Week 1
Lecture 1 + Hoofdstuk 2
Er is een verandering zichtbaar in de visie van de werking van het brein. Dit was allereerst via een
gelokaliseerd en modulair systeem, tegenwoordig wordt er uitgegaan van een connectionistisch
systeem. Een modulair systeem gaat uit van een 1-op-1 relatie tussen het brein en een functie. Het
brein bevat specifieke modules, hersengebieden, met specifieke functies. Een functie zou dan maar
bij één hersengebied horen. Een connectionistische benadering gaat ervan uit dat complexe
vaardigheden worden gemedieerd door complexe neurale netwerken. Zowel de structuur als de
verbindingen tussen gebieden zijn hier van belang. Via deze benadering wordt er niet uitgegaan van
specifieke modules, maar van een complex samenhangend netwerk.
De morfologie kijkt naar de structuren en grootte van bijvoorbeeld het brein. Zo kan er gekeken
worden naar de verbindingen binnen en tussen hersenhelften.
Er is ook een discussie gaande of bepaalde hersengebieden bestaan uit een aangeboren specialiteit,
zoals taal in de linker hersenhelft, of dat er sprake is van equipotentie waarbij meerdere
hersengebieden betrokken zijn bij eenzelfde functie. Zo kan een enkel gebied dan ook betrokken zijn
bij meerdere functies.
De meest recente inzichten laten een interactieve specialisatie zien, er is dus wel sprake van een
aangeboren specialisatie, maar deze is erg afhankelijk van de input dat het brein krijgt uit de
omgeving. Als er sprake is van hersenschade, dan kunnen hersengebieden die primair een andere
functie hebben dit toch voor een deel overnemen. Dit zorgt voor plasticiteit van het brein.
Bij de geboorte weegt het brein nog maar 400 gram, maar is een relatief groot gedeelte van het
lichaamsgewicht. Andere onderdelen groeien nog harder door na de geboorte dan het brein. Een
volwassen brein weegt ongeveer 1300-1500 gram, een groot gedeelte van het brein is als het ware
wel al af tijdens de geboorte. Zo neemt het brein nog ongeveer drie keer zoveel toe in gewicht, maar
nemen bijvoorbeeld ledematen nog twintig keer toe in gewicht na de geboorte.
In het centrale zenuwstelsel zitten ongeveer 86 miljard neuronen met ongeveer 10.000 synapsen per
neuron. Neuronen communiceren met andere neuronen door actiepotentialen. De witte stof bestaat
uit axonen en myeline en bevat ongeveer twee derde van het brein. De grijze stof is de buitenkant
van het brein en dit zijn de cellichamen of de synapsen, dit is ongeveer een derde van het brein. Door
de jaren heen wordt de laag grijze stof steeds dunner. Glia cellen komen tien keer meer voor in het
brein dan neuronen, deze maken bijvoorbeeld witte stof aan.
,Voor de geboorte wordt vooral de structuur van het brein en het centrale zenuwstelsel aangelegd,
dit is de morfologie. De groei hiervan is bijna volledig genetisch bepaald. Verstoringen kunnen zorgen
voor een abnormale cerebrale structuur, een abnormale morfologie. Alle neuronen zijn dus
aangemaakt en naar de juiste plek gemigreerd voor de geboorte.
Na de geboorte is de morfologie intact en is er vooral een functionele rijping, zo vindt er meer
connectiviteit plaats en worden er meer verbindingen gevormd. De ontwikkeling is vooral afhankelijk
van de omgeving en ervaringen. Schade aan het brein kan ervoor zorgen dat neurale netwerken
anders worden aangelegd. Problemen met morfologie vroeg in het leven hebben een kleinere impact
dan tijdens de zwangerschap, maar het zal wel verdere ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel in
de weg zitten.
Het brein laat twee verschillende soorten ontwikkeling zien. Aan de ene kant is er een
additieve/lineaire ontwikkeling. Er is een toenemend lineaire groei in de hoeveelheid witte stof tot
ongeveer 30 jaar, een voorbeeld is de toename van myelinisatie en daarmee de witte stof. Aan de
andere kant is er een rise-and-fall patroon zichtbaar. De initiële overproductie wordt gevolgd door
eliminatie, er is een toe- en een afname van het aantal neuronen en synapsen, dit heeft vooral
betrekking op de grijze stof. Er worden vaak teveel neuronen aangemaakt die later weer worden
afgebroken, dit is waarschijnlijk afhankelijk van de input van de omgeving. Er zijn zogenaamde
gevoelige perioden die zorgen voor deze verfijning, waarbij de aanmaak stopt en er neuronen
worden afgebroken. Zo worden er voor de geboorte twee keer zoveel neuronen en synapsen
gemaakt dan dat er uiteindelijk wordt gebruikt, de exacte reden hiervoor is nog onbekend. Neuronen
gaan netwerken vormen en de netwerken die niet gebruikt worden sterven af.
Na de geboorte kunnen er ook een aantal kritieke periodes worden onderscheiden. Het lijkt erop dat
er nog een aantal keer teveel synapsen worden gevormd en later weer worden afgebroken. Deze
periodes kunnen ook helpen om eerder opgelopen problemen in het brein weg te werken of te
compenseren en zijn dus belangrijk voor de plasticiteit van het brein. Deze kritieke periode zijn:
- Tussen de 1,5-5 jaar.
- Tussen de 5-10 jaar.
- Tussen de 10-15 jaar.
- De linker hersenhelft tussen 5-7 jaar.
- De rechter hersenhelft tussen 9-11 jaar.
- Tussen de 16-19 jaar.
Deze overproductie wordt dan weer gevolgd door een periode van pruning.
Over het algemeen hebben jongens een groter brein dan meisjes, dit zegt niks over de intelligentie.
Het totale breinvolume neemt bij jongens toe tot het vijftiende levensjaar en bij meisjes tot het
tiende levensjaar. Hierna neemt het breinvolume weer af.
De grijze stof neemt bij jongens en meisjes in de kinderjaren iets toe, bij jongens is dit rond het
tiende levensjaar en bij meisjes rond het achtste levensjaar maximaal en neemt daarna af. De cortex
wordt dunner, doordat het aantal verbindingen afneemt. De cortex heeft dan in totaal minder
verbindingen, maar wel meer efficiënte verbindingen.
De witte massa neemt bij jongens en meisjes door de jaren heen toe, deze laat een lineaire toename
zien bij jongens en meisjes. De witte stof zegt ook iets over de myelinisatie, deze blijft dus ook
constant toenemen tot in de volwassenheid.
,Het ervaren van nieuwe dingen zorgt ervoor dat er nieuwe verbindingen worden gevormd, zo
gebruikt het brein bijvoorbeeld een ander circuit als iemand een ander gezicht waarneemt.
Verschillende onderdelen kunnen bescherming bieden voor een ongeboren kind. Zo houdt de
placenta verschillende stoffen tegen. Ook moet een stof eerst door de bloed-brein barrière om een
effect te hebben op de embryo als de stof de placenta inkomt. Deze schadelijke stoffen zijn
bijvoorbeeld:
- Alcohol
- Drugs
- Hormonen
- Sigaretten
- Mazelen
Deze negatieve factoren die invloed hebben op de hersenontwikkeling worden teratogenen
genoemd.
De oorzaak van een aangeboren afwijking komt niet vaak voor door de omgevingsfactoren zoals
giftige stoffen, vaak maar in 3% van de gevallen. Ongeveer een kwart wordt genetisch veroorzaakt.
Veruit het grootste gedeelte, ongeveer 75% van de aangeboren afwijkingen, wordt veroorzaakt door
de interactie tussen genen en omgeving.
Zo is het drinken van alcohol tijdens de zwangerschap geassocieerd met een lager IQ van het
ongeboren kind. Vaak spelen er nog andere factoren over waarom de moeder zal drinken die ook
invloed hebben op het ongeboren kind, zoals stress, leefsituatie of zelf een lager IQ. Deze
confounders spelen ook een rol in de ontwikkeling van het ongeboren kind.
De zwangerschap duurt ongeveer veertig weken. Na de bevruchting vindt er al celdeling plaats,
alleen is deze nog niet gebonden aan de baarmoeder. Zo kunnen giftige stoffen ook nog niet
, doorgegeven worden, vaak weet iemand hier ook nog niet zwanger te zijn en is dit dus erg gunstig.
Na twee weken zal dit groepje cellen zich wel in de baarmoeder nestelen, deze fase is de zygotische
fase.
Van week drie tot en met week acht wordt er gesproken van de embryonale fase, dit is de vroegste
fase van de zwangerschap. Wat opvalt is dat het centrale zenuwstelsel zich erg langzaam ontwikkelt,
deze ontwikkeling duurt zestien weken. Doordat er in de eerste twaalf weken veel ontwikkeling
plaatsvindt, is hier de kans op een miskraam nog relatief groot. Deze kans is erg klein na twaalf
weken.
Invloeden op de ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel kunnen bestaan uit verschillende
prenatale factoren:
- Genetische factoren
- Intra-uterien trauma/teratogenen:
- Infecties: Bacterieel of viraal.
- Schadelijke stoffen: Drugs, giftige stoffen, hormonen en medicatie. Deze hebben vaak
invloed op de groei van het brein en zorgen vaak voor een groeivertraging of epilepsie. Dit
resulteert vaker in concentratieproblemen of een lagere intelligentie.
- Ongeval
- Maternale factoren: Dit zijn factoren die een rol spelen bij de moeder, zoals de leeftijd, stress,
voeding of diabetes.
Tijdens de bevalling kunnen er ook problemen ontstaan die een invloed hebben op de
hersenontwikkeling. Zo kan de navelstreng de baby verstikken of kan er vasa previa voorkomen
waarbij de placenta voor het geboortekanaal ligt. Er is dan een keizersnede noodzakelijk, maar dit
kan van tevoren al goed gezien worden.
Als er bijvoorbeeld een infectie optreedt bij een zwangere moeder, dan worden er cytokines en
stresshormonen aangemaakt. Een bepaalde mate van cytokines kan toxisch zijn voor het ongeboren
kind, het is daarom belangrijk dat als een zwangere moeder ziek is zij dan naar de huisarts gaat. Ook
te weinig voeding kan zorgen voor problemen bij het ongeboren kind door het aanmaken van
cytokines en stresshormonen.
Symptomen kunnen een verhoogde angst, meer depressie en minder neurogenese zijn. Dit kan
zorgen voor een afwijkend stresssysteem, minder goede cognitie, minder sociale vaardigheden en
hyper-dopaminerge.
