij het eentalige en tweetalige kind Het verwerven en gebruiken van onze eerste taal is een complexe doch verbazingwekkend snelle prestatie die, ondanks het klaarblijkelijke gemak, het resultaat is van een ingewikkelde serie perceptuele en cognitieve processen. Gevoeligheid voor spraakgeluiden begint voor de geboorte en pasgeborenen vertonen al opvallende taalvaardigheden. Zij kunnen merken dat sommige talen anders klinken dan andere, zoals Engels en Japans. Met 5 maanden zijn zuigelingen gevoelig voor het verschil tussen meer gelijke talen, zoals Nederlands en Engels, of zelfs tussen dialecten zoals Amerikaans Engels en Brits Engels (Kuhl, 2004). Uit onderzoek is gebleken dat pasgeborenen alle geluiden van de talen van de wereld kunnen onderscheiden, zelfs als zij die nog nooit eerder gehoord hebben. Maar tegen het eind van het eerste levensjaar behouden zij slechts het vermogen om die geluiden te onderscheiden die zij mensen in hun omgeving hebben horen spreken (Werker en Tees, 2005). Tegen de tijd dat zij beginnen te praten hebben zij al een redelijk complexe kennis van de taal (of talen) waaraan zij zijn blootgesteld, inclusief vele woorden (Kuhl, 2009). Een groot percentage baby’s over de hele wereld worden vanaf hun geboorte aan meer dan een taal in hun omgeving blootgesteld. Vroegtijdige tweetaligheid heeft langetermijneffecten op de onderliggende hersenstructuren die aan taal en wellicht andere cognitieve vaardigheden gewijd zijn. Veel ouders maken zich zorgen over de mogelijkheid dat blootstelling aan tweetaligheid hun kinderen in ‘verwarring’ kan brengen. Uit onderzoek bij jonge kinderen is duidelijk gebleken dat het tegelijkertijd omgaan met meer dan een taal geen problemen geeft. Uit onderzoek onder pasgeborenen en 4 maanden oude baby’s die of aan aparte talen zoals Frans en Engels of Filippijns (Tagalog) en Engels waren blootgesteld, of aan twee gelijke talen zoals Spaans en Catalaans (twee Romaanse talen), is gebleken dat tweetalige baby’s gelijkwaardige vaardigheden vertonen bij het onderscheiden van talen vergeleken met eentalige baby’s (Sebastián-Gallés, 2010). Waarschijnlijk zijn zij zelfs iets beter hierin. Tweetalige kinderen leren ook de klanken van hun twee talen en kunnen op hetzelfde moment de eerste woorden thuisbrengen als eentalige baby’s. Het is interessant dat, ondanks hun gelijkwaardige prestatie, zij verschillende strategieën gebruiken. Baby’s die in een tweetalige omgeving opgroeien, passen hun leerstrategieën aan om beter met de aard van hun dubbele input om te gaan. Uit onderzoek onder toekomstige tweetalige baby’s is gebleken dat zij niet alleen het tempo van hun leeftijdgenoten bijhouden, maar de verfijnde hersenmechanismen door het verwerven van twee talen, hebben het vermogen andere aspecten van hun cognitieve ontwikkeling te bevorderen. Núria Sebastián-Gallés, Universitat Pompeu Fabra, Barcelona, Spanje • Spraakperceptie begint voor de geboorte en blijft actief tijdens de eerste levensmaanden. • Baby’s weten veel van taal voordat zij hun eerste woordjes zeggen. • Tweetalige baby’s zijn niet alleen in staat hun eentalige leeftijdgenoten bij te houden, maar zij vertonen ook een verhoogde ontwikkeling ten aanzien van een aantal andere aspecten van hun cognitieve ontwikkeling. 44 Baby’s die in een tweetalige omgeving opgroeien passen hun leerstrategieën aan aan de rijkere input die zij ontvangen Het belang van slaap bij het leren Men dacht altijd dat tijdens het slapen de hersenen uitrustten, slechts draaiende blijvend voor vitale functies zoals ademhaling. In werkelijkheid zijn bepaalde delen van onze hersenen actiever tijdens het slapen dan wanneer we wakker zijn (Kahn et al., 1996). Tussen jeugd en volwassenheid brengen we meer dan een derde van ons leven slapend door. Gedurende deze tijd vult het lichaam de energie aan en recycleren de hersenen de ervaringen die worden opgeslagen tijdens de wakkere uren. Onderzoek naar de werking van vogelhersenen levert belangrijke aanwijzingen voor de rol van het slapen. Kuikens leren het lied van hun soort door de zang van de moedervogel na te doen. In een onderzoeksstudie (Rauske et al., 2003) was een groep zebravinkkuikens aan het oefenen met tjilpen, gevolgd door rust en stilte waarin zij wakker bleven. De tweede groep had ook een pauze, maar zij waren gewend om slaap op te wekken. De kuikens die wakker bleven hadden tijdens het rusten een verminderde hersenactiviteit, terwijl de hersenen van de slapende kuikens zeer actief waren alsof zij nog steeds druk bezig waren met het verwerken van het lied van hun moeder. Bovendien leerden zij sneller en nauwkeuriger. Een zelfde soort onderzoek werd gedaan met twee groepen katten (Frank et al., 2001). Beiden ontvingen oorspronkelijk dezelfde training. Vervolgens sliep een groep 6 uur, terwijl de andere groep wakker werd gehouden en 6 extra uren training kreeg. Toch leerde de groep die de helft van de training had gekregen maar sliep, veel beter dan de groep die dubbele training had gehad. Beide studies getuigden van de cruciale rol van het slapen bij het leren en het geheugen. Onderzoek onder mensen had vergelijkbare resultaten: recent werk (Fischer et al., 2007; Backhaus et al., 2008) legt de nadruk op de langetermijn leereffecten van slapen, zelfs bij baby’s. Baby’s die een dutje deden binnen 4 uur nadat ze waren blootgesteld aan een kunstmatige taal, herinnerde zich 24 uur later de algemene grammaticale taalstructuur, terwijl er onder die baby’s die niet een dutje hadden gedaan geen bewijs was dat zij zich de taal herinnerd hadden (Hupbach, et al., 2009). De resultaten ondersteunen de opvatting dat de regelmatige dutjes die baby’s doen een essentiële rol spelen bij het consolideren van kennis in het langetermijngeheugen. Wij kunnen daarom slaap niet alleen als een rustperiode, maar ook als een cognitief proces beschouwen. Binnen dit proces speelt gedurende het leven de activiteit in bepaalde hersengebieden een kritieke rol bij het leren en het geheugen (Hill et al., 2007). Dit suggereert dat men slaapinterventieprogramma’s kan gebruiken om het leren te bevorderen. Annette Karmiloff-Smith, Centre for Brain and Cognitive Development, Birkbeck, University of London, Verenigd Koninkrijk • Bepaalde delen van de babyhersenen zijn actiever tijdens het slapen dan wanneer de baby wakker is. • Slaap is essentieel om het leren te consolideren in het langetermijngeheugen. • Gedurende het hele leven is voldoende slaap belangrijk. 46 Slaap speelt een cruciale rol bij het leren en het geheugen Dieet en voeding en de hersenontwikkeling Dieet is een zeer belangrijk omgevingsvariabele, vooral tijdens de eerste 2 jaren van snelle hersengroei Tijdens de zwangerschap zijn alle voedingsstoffen die nodig zijn voor de ontwikkeling en het functioneren van de foetale hersenen afkomstig uit de voeding van de moeder: deze komen via haar bloedstroom en de placenta in de foetale bloedstroom terecht. Na de geboorte komen de voedingsstoffen uit de moedermelk als de moeder borstvoeding geeft, of uit flesvoeding, en uit aanvullende voedingsmiddelen in het dieet van de baby. Studies met betrekking tot cognitieve resultaten (Benton, 2008) suggereren nadrukkelijk dat vroege voeding de fysieke hersenstructuren waar deze functies van afhankelijk zijn, wijzigt. Hard bewijs hiervoor is echter schaars, deels omdat het moeilijk is om onderzoeksgegevens over dieren naar mensen te extrapoleren. Er waren geen geschikte technieken beschikbaar om de hersenstructuur bij levende mensen te bestuderen, totdat de vooruitgang in neuroimaging het mogelijk maakte subtiele structurele veranderingen die met een vroeg dieet te maken hadden, waar te nemen. Het beste bewijs dat voeding eigenlijk dergelijke veranderingen teweeg brengt, is afkomstig uit neuroimaging-onderzoek tijdens aselecte gecontroleerde proeven, maar tot nu toe zijn er daar nog maar weinig van. Uit onderzoek naar dieren en cognitieve studies is gebleken dat zekere microvoedingsstoffen (metalen en vitaminen) een specifieke, kritieke rol bij de hersenontwikkeling spelen (Delange, 2000; Lozoff and Georgieff, 2006). Het ijzerniveau, bijvoorbeeld, kan de synthese van neurotransmitters beïnvloeden, terwijl vetzuren van invloed zijn op hun loslating. Verschillen in de inname van macrovoedingsstoffen (proteïne en calorieën) kunnen het volume van de caudate nucleus (staartkern), een hersenstructuur die verbonden is met het verbale IQ, beïnvloeden (Isaacs et al., 2008). De rol van borstvoeding in de cognitieve ontwikkeling is een belangrijke kwestie: het is gebleken dat een hoger percentage borstvoeding in het dieet van babyjongens gekoppeld is aan een groter witte stof volume in de hersenen en een hoger verbaal IQ (Isaacs et al., 2010). Men beweert dat langeketen meervoudig onverzadigde vetzuren in borstvoeding de cognitieve ontwikkeling bevordert, hoofdzakelijk vanwege hun effect op neuronale membranen en de neurale transmissie. Vele vragen ten aanzien van de dieetbehoeften voor een optimale hersen-/cognitieve ontwikkeling blijven onbeantwoord. De belangrijkste factoren zijn waarschijnlijk de dosis voedingsstoffen, duur van blootstelling en het geslacht van een kind. Dezelfde voedingsstof kan verschillende effecten op verschillende structuren in verschillende stadia van de ontwikkeling uitoefenen. Sommige structuren, zoals hippocampus en witte stof, lijken vooral gevoelig voor tekorten in het dieet. Ondanks deze complexiteit is dieet een van de omgevingsfactoren die het meest vatbaar voor verandering is. Dit wijst op het feit dat naarmate onze kennisbasis toeneemt, een beleid dat toerijkende voeding voor kinderen tijdens de eerste jaren bevordert, een belangrijke positieve invloed zal hebben. Elizabeth Isaacs, Institute of Child Health, University College London, Verenigd Koninkrijk • Bewijs suggereert dat een voldoende inname van microvoedingsstoffen van cruciaal belang is voor ontwikkelende hersenen. • Er is behoefte aan meer onderzoek naar de specifieke dieeteffecten op de hersenontwikkeling. • Dieet zou een belangrijke focus voor beleid voor kindergezondheid moeten zijn, aangezien dieet een omgevingsfactor is die redelijk makkelijk aan te passen is. 48 De effecten van vroege psychologische deprivatie Vroege ervaringen, met name ouder/kind relaties, spelen een belangrijke rol bij de hersenontwikkeling Ons begrip van hersenontwikkeling is in de laatste paar decennia exponentieel toegenomen. En, alhoewel er nog steeds veel te ontdekken valt, kunnen we met grote zekerheid constateren dat ervaringen, en hun timing, een belangrijke rol in de hersenontwikkeling spelen. Het volgende is een voorbeeld van kinderen die psychosociale deprivatie ervaren, zoals in instellingen waar de kwaliteit van sociale hulp en zorg slecht is. De afgelopen tien jaar hebben verscheidene onderzoekers hun aandacht op dergelijke kinderen gevestigd en de bevindingen kunnen op de volgende wijze worden samengevat. Allereerst vertonen kinderen die lange tijd in instellingen zitten, of hebben gezeten, een afname in hersenmetabolisme in de prefrontale cortex en de tijdelijke kwab, en verstoringen in de witte stof in verschillende hersenregionen (Chugani et al., 2001; Eluvanthingal et al., 2006). Ten tweede hebben verscheidene groepen aanmerkelijke verminderingen in de grijze en witte stof volumes bij voorheen geïnstitutionaliseerde kinderen geconstateerd en relatief vergrote amygdala volumes (Metha et al., 2009; Tottenham et al., 2011). Ten derde heeft het Bucharest Early Intervention Project (Nelson et al., 2009) verminderde corticale hersenactiviteit onder geïnstitutionaliseerde kinderen geconstateerd vergeleken met kinderen die nooit geïnstitutionaliseerd zijn geweest. Toen de steekproefgroep van het Project 42 maanden oud was, vertoonden voorheen geïnstitutionaliseerde kinderen die voor 2-jarige leeftijd in pleegzorg geplaatst waren een EEG-activiteit die eerder op de niet-geïnstitutionaliseerde kinderen dan de geïnstitutionaliseerde kinderen leek. Op 8-jarige leeftijd vertoonden kinderen die voor 2-jarige leeftijd in pleegzorg geplaatst waren een EEG-activiteit die erg leek op die van niet-geïnstitutionaliseerde kinderen, terwijl kinderen die na 2-jarige leeftijd in pleegzorg terechtkwamen praktisch identiek waren aan huidige geïnstitutionaliseerde kinderen. Tenslotte liet bewijs van event-related potentials (ERPs) subtiele stoornissen in gezichts- en emotieverwerking bij geïnstitutionaliseerde kinderen, voordat zij in pleegzorg geplaatst werden, zien en, zoals ook het geval was bij onze EEG-gegevens, een opvallende vermindering in grootte van verscheidene ERP-componenten. Bij de follow-up echter begonnen kinderen die in pleegzorg geplaatst waren gelijkenissen te vertonen met diegenen die tot de niet-geïnstitutionaliseerde groep behoorden (zie Marshall et al., 2004, 2008; Parker et al., 2005a, 2005b; Moulson et al., 2009a, 2009b; Nelson et al., 2009; Vandewert et al., 2010). Deze bevindingen wijzen over het algemeen op de kracht van vroege ervaringen, met name ouder/kind relaties, die een belangrijke rol bij de hersenontwikkeling spelen. Charles A. Nelson, Children’s Hospital Boston/Harvard Medical School and Harvard Center on the Developing Child, Verenigde Staten van Amerika • Ervaringen en hun timing spelen een belangrijke rol bij de hersenontwikkeling. • Psychosociale deprivatie, zoals soms in institutionele zorg kan voorkomen, kan ernstige en blijvende negatieve effecten op de hersenontwikkeling hebben. • Kinderen die van hun ouders gescheiden zijn en die voor hun tweede jaar in pleegzorg geplaatst worden, kunnen de ontwikkelingsvertragingen vermijden die anders door institutionele zorg ontstaan. 50 Mishandeling, genetica en hersenontwikkeling Mishandeling tijdens de kinderjaren beïnvloedt de hersenstructuur en de hersenfunctie, hetgeen gevolgen voor de psychologische en emotionele ontwikkeling van kinderen heeft Kinderen die mishandeld worden (seksueel, fysiek of emotioneel misbruik of verwaarlozing) zijn eerder geneigd psychologische problemen te ontwikkelen (Curry en Widom, 2010). Uit recent onderzoek komt naar voren hoe negatieve zorgervaringen de hersenstructuren en – functies kunnen beïnvloeden, en hoe deze op hun beurt een impact op de psychologische en emotionele ontwikkeling kunnen hebben (McCrory et al., 2011). Er is nu betrouwbaar bewijs dat tegenslag in de kindertijd gepaard gaat met een atypische ontwikkeling van de hypothalamus-hypofyse bijnier as (HPA-as) die de vrijlating van stresshormonen regelt met patronen van zowel verminderde als overdreven responsiviteit. Deze patronen worden ook met psychiatrische problemen bij volwassenen geassocieerd, inclusief depressie en het posttraumatisch stresssyndroom (Heim et al., 2008). Uit structureel MRI-onderzoek is een vermindering van het volume van de hippocampus (een belangrijke structuur in geheugenverwerking) bij volwassenen die als kind misbruikt werden, geconstateerd (Woon en Hedges, 2008; Treadway et al., 2009). Bij kinderen wordt mishandeling geassocieerd met een verminderd volume van het corpus callosum, een witte stof structuur die de twee hersenhelften verbindt, en een verminderd volume van de grijze stof in de orbifrontale cortex, een gebied dat betrokken is bij aspecten van sociale verwerking (McCrory et al., 2911). Er is enig bewijs van een vergroot volume van de amygdala, maar slechts bij kinderen die op vroege leeftijd in een instelling geplaatst waren: een enigszins extreme vorm van vroege tegenslag (Sonuga-Barke, 2009). In fMRI-onderzoek werd een grotere functionele respons in de amygdala gevonden, een gebied waarvan bekend is dat het van kritiek belang is in het waarnemen en verwerken van een dreiging. Kinderen die bloot staan aan geweld thuis – fysiek misbruik of getuige van huiselijk geweld – vertonen een toegenomen amygdala-activatie bij het zien van boze, maar niet droevige gezichten. Dit impliceert een hypervigilante respons op sociale dreiging en is in overeenstemming met psychologische data die aangeven dat fysiek misbruikte kinderen kunnen leren om automatisch grotere aandacht aan indicaties van sociale dreiging te schenken (McCrory et al., 2011). Een genotype kan echter de effecten van tegenslag in de omgeving matigen. Bewijs stapelt zich op dat bepaalde gemeenschappelijke genetische polymorfismen sommige mishandelde kinderen kwetsbaarder maken voor slechte adaptatie-uitkomsten. Het is mogelijk dat structurele en functionele verschillen op het neurale niveau deze kinderen gevoeliger maken voor een negatieve emotionele omgeving. Het kan zijn dat andere genetische polymorfismen juist een beschermend effect in negatieve situaties hebben, hetgeen verklaart waarom zelfs in hetzelfde gezin kinderen individuele verschillen in hun copingstrategieën vertonen. Er is een nieuw onderzoeksgebied waar men zich momenteel bezig houdt met het onderzoeken van de mogelijke epigenetische effecten van verzorging en mishandeling. Onderzoekers verdiepen zich met name in de vraag of vroege mishandeling de genetische uitdrukking op een later moment in het leven van een kind kan wijzigen (McCrory et al., 2010). Eamon McCrory, Developmental Risk and Resilience Unit, University College London, Verenigd Koninkrijk 52 • Negatieve zorgervaringen kunnen de hersenstructuren en hersenfuncties beïnvloeden en een invloed op de psychologische ontwikkeling hebben. • Genetische variaties kunnen sommige mishandelde kinderen kwetsbaarder voor slechte adaptatie-uitkomsten maken, terwijl ze bij anderen een beschermend effect hebben. BELEIDSVRAGEN 54 ® Zijn leerkrachten, pedagogische medewerkers en andere praktijkbeoefenaars zich bewust van de factoren die de hersenontwikkeling bij jonge kinderen in gevaar kunnen brengen? ® Welke openbare gezondheidsstelsels zijn van kracht voor het screenen van mogelijke omgevingsrisico’s op negatieve effecten op de hersenontwikkeling tijdens de zwangerschap en in de eerste kinderjaren? Zijn deze stelsels toereikend? ® Zijn er openbare onderwijsprogramma’s die effectief zijn in het onderwijzen van ouders over de minimale standaard van verzorging, voeding en leefomgevingen hetgeen nodig is om neuroontwikkelingsschade te voorkomen? ® Zijn er praktijkbeoefenaars die voldoende zijn opgeleid in strategieën om ouders te helpen ‘toxische’ stress te voorkomen of te verbeteren? ® Welke beleidslijnen, programma’s and praktijken zijn er om gezinnen te steunen in het handhaven van stabiele en groeibevorderende relaties? ® Krijgen kinderen voldoende mogelijkheden om rustig en lang genoeg te slapen en zijn ouders zich bewust van het belang van slaap voor de hersenontwikkeling? ® Zijn er krachtige en gevoelige procedures voor de bescherming van kinderen om gevallen van kinderverwaarlozing en –misbruik vroegtijdig te ontdekken en snel aan te pakken? ® Hoe kan de hersenontwikkeling van kinderen als een landelijke en een gemeenschapsprioriteit op een dusdanige manier bevordert worden dat men rekening houdt met de verschillende leefomstandigheden, culturele verwachtingen voor moeders en kinderen, en middelen om hen te steunen? ® ® ® Referenties Abbott, A. (2011) ‘Brain child’. Nature, vol. 478, p. 443. Astle, D.E. and Scerif, G. (2011) ‘Interactions between attention and VSTM: lessons from developmental and individual differences’, Neuropsychologia, vol. 49, pp. 1435–45. Backhaus, J., Hoeckesfeld, R., Born, J., Hohagen, F. and Junghanns, K. (2008) ‘Immediate as well as delayed post learning sleep but not wakefulness enhances declarative memory consolidation in children’, Neurobiology of Learning and Memory, vol. 89, pp. 76–80. Belsky, J. and Pluess, M. (2009) ‘Beyond diathesis stress: differential susceptibility to environmental influences’, Psychological Bulletin, vol. 135, pp. 885–908. Benton, D. (2008) ‘The influence of children’s diet on their cognition and behaviour’, European Journal of Nutrition, vol. 47 (Supp. 3), pp. 25–37. Black, M.M. (2008) ‘Effects of vitamin B12 and folate deficiency on brain development in children’, Food and Nutrition Bulletin, vol. 29, pp. 126–31. Chugani, H.T., Behen, M.E., Muzik, O., Juhasz, C., Nagy, F. and Chugani, D.C. (2001) ‘Local brain functional activity following early deprivation: a study of post institutionalized Romanian orphans’, Neuroimage, vol. 14, pp. 1290–301. Conel, J.L. (1939–1967) The Postnatal Development of the Human Cerebral Cortex, Cambridge, MA, Harvard University Press. Curry, J. and Widom, C.S. (2010) ‘Long-term consequences of child abuse and neglect on adult economic well-being’, Child Maltreatment, vol. 15, pp. 111–20. Dehaene-Lambertz, G., Dehaene, S. and Hertz-Pannier, L. (2002) ‘Functional neuroimaging of speech perception in infants’, Science, vol. 298, pp. 2013–15. Delange, F. (2000) ‘The role of iodine in brain development’, Proceedings of the Nutrition Society, vol. 59, pp. 75–79. Eluvanthingal, T.J., Chugani, H.T., Behen, M.E., Juhász, C., Muzik, O., Maqbool, M. and Makki, M. (2006) ‘Abnormal brain connectivity in children after early severe socioemotional deprivation: a diffusion tensor imaging study’, Pediatrics, vol. 117, pp. 2093–100. Fair, D.A., Cohen, A.L., Power, J.D., Dosenbach, N.U., Church, J.A., Miezin, F.M., Schlaggar, B.L. and Petersen, S.E. (2009) ‘Functional brain networks develop from a “local to distributed” organization’, PLoS Computational Biology, vol. 5, e1000381. Fair, D.A., Posner, J., Nagel, B.J., Bathula, D., Dias, T.G., Mills, K.L., Blythe, M.S., Giwa, A., Schmitt, C.F. and Nigg, J.T. (2010) ‘Atypical default network connectivity in youth with attention-deficit/ hyperactivity disorder’, Biological Psychiatry, vol. 68, pp. 1084–91. Farroni, T., Massaccesi, S., Menon, E. and Johnson, M.H. (2007) ‘Direct gaze modulates face recognition in young infants’, Cognition, vol. 102, pp. 396–404. Fischer, S., Wilhelm, I. and Born, J. (2007) ‘Developmental differences in sleep’s role for implicit off-line learning: comparing children with adults’, Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 19, pp. 214–27. Fox, S., Levitt, P. and Nelson, C.A. (2010) ‘How the timing and quality of early experiences influence the development of brain architecture’, Child Development, vol. 81, pp. 28–40. Frank, M.G., Issa, N.P. and Stryker, M.P. (2001) ‘Sleep enhances plasticity in the developing visual cortex’, Neuron, vol. 30, pp. 275–87. Georgieff, M.K. (2007) ‘Nutrition and the developing brain: nutrient priorities and measurement’, American Journal of Clinical Nutrition, vol. 85, pp. 614–20. Gervai, J. (2009) ‘Environmental and genetic influences on early attachment’, Child and Adolescent Psychiatry and Mental Health, vol. 3, pp. 1–25. Gliga, T. and Dehaene-Lambertz, G. (2006) ‘Structural encoding of body and face in human infants and adults’, Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 17, pp. 1328–40. Gogtay, N., Giedd, J.N., Lusk, L., Hayashi, K.M., Greenstein, D., Vaituzis, A.C. et al. (2004) ‘Dynamic mapping of human cortical development during childhood through early adulthood’, Proceedings of the National Academy of Science, vol. 101, pp. 8174–9. 56 Gordon, E.M., Lee, P.S., Maisog, J.M., Foss-Feig, J., Billington, M.E., VanMeter, J. and Vaidya, C.J. (2011) ‘Strength of default mode resting state connectivity relates to white matter integrity in children’, Developmental Science, vol. 14, pp. 738–51. Gottlieb, G., Wahlsten, D., and Lickliter, R. (1997) ‘The significance of biology for human development: a developmental psychobiological systems view’ in Lerner, R. (ed.), Handbook of Child Psychology: Vol. 1. Theory (5th edn), New York, NY, Wiley. Heim, C.D., Newport, J., Mletzko, T., Miller, A.H. and Nemeroff, C.B. (2008) ‘The link between childhood trauma and depression: insights from HPA axis studies in humans’, Psychoneuroendocrinology, vol. 33, pp. 693–710. Hill, C.M., Hogan, A.M. and Karmiloff-Smith, A. (2007) ‘To sleep, perchance to enrich learning?’, Archives of Disease in Childhood, vol. 92, pp. 637–43. Hupbach, A., Gómez, R., Bootzin, R. and Nadel, L. (2009) ‘Nap-dependent learning in infants’, Developmental Science, vol. 12, pp. 1007–12. Huttenlocher, P.R. (1990) ‘Morphometric study of human cerebral cortex development’, Neuropsychologia, vol. 28, pp. 517–27. Huttenlocher, P.R. and Dabholkar, A.S. (1997) ‘Regional differences in synaptogenesis in human cerebral cortex’, Journal of Comparative Neurology, vol. 387, pp. 167–78. Huttenlocher, P.R. and de Courten, C. (1987) ‘The development of synapses in striate cortex of man’, Human Neurobiology, vol. 6, pp. 1–9. Innocenti, G.M. and Price, D.J. (2005) ‘Exuberance in the development of cortical networks’, Nature Reviews Neuroscience, vol. 6, pp. 955–65. Isaacs, E.B,. Fischl, B.R., Quinn, B.T., Chong, W.K., Gadian. D.G. and Lucas, A. (2010) ‘Impact of breast milk on IQ, brain size and white matter development’, Pediatric Research, vol. 67, pp. 357–62. Isaacs, E.B., Gadian, D.G., Sabatini, S., Chong, W.K., Quinn, B.T., Fichl, B. and Lucas A. (2008) ‘The effect of early human diet on caudate volume and IQ’, Pediatric Research, vol. 63, pp. 308–14. Johnson, M.H. (2011) ‘Interactive specialization: a domain-general framework for human functional brain development?’, Developmental Cognitive Neuroscience, vol. 1, pp. 7–21. Johnson, M.H., Dziurawiec, S., Ellis, H.D. and Morton J. (1991) ‘Newborns’ preferential tracking of face-like stimuli and its subsequent decline’, Cognition, vol. 40, pp. 1–19. Kahn, A., Dan, B., Groswasser, J., Franco, P. and Sottiaux, M. (1996) ‘Normal sleep architecture in infants and children’, Journal of Clinical Neurophysiology, vol. 13, pp. 184–97. Kang, H.J., Kawasawa, Y.I., Cheng, F., Zhu, Y., Xu, X., Li, M. et al. (2011) ‘Spatio-temporal transcriptome of the human brain’, Nature, vol. 478, pp. 483–89. Kuhl, P.K. (2004) ‘Early language acquisition: cracking the speech code’, Nature Reviews Neuroscience, vol. 5, pp. 831–43. Kuhl, P.K. (2009) ‘Early language acquisition: phonetic and word learning, neural substrates, and a theoretical model’, in Moore, B., Tyler, L. and Marslen-Wilson, W. (eds), The Perception of Speech: From sound to meaning, Oxford, Oxford University Press. Lebel, C. and Beaulieu, C. (2011) ‘Longitudinal development of human brain wiring continues from childhood into adulthood’, Journal of Neuroscience, vol. 31, pp. 10937–47. Le Grand, R., Mondloch, C.J., Maurer, D. and Brent, H.P. (2001) ‘Early visual experience and face processing’, Nature, vol. 410, p. 890. Liddle, E.B., Hollis, C.P., Batty, M.J., Groom, M.J., Totman, J.J., Liotti, M. et al. (2011) ‘Task-related Default Mode Network modulation and inhibitory control in ADHD: effects of motivation and methylphenidate’, Journal of Child Psychology and Psychiatry, vol. 52, pp. 761–71. Lloyd-Fox, S., Blasi, A., Volein, A., Everdell, N., Elwell, C.E. and Johnson, M.H. (2009) ‘Social perception in infancy: a near infrared spectroscopy study’, Child Development, vol. 80, pp. 986–99. Lozoff, B. and Georgieff, M.K. (2006) ‘Iron deficiency and brain development’, Seminars in Pediatric Neurology, vol. 13, pp. 158–65. McCrory, E., De Brito, S.A. and Viding, E. (2010) ‘Research review: the neurobiology and genetics of maltreatment and adversity’, Journal of Child Psychology and Psychiatry, vol. 51, pp. 1079–95. 57 McCrory, E., Stephane, A., De Brito, S.A. and Viding, E. (2011) ‘The impact of childhood maltreatment: a review of neurobiological and genetic factors’, Frontiers in Psychiatry, vol. 2, pp. 1–14. McEwen, B.S. (1987) ‘Steroid hormones and brain development: some guidelines for understanding actions of pseudohormones and other toxic agents’, Environmental Health Perspectives, vol. 74, pp. 177–84. Mareschal, D., Johnson, M. and Grayson, A. (2004) ‘Brain and cognitive development’ in Oates, J. and Grayson, A. (eds), Cognitive and Language Development in Children, Oxford, Blackwell Publishing. Marshall, P.J., Fox, N.A. and the Bucharest Early Intervention Project Core Group (2004) ‘A comparison of the electroencephalogram between institutionalized and community children in Romania’, Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 16, pp. 1327–38. Marshall, P., Reeb, B.C., Fox, N.A. and the Bucharest Early Intervention Project Core Group (2008) ‘Effects of early intervention on EEG power and coherence in previously institutionalized children in Romania’, Development and Psychopathology, vol. 20, pp. 845–59. Mehta, M.A., Golembo, N.I., Nosarti, C., Colvert, E., Mota, A., Williams et al. (2009) ‘Amygdala, hippocampal and corpus callosum size following severe early institutional deprivation: the English and Romanian Adoptees Study Pilot’, Journal of Child Psychology and Psychiatry, vol. 50, pp. 943–51. Merabet, L.B. and Pascual-Leone, A. (2010) ‘Neural reorganization following sensory loss: the opportunity of change’, Nature Reviews: Neuroscience, vol. 11, pp. 44–52. Moulson, M.C., Fox, N.A., Zeanah, C.H. and Nelson, C.A. (2009a) ‘Early adverse experiences and the neurobiology of facial emotion processing’, Developmental Psychology, vol. 45, pp. 17–30. Moulson, M.C., Westerlund, A. and Nelson, C.A. (2009b) ‘The effects of early experience on face recognition: an event-related potential study of institutionalized children in Romania’, Child Development, vol. 80, pp. 1039–56. Mulder, E.J., Robles de Medina, P.G., Huizink, A.C., Van den Bergh, B.R., Buitelaar, J.K. and Visser, G.H. (2002) ‘Prenatal maternal stress: effects on pregnancy and the (unborn) child’, Early Human Development, vol. 70, pp. 3–14. National Scientific Council on the Developing Child (2007) The Timing and Quality of Early Experiences Combine to Shape Brain Architecture, Working Paper 5, available online at: http://www.developingchild.net (Accessed January 2012). Nelson, C.A., Furtado, E.A., Fox, N.A. and Zeanah, C.H. (2009) ‘The deprived human brain’, American Scientist, vol. 97, pp. 222–9. Neville, H.J., Nicol, J.L., Barss, A. and Forster, K.I. (1991) ‘Syntactically based sentence processing classes: evidence from event-related brain potentials’, Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 3, pp. 151–65. Niogi, S.N. and McCandliss B.D. (2006) ‘Left lateralized white matter microstructure accounts for individual differences in reading ability and disability’, Neuropsychologia, vol. 44, pp. 2178–88. Parker, S.W, Nelson, C.A. and the Bucharest Early Intervention Project Core Group (2005a) ‘The impact of early institutional rearing on the ability to discriminate facial expressions of emotion: an event-related potential study’, Child Development, vol. 76, pp. 54–72. Parker, S.W, Nelson, C.A. and the Bucharest Early Intervention Project core group (2005b) ‘An event-related potential study of the impact of institutional rearing on face recognition’, Development and Psychopathology, vol. 17, pp. 621–39. Rauske, P.L., Shea, S.D. and Margoliash, D. (2003) ‘State and neuronal class-dependent reconfiguration in the avian song system’, Journal of Neurophysiology, vol. 3, pp. 1688–701. Sebastián-Gallés, N. (2010) ‘Bilingual language acquisition: where does the difference lie?’, Human Development, vol. 53, pp. 245–55. Sonuga-Barke, E.J. (2009) ‘Amygdala, hippocampal and corpus callosum size following severe early institutional deprivation: the English and Romanian Adoptees Study Pilot’, Journal of Child Psychology and Psychiatry, vol. 50, pp. 943–51. 58 Sowell, E.R., Thompson, P.M., Leonard, C.M., Welcome, S.E., Kan, E. and Toga, A.W. (2004) ‘Longitudinal mapping of cortical thickness and brain growth in normal children’, Journal of Neuroscience, vol. 24, pp. 8223–31. Stiles, J. (1998) ‘The effects of early focal brain injury on lateralization of cognitive function’, Current Directions in Psychological Science, vol. 7, pp. 21–6. Stiles, J., Nass, R.D., Levine, S.C., Moses, P. and Reilly, J.S. (2009) ‘Perinatal stroke: effects and outcomes’ in Yeates, K.O., Ris, M.D., Taylor, H.G. and Pennington B. (eds), Pediatric Neuropsychology Research, Theory, and Practice (2nd edn), New York, NY, The Guildford Press. Stollhoff, K. and Schulte, F.J. (1987) ‘Vitamin B12 and brain development’, European Journal of Pediatrics, vol. 146, pp. 201–5. Supekar, K., Musen, M. and Menon, V. (2009) ‘Development of large-scale functional brain networks in children’, PLoS Biology, vol. 7, e1000157. Sur, M., Angelucci, A. and Sharma, J. (1999) ‘Rewiring cortex: the role of patterned activity in development and plasticity of neocortical circuits’, Journal of Neurobiology, vol. 41, pp. 33–43. Sur, M. and Rubenstein J.L. (2005) ‘Patterning and plasticity of the cerebral cortex’, Science, vol. 310, pp. 805–10. Thompson, P., Cannon, T., Narr, K., van Erp, T., Poutanen, V., Huttunen, M., Lonnqvist, J. et al. (2001) ‘Genetic influences on brain structure’, Nature Neuroscience, vol. 4, pp. 83–95. Tottenham, N., Hare, T.A., Milner, A., Gihooly,T., Zevin, J. and Casey, B.J. (2011) ‘Elevated amygdala response to faces following early deprivation’, Developmental Science, vol. 14, pp. 190–204. Treadway, M.T., Grant, M.M., Ding, Z., Hollon, S.D., Gore, J.C. and Shelton, R.C. (2009) ‘Early adverse events, HPA activity and rostral anterior cingulate volume in MDD’, PLoS ONE, vol. 4, e4887. Walker, S.P., Wachs, T.D., Grantham-McGregor, S., Black, M.M., Nelson, C.A., Huffman, S.L. et al. (2011) ‘Inequality in early childhood: risk and protective factors for early child development’, The Lancet, vol. 378, pp. 1325–38. Warren, D.H. (1984) Blindness and Early Childhood Development (2nd edn), New York, NY, AFB Press. Weisberg, D.S., Keil, F.C., Goodstein, J., Rawson, E. and Gray, J.R. (2008) ‘The seductive allure of neuroscience explanations’, Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 20, pp. 470–7. Werker, J.F. and Tees, R.C. (2005) ‘Speech perception as a window for understanding plasticity and commitment in language systems of the brain’, Developmental Psychobiology, vol. 46, pp. 233–61. Woon, F.L. and Hedges, D.W. (2008) ‘Hippocampal and amygdala volumes in children and adults with childhood maltreatment-related posttraumatic stress disorder: a meta-analysis’, Hippocampus, vol. 18, pp. 729–36. World Bank (2011) Learning for All: Investing in people’s knowledge and skills to promote development, World Bank Group Education Strategy 2020. Washington DC, The International Bank for Reconstruction and Development/The World Bank; also available online at: http://siteresources. worldbank.org/EDUCATION/Resources/ESSU/Education_Strategy_4_12_2011.pdf (Accessed January 2012). World Health Organization (2008) WHO Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health: A framework to monitor and evaluate implementation’, Geneva, WHO. Wright, I.C., Sham, P., Murray, R.M., Weinberger, D.R. and Bullmore, E.T. (2002) ‘Genetic contributions to regional variability in human brain structure: methods and preliminary results’, NeuroImage, vol. 17, pp. 256–71. 59 Illustraties Voorpagina – Italië. Beatrice. © John Oates Tegenover p. 1 – Verenigd Koninkrijk. Erin © John Oates p. 3 – Structuur van de menselijke hersenen. © Open University p. 5 – Functielokalisatie. © Open University p. 7 – Bouwblokken van de hersenen. © Open University p. 9 – Aangepast en overgenomen uit The Postnatal Development of the Human Cerebral Cortex (Conel, 1935-67). © President and Fellows of Harvard College p. 11 – Neurotransmitters. © Open University p. 13 – Dopamine en serotonine banen. © Open University p. 15 – Hongarije. Kinderen in een Sure Start centrum. © John Oates p. 17 – Uppsala, Zweden. Acht maanden oude Nellie heeft 128 elektroden aan haar hoofd verbonden zodat wetenschappers haar hersenactiviteit kunnen volgen aan de Universiteit van Uppsala (april 2007). The Baby Lab, zoals het onderzoekscentrum op het gebied van zintuiglijke, motorieke en cognitieve ontwikkeling van kinderen heet, heeft verscheidene projecten die de hersenfuncties van baby’s onderzoeken, inclusief een project om autisme beter te begrijpen. © Ke Ericson/Aurora/SpecialistStock p. 19 – Hongarije. Armando. © John Oates p. 20 – Dhaka, Bangladesh. Een kind kijkt door een gat in de hoofdpoort van een gebouw, maart 2010. © Chandan Robert Rebeiro/Still Pictures p. 23 – Hersenontwikkeling van de foetus. © Open University p. 25 – Neurale groei en snoei. © Open University p. 27 – Myelinisatie. © Open University p. 29 – Gevoelige periodes. Uit Abbott, A. (2011) ‘Brain child’, Nature, vol. 478, p. 443. p. 31 – Volwassen fMRI scan die een grotere activiteit in de linkerhelft van de menselijke hersenen tijdens het luisteren naar korte zinnen laat zien. © 2012 Kate Watkins, Department of Experimental Psychology, University of Oxford p. 33 – Hamburg, Duitsland. Buitenlandse jongen die verveeld aan de wegkant zit. © argus/Mike Schroeder/Still Pictures p. 35 – Moeder en dochter. © Zoonar/Kristina Afanasyeva/SpecialistStock p. 37 – Kabul, Afghanistan. School voor meisjes in Kabul. © Ton Koene/Lineair/Still Pictures p. 39 – Hongarije. Helena. © John Oates p. 40 – Bagdad, Irak, het Al Rahma centrum voor verlaten straatkinderen. Een 12-jarig meisje kijkt door een gerafelde deken die in de plaats hangt van de deur die er voor de plundering hing. Samen met vele andere meisjes is zij uit het weeshuis weggerend, nadat het was aangevallen door plunderaars net nadat de oorlog was uitgebroken. Maar ze is nu weer teruggekeerd. © Shehzad Noorani/Still Pictures p. 43 – Verenigd Koninkrijk. Katie. © John Oates p. 45 – Familieportret. © Design Pics/Still Pictures p. 47 – Alaska, USA, Alaska Regional Hospital SC. Een pasgeborene slaapt. © Chris Arend/Alaska Stock/SpecialistStock p. 49 – Verenigd Koninkrijk. Somalische jongen. © John Oates p. 51 – Iran. In een weeshuis dat geleid wordt door de Kerman Welfare Organization zit Mariam (ongeveer 14 maanden oud) aldoor van links naar rechts en van recht naar links te schommelen – een teken van deprivatie. Zij lijdt aan een gebrek aan fysiek contact en aandacht. © Shehzad Noorani/Still Pictures p. 53 – Hongarije. Alleen gelaten kind. © John Oates p. 55 – Hongarije. Orsi. © John Oates Achterzijde – Orlando, Florida, USA. Sam Kornylak (5 jaar) speelt met zeedierenspeeltjes op een oceaanblauwe deken in een hotelkamer. © Andrew Kornylak/Aurora/SpecialistStock 60 61 Deze belangrijke publicatie over de vroege ontwikkeling van de menselijke hersenen, van bevruchting tot aan de eerste paar jaren van het leven, is geschreven door vooraanstaande deskundigen op dit gebied. Deze publicatie zal de geïnteresseerde beleidsmaker, onderzoeker of praktijkbeoefenaar voorzien van de voornaamste bevindingen uit de neurologie en hun mogelijke beleidsimplicaties. Sarah-Jayne Blakemore, Professor of Cognitive Neuroscience at University College London Institute of Cognitive Neuroscience and Royal Society University Research Fellow, Verenigd Koninkrijk Met steun van www.bernardvanleer.org ISBN 978-1-78007-911-0 9 781780 079110
