Samenvatting Klinische kinderneuropsychologie
H. Swaab, A. Bouma, J. Hendriksen & C. König
Hoofdstuk 2, 3, 5 t/m 8, 16 t/m 20, 22, 23, 24 en 26
,Hoofdstuk 2: Ontwikkeling van de hersenen
2.1 Inleiding
Het centraal zenuwstelsel (CZS) kan razendsnel en met grote nauwkeurigheid meerdere
bronnen van informatie uit de omgeving registeren, verwerken en integreren met eerder
opgedane kennis en dat op basis daarvan de geschiktste reactie kiest, voorbereidt en
uitvoert. De groei en ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel (CZS) begint kort na de
bevruchting en houdt aan tot minstens het 20e jaar. De ontwikkelingsprocessen hebben een
vaste volgorde, maar overlappen soms ook gedeeltelijk. Elk proces legt de basis voor de
ontwikkeling van de volgende fase. De ontwikkeling van het CZS verloopt niet geleidelijk,
maar bestaat uit een cascade van elkaar wederzijds beïnvloedende gebeurtenissen, die
soms in versneld tempo verlopen, maar ook rustperioden kennen en plaatsvinden in
verschillende hersengebieden op verschillende leeftijden. Bij de normale ontwikkeling zijn er
perioden waarin bepaalde hersenstructuren zich versneld ontwikkelen, en tijdens deze
‘windows of opportunity’, oftewel gevoelige perioden, treedt soms ook verfijning van de
hersenstructuur op. De hersenontwikkeling en cognitieve ontwikkeling gaat snel vooruit. Als
tijdens deze gevoelige periode bepaalde hersengebieden verstoord raken, functioneren deze
als de ‘windows of vulnerability’. De hersenontwikkeling en de cognitieve ontwikkeling is
bij deze windows of vulnerabilty gevoeliger voor ontsporing.
Twee factoren staan centraal bij het sturen van de ontwikkeling: de genen en de omgeving.
Genetische programma’s sturen chemische processen in en tussen cellen. Omdat de
ontwikkeling een resultaat is van interacties tussen genetische en omgevingsfactoren, zijn er
zelden eenduidige oorzaken voor stoornissen aan te wijzen.
- genen doen dit door chemische processen tussen cellen te activeren. Dit zorgt voor
de opbouw van de verschillende hersenstructuren en het verloop van de
biochemische processen. Hierdoor kunnen neuronen chemische producten maken en
prikkeloverdracht activeren.
- De omgeving beïnvloedt de chemische omgeving waarin de door de genen
geprogrammeerde processen plaatsvinden (intrinsieke omgeving) en bepalen de
individuele ervaringen die inwerken op de ontwikkelende hersenstructuren
(extrinsieke omgeving).
Er zijn drie stadia van hersenontwikkeling:
- Prenataal: ontwikkeling van de basisstructuren
- Vanaf de geboorte tot ongeveer het 4e jaar: periode van explosieve groei waarin
verbindingen tussen neuronen onderling gevormd worden en neuronen hun
permanente repertoire van in- en output selecteren.
- Vanaf ongeveer het vijfde jaar tot de vroege volwassenheid: aanhoudende maar
langzame groei waarin vooral het consolidatie, verfijning en uitbreiding van bepaalde
hersencircuits plaats vindt.
2.2 De hersencel
Een hersencel is een gespecialiseerde cel. Er bestaan verschillende typen hersencellen:
- Neuronen: bestaat uit een cellichaam en een
axon (kunnen zeer lang en vertakt zijn), die
als een elektrische kabel via
prikkeloverdracht informatie doorgeeft aan
andere zenuwcellen (efferentie), alsmede uit
dendrieten (zijn wat korter en nauwelijks
vertakt) die prikkels ontvangen en
zorgdragen voor prikkeloverdracht naar het
cellichaam (afferentie). Op de dendrieten
zitten receptoren, ontvangers, waar informatieoverdracht plaatsvindt door
neurotransmitters, waarna potentialen worden geïnitieerd en het neuron zich ontlaadt,
waardoor een elektrisch signaal langs het axon naar de volgende zenuwcel wordt
geleid. Elke neuron is een eenheid op zich, met een celkern, een celinhoud en een
ingenieus systeem van energieproductie, de mitochondria (spelen een rol bij de
2
, energiehuishouding van de zenuwcellen, hebben eigen DNA en kunnen in de
ontwikkeling of het verstoren hiervan een rol spelen). De neuronen zorgen voor de
prikkeloverdracht en voor de aanmaak van de energie dragende stoffen die hiervoor
nodig zijn.
- Gliacellen (steuncellen): verschaffen de
infrastructuur. Gliacellen (bij volwassenen
zijn er ongeveer 50 keer zoveel gliacellen
als neuronen) verschillen van neuronen
omdat ze kortere uitlopers hebben en
uitsluitend dendrieten hebben. Er zijn 3
soorten gliacellen:
Astrocyten: ruimen het overschot aan neurotransmitters op, regelen de
zouthuishouding en begeleiden de neuronen naar de juiste plaats in de hersenen
tijdens de ontwikkeling van het zenuwstelsel.
Ependymcellen: dragen bij aan de productie van hersenvocht (liquor) en zorgen voor
de bekleding van de binnenkant van hersenkamers (ventrikels) en het ruggenmerg.
Oligodendrocyten: vormen myeline, het witte laagje wat om de axonen heen zit.
Myeline is een vet en wordt ook wel de ‘witte stof’ genoemd. Dit zorgt voor:
een snelle geleiding van de elektrische stroom (isolatie)
Dat de stroom niet naar een andere neuron gaat (isolatie)
Bescherming van de axon
2.3 Stadia van hersenontwikkeling
2.3.1 Prenataal: de ontwikkeling van de basisstructuren
Processen op cellulair niveau:
Na de bevruchting vindt er celdeling plaats. Deze cellen vormen de neurale plaat (een laag)
die zich omkrult en zich vormt tot de neurale buis: dit heet de neurulatiefase (dit gebeurt
binnen de eerste vier weken van de zwangerschap). De neurale buis sluit zich op sommige
plekken en vormt het ruggenmerk en het prosencefalon (de hersencentrale). Vervolgens
vinden er op cellulair niveau 3 processen plaats. Deze processen volgen elkaar op en
overlappen gedeeltelijk:
1. Proliferatie (=celproductie): vanaf de 7e week tot het einde van de 6e maand.
Neuroblasten (voorlopers van neuronen) en glioblasten (voorlopers van gliacellen)
worden geproduceerd in golven van celdeling en vindt plaats in de ‘germinale zones’
rondom de ventrikels in het midden van de hersenen. Glioblasten differentiëren zich
in astrocyten, ependymcellen en oligodendrocyten. Na het einde van de
polarisatiefase worden er nauwelijks meer neuronen in de germinale zones gemaakt,
maar nog wel (met behulp van celdeling) in de hippocampus en het cerebellum.
2. Migratie: door intrinsieke omgevingsfactoren gestuurde verplaatsing van de neuronen
vanuit de ventriculaire zones naar de uiteindelijke locatie in de cortex waar ze zich
differentiëren. De migratie vindt plaats via radiale glia, die als kabels snelwegen
vormen tussen de germinale zones in het midden van de hersenen en hun
doellocaties aan de buitenzijde van de hersenen. Neuronen ontwikkelen zich om die
radiale glia en kruipen van de binnenzijde van hersenen naar de buitenzijde om daar
de cortex te vormen. Na een goed migratieproces komen de neuronen op de juiste
plek terecht. Als ze dan de juiste ruimtelijke verbindingen met de naburige neuronen
aangaan, wordt de basis gelegd voor een uiterst efficiënt systeem van neurale
netwerken.
3. Differentiatie: het aannemen van een eigen structuur en functie. Dit betreft de
ontwikkeling van het cellichaam, de uitgroei van de uitlopers (arborisatie van axonen
en dendrieten) en de synaptogenese (vorming van synapsen) en de vorming van
receptoren waar de prikkeloverdracht plaatsvindt. De axonen groeien al tijdens de
migratie en het grootste deel van hun groei vindt plaats vóór de geboorte. De axonen
zoeken hun weg naar de juiste doelneuronen in het ruggenmerg en andere gebieden
in de hersenen. De groei van dendrieten begint pas na de migratie en gaat tot enkele
3
, jaren na de geboorte door. De synaptogenese begint rond de 5e maand van de
zwangerschap en piekt op verschillende momenten na de geboorte in verschillende
hersendelen. Het aangaan van de verbindingen met de juiste neuronen tijdens de
differentiatiefase vormt de basis voor de ontwikkeling van gespecialiseerde neurale
netwerken die van belang zijn voor de informatieverwerking na de geboorte.
Tijdens de polarisatie worden extreem veel neuronen gegenereerd. Dit neemt af tijdens de
differentiatiefase door middel van geprogrammeerde celdood (apoptose). Dit gebeurt
wanneer zij niet nodig zijn of geen geschikte verbindingen aangaan. De cel breekt zichzelf
dan af.
Processen op structureel niveau:
Alle hersenstructuren maken de drie bovengenoemde fases (proliferatie, migratie en
differentiatie) op verschillende momenten door. De fases volgen elkaar wel altijd op. Het ligt
aan het hersendeel wanneer deze ontwikkeling wordt gestart. Ontwikkeling vindt plaats in
sprongen: niet geleidelijk! Vanaf de 19e week van de zwangerschap en tot aan de geboorte
een sterke toename van het volume van de hersenen met een factor 17. Tot aan het 5e jaar
vervolgens nog een toename van 4 a 5.
Volgorde van ontwikkeling:
1. Het ruggenmerg en de hersenstam - verantwoordelijk voor primaire vitale autonome
levensfuncties - ontwikkelen zich als eerste. Zij zorgen bijvoorbeeld voor de
ademhaling, bloedsomloop, slapen/waken, gevoeligheid voor temperatuur en
reflexen.
2. De amygdala, hippocampus en het cerebellum ontwikkelen zich later in de
zwangerschap pas en hebben een iets ingewikkeldere functies (amygdala: geven van
een emotionele betekenis aan gedrag; hypocampus: opslag van informatie in het
geheugen).
3. De thalamus en de basale kernen zijn evolutionair nog jonger met functies die nog
complexer zijn (zoals het moduleren en coördineren van cognitie en motoriek), deze
ontwikkelen zich nog later.
4. Neocortex (hersenschors), ook wel de grijze stof, vormt en verfijnt zich als laatste. De
neocortex bevat de verst ontwikkelde functies waaronder het moduleren van acties
en reacties op prikkels en moduleren van informatie die het lichaam binnenkomt of
van prikkels die in het lichaam zelf ontstaan. De omgeving is, door interactie, veel van
invloed op de vorming en ontwikkeling van de neocortex.
De grote hersenen (cerebrum) bestaan uit twee helften: de linker- en rechterhemisfeer, die
onderling verbonden zijn door de hersenbalk (corpus callosum). Vanaf de 6e maand zijn er
duidelijk vormen, de gyri (windingen) en sulci (groeven), aan de hersenen waar te nemen.
Door de windingen is er een enorme oppervlakte en volumetoename mogelijk.
Box 2.1 Hiërarchische structuur van de neocortex
De ontwikkeling van de neocortex is gevoelig voor omgevings- en leerprocessen.
Wanneer bepaalde hersengebieden hiërarchisch hoger gelegen zijn, zijn deze ook
verantwoordelijk voor complexere gedragsfuncties.
Posterieure deel = achterste deel:
Verantwoordelijk voor waarneming, verwerking en opslag van informatie. De waarneming
is voor elk van de zintuigen hiërarchisch opgebouwd. Eerst worden de primaire
projectiegebieden ontwikkeld, dus de gebieden waar zenuwcellen heel specifiek
reageren op eigenschappen van prikkels (waarnemen) waarvoor de zintuigen gevoelig zijn
(gehoor: frequentie en intensiteit/ zicht: locatie van licht en verschillen in lichtcontract/ tast:
locatie en intensiteit van druk op de huid).
De primaire gebieden worden omgeven door secundaire associatiegebieden: die zorgen
voor verdere verwerking en betekenisverlening van de zintuigelijk informatie. (Gehoor:
spraakklanken van elkaar onderscheiden/zicht: integratie van lijn oriëntaties en kleuren
binnen en object [object-centered perception] en integratie van afstand en
4
,bewegingsrichting van lijnen tussen het object en de waarnemer [viewer-centered
perception]/tast: de herkenning van wat men waar voelt).
De viewer-centered perception zorgt voor gezichtsherkenning, voorwerpen en letters en
voor de locatie en bewegingsrichting van objecten.
Visuele informatie wordt verwerkt in de occipitotemporale [object centered perception] en
de occipitopariëtale gebieden [viewer centered perception].
Auditieve informatie wordt verwerkt in de temporale gebieden.
Informatie via tast wordt verwerkt in de postcentrale hersengebieden.
De tertiaire gebieden bevinden zich tussen het pariëtaal, temporaal en prefrontaal
gebied. Dit zijn de zintuigmodaliteiten. Deze gebieden zorgen voor multimodale
integratie, waardoor informatie ook op een abstract niveau verwerkt kan worden (opslag).
De temporale gebieden zijn vooral betrokken bij langetermijn auditieve en visuele
representaties. De pariëtale gebieden zijn betrokken bij de ruimtelijke organisatie van
stimuli, zoals het lokaliseren van objecten in de ruimte, afstanden inschatten en links en
rechts onderscheiden. Zij houden informatie kort vast en sturen dit door naar andere
gebieden voor de verwerking. Het is dus eigenlijk het kortetermijngeheugen. Ook zijn de
pariëtale gebieden belangrijk voor interactie en motoriek. De waarneming heeft een
bijsturende invloed op de nauwkeurigheid waarmee motorische handelingen uitgevoerd
worden [vision for action].
De posterieure gebieden spelen ook een rol bij het episodische geheugen. Hierin wordt
nieuwe informatie voor langere tijd vastgehouden. Het gaat dan om tijd- en
plaatsgebonden informatie die onthouden blijft. Waar je bijvoorbeeld gisteren bent
geweest, wie je ontmoet hebt en wat er toen tegen je gezegd is. Het mediale deel van het
temporale gebied speelt bij dit aspect van het geheugen een grote rol, net als het
tertiaire pariëtale gebied (tertiaire gebied) waar informatie van verschillende
zintuigmodaliteiten (visueel en auditief) in het geheugen opgeslagen worden.
Tot slot is het temporale gebied betrokken bij emotionele verwerking van informatie. Voor
beide functies, emotioneel en geheugen bestaat een sterke interactie tussen de temporale
gebieden en verschillende gebieden van het limbisch systeem, waaronder de
hippocampus voor het geheugen en de amygdala voor de emotionele betekenisgeving
aan informatie.
Anterieure deel = voorste deel:
Het anterieure deel is hiërarchisch georganiseerd: primaire motorische
projectiegebieden in de precentrale gebieden, secundaire associatiegebieden van
het motorisch systeem in de premotorische gebieden en tertiaire gebieden in de
prefrontale gebieden. De tertiaire gebieden zorgen voor de planning van gedrag. In de
secundaire gebieden wordt het motorische programma voorbereid en als motorische
impulsen via de primaire gebieden naar de spieren worden doorgestuurd, vindt er
beweging plaats. Het prefrontale gebied staat hiërarchisch boven alle andere
gebieden van de hersenen en speelt als zodanig een essentiële rol bij de algehele
organisatie van het gedrag: plannen, reguleren en controleren van eigen activiteiten
(cognitief, motivationeel en sociaal-emotioneel). De prefrontale gebieden hebben ook
de executieve functies en hebben sterk ontwikkelde neurale netwerken, met nauwe
interacties met de posterieure gebieden, het limbische systeem en de lagere, subcorticale
gebieden van de hersenen. Binnen de prefrontale cortex zijn dus ook verschillende
functies te onderscheiden. Ook zijn de prefrontale gebieden al in het eerste levensjaar
betrokken bij emotionele controle en het aanleren van nieuwe vaardigheden. De
ontwikkeling op de hogere niveau activiteiten, zoals plannen, metacognitie en organisatie
vereist nauwe verbindingen tussen de prefrontale neocortex en de corticale posterieure
gebieden. Dit kan dus pas wanneer de corticale posterieure gebieden ontwikkeld zijn (en
5
, dit is pas postnataal) en dus is de ontwikkeling van de prefrontale cortex pas in de
puberteit.
Het cerebellum (kleine hersenen) neemt een aparte plaats in de ontwikkeling van de
hersenen. Een groot verschil tussen de kleine hersens en de grote hersens is dat bij de
kleinere hersens de fases van proliferatie en migratie doorgaan tot maanden na de geboorte.
De ontwikkeling start in de 8e week van de zwangerschap. Ook is opmerkelijk dat de kleine
hersens maar 10% van de gehele hersens beslaat, maar bevat veel meer neuronen dan de
cerebrale cortex. Het cerebellum zorgt voor de coördinatie en synchronisatie (finetuning) van
de motorische, cognitieve en affectieve functies, de autonome functies en de pijnsensatie.
Het zorgt dus voor de verfijning van gedrag. Het cerebellum is een essentieel onderdeel van
het gehele centraal zenuwstelsel.
De witte stof representeert de zenuwbanen.
Functionele consequenties van structurele ontwikkelingen:
Als neuronen op de juiste plek zijn aangekomen, worden verbindingen gemaakt met andere
neuronen en ontstaan de vroegste vormen van gedrag. De eerste synapsvorming - en dus
de eerste beweging - vindt plaats in het ruggenmerg rond de 7e week van de zwangerschap.
Dit is ook te zien op echo. Dit zijn grote bewegingen die nog ongecontroleerd en reflexmatig
zijn. Zich vroeg ontwikkelde structuren in de ruggenmerg en de hersenstam zorgen voor de
vitale levensfuncties waaronder de ademhaling en bloedcirculatie. In de late helft van het
tweede trimester en het laatste trimester van de zwangerschap kunnen de hersenen extra-
uteriene stimuli verwerken en wordt er doelgericht gedrag geobserveerd bij echo’s. Bij 28-32
weken bijvoorbeeld kan er een verhoogde hartslag zichtbaar zijn bij het horen van
pianomuziek. Vanaf 34 weken blijft de hartslag verhoogd tijdens het horen van dezelfde
pianomuziek, wat aandacht voor extra-uteriene stimulus suggereert. Vanaf 35 weken komt er
naast de verhoogde hartslag ook bewegingen bij. De omgeving oefent dus prenataal ook al
een sterke langetermijn invloed uit op de hersenontwikkeling.
Doordat de autonome/vitale hersenfuncties zich als eerste ontwikkelen kunnen baby’s vanaf
24 weken al geboren worden. Door de uitvinding van de couveuse kunnen baby’s die te
vroeg geboren worden (zelf als ze na slechts 24 weken al geboren worden), in leven worden
gehouden en beschermd worden tegen de meest ernstige hersenbeschadigingen. Een baby
kan dan nog niet alles zelf; ondersteuning met ademhaling, voeding via de bloedbaan etc is
dan wel nog nodig. Ernstige handicaps kunnen hierdoor voorkomen worden. Wel heeft het
grootste gedeelde van de te vroeg geboren kinderen een laag IQ, een slechtere motoriek en
een hogere frequentie van gedrags- en leerproblemen.
Verstoring van prenatale hersenontwikkeling:
Genetische fouten (niet altijd erfelijke stoornissen) en schadelijke factoren in de omgeving
kunnen de ontwikkeling van de hersenen verstoren tijdens iedere fase van de ontwikkeling.
Genetische fouten zijn bijvoorbeeld chromosoomafwijkingen en genmutaties. Een fout in een
genetisch gestuurd proces kan ook de interactie met de omgeving verstoren. Een verstoring
van de ontwikkeling kan het verloop van de volgende fases ontregelen. Kwetsbaarheid: de
gevoeligheid van zich later ontwikkelende hersenstructuren voor fouten in al eerder
ontwikkelde hersenstructuren waarop zij een beroep doen. Het gevolg hiervan is dat
ontwikkelingsstoornissen bestaan uit comorbiditeiten oftewel meerdere klinische symptomen.
Fouten met een genetische oorzaak:
Een genetische fout in een ontwikkelingsproces levert, afhankelijk van de ontwikkelingsfase,
een specifieke stoornis op. Bij verstoring van het neurulatieproces sluit de neurale buis niet
en ontstaat bijvoorbeeld een spina bifida (open rug) of een anencefalie (geen
hersenvorming). Als er te weinig celproliferatie plaatsvindt, is het gevolg een microcefalie
(te kleine hersenen). Te veel proliferatie kan een megalencefalie (te grote hersenen) als
gevolg hebben. Gaat er iets mis met de migratie, dan ontstaan er ophopingen van cellen op
een verkeerde plaats, cellen die de corticale laag niet bereiken en als groepje achterblijven.
6
