Brein en Omgeving
Optimaliseren van de eerste 1001 dagen van de ontwikkeling
Deeltentamen A
Inhoud
Hc 1 Introductie .......................................................................................................................... 2
Cantor et al. (2018) – Malleability, plasticity, and individuality: How children learn and
develop in context .................................................................................................................. 4
Kennisclip erfelijkheid (Lex Wijnroks) .................................................................................. 5
Kennisclip anatomie hersenen (Lex Wijnroks) ...................................................................... 6
Hc 2 Hersenontwikkeling voor en na de geboorte: de rol van de omgeving en de genen ......... 8
Johnson & de Haan (2015) – Developmental cognitive neuroscience, Chapter 4 Building a
brain ...................................................................................................................................... 11
Hc 3 Hoe leert een brein? Het sociale en cognitieve brein ...................................................... 15
Bonini et al. (2022) – Mirror neurons 30 years later: implications and applications ........... 18
Keysers et al. (2018) – What neuromodulation and lesion studies tell us about the function
of the mirror neuron system and embodied cognition.......................................................... 18
Vértes & Bullmore (2015) – Annual research review: Growth connectomics – the
organization and reorganization of brain networks during normal and abnormal
development ......................................................................................................................... 19
Hc 4 Vroege voorspellers van taalontwikkeling....................................................................... 21
Kidd & Donnelly (2020) – Individual differences in first language acquisition.................. 24
Werker & Hensch (2015) – Critical periods in speech perception: new directions ............. 25
Hc 5 Vroege stress en hersenontwikkeling: kansen en risico’s ................................................ 27
Herzberg & Gunnar (2020) – early life stress and brain function: activity and connectivity
associated with processing emotion and reward .................................................................. 32
Van IJzendoorn et al. (2020) – annual research review: Umbrella synthesis of meta-analyses
on child maltreatment antecedents and interventions: differential susceptibility perspective
on risk and resilience ............................................................................................................ 33
Tarullo & Gunnar (2006) – child maltreatment and the developing HPA axis .................... 34
Hc 6 Vroege hersenontwikkeling en slaap ............................................................................... 35
Alrousan et al. (2022) – Early life sleep deprivation and brain development: insights from
human and animal studies .................................................................................................... 37
Bathory et al. (2017) – Sleep regulation, physiology and development, sleep duration and
patterns, and sleep hygiene in infants, toddlers, and preschool-age children ...................... 37
,Hc 1 Introductie
Verschillende visies over erfelijkheid:
- Visie 1 → stabiliteit, determinisme, ben je dom geboren dan heb je pech gehad, goed
onderwijs kan intelligentie niet verhogen = stabiliteitsdenkers
- Visie 2 → groei, levenslang leren, met inzet en doorzettingsvermogen kun je ver
komen, goed onderwijs is heel belangrijk = groeidenkers
Is ontwikkeling het resultaat van genetische of omgevingsfactoren (nature vs nurture)?
Nature = aangeboren, rijping, biologisch, evolutie, genetisch (19e eeuw, ’80 en ’90, nog steeds
belangrijk)
Nurture = aangeleerd, omgeving, opvoeding, ervaring, belonen en straffen (’50 en ’60, nog
steeds belangrijk)
Ontwikkeling = de beschrijving, verklaring en beïnvloeding van intra-individuele verandering
in gedrag gedurende de levensloop en met interindividuele verschillen en overeenkomsten in
intra-individuele verandering. Kenmerken van ontwikkeling:
- Organisatie van processen → van eenvoudig naar complex
- Volgorde en sequentie → latere vormen komen voort uit eerdere vormen, die
ingebouwd zijn in het proces. Ontwikkeling verloopt in stadia
- Richting → ontwikkeling voltrekt zich in meerdere richtingen (bv eerder ontwikkelde
vaardigheden kunnen verloren gaan en plaatsmaken voor nieuwe en meer adaptieve
vaardigheden).
- Epigenese en emergentie → epigenese verwijst naar de wederzijdse interacties tussen
verschillende niveaus van het organisme en de omgeving. Emergentie verwijst naar
het proces waarin de interacties met de omgeving zorgt voor het ontstaan van nieuwe
systeemeigenschappen (deze eigenschappen zijn niet terug tevoren tot de
oorspronkelijke situatie) = kwalitatieve verandering
Gottlieb’s probabilistic epigenesis → interactie tussen genen en omgeving, maar niet
gedetermineerd. Alle factoren beïnvloeden elkaar, continue, maar wisselend
(=dynamisch). Horizontal and vertical coactions.
- Relatieve permanentie en onomkeerbaarheid → ontwikkeling leidt tot een min of meer
blijvende toestand, terugkeer naar de oorspronkelijke toestand gebeurt niet (hoewel
kortdurende regressies mogelijk zijn).
Belangrijke theorieën over ontwikkeling
- Evolutiepsychologie
- Hechtingstheorie
- Sociale leertheorie en sociaal cognitieve theorieën
- Gedragsgenetica
Evolutiepsychologie (Darwin)
- Gedrag van ouders en kind zijn het product van een evolutionair proces (= natuurlijke
selectie).
- Mensen vertonen gelijkenissen met andere diersoorten
- Vanuit een evolutionair perspectief begrijpen waarom ouders op een bepaalde manier
opvoeden
- Het doel is om een kind tot volwassenheid te brengen. Overleving genetisch materiaal
via volgende generaties.
,Hechtingstheorie (Bowlby en Ainsworth)
- Baby heeft een natuurlijke neiging tot hechting
- Hechting is de stabiele emotionele relatie tussen kind en ouder
- Kwaliteit van de relatie hangt af van sensitiviteit ouders
Leertheorie/behaviorisme (John Watson)
- Gedrag is aangeleerd en kan dus veranderd worden door conditionering
Sociale leertheorie (Bandura)
- Kinderen ontwikkelen zich via interacties met hun omgeving, waardoor een gevoel
van controle ontstaat (self-efficacy)
- Imitatie, modeling
Sociale cognitieve theorie (Vygotsky)
- Kinderen ontwikkelen zich in een sociaal-culturele context, met anderen die meer
ontwikkeld zijn
- Volwassenen bieden taken aan die in de ‘zone van de naaste ontwikkeling’ liggen (=
taken die het kind zonder hulp nog niet kan ) = scaffolding
- Cultureel leren
Gedragsgenetica (Plomin)
- De ontwikkeling van genetische factoren in lang onderschat. De ontwikkeling is het
resultaat van genetische en omgevingsfactoren
- Klassieke kwantitatieve methode: hoeveel variantie wordt verklaard door genetische
factoren en hoeveel door omgevingsfactoren?
- Nu: gen x omgeving interacties, DNA-methylering
Kritiek op bovenstaande theorieën
- Evolutiepsychologie onderschat de invloed van cultuur
- Hechtingstheorie geeft geen verklaring hoe kinderen leren
- Sociale leertheorie houdt geen rekening met individuele kenmerken en negeert de
actieve rol van individuen
- Gedragsgenetica overschat de invloed van genetische factoren
Developmental system theories is relationeel en holistisch
- Dynamisch systeem theorie: er is geen enkele factor of
element in het kind-omgeving systeem dat gedrag of
ontwikkeling stuurt. Gedrag zit niet in het brein. Maar zit in
de interactie tussen brein-lichaam-taak- en omgeving.
Ontwikkeling is geen lineair proces, maar dynamisch: fasen
van stabiliteit worden afgewisseld door plotselinge
sprongen en tijdelijke regressies
- Embodiment = belichaming. Er bestaat een dynamische wisselwerking tussen het
zenuwstelsel, het lichaam en de omgeving. Het ene element is niet belangrijker dan het
andere. Cognitie ontstaat in de real-time interactie tussen persoon en omgeving.
Cognitie is dus niet intern, en niet in omgeving – maar ontstaat door interactie tussen
persoon en omgeving. Geen onderscheid tussen gedrag en cognitie.
- Ecological psychology = informatie zit niet in iemands hoofd maar in de omgeving.
Kinderen leren door perceptie-actie koppelingen. Kinderen leren de affordances van
hun omgeving te kennen. Affordances zijn actie mogelijkheden en zitten in zowel de
omgeving als in een persoon
, - Emergentie = cognitie ontstaat uit een combinatie van kleinere delen, maar is zelf niet
te herleiden tot die kleinere delen
- Neural reuse = bepaalde hersengebieden die voor een bepaalde functie gebruikt zijn,
kunnen opnieuw gebruikt worden voor de ontwikkeling van nieuwe vaardigheden
The predictive brain = in de hersenen zitten neuronen die actie en perceptie ondersteunen door
constant binnenkomsnede sensorische input te vergelijken met voorspellingen op basis van
eerdere ervaringen en aangeboren kennis
Neuro-plasticiteit = het vermogen van de hersenen om zijn functie en organisatie te
veranderen onder invloed van ervaringen. Hersenen zijn het meest plastisch in de vroege
kindertijd.
Sensitieve perioden = Ervaringen die juist in die perioden een sterk effect hebben op de
structurele organisatie van de neurale circuits, waardoor stabiele patronen van neurale
verbindingen ontstaan die het individu in staat stellen zich aan de omgeving aan te passen
Cantor et al. (2018) – Malleability, plasticity, and individuality: How
children learn and develop in context
Developmental Systems Theories (DST) is a general theoretical perspective on development,
heredity, and evolution that departs from dichotomous views of development. DST enables an
understanding of the rich complexity and “pervasive variability” in human development and
activity that previous stage-based theories could not, and is a response to the need for a
developmental theory that could explain patterns of both stability and variability in children’s
performance across diverse contexts. It is built around two basic principles grounded in
relational dynamic systems theory:
1. Multiple characteristics of individuals and context collaborate to produce all aspects of
behavior
2. Variability as well as stability in performance provide important information for
understanding human development
Ultimately, DST offers a means to organize and explain how complex relations involving our
biological and physiological systems, social environments, and appraisals, interpretations, and
internalizations of our experiences shape pathways across life and provide opportunities to
optimize development.
Epigenetic adaptation = the biological process through which the ecology of relationships,
experiences, perceptions, and physical and chemical toxins get “under the skin” and influence
lifelong learning, behavior, neural integration, and health.
Key findings:
- Human development depends upon the ongoing, reciprocal relations between
individuals’ genetics, biology, relationships, and cultural and contextual influences
- Each individual’s development is a dynamic progression over time
- The human relationship is a primary process through which biological and contextual
factors mutually reinforce each other
- All children are vulnerable. In addition to risks and adversities, micro- and macro-
ecologies provide assets that foster resilience and accelerate healthy development and
learning
- Students are active agents in their own learning, with multiple neural, relational,
experiential, and contextual processes converging to produce their unique
developmental range and performance. This holistic, dynamic understanding of
, learning has important implications for the design of personalized teaching and
learning environments that can support the development of the whole child.
The differentiation of neural circuits involves several processes:
- Neurogenesis = the formation of new brain cells
- Axonal growth
- Synaptogenesis = the formation and strengthening of synaptic connections
- Myelination = which increases “processing speed”
- The modification of receptor density and sensitivity of “receiving” neurons.
Environmental and interpersonal experiences influence the growth of the brain throughout
childhood and well into adulthood. Whereas the early period is particularly important for self-
regulatory processes, middle childhood and adolescence provide new and unique
opportunities for ongoing growth and reorganization toward more complex, integrated
processes and skills.
A powerful metaphor and framework through which to understand the dynamic
interrelationships between children’s development, knowledge, complex skill construction,
and environmental supports is that of the “constructive web”. This framework enables us to
understand both inter- and intra-individual variation in skill construction and performance as
the norm, not the exception, and positions us to employ research methods, mathematical
models, and pedagogical practices that honor the diversity and holism of ongoing, dynamic
relations between the child and his/her context and goals.
Kennisclip erfelijkheid (Lex Wijnroks)
Gedrag-genetisch onderzoek = in welke mate dragen genetische en omgevingsfactoren bij aan
individuele verschillen tussen mensen?
Onderzoek wordt vooral gedaan met tweelingen (een-eiige/monozygotische tweelingen en
twee-eiige/dizygotische tweelingen) en adoptiekinderen.
Omgeving
- Gedeelde omgeving
o Opvoeding
o Stimulering
o Fysische omgeving
- Niet-gedeelde omgeving
o Contact met de ouders
o Vriendjes
o School
o Vrije tijd
Alle factoren samen geven een erfelijkheidsschatting.
Erfelijkheidsschattingen zeggen niets over het individu.
Erfelijkheidsschattingen hangen af van de eigenschap van de populatie.
,Kennisclip anatomie hersenen (Lex Wijnroks)
Grijze stof = cellichamen en dendrieten
Witte stof = gemyeliniseerde axonen
Witte stofbanen (white matter tracts)
Groeven = sulci
Windingen = gyri
Corticaal = buitenkant van de hersenen, dunnen laag van grijze stof
Subcorticaal = binnenkant van de hersenen, onder de cortex
Cellen in de hersenen
Het zenuwstelsel bestaat uit zenuwcellen: neuronen en gliacellen
Neuronen zijn cellen die informatie kunnen ontvangen en doorgeven
Neuronen bestaan uit cellichaam (nucleus), dendrieten en axon
Gliacellen ondersteunen de neuronen
Neuronen zijn in staat om een boodschap over te brengen naar een volgend neuron.
- Exciterende projectie neuronen → “geef deze informatie door”
- Inhiberende interneuronen → “stop hier met de informatie doorgeven”
Buitenkant van de hersenschors = neocortex
De neocortex is een 2-4 mm dikke structuur van cellagen (grijze stof)
6 cellagen met typische opbouw
1. Weinig cellichamen van neuronen, vooral axonen (dwars, horizontaal, input van
andere gebieden)
2. Kleine en middelgrote piramide cellen, ook dwarsverbindingen (output, dichtbij),
maar ook naar onderliggende lagen (verticaal)
3. “
4. Piramide cellen, vooral input eindigt hier
5. Vooral neuronen die informatie doorgeven, output naar subcorticale gebieden, veel
grote piramide cellen naar lange axonen
, 6. “
Per hersengebied zit er variatie in de dikte van de lagen
Anatomie van de cortex
- Patronen van synaptische verbindingen variëren
- Verschillen in neurotransmitters
- Minicollums
, Hc 2 Hersenontwikkeling voor en na de geboorte: de rol
van de omgeving en de genen
Evolutie van het brein van de Homo Sapiens
- Klassieke visie (protomap) → adaptatie
o Door evolutie is een brein ontstaan dat aangepast is aan wat in de omgeving
nodig is aan vaardigheden
o Bij de geboorte ligt het grondplan al klaar en is het brein al gestructureerd in
gebieden die bepaalde functies dragen (persoonlijkheid, vaardigheden).
- Huidige visie (protocortex) → adaptiviteit
o Door evolutie is een brein ontstaan dat zich kan aanpassen aan de omgeving en
zichzelf construeert in interactie met de omgeving (de fysieke en culturele
omgeving van dat moment, op die plaats)
Neurogenese en synaptogenese
- Belangrijkste cellen van het brein zijn neuronen en verschillende soorten gliacellen,
die de neuronen op verschillende manieren ondersteunen (op hun plaats brengen en
houden, voedingsstoffen toevoeren, afvalstoffen afvoeren)
- De meeste neuronen (grijze stof) ontstaan al voor de geboorte. Voor de geboorte
worden ze naar hun plaats in de verschillende lagen en systemen van de hersenen
gebracht (neuromigratie)
- Wat groeit in de eerste levensjaren zijn de verbindingen tussen neuronen
- Wat verder groeit zijn de middellange en lange verbindingen tussen neuronale circuits,
en ook de isolerende laag rond deze lange verbinding neemt in volume toe (witte stof)
Lagen
- De cortex is een dunne schil, bestaande uit 6 lagen
- In de vierde laag en daaronder bevinden zich meer cellen dan in de eerste tot derde
laag
- De eerste laag bevat vooral assen voor verbindingen met andere delen van de hersenen
en uitlopers van dendrieten
- Axonen gaan ook via de onderste lagen naar andere (subcorticale) hersendelen en
ruggenmerg
Neuroconstructivisme (brein kan zichzelf construeren)
- Homo Sapiens: groot brein vergeleken met andere soorten (veel plooien en groeven
om een groter oppervlak te creëren en 6 lagen van neuronen → enorm
driedimensionaal orgaan)
- Mensenkinderen komen relatief onrijp ter wereld, het brein groeit nog verder na de
geboorte, anders zou de bevalling problematisch zijn
- Brein is bij geboorte nog (groten)deels ongespecificeerd en voor de verdere
ontwikkeling afhankelijk van interactie met de omgeving.
Embryonale ontwikkeling – neurale buis
- Neurulatie
- Neurale plaat (deel van het ectoderm) vouwt zich dubbel en vormt een buis (holte)
- Lengterichting, omtrek (dorsaal, ventraal), radius van binnenuit (vanaf de holte)
o Begin van de buis: uitstulpingen die van binnenuit uitgroeien in verschillende
hersensystemen: cortex, thalamus, middenbrein, medulla, en cerebellum
o Uiteinde: ruggenmerg en wervelkolom
