College 1 introductie 24.04.2018
Geen een op een relatie tussen hersengebied en gedrag.
Kennis over hersenfuncties bij volwassenen is beperkt. Kennis hersenontwikkeling nog
beperkter. We weten wel heel veel over het visuele systeem. Kennis die we hebben over
hersenen in het volwassen stadium is beperkt toepasbaar op kinderen (prefrontale
cortex gebruiken wij voor bewuste processen, terwijl baby’s deze niet gebruiken voor
bewust plannen etc.) en beeldvormende technieken zijn niet altijd inzetbaar (invasief).
Developmental cognitive neuroscience: wetenschap die zich bezighoudt met de relatie
tussen de ontwikkeling van leren en gedrag en de functionele en structurele
ontwikkeling van de hersenen.
- jonge wetenschap (eind jaren ’80)
- n.a.v. artikel ‘building a bridge’ 1987
- interdisciplinair: neurobiologie, neurofysiologie, ontwikkelingspsychologie,
cognitieve psychologie, embryologie, psychiatrie etc.
- Hierdoor meer inzicht in relatie tussen hersenontwikkeling en
gedragsontwikkeling, factoren die hersenontwikkeling beinvloeden, hoe
ervaringen de hersenontwikkeling beinvloeden, de vraag wat de meest optimale
periode is om een bepaalde vaardigheid te leren (sensitieve periode voor leren
van taal bijv.), hoe leren het beste bevorderd kan worden en verschillen in
hersenontwikkeling tussen jongen en meisjes
- Ook meer inzicht in neurobiologische basis van stoornissen (in ontwikkeling),
effecten van extreme omgevingssituaties (mishandeling, verwaarlozing),
gevolgen van hersenbeschadiging
Tijdens zwangerschap maar vooral na geboorte worden er extreem veel synaptische
verbindingen aangelegd. Maar vlak daarna, worden er ook een hoop weer verwijderd
(pruning). Welke weg gaan en welke blijven, hangt af van de omgeving, ervaringen,
opvoeding etc. Daar spelen genen dus een iets kleinere rol.
Educational neuroscience: samenvoeging van onderwijskunde/pedagogiek, psychologie
en neurowetenschappen.
Kern: hoe kunnen we het leren verbeteren? Waar komen individuele verschillen
vandaan en wat is de optimale situatie voor het leren.
Drie fasen:
1) onderwijskunde en psychologie/pedagogiek
- leesmethoden: woord leren of fonetisch spellen
2) psychologie en neurowetenschappen
3) onderwijskunde, psychologie/pedagogiek en neurowetenschappen
Drie functies van de hersenen (de breinhypothese):
- onderhouden contact met buitenwereld via zintuigen en sensoren (input)
- informatie opslaan (opslag)
- produceren van gedrag (output)
The binding problem: als we naar een voorwerp (kopje) kijken kunnen we de vorm,
grootte, kleur, textuur etc. Waarnemen en toch zien we het als een geheel en zijn we
,bewust van het bestaan, waardoor we het kunnen oppakken en eruit kunnen drinken. Er
komt dus heel veel informatie binnen (voelen kopje, zien kopje, proeven koffie) en dat
binden we tot een sensatie van: ik drink nu koffie. Hoe maken je hersenen daar een
geheel van? Voor ons is dat heel normaal en realistisch, maar hoe werkt dat in de
hersenen?? Is dus nog niks bekend over de cognitieve integratie. Dit probleem is nog
steeds niet opgelost. Paar ideeën over:
- speciale bindingunits, zoals hippocampus/prefrontale cortex:
grootmoederceltheorie
- netwerken van zenuwcellen die met elkaar samenwerken via een temporele code
or re-entry. Integratie is niks anders dan het tegelijk vuren van grote groepen
neuronen, zelfde patroon, roepen dezelfde sensatie op
- speciale neuronen: concept cells, Jennifer Aniston Neurons. Zodra wij aan iets
denken, gaan andere neuronen vuren
Reverse inference: is er wel een causale 1 op 1 relatie? Het hersengebied is actief als
iemand naar een plaatje kijkt, maar er gebeurt veel meer dan het kijken naar het plaatje,
zoals fantaseren over het plaatje, associaties leggen, misschien de persoon wel angstig
etc.
Neuromythes
VAK-learning styles: kinderen zouden een visuele leerling, auditieve leerling of
kinestische leerling zijn. Is niet waar.
Ook het idee dat het grootste deel van je hersenen niet actief zou zijn, is onzin. Je
hersenen zijn altijd heel actief (als je thuis een kopje thee drinkt en naar buiten staart,
zijn je hersenen zelfs actiever dan wanneer je thuis aan het leren bent!).
Brain gym: idee dat je je kind op zo’n manier kunt stimuleren dat alle synaptische
verbindingen blijven bestaan en je daardoor een soort wonderkind krijgt. Ook onzin.
Vrouwen zijn beter in taal dan mannen.
Onze hersenen selecteren relevante info uit alle zintuigelijke receptoren. Ook integreren
ze binnenkomende informatie met reeds opgeslagen informatie.
Snelle route: zorgt er voor dat je heel snel kan inschatten/reageren of de situatie
bedreigend voor je is of niet (bijna een soort reflex)
Langzame route: helpt om te identificeren wat er nou precies gebeurde, iets langer,
bewust ‘nadenken’. Deze processen (snel en langzaam) verlopen vaak parallel.
Bottom-up: prikkels die binnenkomen, motivatie, drijfveren (ik heb zin in chocola)
Top-down: bewuste controleprocessen, impulsen kunnen onderdrukken (chocola is
niet zo gezond dus neem geen chocola).
Jouw reactie is het resultaat van een soort ‘gevecht’ tussen de bottom-up en top-
downprocessen.
Meeste hersenprocessen zijn onbewust
Nog steeds veel discussie over modulariteit (bestaan er modules of faculteiten voor
specifieke cognitieve vaardigheden, zoals taal (zoals Chomsky beweert)) versus
constructivisme (ontstaan specifieke cognitieve vaardigheden door actieve interacties
tussen het organisme en de omgeving). Het artikel van Johnson gaat meer uit van
constructivisme.
,Associatiegebieden: groot deel hersenen dat geen specifieke functie heeft
Breinhypothese:
- Wij zijn ons brein (Dick Swaab): alle psychologische processen worden
geproduceerd door het brein. Denken, waarneming en gevoelens zijn mentale
representaties.
- Wij zijn toch niet ons brein (Noë): het brein is niet de locatie van onze gedachten,
gevoelens en waarneming. Net zoals muziek niet in een instrument zit.
Beeldvormende technieken
Hersenactiviteit meten: EEG, ERP, NIRS
Hersenstructuur meten: CT-scan, MRI, DTI
Zowel activiteit als structuur: f-MRI, MEG
Je hoeft niet per se alle technische aspecten te weten, maar wel wat je in kaart kan
brengen met welke techniek.
EEG: elektrische activiteit meten van actiepotentialen van neuronen
ERP: middelen van elektrisch signaal EEG.
Met ERP kun je niet zien waar activiteit plaatsvindt, maar wel wanneer.
NIRS: ?
DTI: kan wittestofbanen in kaart brengen (gemyeliniseerde axonen)
Beeldvorming hersenmetabolisme (opname zuurstof, glucose etc.):
rCBF, SPECT, PET
Nieuwe ontwikkelingen
Human Connectoom Project:
- connectoom is een soort genoom, maar dan niet van genen maar het totaal van
alle verbindingen in de hersenen op micro- en macroniveau. Ze proberen alle
verbindingen in kaart te brengen, van elke neuron (elke neuron heeft soms wel
25000 verbindingen met andere neuronen, dus ga maar na hoe lang dat duurt om
allemaal in kaart te brengen).
- Microniveau: op celniveau, nog niet zo heel veel bekend over.
- Macroniveau: structurele en functionele verbindingen tussen grote corticale en
subcorticale gebieden (dus niet binnen een hersengebied, maar tussen
hersengebieden). Wel al veel over bekend.
Large Scale Brain Networks
- Default Mode Network: hersendelen die actief zijn tijdens rusttoestand. Zijn altijd
dezelfde hersendelen die dan actief worden. Dit wordt ook wel het Default Mode
Network (DMN) genoemd / task negative network
- We zijn in rusttoestand, maar er vinden wel bewuste denkprocessen plaats en
dingen zoals zelfreflectie. Bij mensen met schizofrenie en depressie is er zelfs
hyperactiviteit van DMN te zien.
- Aandachtvragende activiteiten > onderdrukking DMN
Brain networks
, - hersenstructuur en hersenfuncties zijn te beschrijven als een systeem van
grootschalige (large scale) en kleinschalige (small world > modules) netwerken
of modules. Structureel: verbindingen binnen en tussen hersengebieden.
Functionele verbinding: als er co-activatie plaatsvindt van neuronen binnen en
tussen hersengebieden.
Graph theory (artikel van Vertes)
- een theorie die een beschrijving geeft van hoe grootschalig (large scale) en
kleinschale (small world) netwerken zijn opgebouwd
- elk netwerk bestaat uit knooppunten (nodes) die met elkaar verbonden (edges)
zijn en elk knooppunt heeft een bepaald aantal verbindingen of connecties
-
Beschadigingen/afwijkingen in hubs hebben vergaande consequenties. Dyslexie zou een
slechte connectie tussen gebied van Wernicke en Gyrus fusiformis.
Menon (2013) maakt onderscheid tussen 3 grote netwerken:
- executieve controle netwerk (task positive)
- salience netwerk (task positive)
- default mode network (task negative)
Geen een op een relatie tussen hersengebied en gedrag.
Kennis over hersenfuncties bij volwassenen is beperkt. Kennis hersenontwikkeling nog
beperkter. We weten wel heel veel over het visuele systeem. Kennis die we hebben over
hersenen in het volwassen stadium is beperkt toepasbaar op kinderen (prefrontale
cortex gebruiken wij voor bewuste processen, terwijl baby’s deze niet gebruiken voor
bewust plannen etc.) en beeldvormende technieken zijn niet altijd inzetbaar (invasief).
Developmental cognitive neuroscience: wetenschap die zich bezighoudt met de relatie
tussen de ontwikkeling van leren en gedrag en de functionele en structurele
ontwikkeling van de hersenen.
- jonge wetenschap (eind jaren ’80)
- n.a.v. artikel ‘building a bridge’ 1987
- interdisciplinair: neurobiologie, neurofysiologie, ontwikkelingspsychologie,
cognitieve psychologie, embryologie, psychiatrie etc.
- Hierdoor meer inzicht in relatie tussen hersenontwikkeling en
gedragsontwikkeling, factoren die hersenontwikkeling beinvloeden, hoe
ervaringen de hersenontwikkeling beinvloeden, de vraag wat de meest optimale
periode is om een bepaalde vaardigheid te leren (sensitieve periode voor leren
van taal bijv.), hoe leren het beste bevorderd kan worden en verschillen in
hersenontwikkeling tussen jongen en meisjes
- Ook meer inzicht in neurobiologische basis van stoornissen (in ontwikkeling),
effecten van extreme omgevingssituaties (mishandeling, verwaarlozing),
gevolgen van hersenbeschadiging
Tijdens zwangerschap maar vooral na geboorte worden er extreem veel synaptische
verbindingen aangelegd. Maar vlak daarna, worden er ook een hoop weer verwijderd
(pruning). Welke weg gaan en welke blijven, hangt af van de omgeving, ervaringen,
opvoeding etc. Daar spelen genen dus een iets kleinere rol.
Educational neuroscience: samenvoeging van onderwijskunde/pedagogiek, psychologie
en neurowetenschappen.
Kern: hoe kunnen we het leren verbeteren? Waar komen individuele verschillen
vandaan en wat is de optimale situatie voor het leren.
Drie fasen:
1) onderwijskunde en psychologie/pedagogiek
- leesmethoden: woord leren of fonetisch spellen
2) psychologie en neurowetenschappen
3) onderwijskunde, psychologie/pedagogiek en neurowetenschappen
Drie functies van de hersenen (de breinhypothese):
- onderhouden contact met buitenwereld via zintuigen en sensoren (input)
- informatie opslaan (opslag)
- produceren van gedrag (output)
The binding problem: als we naar een voorwerp (kopje) kijken kunnen we de vorm,
grootte, kleur, textuur etc. Waarnemen en toch zien we het als een geheel en zijn we
,bewust van het bestaan, waardoor we het kunnen oppakken en eruit kunnen drinken. Er
komt dus heel veel informatie binnen (voelen kopje, zien kopje, proeven koffie) en dat
binden we tot een sensatie van: ik drink nu koffie. Hoe maken je hersenen daar een
geheel van? Voor ons is dat heel normaal en realistisch, maar hoe werkt dat in de
hersenen?? Is dus nog niks bekend over de cognitieve integratie. Dit probleem is nog
steeds niet opgelost. Paar ideeën over:
- speciale bindingunits, zoals hippocampus/prefrontale cortex:
grootmoederceltheorie
- netwerken van zenuwcellen die met elkaar samenwerken via een temporele code
or re-entry. Integratie is niks anders dan het tegelijk vuren van grote groepen
neuronen, zelfde patroon, roepen dezelfde sensatie op
- speciale neuronen: concept cells, Jennifer Aniston Neurons. Zodra wij aan iets
denken, gaan andere neuronen vuren
Reverse inference: is er wel een causale 1 op 1 relatie? Het hersengebied is actief als
iemand naar een plaatje kijkt, maar er gebeurt veel meer dan het kijken naar het plaatje,
zoals fantaseren over het plaatje, associaties leggen, misschien de persoon wel angstig
etc.
Neuromythes
VAK-learning styles: kinderen zouden een visuele leerling, auditieve leerling of
kinestische leerling zijn. Is niet waar.
Ook het idee dat het grootste deel van je hersenen niet actief zou zijn, is onzin. Je
hersenen zijn altijd heel actief (als je thuis een kopje thee drinkt en naar buiten staart,
zijn je hersenen zelfs actiever dan wanneer je thuis aan het leren bent!).
Brain gym: idee dat je je kind op zo’n manier kunt stimuleren dat alle synaptische
verbindingen blijven bestaan en je daardoor een soort wonderkind krijgt. Ook onzin.
Vrouwen zijn beter in taal dan mannen.
Onze hersenen selecteren relevante info uit alle zintuigelijke receptoren. Ook integreren
ze binnenkomende informatie met reeds opgeslagen informatie.
Snelle route: zorgt er voor dat je heel snel kan inschatten/reageren of de situatie
bedreigend voor je is of niet (bijna een soort reflex)
Langzame route: helpt om te identificeren wat er nou precies gebeurde, iets langer,
bewust ‘nadenken’. Deze processen (snel en langzaam) verlopen vaak parallel.
Bottom-up: prikkels die binnenkomen, motivatie, drijfveren (ik heb zin in chocola)
Top-down: bewuste controleprocessen, impulsen kunnen onderdrukken (chocola is
niet zo gezond dus neem geen chocola).
Jouw reactie is het resultaat van een soort ‘gevecht’ tussen de bottom-up en top-
downprocessen.
Meeste hersenprocessen zijn onbewust
Nog steeds veel discussie over modulariteit (bestaan er modules of faculteiten voor
specifieke cognitieve vaardigheden, zoals taal (zoals Chomsky beweert)) versus
constructivisme (ontstaan specifieke cognitieve vaardigheden door actieve interacties
tussen het organisme en de omgeving). Het artikel van Johnson gaat meer uit van
constructivisme.
,Associatiegebieden: groot deel hersenen dat geen specifieke functie heeft
Breinhypothese:
- Wij zijn ons brein (Dick Swaab): alle psychologische processen worden
geproduceerd door het brein. Denken, waarneming en gevoelens zijn mentale
representaties.
- Wij zijn toch niet ons brein (Noë): het brein is niet de locatie van onze gedachten,
gevoelens en waarneming. Net zoals muziek niet in een instrument zit.
Beeldvormende technieken
Hersenactiviteit meten: EEG, ERP, NIRS
Hersenstructuur meten: CT-scan, MRI, DTI
Zowel activiteit als structuur: f-MRI, MEG
Je hoeft niet per se alle technische aspecten te weten, maar wel wat je in kaart kan
brengen met welke techniek.
EEG: elektrische activiteit meten van actiepotentialen van neuronen
ERP: middelen van elektrisch signaal EEG.
Met ERP kun je niet zien waar activiteit plaatsvindt, maar wel wanneer.
NIRS: ?
DTI: kan wittestofbanen in kaart brengen (gemyeliniseerde axonen)
Beeldvorming hersenmetabolisme (opname zuurstof, glucose etc.):
rCBF, SPECT, PET
Nieuwe ontwikkelingen
Human Connectoom Project:
- connectoom is een soort genoom, maar dan niet van genen maar het totaal van
alle verbindingen in de hersenen op micro- en macroniveau. Ze proberen alle
verbindingen in kaart te brengen, van elke neuron (elke neuron heeft soms wel
25000 verbindingen met andere neuronen, dus ga maar na hoe lang dat duurt om
allemaal in kaart te brengen).
- Microniveau: op celniveau, nog niet zo heel veel bekend over.
- Macroniveau: structurele en functionele verbindingen tussen grote corticale en
subcorticale gebieden (dus niet binnen een hersengebied, maar tussen
hersengebieden). Wel al veel over bekend.
Large Scale Brain Networks
- Default Mode Network: hersendelen die actief zijn tijdens rusttoestand. Zijn altijd
dezelfde hersendelen die dan actief worden. Dit wordt ook wel het Default Mode
Network (DMN) genoemd / task negative network
- We zijn in rusttoestand, maar er vinden wel bewuste denkprocessen plaats en
dingen zoals zelfreflectie. Bij mensen met schizofrenie en depressie is er zelfs
hyperactiviteit van DMN te zien.
- Aandachtvragende activiteiten > onderdrukking DMN
Brain networks
, - hersenstructuur en hersenfuncties zijn te beschrijven als een systeem van
grootschalige (large scale) en kleinschalige (small world > modules) netwerken
of modules. Structureel: verbindingen binnen en tussen hersengebieden.
Functionele verbinding: als er co-activatie plaatsvindt van neuronen binnen en
tussen hersengebieden.
Graph theory (artikel van Vertes)
- een theorie die een beschrijving geeft van hoe grootschalig (large scale) en
kleinschale (small world) netwerken zijn opgebouwd
- elk netwerk bestaat uit knooppunten (nodes) die met elkaar verbonden (edges)
zijn en elk knooppunt heeft een bepaald aantal verbindingen of connecties
-
Beschadigingen/afwijkingen in hubs hebben vergaande consequenties. Dyslexie zou een
slechte connectie tussen gebied van Wernicke en Gyrus fusiformis.
Menon (2013) maakt onderscheid tussen 3 grote netwerken:
- executieve controle netwerk (task positive)
- salience netwerk (task positive)
- default mode network (task negative)
