De invloed van afwijkende rijpingsprocessen en de kwaliteit van

De invloed van afwijkende rijpingsprocessen en de kwaliteit
van hersenbanen op efficiënte informatieverwerking in het
brein bij patiënten met autisme.
Thesis Bacheloropleiding Klinische Gezondheidspsychologie
Departement Medische Psychologie en Neuropsychologie
Universiteit van Tilburg
Rhea Callens
779168
Supervisor: Ton van Boxtel
Datum: 24-04-2011
1
Samenvatting
De ontwikkelingsstoornis autisme kenmerkt zich door een breed spectrum van cognitieve
deficieten, in deze thesis werd er aandacht besteed aan de centrale coherentie theorie,
sensorische gevoeligheid, uitvoerende functies en de “theory of mind”. De cognitieve
disfuncties die zo kenmerkend zijn voor autisme zijn geprobeerd te verklaren vanuit
hersenstructuurabnormaliteiten.
Defecten tijdens de neurogenese, migratie en maturatie kunnen resulteren in onvolledige of
afwijkend gevormde cellen en kunnen daarom verklaren waarom de minikolommen en de
purkinje en granulaire cellen in een afwijkende vorm aanwezig zijn in het brein bij mensen
met autisme. De hersenmassa gaat een afwijkende ontwikkeling door, kinderen met autisme
worden geboren met een normaal tot klein hersenvolume, tot het vierde jaar groeit het
hersenvolume versneld waarna de snelle groei stagneert. Uiteindelijk zijn de hersenvolumes
van kinderen met autisme rond het tiende jaar niet meer afwijkend van normaal. Witte en
grijze stof vertonen dezelfde trend als hersenvolume. Overmatige hersenverbindingen op
korte afstand en in mindere mate op lange afstand kunnen verklaren waarom mensen met
autisme zich vaak zo bedolven voelen door prikkels maar dat informatieverwerking relatief
langzaam gaat. Defecten in pruning kunnen aangewezen worden als oorzaak.
Onderzoeken die de cognitieve functies bij mensen met autisme testen vertonen veel
inconsequenties. Dit te wijten aan onvoldoende afbakening van cognitieve functies of de
moeilijkheid die wordt ervaren bij het afnemen van testen bij kinderen met autisme.
Alternatieve hypothese kunnen uitkomst bieden. Maar ook de grote mate van heterogeniteit in
de uiting van symptomen kan worden gezien als het vermogen van het brein tot plasticiteit. Er
kan alleen nog worden gespeculeerd over mogelijke hersenabnormaliteiten die de grondslag
vormen aan bepaalde cognitieve deficieten..
Keywords: Autism, Neurogenesis, Minicolumns, Brainvolume, connectivity, weak
coherence
2
Inhoudsopgave
Inleiding
4
Oorzaken van autisme
Paragraaf 1 Genetische factoren
7
Paragraaf 2 Omgevingsfactoren
8
Opbouw van het neurale systeem
Paragraaf 1 Ontwikkeling van het neurale systeem tijdens de zwangerschap
10
Paragraaf 2 Abnormale ontwikkeling van het neurale systeem bij autisme
10
Paragraaf 3 Minikolommen
12
Paragraaf 3 Connectiviteit in het brein
14
Afwijkende hersenstructuren
17
De longitudinale ontwikkeling van de hersenen bij personen met autisme
20
Consequenties van de afwijkende rijpingsprocessen voor de informatieverwerking
Paragraaf 1 Centrale coherentie
24
Paragraaf 2 Sensorische overgevoeligheid
26
Paragraaf 3 Uitvoerende functies
27
Paragraaf 4 Theory of mind
29
Conclusie & Discussie
31
Literatuurlijst
36
3
1. Inleiding
Er zijn veel variaties te vinden binnen het spectrum van autismestoornissen, maar allemaal
zijn ze kenmerkend door beperkingen in sociale interacties, zowel verbale als non verbale
communicatie, repetitief en rigide gedrag en stereotype patronen van gedrag, interesses en
activiteiten (American Psychiatric Association, 2000). Binnen de autisme spectrum
stoornissen vallen de autistische stoornis, het syndroom van Asperger, het syndroom van
Rett, de desintegratiestoornis van de kinderleeftijd en PDD-NOS (pervasieve
ontwikkelingsstoornis niet anderszins omschreven)(American psychiatric Association, 2000).
Het syndroom van Asperger wordt veelal gezien als een mildere vorm van autisme. Deze
aandoening kenmerkt zich door het hebben van geen gebreken op het gebied van taal en het
hebben van gemiddelde tot boven gemiddelde cognitieve capaciteiten, maar echter wel
beperkingen in sociale interacties. Mensen met autisme zijn in ongeveer 44 % van de
gevallen minder begaafd, maar in de overige gevallen is er ook sprake van gemiddeld tot
boven gemiddeld cognitief functioneren (Wegiel, Kuchna, Nowicki, Imaki, Wegiel &
Marchi, 2010). Patiënten met PDD-NOS vertonen vooral beperkingen in sociale interacties
maar op de andere gebieden zijn de defecten onvoldoende om tot de diagnose autisme te
komen (Newschaffer, Fallin, Lee, 2002). Deze gegevens geven aan dat de verschillende apart
geclassificeerde aandoeningen elkaar gedeeltelijk overlappen.
Ook binnen de autistische stoornis zijn er veel verschillen in de mate van ernst te vinden,
waardoor binnen het individuele functioneren ook veel diversiteit ontstaat. Bij de diagnose
wordt gebruik gemaakt van gestandaardiseerde vragenlijsten en het DSM-IV, het
diagnostische en statistisch handboek voor psychische stoornissen. De diagnose autisme
wordt gesteld als er aan de criteria van het DSM-IV wordt voldaan. De patiënt moet
beperkingen ondervinden op zowel het gebied van communicatie, sociale interactie en
stereotype patronen van gedrag. Ook moeten er al symptomen zichtbaar zijn voor de leeftijd
van drie jaar (American Psychiatric Association, 2000). Hoewel deze strikte criteria
eenvoudig zijn in het gebruik ervan, veroorzaken zij problemen door de grote verschillen in
ernst en uiting van de symptomen. Zo hebben niet alle kinderen met autisme last van verbale
communicatie problemen (Geschwind & Levitt, 2007) maar vertonen daarentegen
bijvoorbeeld meer stereotyperend gedrag. Er is sprake van een grijs gebied, er zijn een hoop
mensen die wel degelijk milde kenmerken vertonen van autisme zonder dat deze aan de
strikte diagnostische criteria voldoen. Dit grijze gebied maakt het ook voor onderzoekers
moeilijk om de precieze oorzaak van autisme te definiëren. Het is waarschijnlijk dat er een
4
complexe samenhang van elkaar beïnvloedende factoren meespeelt in het ontstaan van deze
stoornis.
Nog niet lang wordt de oorzaak van autisme bij biologische factoren gelegd, en niet meer
zoals in het verleden bij psychische factoren. Dit is in de eerste plaats gekomen door meer
genetisch onderzoek maar ook doordat er vaak sprake is van comorbiditeit (Rutter, Bailey,
Bolton & Le Couteur, 1994). Dit is een belangrijk gegeven voor onderzoekers die de
genetische oorzaak van autisme onderzoeken, aangezien de veel voorkomende combinaties
van autisme met andere stoornissen het resultaat kunnen zijn van kwetsbaarheid op dezelfde
genen.
De neurologische basis wordt nu overal erkend als de oorzaak van het andere gedrag dat
mensen met autisme vertonen. De hersenen van iemand met autisme functioneren op een
andere manier dan die van normale mensen. Het begrijpen van de genetische en biologische
factoren die een rol spelen bij het ontstaan van autisme helpt ons om inzicht te krijgen in deze
neurologische basis. Deze geeft ons een idee hoe de neurale netwerken zijn opgebouwd,
functioneren en wat hier de consequenties voor de informatieverwerking zijn. Uiteindelijk
hopen we meer inzicht te krijgen in hoe mensen met autisme de wereld ervaren en hoe wij ze
daardoor beter kunnen helpen.
Informatieverwerking verloopt anders bij mensen met autisme en dit uit zich in een aantal
cognitieve beperkingen. Deze beperkingen komen tot uiting in alledaags gedrag. Mensen met
de stoornis zoeken weinig oogcontact en nabijheid van andere mensen. Ze hebben daarnaast
veel behoefte aan structuur en rituelen, met vaak een neiging naar het herhalen van
handelingen. Ook worden er veel problemen ondervonden met verbale en non-verbale
communicatie. Sommige patiënten kunnen nauwelijks gebruik maken van woorden terwijl
andere slechts problemen hebben met het begrijpen van de context en beeldspraak. Door
middel van testen kunnen we erachter komen wat de cognitieve beperkingen achter deze
gedragingen zijn. Neuro-psychologische testen kunnen specifieke delen van de
informatieverwerking meten, zo kunnen we erachter komen wat de afgebakende cognitieve
deficieten zijn die kenmerkend zijn voor autisme.
De theorie van centrale coherentie wijst op het feit dat mensen met autisme een minder
vermogen hebben tot het zien van samenhang en verbanden in de wereld. Daarentegen
hebben mensen met autisme een goed zicht op details, wat kan worden gezien als een vorm
van sensorische overgevoeligheid. Onder uitvoerende functies worden functies van hogere
orde verstaan, het als het ware combineren van bepaalde functies. Zowel moeilijkheden in
taakomschakeling als planning en probleemoplossing worden ervaren. Een verminderd
5
vermogen tot empathie hebben voor anderen wordt vaak geassocieerd met mensen met
autisme, dit wordt ten eerste in verband gebracht met het verminderd vermogen van
herkennen van gezichtsuitdrukkingen. Maar ook met de “theory of mind”.
Autisme is een ontwikkelingsstoornis en kan daarom niet worden begrepen door alleen
volwassen breinen te onderzoeken en te kijken naar afwijkende hersenstructuren. De
abnormale ontwikkeling begint al voor de geboorte van het kind, het is belangrijk dat er vanaf
dat moment al wordt gekeken naar de veranderingen die er optreden. Ik wil in deze thesis
beginnen met de genetische code te bespreken die de grondslag vormt voor de aandoening.
Deze genetische code heeft effect op de ontwikkeling van het neurale systeem, zoals deze
tijdens de zwangerschap al grotendeels tot stand komt. Vervolgens wil ik de structurele
abnormaliteiten, zoals celstructuren en bepaalde hersenstructuren bespreken. Deze
abnormaliteiten hebben ook invloed op connectiviteit en kwaliteit van hersenbanen. Tenslotte
wil ik deze structurele abnormaliteiten vertalen naar de moeilijkheden die mensen met
autisme ervaren op het gebied van informatieverwerking.
6
2. Oorzaken van autisme.
Paragraaf 1: Genetische factoren
Er is veel onderzoek gedaan naar de mate van erfelijkheid bij autisme spectrum stoornissen.
Erfelijkheidsonderzoek wordt gedaan door middel van familiestudies, voornamelijk door
middel van tweelingstudies probeert men te achterhalen of de ziekte kan worden
doorgegeven. Alle onderzoeken ondersteunen het idee dat er sprake is van erfelijkheid, toch
kan er niet met zekerheid worden gezegd dat er een specifiek gen verantwoordelijk is voor
autisme. Een tweelingenstudie (Bailey, Le Couteur, Gottesman, Bolton, Simonoff, Yuzda,
Rutter,1995) vond dat 60 procent van de monozygote tweelingen beide autisme hadden,
tegenover bijna 0 procent van de dyzygote tweelingen. Dit impliceert dat er sprake is van een
erfelijke component met een grote invloed, maar ook dat er na de conceptie nog sprake kan
zijn van invloeden die leiden tot het wel of niet tot uiting komen van de stoornis.
De ontdekking dat autisme veelvuldig in combinatie voorkomt met andere stoornissen was
belangrijk omdat dit erop wijst dat er een biologische oorzaak meespeelt bij het ontstaan.
Bepaalde mutaties die verantwoordelijk zijn voor autisme kunnen op dezelfde genen
voorkomen als die voor deze andere stoornissen. Epilepsie komt bijvoorbeeld in combinatie
met autisme in 33% van de gevallen voor. Verstandelijke beperkingen komen ook vaak in
combinatie voor met autisme, ernstige zoals het Down syndroom (5%) maar ook lichte
verstandelijke beperkingen, zoals kinderen met een lager IQ dan 70 (44.6%) (Rutter et al,
1994). Het kan zijn dat bepaalde genen kwetsbaar voor autisme ook kwetsbaar zijn voor deze
co-morbide stoornissen. Door dergelijke gegevens kunnen kwetsbare genen eerder worden
opgespoord.
Nadat de conclusie was getrokken dat genen een grote invloed hebben op de stoornis zijn
onderzoekers op zoek gegaan naar de specifieke genen die een rol spelen bij autisme. Behalve
voor de chromosomen 14 en 20, zijn afwijkingen op alle andere chromosomen in verband
gebracht met autistisch gedrag (Gillberg, 1998). Onderzoeken zagen over het algemeen het
sterkste verband tussen chromosoom 7 en autisme, op dit chromosoom kunnen meerdere
genen liggen die een risico vormen voor autisme (Newschaffer et al, 2007). Een ander groot
onderzoek (Wang et al, 2009), met meer dan 10000 participanten, onderzocht welke genen
een rol spelen bij autisme en kwamen tot de conclusie dat er op chromosoom 5 een aantal
genetische varianten vaak voorkwamen bij autisme. Die genen vallen in de klasse van genen
die verantwoordelijk zijn voor de aanmaak van eiwitten, deze eiwitten zijn belangrijk voor de
migratie van neuronen naar hersendelen, kunnen cellen met elkaar verbinden en kunnen
daardoor invloed hebben op de functionele connectiviteit tussen hersendelen. Autisme houdt
7
verband met defecten in de neurale migratie en afwijkende connectiviteit tussen hersendelen.
Autisme komt bij mannen drie tot vier keer vaker voor dan bij vrouwen. Dit doet
vermoeden dat bepaalde mutaties op het seksechromosoom de mogelijkheid voor het krijgen
van autisme doen vergroten. Toch is dit vermoeden nog niet bevestigd door onderzoek
(Newschaffer et al, 2002). Interessant is dat als we op basis van cognitief functioneren de
mensen met autisme in categorieën gaan plaatsen er minder verschillen in voorkomen zijn
tussen mannen en vrouwen. Bij de groep met cognitief zeer laag functionerende mensen zijn
er ongeveer evenveel mannen als vrouwen (Newschaffer et al, 2002). Hieruit kan worden
geconcludeerd dat hoog functionerende autisten, in meer gevallen van het mannelijke geslacht
zijn. Hoog functionerende mannen met autisme kunnen de aandoening gekregen hebben via
mutaties op onder andere het Y-chromosoom. Maar bewijs ontbreekt hiervoor.
Tijdens de meiose worden de chromosoomparen gesplitst om vervolgens naar de dochtercel
te gaan, het is puur toeval welke genen in welke dochtercel terechtkomen. Na dit proces vindt
er op het DNA deletie, duplicatie, translocatie en inversie plaats. Het gevolg is dat er meer
individuele verschillen ontstaan tussen mensen, door dit proces is te verklaren dat er zelfs
tussen monozygote tweelingen verschillen zijn. Als er fouten optreden tijdens dit proces is er
sprake van copynumbervariatie, dit kan zowel positief als negatief uitpakken en kan zo ook
leiden tot stoornissen zoals autisme. Deze copynumbervariaties kunnen vanzelfsprekend ook
doorgegeven worden aan het kind, ook als er geen sprake is van uiting bij de ouder.
Zekerheid over een specifiek gen dat autisme veroorzaakt is er nog niet. Het is mogelijk dat
niet een bepaald gen verantwoordelijk is voor autisme, maar dat er sprake is van een interactie
tussen verschillende genen. Mutaties in een aantal genen in verschillende combinaties zouden
kunnen leiden tot autisme spectrum stoornissen. Waardoor het vanzelfsprekend is dat er ook
vele verschillende vormen zijn, en verschillende gradaties in ernst (Newscaffer, Fallin, Lee,
2002).
Paragraaf 2: Omgevingsfactoren
Het percentage monozygote tweelingen die beide de ontwikkelingsstoornis krijgt is minder
dan 100 procent, daarom is het waarschijnlijk dat ook omgevingsfactoren een rol spelen bij
het ontstaan. Het is al langer bekend dat bepaalde schadelijke omgevingsfactoren waar de
zwangere vrouw aan wordt blootgesteld kunnen leiden tot een abnormale ontwikkeling van de
hersenen. Alcoholgebruik is hiervan een bekend voorbeeld. Maar ook nicotine, cocaïne,
8
pijnstillende en verdovende medicatie, lood, bepaalde virussen of bacteriën, hormonen en
bepaalde tekorten in voedingsstoffen hebben aantoonbare effecten op de ontwikkeling van het
brein van een foetus (Newscaffer et al, 2002). Een aantal onderzoeken wezen wel op de
verbanden tussen alcohol, drugs, roken en autisme. Omdat meer recente onderzoeken geen
verband konden aantonen kunnen er niet met zekerheid conclusies worden getrokken
(Newschaffer et al, 2007). Onderzoek naar de leeftijd van de moeder, afkomst, en de
sociaaleconomische status van de ouders van een kind met autisme is vele malen uitgevoerd,
maar de resultaten over de verschillende onderzoeken waren niet consistent (Newschaffer et
al, 2007).
Er is wel een verband aangetoond tussen virale infecties, zoals het cytomelagievirus, rode
hond en blootstelling aan neurotoxische stoffen tijdens de zwangerschap en autisme
(Newschaffer et al, 2007).
Een hypothese is dat sommige genen de kwetsbaarheid van de foetus voor chemische
stoffen vergroten. Er is hier sprake van interactie tussen de genen en de omgeving (Muller,
2007). Specifieke verbanden tussen bepaalde omgevingsfactoren en autisme kunnen nog niet
met zekerheid worden gelegd, er zijn teveel inconsistenties tussen de onderzoeken waardoor
een conclusie nog ver weg lijkt te zijn.
9
3. Opbouw van het neurale systeem.
Paragraaf 1: Ontwikkeling van het neurale systeem tijdens de zwangerschap
De ontwikkeling van de hersenen begint ongeveer tussen de derde en de vierde week na de
conceptie. Uit de neurale plaat ontwikkelt zich de neurale buis, deze groeit uit tot het
ruggenmerg en de hersenen. In het tweede trimester van de zwangerschap vinden er processen
plaats die ervoor zorgen dat het neurale netwerk wordt opgebouwd. De processen die hiervoor
verantwoordelijk zijn, zijn de neurogenese; het ontstaan van zenuwcellen, de neurale migratie;
de verplaatsing van cellen naar plekken in de cortex en de maturatie; de rijping van de
zenuwcellen. Tijdens de neurogenese ontstaan de zenuwcellen, jonge zenuwcellen die zich
niet meer kunnen delen migreren vervolgens naar plekken in de cortex. Op de plek waar de
zenuwcellen hun functie gaan uitvoeren kunnen de zenuwcellen zich nog verder ontwikkelen,
onder andere de uitgroei van dendrieten en axonen vindt dan plaats. Vorming van nieuwe
zenuwcellen vindt alleen plaats tijdens de zwangerschap, bij de geboorte zijn alle zenuwcellen
al aanwezig op de plekken waar ze hun functie gaan uitvoeren.
Tijdens de eerste jaren na de geboorte zijn er nog veel ontwikkelingen gaande in het brein.
De normale ontwikkeling kenmerkt zich door het aangaan van meer verbindingen in het brein,
ook de myeline gaat de axonen meer omhullen, dit alles zorgt voor een vermeerdering van de
witte stof. Onder andere deze ontwikkelingen hebben als resultaat dat het hersenvolume van
een kind de eerste jaren snel groeit. Vervolgens vinden er processen plaats die de overmatige
en de niet of weinig gebruikte verbindingen vernietigen, het zogenaamde pruning. Bij de
geboorte bevat 1 hersencel ongeveer 2500 synapsen. Een kind van drie jaar heeft 15000
synapsen, maar ten gevolge van pruning is ten tijde van de volwassenheid de helft
weggesnoeid. Uiteindelijk blijven alleen de effectieve synapsen over, dit zorgt voor een betere
afstemming van netwerken met neuronen op de eisen van de omgeving.
Paragraaf 2: Abnormale ontwikkeling van het neurale systeem bij autisme
Veel onderzoekers denken dat er bij mensen die de stoornis autisme ontwikkelen al
vroegtijdig sprake is van afwijkende processen die ervoor zorgen dat het neurale systeem
anders functioneert. Verschillen in celstructuren en concentratie van cellen in bepaalde
hersengebieden doen vermoeden dat de neurogenese, migratie en maturatie iets anders
verloopt bij mensen met autisme. Onderzoekers hebben vele hypotheses bedacht en getoetst
die uitleg kunnen geven over de totstandkoming van de biologische afwijkingen in de
10
hersenen van mensen met autisme.
Serotonine, een bekende neurotransmitter, heeft een bepaalde invloed op de neurogenese.
De stof heeft met name een rol bij de differentiatie van de cellen en de vorming van synapsen.
Een aantal onderzoeken vonden hogere serotonine waarden bij mensen met autisme
(Newscaffer et al, 2002). Het aantal purkinje en granulaire cellen zijn in bepaalde delen van
het brein in veel mindere mate aanwezig (Belmonte et al, 2004), een defect in celdifferentiatie
door verhoogde serotonine waarden kan een plausibele verklaring zijn.
Reeline is een bepaald glycoproteïne dat aanwezig is in het zenuwstelsel van mensen en net
als serotonine invloed heeft op de differentiatie van cellen, ook wel maturatie genoemd. De
aanmaak van reeline wordt geregeld door het RELN-gen wat gelokaliseerd is op chromosoom
7, chromosoom 7 wordt ook in verband gebracht met een zwakte-gen voor autisme. Reeline is
belangrijk voor de ontwikkeling van het zenuwstelsel. Naast de celdifferentiatie speelt de stof
ook een rol bij de migratie van zenuwcellen. Een recent onderzoek vond lagere waarden van
reeline bij mensen die autisme hebben (Fatemi et al, 2005). Verhoogde serotonine waarden en
lage reeline waarden kunnen een verklaring bieden voor de defecten tijdens de neurogenese
die zorgen voor een ander functionerend neuraal systeem.
De hersenmassa’s van kinderen met autisme kenmerken zich door een afwijkende
ontwikkeling. Bij de geboorte is het brein van iemand met autisme normaal tot zelfs klein,
vervolgens groeien de hersenen veel sneller dan normaal (Courchesne, 2004). De aanmaak
van verbindingen door middel van synapsvorming loopt door tot latere leeftijd. Neurogenese
vindt, behalve in de hippocampus, alleen plaats tijdens de periode van opbouw van het
neurale systeem (Wegiel et al, 2010), dus tijdens de prenatale periode. Abnormaliteiten tijdens
de latere processen zoals synaptogenese en pruning bieden dus kijkend naar de snellere groei
van de massa van het brein bij kinderen met autisme op een bepaald punt in de ontwikkeling
een betere verklaring dan neurogenese.
Deze hypotheses worden nog onvoldoende ondersteund door data, de onderzoeken die zijn
uitgevoerd bevatten vaak participanten van oudere leeftijd waardoor er weinig kan worden
gezegd over de al afgespeelde processen in de hersenen. Het uitvoeren van longitudinale
onderzoeken bij kinderen op jonge leeftijd kunnen ons meer uitkomst bieden over de
biologische processen die optreden en de verandering van cellen en stoffen in de hersenen.
11
Paragraaf 3: Minikolommen
De afwijkende ontwikkeling van het neurale systeem tijdens de zwangerschap resulteert in
afwijkende celstructuren en een op een andere manier met elkaar in verbinding staand brein.
Deze afwijkende celstructuren en hersenbanen bij mensen met autisme hebben waarschijnlijk
een belangrijke rol bij de informatieverwerking. Hersenen bestaan uit witte en grijze stof,
deze hebben beide een belangrijke rol bij de informatieverwerking. Grijze stof bestaat
voornamelijk uit cellichamen en dendrieten, het verwerken van informatie is de functie van
deze stof. Witte stof zorgt voor de communicatie tussen zenuwcellen en bestaat voornamelijk
uit axonen. De mate van grijze en witte stof bij kinderen met autisme is verhoogd (Freitag,
Luders, Hulst, Narr, Thompson & Toga, 2009). De overmatige witte stof kan zich uiten in
meer axonen, wat resulteert in een verhoging van verbindingen. De grijze stof kan zich
manifesteren in een overmatige hoeveelheid neuronen of andere cellen.
Minikolommen zijn groepen cellen die zich bevinden in de neo-cortex, een gebied dat zich
voornamelijk bezig houdt met hogere orde functies. De cellen liggen in verticale rijtjes en
bestaan ongeveer uit 80 tot 120 neuronen. De neuronen zijn zowel interneuronen als pyramide
cellen (Courchesne & Pierce, 2005). Informatie wordt uitgezonden vanuit de kern en wordt
door omliggende inter-neuronen afgeremd zodat de minikolommen rondom niet worden
geactiveerd. In het autistische brein is de grootte van de minikolommen verkleind, maar het
aantal cellen daarbinnen is vergroot. De neuronen binnen zo’n minikolom zijn ook kleiner, er
bevinden zich bovendien kleinere ruimtes tussen de minikolommen (Belmonte, Cook,
Anderson, Rubenstein, Greenough, Beckel- Mitchener, 2004). Zie figuur 1.
Figuur 1 Minicolumns bij mensen zonder en met
autisme (Belmonte et al, 2004)
Tijdens de neurogenese, migratie en maturatie ontwikkelen neuronen maar ook
minikolommen zich. Het aantal cellen binnen een minikolom, hangt af van het aantal delingen
12
die de voorlopercel heeft gedaan voordat de migratie begint (Casanova, Buxhoeveden,
Switala, Roy, 2002). Het aantal cellen binnen een minikolom is groter, dus meer celdelingen
tijdens de neurogenese lijkt een mogelijke verklaring. Ook kunnen uitwendige oorzaken, zoals
hormonen en inwendige signalen, zoals regelgenen in een cel die de aanmaak van eiwitten
beïnvloeden (ook wel groeifactoren genoemd) invloed hebben op celdelingen. Deze processen
kunnen alle betrokken zijn bij de ontwikkeling van de minikolommen, maar welke invloed
heeft bij het ontstaan van autisme is onbekend.
Meer minikolommen zorgt ook voor het ontstaan van meer verbindingen in de regionen
waar zich meer minikolommen bevinden, wat resulteert in meer witte stof, het aantal
verbindingen heeft effect op de informatieverwerking en daarom het functioneren van de
patiënt. Een hypothese is dat het aantal verbindingen binnen bepaalde hersengebieden bij
mensen met autisme verhoogd is, waar bij normale mensen de niet-functionele verbindingen
worden gesnoeid kunnen er bij mensen met autisme veel onnodige verbindingen intact
blijven.
Onderzoeken naar minikolommen zijn er relatief weinig omdat deze theorie pas recent is
overwogen. Een onderzoek uit 2006 richtte zich op minikolommen in de cortex, significant
verkleinde minikolommen werden gevonden in de Brodmann gebieden 10 en 24; deze
gebieden vormen delen van de prefrontaalkwab (Casanova, Kooten van, Switala, Engeland
van, Heinsen & Steinbusch, 2006). In delen van de occipitale cortex werden geen
abnormaliteiten ontdekt (Courchesne & Pierce, 2005). Ook zagen onderzoekers dat neuronen
in de amygdala en de hippocampus abnormaal dicht op elkaar gepakt waren (Belmonte et al,
2004).
Uit onderzoek blijkt dat het aantal purkinje en granulaire cellen in de cerebrale cortex juist
lager is bij mensen met de ontwikkelingsstoornis autisme (Belmonte et al, 2004). Purkinje
cellen zijn belangrijk bij de integratie van informatie en maken de stof GABA vrij die
omliggende zenuwcellen kan afremmen. Lage aantallen purkinje cellen leiden tot disinhibitie
van de cerebrale diepe nuclei. Dit is te verklaren doordat de remmende werking van de
purkinje en granulaire cellen nu gedeeltelijk wegvalt. Daardoor ontstaat er een overmatige
stimulatie van de thalamus en de cerebrale cortex (Belmonte et al, 2004). De gegevens over
de opbouw van minikolommen en de lage aantallen inhiberende cellen kunnen een verklaring
zijn voor het feit dat mensen met autisme zich vaak zo bedolven voelen door prikkels.
13
Paragraaf 4 Connectiviteit in het brein
Een hypothese is dat er bij patiënten met autisme sprake is van een lage signaalruisverhouding, wat resulteert in het minder kunnen selecteren van binnenkomende
informatie. Het kan zich manifesteren op twee manieren, het netwerk kan teveel verbindingen
hebben, waardoor er teveel informatie wordt binnengelaten en het signaal wordt bedolven, er
kan als het ware minder worden geselecteerd tussen de prikkels die binnenkomen. Of het
netwerk heeft te weinig verbindingen waardoor het signaal zoek raakt tussen de rest van de
binnenkomende prikkels (Belmonte et al, 2004). Een hypothese luidt dat er overmatige
connectiviteit bestaat op korte afstand en binnen bepaalde hersengebieden. En mindere
connectiviteit bestaat tussen hersengebieden die zich relatief op grotere afstand van elkaar
bevinden.
De overmatige connectiviteit binnen bepaalde gebieden in de cortex kan een gevolg zijn
van de abnormaal dicht bepakte minikolommen en de in mindere mate aanwezige purkinje en
granulaire cellen. Hoge levels van excitatie en lage levels van inhibitie kunnen zorgen voor
het rumoerige brein dat iemand met autisme ervaart (Rippon, Brock, Brown & Boucher,
2007). De hoge levels van excitatie hebben te maken met de grote hoeveelheid cellen binnen
een minikolom en de kleinere lege ruimtes rondom, die normaal als bufferzone dient. Binnen
een bepaald gebied waar minikolommen in grote mate aanwezig zijn, kan het zo zijn dat er
een verminderd vermogen ontstaat om prikkels af te remmen binnen en tussen
minikolommen. Dit komt doordat er minder vezels tussen de cellen in de minikolommen
liggen, die normaal zorgen dat signalen niet de omliggende minikolommen bereiken. Dit
resulteert in het vervagen van de grenzen waarbinnen een normale cel zou reageren,
minikolommen worden minder selectief dan normaal. En cellen reageren op responsen in veel
grotere mate dan effectief zou zijn (Courchesne & Pierce, 2005). Dit zou kunnen resulteren in
het overmatig activeren van neuronen rondom, waardoor er veel connectiviteit binnen
bepaalde hersengebieden kan zijn.
Het corpus callosum is de hersenbalk die de twee hemisferen met elkaar verbindt. Een
aantal connecties op lange afstand lopen onder andere door het copus callosum. Uit meerdere
onderzoeken kwam naar voren dat het corpus callosum bij mensen met autisme verkleind is
(Freitag et al, 2009; Hardan, Pabalan, Gupta, Bansak, Melhem & Fedorov, 2009). Het corpus
callosum bestaat voornamelijk uit witte stof die zorgt voor de informatieoverdracht tussen de
linker en rechter hersenregionen. Onderzoek van Barnea-Goraly et al. (2004) vond inderdaad
de vermindering van witte stof in het corpus callosum. De verkleining van deze structuur en
14
de mindere mate van witte stof kan effecten hebben voor de mate van connectiviteit tussen
bepaalde hersenregionen.
Om de hypothese van afwijkende connectiviteit te toetsen is er informatie nodig over de
connecties binnen het brein. Bij een onderzoek tijdens een visuele-spatiële aandacht taak werd
met behulp van EEG (elektro-encefalografie) en fMRI (functional Magnetic Resonance
Imgagin) gekeken naar het patroon van activiteit in het brein. Sensorische stimulatie zorgt
voor een abnormaal grote activiteit in het hele sensorische gebied in de hersenen. Zowel
aandacht vragende als niet aandacht vragende stimuli resulteren in veel activiteit van de
hersengebieden, maar tegelijkertijd een verkleining van het vermogen op te selecteren tussen
deze prikkels. Gebieden in de hersenen die zorgen voor integratie van stimuli tot een beeld
vertonen minder activiteit (Belmonte, 2000). Een ander onderzoek zag ook abnormaal grote
activiteit in de pariëtale cortex bij een taak waarbij bepaalde afleiders in de taak moesten
worden genegeerd ook zagen ze een lage activiteit in de prefrontale en de mediale temporale
cortex, verantwoordelijk voor integratie (Belmonte & Baron-Cohen, 2004).
Recent is er een techniek ontworpen, de zogenaamde DTI (diffusion tensor imaging)
techniek, die witte stof banen kan zien in het brein (Rippon et al, 2007). Barnea-Goraly,
Kwon, Menon, Eliez ,Lotspeich & Reiss (2004) gebruikten als eerste deze techniek en vonden
bewijs voor de mindere connectiviteit op lange afstand hypothese. Er werd wederom een
verminderde mate van witte stof gevonden in het copus callosum. Een mindere mate van witte
stof betekent dat er minder verbindingen in de corpus collosum zijn. Het is nog onzeker in
welke gedeelten van het corpus callosum de grootste verkleining te zien is, specificatie is
nodig om precies te zien welke connecties tussen welke hersengebieden minder verbindingen
bevatten. Om vervolgens deze connecties te verbinden aan cognitieve functies.
Connecties in het brein kunnen ook op een andere manier worden afgeleid. De activiteit in
hersengebieden kan ons iets vertellen over welke hersengebieden samenwerken maar ook in
welke mate. Door fMRI kunnen hersengebieden worden geïdentificeerd die actief zijn tijdens
bepaalde taken. Dit wordt gedaan door middel van BOLD (Blood oxygen level dependent), de
zuurstoftoevoer naar bepaalde hersengebieden laat zien welke hersengebieden actief zijn bij
bepaalde taken en in welke mate. Door middel van deze techniek zijn er al verschillende
netwerken zichtbaar gemaakt die minder activiteit vertonen. Deze netwerken zijn
verantwoordelijk voor begripsvorming van zinnen (Just, Cherkassky, Keller & Minshew,
2004) en planning van acties en geheugen (Rippon et al, 2007).
Rippon et al (2007) spreekt van functionele afstanden in de hersenen. Gebieden die veel
connecties met elkaar hebben zijn functioneel dichtbij terwijl gebieden die minder connecties
15
met elkaar hebben functioneel verder van elkaar af liggen. Rippon et al (2007) vonden een
grotere functionele afstand tussen het limbisch systeem en andere gebieden in de cortex. De
connectiviteit is laag tussen deze gebieden. Binnen de temporaalkwab werd er meer
connectiviteit gemeten. Horwitz & Rumsey (1994) vonden verminderde correlaties tussen
activiteit gemeten in de frontale cortex en andere brein regionen, daardoor kan worden
geconcludeerd dat er verminderde connectiviteit tussen de frontale cortex en lagere orde
hersendelen bestaat. Dit kan invloed hebben op de efficiënte informatiewerking in deze kwab
maar ook met de connectiviteit met de andere kwabben. De frontale kwab is onder meer
verantwoordelijk voor integratie van informatie.
Deze resultaten laten zien dat er veel verschil is in connectiviteit binnen kwabben en tussen
kwabben, wat de theorie van overmatige connectiviteit binnen breinregionen en mindere
connectiviteit tussen breinregionen ondersteunt.
16
4. Afwijkende hersenstructuren
De afwijkende ontwikkeling van het neurale netwerk heeft ook invloed op de ontwikkeling
van hersenstructuren. Al lange tijd wordt er onderzoek gedaan, door middel van neuroimaging
en neuro-anatomische studies, naar abnormaliteiten binnen het brein van mensen met autisme.
Een longitudinale studie van Hashimoto Tayama, Murakawa, Yoshimoto, Miyazaki &
Harada (1995) onderzocht de ontwikkeling van meerdere hersenstructuren tussen de leeftijd
van 0 en 20 jaar. Mensen met autisme werden vergeleken met gezonde mensen. De
hersenstam, met daarin het midbrain, de pons en de medulla oblongata, en het cerebellum
werden onderzocht. Het onderzoek keek naar de massa van de hersenstructuren. Bij de
geboorte waren alle structuren significant kleiner als in de controle groep. In beide groepen
groeide de hersenstam, zowel de medulla oblongata als het midbrain in hetzelfde tempo als
de controle groep. De pons en het cerbellaire vermis lagen 1 t/m 5 en lagen 7 en 8 groeiden
wel significant sneller. Maar uiteindelijk bleven alle structuren van patiënten met autisme
significant kleiner dan die van de controle groep. Dit kwam doordat de grootte van de
hersenstructuren bij de geboorte al zoveel kleiner was dan normaal dat zelfs snelle groei dit
verschil niet meer kon goedmaken. Hashimoto (1995) sprak over hypoplasie, een onvolledige
ontwikkeling van een orgaan doordat er een te kleine hoeveelheid cellen aanwezig is, dit kan
te wijten zijn aan processen tijdens de prenatale periode. Zie tabel 1 en 2 voor de resultaten
van het onderzoek van Hashimote et al (1995).
Tabel 1 Hashimoto et al,
1995. In deze tabel wordt
in verschillende
leeftijdsgroepen gekeken
naar de massa van
verschillende
hersenstructuren. In deze
tabel wordt er gekeken
naar de hersenstam in
zijn geheel, vervolgens
naar het midbrain, de
pons en de mudulla
oblongata. In dit
onderzoek kwam naar
voren dat bij de geboorte alle hersenstructuren bij kinderen met autisme significant kleiner waren vergeleken met de
controle groep. Dit verschil bleef ook bij oudere leeftijd significant.
17
Tabel 2 Hashimoto et al, 1995. In deze tabel wordt in verschillende leeftijdsgroepen gekeken naar de massa van
verschillende hersenstructuren. In deze tabel wordt er naar het cerebellum gekeken in het geheel, en vervolgens naar
de verschillende lagen in het cerebellum. In dit onderzoek kwam naar voren dat bij de geboorte alle hersenstructuren
bij kinderen met autisme significant kleiner waren vergeleken met de controle groep. Dit verschil bleef ook bij oudere
leeftijd significant.
Het cerebellum, de amygdala en de hippocampus worden in veel onderzoeken als
afwijkend omschreven (Belmonte et al, 2004). Maar in veel onderzoeken werd niet rekening
gehouden met de vergrote hersenmassa, in de onderzoeken waar daar wel rekening mee werd
gehouden viel de significante vergroting in veel gevallen weg, er was in proportionele zin
geen sprake van vergroting (McCaffery & Deutsch, 2005). Bijvoorbeeld Sparks et al (2002)
vonden dat de hippocampus en de amygdala van kinderen met autisme vergoot waren in
vergelijking met normaal; kinderen met een achterstand hadden juist een kleinere
hippocampus vergeleken met normaal. Als het vergrote cerebrum werd meegenomen in het
onderzoek waren er geen significante verschillen meer bij autistische kinderen. Dus in
proportie waren de hersenstructuren normaal. Echter in een aantal onderzoeken bleek de
hippocampus wel significant vergroot bij volwassenen met autisme (Schumann et al, 2004).
Opvallend is dat de neurogenese in de hippocampus als enige doorloopt tot in de
volwassenheid, in andere gebieden van het brein is dit nog niet aangetoond.
Belmonte et al (2004) bespreekt onderzoeken naar hersenstructuren en sprak over een grote
mate van heterogeniteit. Veel onderzoeken zagen volume verschillen in het cerebellum en de
18
hersenstam, maar met tegengestelde uitkomsten. Zowel vergrote als verkleinde cerebellums
werden gevonden in onderzoeken. Vooral onderzoeken die volwassenen breinen
onderzochten konden niet tot een eenduidige conclusie komen over afwijkingen
hersenstructuren (Belmonte, 2004). Dit kan komen doordat het brein van volwassenen al
langere tijd geleden onderhevig is geweest aan de kritieke periode van ontwikkeling tijdens de
prenatale periode en de eerste levensjaren. Het grote vermogen van het brein tot plasticiteit
kan de oorsprong van deze defecten ook maskeren.
19
5. De longitudinale ontwikkeling van de hersenen bij personen met autisme
Het meest bekende uiterlijke kenmerk van autisme is de hoofdmassa, die vaak als groter
wordt gezien. Waarschijnlijk worden kinderen met autisme juist geboren met een licht
verkleinde hersenmassa. Courchesne (2004) deed een longitudinaal onderzoek naar de
hersenmassa bij autisten. In figuur 4 wordt gekeken naar de groei van de hersenen van
mensen met autisme gedurende de eerste maanden van het leven. Naargelang het kind met
autisme ouder wordt groeit de massa van het brein significant in vergelijking met dat van
normale kinderen.
Figuur 4: Onderzoek van Courchesne (2004). In
dit figuur zie je hoe de massa van de hersenen
groeit naar mate de tijd verstrijkt in maanden. De
Z-score nul representeert de hersenmassa van
normale kinderen. Bij de geboorte is de
hersenmassa significant kleiner bij kinderen met
autisme, na 6 tot 14 maanden is de massa 1
standaarddeviatie boven het gemiddelde van
gezonde kinderen. In deze figuur worden ook de
p-waardes vermeld.
Een studie naar de leeftijdperiode van twee tot vier jaar wees erop dat 90% van de kinderen
met de stoornis autisme een vergrote hersenmassa hadden van ongeveer 10% (Courchesne,
Carper & Akshoomoff, 2003). Sparks et al (2002) vonden ook een significant vergroot
cerebrum van ongeveer 10% bij kinderen van 3 en 4 jaar. Tussen het derde en vijfde
levensjaar wordt de maximale hersenmassa bereikt, bij een normaal brein gebeurt dit pas rond
het 15e levensjaar (Courchesne et al, 2003).
Na de abnormaal snelle groei van de hersenen gebeurt er iets opmerkelijks, het brein van de
patiënt stopt met overmatig groeien en gaat over in een langzame tot stagnerende groei. Na
een aantal jaar bestaan er geen verschillen meer tussen de hersenmassa’s van kinderen met en
zonder autisme. Carper, Moses, Tigue & Courchesne (2001) bevestigen dat er sprake is van
een afwijkende ontwikkeling van het cerebrum. Het onderzoek vergeleek kinderen, met en
zonder autisme, van de leeftijd 2 tot de leeftijd 11. Bij de jongste groep, leeftijd tussen de
20
twee en vier jaar, was er een duidelijke vergrote massa van de hersenen te zien bij de kinderen
met autisme manifesterend in zowel grijze als witte stof. Bij de groep met oudere kinderen
waren er geen significante verschillen meer te zien.
Veel onderzoeken vonden dan ook geen verschillen in hersenvolume bij hogere leeftijden.
Een longitudinale studie van Hardan, Libove, Keshavan, Melhem & Mishew (2009) deed
onderzoek naar de verandering van hersenvolume bij kinderen tussen de 8 en 12 jaar en vond
geen significante verschillen tussen autistische kinderen en normale kinderen kijkend naar de
twee meetmomenten in de studie. Rond de leeftijd van 10 is het hersenvolume dus niet meer
afwijkend vergeleken met dat van gezonde kinderen.
Een grafiek van Redcay & Courchesne (2005) laat met behulp van veel
onderzoeksresultaten zien hoe het hersenvolume van mensen met autisme verandert.
Figuur 2: In deze figuur zijn vele uitgevoerde studies naar hersenvolume bij mensen met autisme in een grafiek gezet.
Je ziet het verschil in hersenvolume in procenten tussen mensen met en zonder autisme. Z-score 0 representeert
normale hersenmassa’s.
Zeegers et al (2009) vonden geen significante verschillen in hersenvolume tussen kinderen
met autisme en kinderen die ontwikkelingsachterstand hadden. De kinderen waren tussen de
twee en de zeven jaar oud. Bij autisme is er ook sprake van een ontwikkelingsachterstand,
daarom zouden deze resultaten erop kunnen wijze dat de afwijkende hersenmassa’s gevonden
in andere onderzoeken duiden op tekenen van ontwikkelingsachterstand en niet op de
specifieke kenmerken van autisme. Sparks et al (2002) vergeleken dezelfde groepen in de
leeftijd van drie tot vier jaar, en vonden wel een vergroot cerebrum bij kinderen met autisme.
De leeftijdsperiode bij het onderzoek van Zeegers (2009) is vrij breed, waardoor
ontwikkelingsafwijkingen die zich binnen deze periode hebben afgespeeld onopgemerkt
21
kunnen blijven.
Autisme gaat vaak gepaard met mentale retardatie. Mensen met mentale retardatie kenmerken
zich door een kleinere hoofdomtrek (Zeegers et al, 2009). Freitag et al (2009) nam de
kinderen met autisme met een IQ van 70 tot 110, dus laag tot normale IQ’s apart, en zag juist
in deze groep de meeste vergroting van het totale brein was te zien. In een ander onderzoek
(Lotspeich et al, 2004) werden kinderen met hoog functionerend autisme, laag functionerend
autisme en kinderen met het syndroom van Asperger vergeleken op basis van IQ en de mate
van grijze stof. Kinderen met zowel hoog als laag functionerend autisme hadden meer grijze
stof, kinderen met Asperger niet. De kinderen met Asperger hadden een relatief hoger IQ als
de kinderen met hoog functionerend autisme. De resultaten kunnen erop wijzen dat IQ
samenhangt met grijze stof abnormaliteiten. En dus niet zozeer samenhangt met de andere
abnormaliteiten in gedrag te zien bij kinderen met autisme. IQ is dus een belangrijke variabele
die in onderzoeken meegenomen moet worden om de onderzoeksresultaten op een juiste
manier te kunnen interpreteren
De frontale kwab kwam vaker naar voren als de kwab waar sprake was van de meeste
hyperplasie (Carper et al, 2001). Zowel de mate van grijze als witte stof zijn vergroot in deze
kwab. De occipitale kwab kwam als de minst vergrote kwab naar voren.
Courchesne et al (2001) vonden dat er een vergrote hoeveelheid witte stof in het cerebrum
en cerebellum aanwezig was. In het cerebrum was daarnaast ook een vergrote mate van grijze
stof aanwezig. Witte stof is belangrijk in verbindingen tussen hersengebieden. Door naar de
mate van grijze en witte stof te kijken kunnen conclusies worden getrokken over de kwaliteit
van de connecties in de hersenen. Hoewel de studies naar grijze en witte stof veel
inconsistenties bevatten, neigen recente studies meer naar een vergrote mate van grijze stof en
een vergrote mate van witte stof bij kinderen onder de 4 jaar met autisme (Freitag et al, 2009).
Bij volwassenen was er geen sprake meer van een verschil, de verschillen trekken zich recht,
dit in dezelfde trend als is gezien bij het hersenvolume. In de leeftijdsperiode van 4 tot 9
groeit de witte stof bij kinderen zonder autisme in de frontale en pariëtaalkwab 45%. Bij
kinderen met autisme is dit maar 13 %. Bij de temporaalkwab was dit 22% bij de nietautistische kinderen in vergelijking met 2%. Dit vormt een extra bewijs voor de langzamere
groei van het hersenvolume bij kinderen met autisme na de leeftijd van 4 (Carper et al, 2001).
Carper et al (2001) concludeerden dat de groei van witte stof op oudere leeftijd significant
langzamer was. Just et al (2004) vonden vervolgens ook resultaten die erop wezen dat er
sprake was van overmatig pruning, het snoeien van verbindingen.
Ook de mate van grijze stof lijkt ongeveer eenzelfde trend te volgen als het totale
22
hersenvolume en de witte stof. In jonge leeftijdsgroepen, tussen de een en de vier jaar, werden
er vaker grotere hoeveelheden grijze stof gevonden, terwijl in de leeftijdsgroep van 12 tot 16
jaar normale hoeveelheden grijze stof werden gemeten (Courchesne et al, 2003; Hardan et al,
2009).
Deze resultaten impliceren een afwijkende ontwikkeling van de hersenen, beginnend met
een te snelle groei van de hersenen tot de leeftijd van 3, en vervolgens een stagnering van
deze groei, waardoor de hersenvolumes van volwassen mensen met autisme en zonder
uiteindelijk gelijk uitkomen. Deze zelfde trend is te zien bij mate van grijze en witte stof, de
op latere leeftijd normale volumes zijn waarschijnlijk het gevolg van overmatig pruning.
23
Consequenties van de afwijkende rijpingsprocessen voor de informatieverwerking.
Paragraaf 1: Centrale coherentie
De connectiviteit theorie van autisme beweert dat de informatieverwerking op lange afstand,
dus tussen breinregionen die relatief verder van elkaar weg staan, minder goed verloopt. Dit
kan zich ook vertalen in het feit dat het brein van iemand met autisme moeite heeft met het
integreren van stukjes van informatie tot een geheel, dit wordt ook wel centrale coherentie
genoemd. Centrale coherentie is de vaardigheid om informatie globaal te willen interpreteren.
Mensen hebben altijd de neiging om de context in het oog te houden en dingen op een globale
manier zin te willen geven (Happé & Frith, 2006). Mensen met autisme ervaren de wereld
daarentegen vaak in fragmenten en hebben moeite deze prikkels om te zetten tot een coherent
beeld. De wereld wordt daardoor vaak als een chaos ervaren en routine wordt
noodzakelijkerwijs heel belangrijk wordt voor mensen met autisme. Autistische personen
hebben moeite met het zich bevinden in nieuwe en onverwachte situaties. Ook herhalende
handelingen en zich focussen op een bepaalde hobby is een uitweg voor de chaos die wordt
ervaren in het hoofd van iemand met autisme.
Er bestaan verschillende onderzoeken die de mate van centrale coherentie kunnen meten bij
mensen. Happé & Frith (2006) bespreekt onderzoeken gerelateerd aan de centrale coherentie
theorie. Bepaalde testen zoals de Block design en de embedded figures test zijn goede
voorspellers van centrale coherentie, de resultaten waren consistent, mensen met autisme doen
deze taken over het algemeen slechter. Maar er werden bij andere testen, die ook de centrale
coherentie lijken te meten, veel inconsistenties gevonden. Daarom spraken Happé en Frith
(2006) over het verschil tussen globale en locale coherentie. Bepaalde testen zoals de picture
arrangement, een subtest van de wechsler adult intelligence scale (WAIS), gaan relatief goed
omdat de participanten gebruik maken van locale coherentie, door middel van “chaining”
worden plaatjes een voor een aan elkaar gekoppeld kijkend naar bepaalde kenmerken van het
voorafgaande plaatje, bij deze test wordt er geen gebruik gemaakt van globale coherentie. Dit
is een vrij recente hypothese, onderzoek dat het verschil tussen deze twee typen van
coherentie vergelijkt met behulp van goed afgebakende testen moet nog bewijs leveren.
Een andere hypothese die is bedacht na de vele inconsistente bevindingen is de theorie van
contextblindheid. Centrale coherentie bestaat eigenlijk uit twee onderdelen, het
samenbundelen van informatie en deze vervolgens een betekenis geven (Vermeulen, 2007).
Een hypothese is dat kinderen met autisme niet zozeer moeite hebben met het samenbundelen
van informatie maar moeite hebben met er vervolgens een betekenis aan te geven. Veel
24
onderzoek kijkt vooral naar het eerste aspect, het globaal waarnemen van stimuli.
Onderzoeken komen vaak tot de conclusie dat mensen die de stoornis autisme hebben
informatie stukje voor stukje interpreteren, en zich richten op details in plaats van naar het
globale plaatje te kijken. Maar bewijs voor het mindere vermogen tot globaal interpreteren is
er weinig, gedacht wordt dan ook dat mensen simpel een voorkeur hebben voor het kijken
naar aspecten apart en dat globaal interpreteren hun meer moeite en tijd kost (Happé & Frith,
1995). Het andere aspect van centrale coherentie, het toevoegen van een betekenis aan het
globaal waarnemen heeft weinig aandacht gekregen. Gedacht wordt dat daar ook meer de
moeilijkheid zit bij mensen die de stoornis hebben (Vermeulen, 2007). Het weinige onderzoek
naar dit tweede aspect resulteerde ook in minder tegenstrijdige resultaten. Mensen met
autisme hadden bijvoorbeeld moeite met taken waarin werd gevraagd om voorwerpen die niet
in de context paste te identificeren, ook het vinden van de juiste uitspraak bij homografen
waarbij naar de context van de zin moest worden gekeken vormde een probleem. De
hypothese die wordt gesteld is dat mensen met autisme moeite hebben bij het onmiddellijk
zien van de context. Dit is een vrij recente benadering van de centrale coherentie theorie,
toegespitste testen die het verschil tussen de twee stappen van centrale coherentie kunnen
meten kunnen zorgen voor het beter toetsen van deze theorie.
De afwijkende hersenstructuren, de overmatige zenuwcellen, de verbindingen in bepaalde
gebieden en de in mindere mate aanwezige verbindingen in andere delen van het brein hebben
invloed op de informatieverwerking van de patiënt. De omgeving als een chaos ervaren, wat
vaak wordt genoemd door patiënten, is waarschijnlijk ook een resultaat hiervan. Efficiënte
samenwerking tussen bepaalde hersengebieden is noodzakelijk om informatie te koppelen.
Het corpus callosum is significant verkleind, in dit gedeelte van de hersenen worden de linker
en de rechter hemisfeer verbonden met elkaar. Bijvoorbeeld de connectie tussen het linker
frontale gedeelte van de hersenen met de rechter pariëtale kwab houdt verband met integratie
tussen taal en ruimtelijk denken. Just, CherKassky, Keller, Kana & Minshew (2007) vonden
dat er een verband was tussen de mate waarin de taken goed gaan en de grootte van het corpus
callosum. Hoe kleiner het corpus callosum hoe minder goed de taken gaan.
De prefrontale cortex en de pariëtale cortex zijn belangrijk voor de integratie van
informatie. De pariëtale cortex houdt zich vooral bezig met de integratie van sensorische
informatie. Horwitz & Rumsey (1994) vonden verminderde correlaties tussen de activiteit in
de frontale cortex en andere brein regionen, daardoor kan worden geconcludeerd dat er
verminderde connectiviteit tussen de frontale cortex en lagere orde hersendelen bestaat, wat
kan resulteren in een laag vermogen tot integratie. Een ander onderzoek zag ook abnormaal
25
grote activiteit in de pariëtale cortex bij een taak waarbij afleiders moesten worden genegeerd
en een lage activiteit in de prefrontale en de mediale temporale cortex, verantwoordelijk voor
integratie (Belmonte & Baron-Cohen, 2004).
Met behulp van fMRI- studies kwamen onderzoekers tot de conclusie dat er meer
minikolommen in bepaalde gebieden in de frontale cortex zaten, zo ook de fronto-polar cortex
die verantwoordelijk is voor het integreren van informatie en het vermogen om relaties te zien
(Casanova et al, 2006).
De hypothese van contextblindheid kan ondersteund worden door de theorie over
verhoogde bottom-up en verlaagde top-down werking in de hersenen bij mensen met autisme
(Vermeulen,2007). Bij top down processen is er al sprake van voorkennis over de omgeving,
en er wordt gezocht naar dingen in de omgeving die in overeenstemming zijn met deze
voorkennis. Mensen met autisme hebben juist een bottom up gerelateerde strategie van
denken, eerst is er perceptie en vervolgens wordt er naar de context gezocht, deze strategie is
relatief minder efficiënt en langzamer ( Vermeulen, 2007). Bij mensen met autisme vertaald
dit in het hebben van meer verbindingen op lokaal niveau en minder op grote afstand. De
oorzaak die wordt aangedragen voor dit probleem is een stoornis in pruning, het snoeien van
hersenverbindingen.
Paragraaf 2 Sensorische gevoeligheid
In tegenstelling tot de verminderde capaciteit om globaal informatie te interpreteren hebben
mensen met autisme wel een heel goed oog voor details. Dit wordt ook wel eens sensorische
overgevoeligheid genoemd, dit kan zich bijvoorbeeld uiten in het vermogen om kleine
verschillen in geluid of licht te detecteren die normaal niet te horen of te zien zijn. Of een
bepaald boek te vinden in een boekenkast binnen enkele seconden ( Happé & Frith, 2006).
Maar deze overgevoeligheid kan ook leiden tot ongemakken, zo kunnen met zich zo
overspoeld voelen door prikkels dat dit leidt tot pijn, angst of paniek.
Veel onderzoeken komen echter tot de conclusie dat er sprake is van normale functionering
op visuospatiele testen (Happé & Frith, 2006).
Bij een onderzoek tijdens een visuele-spatiële aandachtstaak werd met behulp van EEG en
FMRI gekeken naar het patroon van activiteit in het brein. Sensorische stimulatie zorgde voor
abnormaal grote activiteit in het hele sensorische gebied in de hersenen, zowel aandacht
vragende als niet aandacht vragende stimuli zorgen voor de activiteit van hersengebieden
(Belmonte, 2000). Fysiologisch onderzoek heeft ook aangetoond dat in het brein van iemand
26
met autisme een verhoogde activiteit gaande is in de gebieden die verband houden met
sensorische verwerking zoals de occipitale cortex maar een verminderde activiteit in gebieden
die zich met hogere orde informatieverwerking bezig houden (Belmonte et al, 2004). De
hypothese van overmatige connectiviteit in locale gebieden en mindere connectiviteit in
gebieden verder van elkaar weg zou een goede verklaring zijn voor het goede oog voor
details. Maar de onderzoeken naar sensorische overgevoeligheid wijzen eerder op het feit dat
het perceptueel vermogen van iemand met autisme normaal functioneert dan boven normaal.
Het verminderde vermogen van mensen met autisme om te kunnen selecteren tussen de vele
binnenkomende prikkels kan een verklaring zijn.
Happé & Frith (2006) bespreken in hun review dat er veel aanwijzingen zijn dat autistische
mensen meer gericht zijn op details, en dat er een sterke voorkeur is om informatie op een
lokaal niveau te interpreteren. Maar er is volgens Happé & Frith(2006) geen sprake van een
defect op het gebied van integratie of een sterke overgevoeligheid voor sensorische stimuli
maar van een cognitieve stijl.
Paragraag 3: uitvoerende functies
Onder uitvoerende functies worden hogere orde functies verstaan van de hersenen. Het
plannen van acties en het doelgericht oplossen van problemen, maar ook impulscontrole en
flexibiliteit zijn voorbeelden van uitvoerende functies (Ozonoff et al, 1991). Het gedrag van
mensen met autisme kenmerkt zich in het dagelijks leven ook door beperkingen in
uitvoerende functies. Gebeurtenissen die het vaste patroon van een dag in de war schoppen
zorgen voor veel stress. Daardoor klampen mensen met autisme zich vaak vast aan rituelen
en herhalen handelingen in een vaste volgorde. Ook lijken mensen met autisme niet
toekomstgebonden gedrag te vertonen, zoals het niet overzien van lange termijn
consequenties van hun gedrag.
Ozonoff, Strayer, Macmahon & Filloux (1994) veronderstelden dat patiënten met autisme
moeite hadden met het shiften van hun aandacht bij taken. Dit wordt ook wel cognitieve
flexibiliteit genoemd. Cognitieve flexibiliteit wordt gezien als een van de belangrijkste
onderdelen van uitvoerende functies. Het is nodig te kunnen veranderen van gedragingen en
is het essentieel om bepaalde gedragingen met elkaar te kunnen combineren. Rumsey (1985)
liet zijn participanten, zonder mentale retardatie, de Wisconsin Card Sorting Test doen. De
cognitieve flexibiliteit wordt tijdens deze taak gemeten. Participanten met autisme negeerden
27
significant vaker feedback en bleven sorteren op hun eerst gekozen kenmerk. De Tower of
Hanoi test en de Wisconsin card sorting test werden ook uitgevoerd door Ozonoff et al
(1991). Beide taken werden door de autistische groep slechter gemaakt. De resultaten konden
in 80% van de gevallen de diagnose autisme juist voorspellen. Echter een onderzoek met
alleen hoog functionerende autistische mensen vond geen verminderde prestaties op het
domein cognitieve flexibiliteit (Bogte, Flamma, van der Meere en van Engeland, 2008).
Waardoor weer de conclusie kan worden getrokken dat het slechter presteren op deze test
samenhangt met IQ.
De onderzoeken naar beperkingen in uitvoerende functies bij mensen met autisme vinden
over het algemeen verminderde prestaties op het gebied van probleemoplossing, planning,
taal en het geheugen (Prior & Hoffman, 1990; Steel, Gorman & Flexman, 1984). Over het
algemeen worden meer simpele taken door mensen met autisme goed gemaakt terwijl
complexe taken, gerelateerd aan taal en geheugen, slechter worden gemaakt. (Minshew &
Goldstein, 1998).
Uitvoerende functies worden gezien als functies die de frontale kwab, en dan vooral de
prefrontale kwab uitvoert. Afwijkingen in deze kwab kunnen dus de oorzaak zijn voor de
mindere vaardigheden die mensen met autisme hebben binnen de uitvoerende functies. Maar
ook de theorie van de mindere kwaliteit van connecties tussen bepaalde hersengebieden en de
frontaalkwab kan oplossing bieden voor dit probleem. Deze hypothese werd getoetst door
Just et al (2007). De TOL-test (Tower of London), gerelateerd aan de Tower of Hanoi, wordt
gebruikt om de vaardigheid planning te meten. Just et al (2007) onderzocht mensen met en
zonder autisme en liet ze deze taak uitvoeren. In deze taak wordt er door middel van
samenwerking van de prefrontale en pariëtale gebieden van de cortex het probleem opgelost.
Het corpus callosum is verantwoordelijk voor de verbinding tussen de hemisferen is ook
betrokken bij de verbinding tussen deze gebieden. Er was een lagere functionele
connectiviteit gemeten tussen deze twee delen van de hersenen bij mensen met autisme. De
uitkomsten van dit onderzoek ondersteunen de theorie van mindere connectiviteit tussen de
prefrontale en de pariëtale cortex. Er bleek ook een relatie te zijn tussen de grootte van een
gedeelte van het corpus collasum, het genu, en de mate van functionele connectiviteit. Hoe
kleiner het genu hoe minder de connectiviteit was (Just et al, 2007).
Mensen met lesies aan de prefrontale kwab vertonen bovendien gelijksoortige symptomen
zoals cognitieve flexibiliteit, het rigide en herhalende gedrag en impulsiviteit (Bogte et al,
2008), als mensen met autisme.
28
Paragraaf 4: Theory of mind
De “theory of mind” werd gezien als een mijlpaal in de cognitieve psychologie. Deze theorie
veronderstelt dat mensen de bekwaamheid hebben mentale toestanden en kennis toe te
schrijven aan anderen en aan zichzelf. De theory of mind is noodzakelijk om empatisch te
kunnen zijn. Mensen met autisme hebben moeite om dingen te zien vanuit een ander
perspectief. Deze theorie zou de verklaring kunnen geven voor het afwijkende sociale gedrag
dat mensen met autisme vertonen. Simon Baron-Cohen (1989) dacht dat mensen met autisme
niet beschikken over een theory of mind.
Het beschikken of de theory of mind kan onderzocht worden met behulp van een test, de
zogenaamde false-belief taak. Een voorbeeld is het bekende Sally en Anne-experiment. Een
zogenaamde eerste order false belief taak zou voor kinderen van 4 jaar geen probleem zijn.
Tweede orde false belief taken zou voor kinderen van 7 jaar normaal geen probleem vormen.
False-belief taken werden uitgevoerd door Ozonoff et al (1991). De twee taken werden beide
beduidend slechter gemaakt door de groep met autisme in vergelijking met normaal.
Deze beperkingen kunnen door middel van anatomisch onderzoek worden verklaard. Uit
onderzoek bleek dat de amandelkern licht vergroot was bij mensen met autisme (Sparks et al,
2002) echter het aantal neuronen in de amandelkern was lager (Courchesne, Pierce,
Schumann, Buckwalter, Kennedy & Morgan, 2007), deze verantwoordelijk is voor het
koppelen van emotie aan visuele input en deze op te slaan in het geheugen, dit helpt ons om in
bedreigende situaties adequaat te reageren. (Kolb & Whishaw, 2009). De temporaalkwab
wordt gezien als de kwab die samenhangt met empathisch vermogen. Ke et al (2009) vonden
abnormale witte stof microstructuren in de temporaalkwab. Beperkingen in sociaal gedrag is
een van de belangrijkste facetten in de stoornis, de frontale kwab wordt ook in verband
gebracht met sociaal gedrag. Meerdere onderzoeken vonden afwijkingen in de frontaalkwab,
zoals minder witte stof (Ke et al, 2009), minder functionele connectiviteit tussen de frontale
en de pariëtaalkwab (Just et al, 2004) en kleinere minikolommen (Courchesne & Pierce,
2005). Al deze bevindingen duiden erop dat de informatieverwerking binnen en naar deze
kwab waarschijnlijk anders verloopt. Problemen met empathie zijn het gevolg van
abnormaliteiten gevonden in de amygdala en de frontaalkwab.
29
5. Conclusie & discussie
In dit literatuuronderzoek is geprobeerd een antwoord te krijgen op de vraag wat de invloed is
van afwijkende rijpingsprocessen op de informatieverwerking bij mensen met autisme. Er is
begonnen te kijken naar de oorzaak van autisme, bij het ontstaan van de
ontwikkelingsstoornis spelen erfelijke factoren een grote rol. Waarschijnlijk zijn er een groot
aantal genen die een rol spelen bij de tot uiting komen van de autisme spectrum stoornissen.
In een bepaalde combinatie leidt dit tot de autistische stoornis, de vele andere combinaties die
mogelijk zijn leiden tot de diverse uitingsvormen die de stoornis kent. Variërend van kinderen
met autisme in combinatie met mentale retardatie tot kinderen met hoog functionerend
autisme(Rutter et al,1994). Er is veel onderzoek gedaan naar de precieze genen die
verantwoordelijk zijn voor de stoornis, bij de meeste onderzoeken komt chromosoom 7 naar
voren (Newscaffer et al, 2007). Maar op het stukje chromosoom kwetsbaar voor autisme
liggen nog honderden genen, dus verder onderzoek moet uitwijzen of er precieze genen
kunnen worden aangewezen verantwoordelijk voor autisme of dat er sprake is van mutaties
op verschillende genen. Omdat maar in gemiddeld 60 % van de gevallen beide kinderen van
een eeneiige tweeling autisme ontwikkelen (Bailey et al, 1995), zijn er in een aantal gevallen
ook omgevingsfactoren aanwezig die het wel of niet tot uiting komen van de stoornis kunnen
beïnvloeden. Recent is er een verband aangetoond tussen bepaalde virale infecties en
blootstelling aan neurotoxische stoffen tijdens de zwangerschap en de ontwikkeling van
autisme (Newschaffer et al, 2007). Maar andere conclusies over omgevingsfactoren werden
na replicatie vaak weerlegd, er kunnen nog geen welondersteunde conclusies worden
getrokken over de rol van omgevingsfactoren bij autisme.
Vervolgens is er gekeken naar de invloed van de genen,verantwoordelijk voor autisme, op
de processen tijdens de prenatale periode. Bepaalde genen zijn verantwoordelijk voor de
aanmaak van stoffen, en de afwijkingen gevonden in deze genen zorgen ook voor afwijkende
waarden van deze stoffen. Gen 5 is in verband gebracht met genen die vallen in de klasse die
verantwoordelijk zijn voor de aanmaak van eiwitten die belangrijk zijn voor de migratie van
neuronen naar hersendelen, deze eiwitten hebben ook een rol in de aanmaak van synapsen.
Afwijkende serotonine en reeline waarden zijn gevonden bij mensen met autisme, deze
stoffen zijn verantwoordelijk voor celdifferentiatie. Deze afwijkingen kunnen invloed
hebben op de neurogenese en daardoor de afwijkende opbouw van het neurale systeem.
De hypothese van overmatige connectiviteit in locale gebieden in het brein en mindere
connectiviteit tussen gebieden die relatief verder van elkaar af liggen kan ondersteunt worden
30
met hersenstructuurabnormaliteiten in het brein van iemand met autisme. Hoge levels van
excitatie veroorzaakt door onder andere de afwijkende minikolommen en lage levels van
inhibitie veroorzaakt door de mindere aantallen purkinje en granulaire cellen zorgen voor het
rumoerige brein van iemand met autisme. Dit is een heel aannemelijke theorie toch bestaat er
relatief weinig bewijs voor deze theorie, een aantal onderzoeken vonden inderdaad
minikolom abnormaliteiten maar in een beperkt aantal gebieden. Een aantal gebieden in de
frontale cortex hadden verkleinde minikolommen maar in de occipitale cortex waren geen
afwijkingen te zien(Casanova et al, 2006). De mindere kwaliteit van de hersenbanen op
langere afstand maken het vervolgens lastig deze prikkels met andere hersenregionen te
laten integreren. Dit is te zien door onder andere de verminderde connectiviteit die wordt
gemeten tussen de frontale cortex en de andere kwabben.
Hersenstructuur abnormaliteiten worden in veel onderzoeken gevonden, toch komen veel
onderzoeken tot tegenstrijdige conclusies. Over het corpus callosum zijn veel onderzoeken
het eens, de witte stof bij mensen met autisme in veel gevallen verkleind. Wat een extra
argument vormt voor de mindere connectiviteit hypothese op lange afstand. De andere
hersenstructuren zijn in het ene geval vergroot in het andere geval verkleint. Dat er
abnormaliteiten bestaan is met zekerheid te zeggen maar over hoe deze zich precies
manifesteren kunnen geen eenduidige conclusies over worden getrokken. Er is sprake van
een grote mate van heterogeniteit in de autistische hersenen ook loopt de manier uiting van
de symptomen van autisme sterk uiteen. Geen enkel mens met autisme is hetzelfde waardoor
ook niet zomaar kan worden geconcludeerd dat het brein van mensen met autisme zich
hetzelfde manifesteert. Het neurale netwerk is zo complex en het feit dat het brein onderhevig
is aan plasticiteit maakt het ook erg complex om volwassen breinen met elkaar te vergelijken.
Daarom is het belangrijk dat er meer onderzoek wordt gedaan naar kinderen met autisme in
de kritieke periode, de leeftijd van 0 tot 5 jaar, waarin de meeste veranderingen optreden in
het brein. De grote mate van heterogeniteit en de complexe processen die plaatsvinden in het
brein maakt het lastig om bepaalde gelokaliseerde abnormaliteiten te verbinden aan
specifieke cognitieve deficieten (Muller, 2007).
Veel onderzoeken naar hersenmassa komen tot ongeveer dezelfde conclusie de
hersenmassa’s van kinderen met autisme ontwikkelen zich afwijkend. Kinderen worden
geboren met een relatief klein hersenvolume, waarna een abnormaal snelle groei volgt. Na de
leeftijd van ongeveer 5 jaar is er een stagnatie te zien in groei, waarna hersenvolumes gelijk
komen met die van normale kinderen. Dezelfde trend is te zien bij de mate van grijze en
witte stof in de hersenen van mensen met autisme.
31
Defecten in pruning kunnen de oorzaak zijn voor veel van de abnormaliteiten in de
hersenen bij mensen met autisme. Een mindere mate van pruning op jonge leeftijd kan
oplossing bieden voor de grote hersenvolumes en de grote mate van witte stof. Ook meer
verbindingen op lokaal niveau en minder op langere afstand kan het gevolg zijn van een
defect in het snoeien van verbindingen maar kan ook te wijten zijn aan het overmatig ontstaan
van synapsen.
In tal van onderzoeken wordt wel gebruik gemaakt van kleine aantallen respondenten, en
veel onderzoeken worden dezelfde respondenten onderzocht. Toch wordt er in deze kleine
samples vaak dezelfde trend gezien kijkend naar de hersenvolumes. Diagnose van autisme
wordt meestal tussen de 2 en 4 jaar gedaan (Courchesne et al,2007). Ook zijn de eerste
signalen van autisme al vaak vanaf de leeftijd van één te zien, namelijk verminderde sociale
aandacht en vertraagde taalontwikkeling. In de leeftijd van 1 tot 4 jaar maakt het kind met
autisme veel fundamentele neurale processen door, zoals het overmatige groeien van de
hersenen maar ook het verder ontwikkelen van de neurale circuits vindt dan plaats. Deze die
toch fundamenteel zijn voor het ontwikkelen van hogere orde functies, die vaak beperkt zijn
bij mensen met autisme. Toch wordt er betrekking weinig data verzameld van mensen met
autisme in die leeftijdsperiode. Er mist vooral neuro-anatomische data. Meer onderzoek met
jonge participanten en onderzoeken met grote aantallen respondenten kan het beeld van de
ontwikkeling van de hersenen beter in kaart brengen en vollediger maken.
Aan de hand van belangrijke cognitieve beperkingen die mensen met autisme hebben zijn
er hypotheses opgezet, in deze thesis bespreek ik 4 belangrijke hypotheses. De hypothese van
centrale coherentie deficiet, sensorische overgevoeligheid, de uitvoerende functie deficiet en
het niet beschikken van de “theory of mind”.
De moeilijkheid bij de onderzoeken naar centrale coherentie ligt volgens Vermeulen
(2007) vooral bij het verschillend interpreteren van het begrip. Dit resulteert in de veel
tegenstrijdige informatie gevonden in onderzoeken naar centrale coherentie (Happé & Frith,
2006). De theorie van centrale coherentie kan worden ondersteunt met de connectiviteit
hypothese. Het corpus callosum is significant verkleind, ook wordt er geconcludeerd dat er
minder connectiviteit bestaat van en naar de frontaalkwab.
De hypothese dat mensen met autisme sensorische overgevoelig zouden zijn wordt niet
ondersteunt door wetenschappelijke data. Onderzoek vind normale capaciteiten op testen.
Vermeulen (2007) spreekt over een voorkeur van mensen met autisme om dingen locaal te
interpreteren en niet van een onvermogen. Ook mensen zonder autisme hebben, misschien
niet in zo’n sterke mate, een voorkeur voor de manier van informatie interpreteren.
32
Over de uitvoerende functionering bij mensen met autisme zijn de onderzoeken eenduidig.
Moeilijkheden worden vooral ondervonden bij cognitieve flexibiliteit en planning.
Frontaalkwab abnormaliteiten worden verbonden aan deze cognitieve deficieten, omdat de
frontaalkwab vooral verantwoordelijk is voor deze functies. Ook samenwerking tussen
verschillende gebieden in de hersenen wordt vereist tijdens planning, verkleining van het
corpus callosum kan een mogelijke verklaring zijn.
Er worden recent veel vraagtekens gezet bij de theory of mind, een argument is dat
kinderen met autisme al voor de leeftijd van drie afwijkende sociale gedragingen hebben.
Terwijl de theory of mind bij normale kinderen pas op de leeftijd van 3 aanwezig is.
Waardoor gedrag tot de leeftijd van drie normaal zou moeten zijn bij kinderen met autisme.
Dit is niet het geval. Andere theorieën moeten uitkomst bieden voor dit gegeven. Ook bestaat
er veel diversiteit in de uitkomsten bij de false belief taken, de slaagpercentages variëren van
38 tot 90 procent (Ozonoff et al, 1991). Daarom bieden meer globale hypotheses zoals
deficieten bij centrale coherentie en uitvoerende functies een betere verklaring voor het
afwijkende sociale gedrag bij kinderen met autisme.
De uivoerende functies omvatten veel cognitieve functies, mensen met autisme hebben
vooral moeite met de cognitieve flexibiliteit waardoor ze moeite hebben om hun reacties aan
de omgeving aan te passen.
Voor de nogal tegenstrijdige uitkomsten die worden gevonden in onderzoeken naar centrale
coherentie, sensorische overgevoeligheid en de theory of mind kan de hypothese van
contextblindheid (Vermeulen, 2007) een alternatief bieden. Volgens deze theorie wordt er
geen moeilijkheid ondervonden bij het integreren van informatie, maar bij de betekenis en
context eraan toevoegen. Ook het mindere vermogen om empatisch te zijn kan worden
uitgelegd met deze theorie, bij het interpreteren van gemoedstoestanden is een context
immers ook belangrijk. De kwaliteit van hersenbanen in het brein van iemand met autisme is
lager, waardoor mensen met autisme moeilijkheden ondervinden in de informatieverwerking.
Verhoogd bottom up en verlaagde top down werking resulteert bij mensen met autisme in
overmatige connecties binnen het brein op kleine afstand en mindere connectiviteit op lange
afstand. Constant krijgen wij door top down processen informatie, als het ware voorkennis
over waargenomen stimuli. Waardoor wij een context vormen. De top down werking is bij
mensen met autisme verkleind. Informatie verwerken gebeurd daardoor langzamer bij
mensen met autisme, omdat deze minder efficiënt is.
Het interpreten van onderzoeksresultaten van testen die zijn afgenomen met mensen met
autisme brengt nogal wat problemen met zich mee. Er bestaan veel verschillende
33
neuropsychologische testen die de cognitieve functies kunnen meten. Alhoewel de testen
vaak vrij toegespitst lijken te zijn zoals bijvoorbeeld de Wisconsin card sorting test die de
cognitieve flexibiliteit meet, wordt er daarnaast ook van veel andere cognitieve functies
aandacht gevergd. Ook de sociale interactie met de proefleider kan invloed hebben op de
uitkomsten van de test. Het is daarom moeilijk om conclusies te trekken over bepaalde
cognitieve deficieten naar aanleiding van een bepaalde test (Bogte et al, 2008). Deficieten in
taal bij mensen met autisme vormen ook een struikelblok bij het afnemen van testen (Scott,
Brosnan & Wheelwright, 2007).
Ook het feit dat er vaak sprake is van comorbiditeit maakt het interpreteren van
onderzoeken lastig. Ongeveer 40 % van de mensen met autisme heeft een laag IQ, dit
varieerd van ernstig tot lichte mentale retardatie. In veel onderzoeken worden er zowel
kinderen die normaal begaafd zijn en kinderen met mentale retardatie door elkaar getest. Dit
zorgt er mogelijk voor dat de verschillen die worden gezien toegeschreven worden als een
cognitieve deficiet van autisme maar louter komen door het verschil in IQ. Bij een onderzoek
van Bogte et al (2008), met alleen hoog functionerende autistische mensen, werden er geen
verminderde prestaties meer gevonden op taken gerelateerd aan cognitieve flexibiliteit. In de
meest recente onderzoeken wordt IQ wel meegenomen in de analyse van de resultaten, maar
in lang niet alle. Ook nieuwe strategieën kunnen uitkomst bieden voor deze problemen. Bij
sample stratification worden er subgroepen aan de hand van een bepaalde karakteristiek
gevormd, het worden dus meer homogene groepen. Vervolgens wordt er gekeken of er in een
bepaalde groep meer samenhang bestaat dan in een andere groep (Newschaffer et al, 2007).
De laatste jaren wordt er steeds meer onderzoek gedaan naar autisme, zowel
neuropsychologische als cognitieve testen worden uitgevoerd. Een hoop theorieën kunnen
maar met beperkte data worden ondersteunt. Het is duidelijk dat autisme een zeer complexe
stoornis waar een grote mate van heterogeniteit heerst. Het grote vermogen tot plasticiteit van
de hersenen kan ook een verklaring zijn voor de heterogeniteit in de uiting van symptomen
bij mensen met autisme.
Meer onderzoek kan uitwijzen welke theorieën een mogelijke verklaring kunnen bieden voor
de afwijkend opgebouwde breinen. De precieze omschrijving van de cognitievieve deficieten
die mensen met de stoornis autisme hebben zijn nog lang niet duidelijk, voordat daar
breinabnormaliteiten aan kunnen worden verbonden zal er nog veel tijd voorbijgaan.
34
Literatuurlijst
American Psychiatric Association (2000). Beknopte handleiding bij de diagnostische criteria
van de DSM-IV-TR. Washington, DC: Koster van Groos, G.A.S.
Bailey, A., Le Couteur A., Gottesman, I., Bolton, P., Simonoff, E., Yuzda, E., Rutter, M.
(1995). Autism as a strongly genetic disorder: evidence from a British twin study.
Psychological medicine, 25, 63-75.
Barnea-Goraly, N., Kwon, H., Menon, V., Eliez, S.,Lotspeich, L., Reiss, L.A., (2004). White
matter structure in autism preliminary evidence from diffusion tensor imaging.
Biological psychiatry, 55(3), 323-326.
Baron-Cohen, S. (1989). The autistic child's theory of mind: a case of specific developmental
delay. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 30, 285-298.
Belmonte, M.K., Baron-Cohen, S. (2004). Normal sibs of children with autism share negative
frontal but not positive sensory abnormalities: preliminary evidence from fMRI
during processing of visual distractors. Soc Neuroscience Abstract 30: 582.10.
Belmonte, M.K., Cook, E.H., Anderson, G.M., Rubenstein, J.L.R., Greenough, W.T., BeckelMitchener, A. (2004). Autism as a disorder of neural information processing:
Directions for research and targets for therapy. Molecular psychiatry,9, 636-664.
Bogte, H., Flamma, B, van der Meere, J., en van Engeland, H. (2008). Post-error adaptation
in adults with high functioning autism. Neuropsychologica, 45, 1707-1714.
Carper, R.A., Moses, P., Tigue, Z.D., Courchesne, E. (2001). Cerebral Lobes in autism:
Early hyperplasia and abnormal age effects. Neuroimage, 16, 1038-1051.
Casanova, M.F., Buxhoeveden, D.P., Switala, A.E., Roy, E. (2002). Neuronal density and
architecture (gray level index) in the brains of autistic patients. Journal of child
neurology, 17, 515-521.
Casanova, M.F., Kooten van, I., Switala, A.E., Engeland van, H., Heinsen, H., Steinbusch,
H.W.M. et al. (2006). Abnormalities of cortical minicolumnar organization in the
prefrontal lobes of autistic patients. Clinical neuroscience research, 6, 127-133.
Courchesne, E. (2004).Brain development in autism: Early overgrowth followed by premature
arrest of growth. Mental retardation and developmental disabilities research reviews,
10, 106-111.
Courchesne, E., Carper, R., Akshoomoff, N. (2003). Evidence of brain overgrowth in the first
year of life in autism. JAMA, 290, 337-344.
35
Courchesne, E., Karns, C.M., Davis, H.R., Ziccardi, R., Carper, R.A ... Courchesne, R.Y.
(2001). Unusual brain growth patterns in early life in patients with autistic disorder.
Neurology, 57(2), 245-254.
Courchesne, E., Pierce, K. (2005). Why the frontal cortex in autism might be talking only to
itself: local over-connectivity but long-distance disconnection. Current opinion in
neurobiology, 15, 225-230.
Courchesne, E., Pierce, K., Schumann, C.M., Buckwalter, J.A., Kennedy, D.P., Morgan, J.
(2007). Mapping early brain development in autism. Neuron, 56, 399-415.
Fatemi, S.H., Snow, A.V., Stary, J.M., Araghi-Nikman, M., Reutiman, T.J….Pearce, D.A.
(2005). Reelin signaling is impaired in autism. Biologic psychiatry, 57(7), 777-787.
Freitag, C.M., Luders, E., Hulst, H.E., Narr, K.L. Thompson, P.M., Toga, A.W. et al. (2009).
Total brain volume and corpus callosum size in medication-naïve adolescents and
young adults with autism spectrum disorder. Biological psychiatry, 66, 316-319.
Geschwind, D.H., Levitt, P. (2007). Autism spectrum disorders: Developmental disconnection
syndromes. Current opinion in neurobiology, 17, 103-11.
Gillberg, C. (1998). Chromosomal disorders and autism. Journal of autism and
developmental disorders, 28(5), 415-425.
Happé, F., Frith, U. (2006). The weak coherence account: detail-focusted cognitive style in
autism spectrum disorders. Journal of autism and developmental disorders, 36, 5-25.
Hardan, A.Y., Libove, R.A., Keshavan, M.S., Melhem, N.M., Mishew, N.J. (2009). A
preliminary longitudinal magnetic resonance imaging study of brain volume and
cortical thickness in autism. Biol psychiatry, 66, 320-326.
Hardan, A.Y., Pabalan, M., Gupta, N., Bansak, R., Melhem, N.M., Fedorov, S. et al. (2009).
Corpus callosum volume in children with autism. Psychiatry research: Neuroimaging,
174, 57-61.
Hashimoto, T., Tayama, M., Murakawa, K., Yoshimoto, T., Miyazaki, M., Harada, M. et al.
(1995). Development of the brainstem and cerebellum in autistic patients. Journal of
autism and developmental disorders, 25(1), 1-18.
Horwitz, B., Rumsey, J.M. (1994). Positron emission tomography: implications for cerebral
dysfunction in autism. The neurobiology of autism, 55, 102-118.
Just, M.A., Cherkassky, V.L., Keller, T.A., Minshew, N.J. (2004). Cortical activation and
synchronization during sentence comprehension in high-functioning autism: evidence
of underconnectivity. Oxford journals, 127(8), 1811-1821.
36
Just, M.A., CherKassky, V.L., Keller, T.A., Kana, R.K., Minshew, N.J. (2007). Functional
and anatomical cortical underconnectivity in autism: Evidence from a FMRI study of
an executive function task and corpus callosum morphometry. Life sciences &
medicine, 17(4), 951-961.
Ke, X., Tang, T., Hong, S., Hang, Y., Zou B., Li, H. et al. (2009). White matter impairment in
autism, evidence from voxelbased morphometry and diffusion tensor imaging. Brain
research, 1265, 171-177.
Kolb, B., Whishaw, I.Q. (2009). Fundamentals of human neuropsychology. New York: Worth
Publishers.
Lotspeich, L.J., Kwon, H., Schumann, C.M., Fryer, S.L., Goodlin-Jones, B.L., ... Reiss, A.L
(2004). Investigation of neuroanatomical differences between autism and asperger
syndrome. Arch Gen Psychiatry, 61, 291-298.
McCaffery, P., Deutsch, C.K.(2005). Macrocephaly and the control of brain growth in autistic
disorders. Progress in neurobiology, 77, 38-57.
Minshew, N.J., Goldstein, G. (1998). Autism as a disorder of complex information
processing. Mental retardation and developmental disabilities, 4, 129-136.
Muller, R.A. (2007). The study of autism as a distributed disorder. Mental retardation and
developmental disabilities,13, 85-95.
Newschaffer, C.J., Fallin, D., Lee, N.L. (2002). Heritable and nonheritable risk factors for
autism spectrum disorders. Epidemio review, 24, 137-153.
Newschaffer, C.J., Groen, L.A., Daniels, J., Giarelli, E., Grether, J.K., … Windham, G.C.
(2007). The epidemiology of autism spectrum disorders. Public health, 28 (21), 1-21.
Ozonoff, S., Pennington, B.F., Rogers, S.J. (1991). Executive function deficits in
highfunctioning autistic individuals: relationship to theory of mind. Journal of Child
Psychology and Psychiatry, 32(7), 1081-1105.
Ozonoff, S., Strayer, D.L., Macmahon, W.M., Filloux, F. (1994). Executive function abilities
in autism and tourette syndrome: and information processing approach. Journal of
Child Psychology and Psychiatry, 35(6), 1015-1032.
Planche, P. (2002). Information processing in autistic children: More sequential or more
simultaneous? International journal of circumpolar health, 61(2), 4-14.
Prior, M., Hoffman,W. (1990). Neuropsychological Testing of Autistic Children through an
Exploration with Frontal Lobe Tests. Journal of Autism and Developmental
Disorders,
20 (4), 581–90.
37
Redcay, E., Courchesne, E., (2005). When Is the Brain Enlarged in Autism? A Meta-Analysis
of All Brain Size Reports. Biological Psychiatry, 58(1), 1-9.
Rippon, G., Brock, J.M., Brown, C., Boucher, J. (2007). Disordered connectivity in the
autistic brain: Challenges for the new psychophysiology. International journal of
psychophysiology, 63, 164-172.
Rumsey, J.M. (1985). Conceptual Problem-Solving in Highly Verbal, Nonretarded Autistic
Men. Journal of Autism and Developmental Disorders,15(1), 23-36.
Rumsey, J.M., Hamburger, S.D. (1990). Neuropsychological divergence of high-level autism
and severe dyslexia. Journal of autism and developmental disorders, 20(2), 155-168.
Rutter, M., Bailey A., Bolton, P., Le Couteur, A. (1994). Autism and known medical
conditions: myth and substance. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 35, 311–
322.
Scott, F.J., Brosnan, M.J., Wheelwright, S. (2007). Perceptions of illusions by people with
autism: Is there a low-level central coherence deficit? Journal of child Psychology and
Psychiatry, 45, 459-469.
Sparks, B.F., Friedman, S.D., Shaw, D.W., Aylward, E.H., Echelard, D., ... Dager, S.R.
(2002).
Brain structural abnormalities in young children with autism spectrum disorder.
Neurology, 59(2), 184-192.
Steel, J.G., Gorman, R. & Flexman, J.E. (1984). Neuropsychiatric testing in an autistic
mathematical idiot-savant: Evidence for non-verbal abstract capacity. Journal of the
American Academy of Child Psychiatry, 23, 704-707.
Vermeulen, P. (2007). Autisme als contextblindheid. Wetenschappelijk tijdschrift autisme, 3,
92-104.
Wang, K., Zhang, H., Ma, D., Bucan, M., Glessner, J.T… Hakonarson, H. (2009). Common
genetic variants on 5p14.1 associate with autism spectrum disorders. Nature, 459(28),
528-533.
Wegiel, J., Kuchna, I., Nowicki, K., Imaki, H., Wegiel, J., marchi, E.(2010). The
neuropathology of autism: defects of neurogenesis and neuronal migration, and
dysplastic changes. Acta neuropathologica, 119, 755-770.
Zeegers, M., Hulshoff Poll, H., Durston, S., Nederveen, H., Scnack, H., Daalen van, E., …
Buitelaar, J. (2009). No differences in MR-based volumetry between 2- and 7- yearold children with autism spectrum disorder and developmental delay. Brain and
development, 3, 725-730.
38