Hoorcollegeaantekeningen Het Lerende Brein - Leiden

Aantekeningen geschreven in collegejaar 2015-2016 bij het vak Het Lerende Brein (Pedagogiek, bachelor 3, Universiteit Leiden)


College 1

Belangrijk voor het tentamen: van de artikelen zijn de methoden en resultaten het belangrijkst. Daarnaast zal het grootste gedeelte in het tentamen meerkeuzevragen zijn maar ook zullen er een aantal open vragen in voor komen.

Toename in kennis over het brein door de jaren heen

In het afgelopen decennium is er steeds meer kennis verworven over cognitieve processen. Daarnaast is er beter inzicht in de ontwikkeling van de hersenen dankzij fMRI en steeds meer inzicht in het functioneren van het brein. Belangrijk is dat al deze nieuwe informatie gebruikt wordt in de praktijk, met name in het onderwijs. Betere onderwijsprogramma’s kunnen dan opgesteld worden om onder andere leerlingen met leerproblemen efficiënter te kunnen helpen.

Misverstanden

Er zijn helaas gevallen waarin resultaten, uit onderzoek over het brein, verkeerd geïnterpreteerd worden, door bijvoorbeeld de media. Soms is dan niet duidelijk welke informatie over het brein werkelijk waar is en welke informatie een verkeerde interpretatie is. Zo kunnen er misverstanden ontstaan (die door kunnen lopen in de onderwijsmethoden). Een voorbeeld is dat de linkerhersenhelft en rechterhersenhelft met betrekking tot het functioneren (grotendeels) gescheiden werken (bijvoorbeeld dat de rechterhersenhelft verantwoordelijk is voor creativiteit). Dit is echter niet zo. De verschillen zijn wel aanwezig, maar deze verschillen zijn niet heel groot. Zeven mogelijke misverstanden zijn besproken in het college:

  1. Van jouw brein gebruik je alleen 10%: dit is een misverstand. Het hele brein wordt gebruikt. Sommige gebieden op bepaalde momenten meer dan andere. Daarom is het ook gevaarlijk als je zuurstoftekort hebt, omdat al jouw hersengebieden zuurstof nodig hebben om te kunnen functioneren en niet maar 10% van jouw brein. Op sheet achttien zijn de plaatjes linksboven en linksonder van een (levende) man die een waterhoofd had toen hij nog jong was. Hij heeft hele grote ventrikels, vergeleken met de plaatjes rechts van een normaal brein. Dit is echter geen bewijs dat je maar een klein deel van de functies van de hersenen kunt gebruiken om goed te functioneren. Een mogelijke verklaring kan zijn dat de overige hersengebieden de functies van de andere hersengebieden langzamerhand hebben overgenomen die naar de zijkant gedrukt zijn. Resting state activation: als je niet actief bezig bent, dan is jouw brein nog steeds actief.  

  2. Je wordt slimmer als je luistert naar klassieke muziek: in een studie is dit onderzocht, maar het bewijs was te zwak. Een instrument leren bespelen heeft wel lange termijn effecten op cognitieve vaardigheden, zoals verbeterde concentratie, zelfvertrouwen en coördinatie.

  3. Als een deel van de hersenen beschadigd raakt, is dit altijd definitief: dit is een misverstand, omdat soms ook herstel plaatsvindt (dit ligt wel aan de ernst en de plaats van de beschadiging). Bij een milde schade bijvoorbeeld, zoals een hersenschudding, is er meestal sprake van tijdelijke klachten. In het geval van het behouden van functies, is het bij grote schade (operatie/hersenbloeding) soms mogelijk dat hersengebieden de functies van de beschadigde hersengebieden overnemen. De kans hierop is wel groter bij kinderen dan bij volwassenen.

  4. Nieuwe cellen worden niet aangemaakt in je brein: dit is een misverstand. Jouw brein is namelijk plastisch: de aanmaak van nieuwe cellen vindt plaats gedurende je hele leven. De meeste nieuwe cellen (neuronen) worden aangemaakt vóór de geboorte. De plaats waar de meeste nieuwe cellen worden aangemaakt is in de olfactory bulb (geur wordt verwerkt) en de hippocampus (nieuwe herinneringen worden aangemaakt).

  5. Je verliest altijd hersencellen als je alcohol drinkt: de mate van alcoholgebruik bepaalt de grootte van de schade. Veel alcoholgebruik hangt samen met verlies van hersencellen (neuronen). Alcohol is wel bedreigend voor het goed functioneren van de hersenen omdat het verslavend is en schade aan de hersencellen kan toebrengen. Andere studies geven aan dat een glas rode wijn de kans op een hersenbloeding kan verkleinen.

  6. Spelletjes zorgen er voor dat jouw brein jong blijft: dit is deels een misverstand. Spelletjes kunnen er wel voor zorgen dat jouw brein beter functioneert, maar alleen voor specifieke vaardigheden en niet voor het brein als geheel. Wanneer je het functioneren van je brein wilt verbeteren helpen regelmatig bewegen en gezond eten!

 

De indeling van het cerebellum en de cerebrale cortex

Het cerebellum bestaat uit de kleine hersenen (achterkant van het brein) en de cerebrale cortex bestaat uit de grote hersenen. Indeling van de hersenen:

  • Bovenkant = Dorsal/superior

  • Onderkant = Ventral/inferior

  • Voorkant = anterior

  • Achterkant = posterior

  • Buitenkant = lateral

  • Binnenkant = medial

Zie deze indeling als een kompas. De indeling is namelijk relatief en kan dus op elk hersengebied toegepast worden. Let op: de scheidingslijn tussen het dorsale en ventrale gebied van het brein loopt ook langs de kleine hersenen. De scheidingslijn tussen superior en inferior niet, deze lijn is horizontaal. Daarom zijn de termen superior en inferior meer relatief dan dorsal en ventral.

Een andere indeling van het brein (zie sheet 39):

  • X: een verticale ‘plaat’ die loopt van de voorkant van het brein tot de achterkant. Als deze ‘plaat’ getrokken wordt over het hele brein, dan worden de linkerhersenhelft (met een min aangegeven, dus -x) en de rechterhersenhelft (met een plus aangegeven, dus +x) van elkaar onderscheiden.

  • Y: een verticale ‘plaat’ die loopt door de zijkanten van het brein. Zo worden de voorkant (anterior, +y) en achterkant (posterior, -y) van elkaar onderscheiden.

  • Z: een horizontale ‘plaat’ die loopt door de zijkanten van het brein. Op deze manier worden de onderkant (inferior, -z) en bovenkant (superior, +z) van elkaar onderscheiden.

 

De cerebrale cortex

De cerebrale cortex bestaat uit twee hemisferen: de twee hersenhelften. De linkerhersenhelft zit aan jouw linkerkant. Let dus op als je een afbeelding van de hersenen ziet vanaf de voorkant, want dan zit de linkerhersenhelft dus rechts op de afbeelding. De verbinding tussen de twee hersenhelften heet het Corpus Callosum.

Het brein bestaat uit grijze stof. Deze ligt in de cortex (schors) van de hersenen. Hierin bevinden zich vooral de neuronen (dendrieten en cellichamen). Daarnaast is ook witte stof aanwezig in het brein. Deze stof ligt in de binnenkant van de hersenen. Hierin bevinden zich vooral de axonen en de verbindingen tussen de neuronen. De kleur wit is ontstaan, doordat myeline gevormd is om de axonen heen. Myeline is een soort isolatiemateriaal, waardoor elektrische signalen sneller worden overgebracht, hoe meer myeline hoe beter de signaal overdracht. Verder is witte stof minder complex dan grijze stof.

 

Neuronen

Een neuron bestaat uit een cellichaam, dendrieten (ontvangen het signaal en gaan naar hun eigen cellichaam toe) en een axon (verzendt het signaal dat is ontvangen van de eigen cellichaam). Wanneer neuronen met elkaar communiceren wordt er dus een elektrisch signaal overgegeven in de volgende volgorde: dendriet à cellichaam à axon

Op sheet 42 zijn twee afbeeldingen te zien van een brein dat gekleurd is. De weergegeven gekleurde lijnen zijn de verbindingen van de neuronen. Dat zijn de witte stof banen, waarin de gemyeliniseerde axonen liggen. De afbeelding is verkregen door middel van een DTI meting (diffusion tensor imaging).

Sulci: dalen of ook wel groeven tussen de kronkels. Enkelvoud is sulcus. Een voorbeeld is de ‘central sulcus’. Deze zit tussen de frontaal en parietaal kwab in.

Gyri: ‘bergen’ of windingen. Enkelvoud is gyrus. Een voorbeeld is de ‘precentrale gyrus’ (primaire motor cortex). Deze ligt in de frontaal kwab, tegen de centrale sulcus aan.

Het brein is verdeeld in sulci en gyri zodat er meer oppervlakte in je schedel past.

Brodmann area’s: het brein is verdeeld in 52 gebieden op celniveau.

 

De cerebrale cortex is ingedeeld in kwabben (lobes)

  • Frontaal kwab: aan de voorkant. Het is relatief groter bij mensen dan bij dieren. Het is betrokken bij het vormen van herinneringen, bij emoties, cognitieve controle, het nemen van beslissingen en bij jouw persoonlijkheid. Achter de frontaalkwab ligt de motor cortex, deze wordt actief bij beweging.

Prefrontale cortex (PFC): de voorkant van de frontaal kwab.

Gebied van Broca: dit gebied heeft te maken met spraak. Beschadiging aan dit gebied heeft als gevolg dat de persoon bijna niet kan spreken. Begrijpen echter wel.

Gebied van Wernicke: heeft te maken met begrip.

Orbitofrontale cortex: deze zit net boven je ogen (orbit=oogkas). Dit gebied heeft te maken met het inhiberen van ongewenst gedrag en het interpreteren van emoties.

  • Pariëtaal kwab: aan de bovenkant. Dit gebied integreert de zintuiglijke waarneming en speelt een rol bij de ruimtelijke bewustzijn. Als beschadiging optreedt in deze kwab, is het mogelijk dat je niet meer weet hoe handelingen uitgevoerd moeten worden. Het speelt ook een rol bij rekenen en hoeveelheden.

Proprioceptie: het waarnemen van het lichaam/de lichaamsdelen in de ruimte en ten opzichte van elkaar.

  • Occipitaal kwab: aan de achterkant. Visuele informatie wordt ontvangen, verwerkt en geïnterpreteerd. Speelt een belangrijke rol bij het lezen. Hoe dichter een gebied aan de achterkant van de occipitaal kwab ligt, hoe meer de verwerking van de visuele informatie nog op basisniveau is.

  • Temporaal kwab: aan de onderkant (zijkant van het hoofd). Taalbegrip (Wernicke valt deels in deze kwab), het geheugen (herinneringen die worden opgeslagen en opgehaald) en het gehoor spelen een belangrijke rol in deze kwab.

Voor hogere orde functies is het moeilijk om bepaalde functies te lokaliseren. Dit komt doordat de hogere orde functies erg complex zijn en meerdere gebieden een rol spelen (vergeleken met motorische en sensorische functies).

 

Carew & Magsamen – Neuroscience and education

Het is belangrijk dat er een brug gebouwd wordt tussen de wetenschap (onder andere educational neuroscience) en het onderwijs om de kwaliteit van het onderwijs te kunnen verbeteren. Hiervoor werken hersenwetenschappen, ontwikkelingspsychologie, cognitieve wetenschappen en onderwijsstudies samen. Er worden interventies en onderwijsmethoden ontwikkeld die evidence based zijn: deze zijn theoretisch goed onderbouwd en effectief in de praktijk. Onderwerpen die verder onderzocht kunnen worden om het onderwijs te verbeteren zijn onder andere slaap (door te slapen, sla je kennis beter op die je dezelfde dag nog hebt geleerd), stress (leren gaat moeilijker), geheugen, fysieke activiteit (hersenontwikkeling) en aandacht/concentratie.

 

College 2

The curse of knowledge: wanneer je een feit weet, ga je ervan uit dat een groot percentage van de mensen dit feit ook zal kennen. Dit percentage is echter hoger dan het werkelijke percentage. Een mogelijke reden voor dit verschijnsel is dat men moeite heeft om vanuit het perspectief van de ander te kijken.

 

Geschiedenis

Rond het jaar 1800: Franz Joseph Gall dacht dat het uiterlijk van iemand iets zegt over het innerlijk. Mentale eigenschappen zijn volgens Gall aangeboren, de hersenen zijn het werktuig van de geest. Karaktereigenschappen hebben een locatie in de hersenen en de ontwikkeling is evenredig aan de grootte van dat gedeelte in het brein. Gall deelde het brein in in 27 functies en ging ervan uit dat de aanwezigheid van een bobbel op de schedel betekende dat het hersendeel bij die bobbel goed ontwikkeld was. De 27 verschillende karaktereigenschappen bestaan uit 19 dierlijke driften en 8 intellectuele faculteiten. Wel is opvoeding belangrijk om typisch menselijke intellectuele faculteiten te ontwikkelen. Deze gehele denkwijze wordt de frenologie genoemd.  

Rond midden negentiende eeuw hebben Broca en Wernicke meer kennis verworven over beschadigingen in hersengebieden die een rol spelen bij taal:

  • Gebied van Broca: dit ligt in de frontaal kwab. Het spreken is verslechterd, maar het begrip niet.

  • Gebied van Wernicke: dit ligt in de temporaal kwab. Het spreken is (technisch gezien) niet verslechterd (wel spreekt de patiënt onzin, er zat geen betekenis in), maar het begrip is wel verslechterd (zowel in geschreven als gesproken taal).

Eind negentiende eeuw heeft Cajal ontdekt dat het zenuwstelsel opgebouwd is in losse neuronen die elektrische signalen doorgeven via de dendrieten naar de axon en altijd in één bepaalde richting.

In de twintigste eeuw werd nog gediscussieerd of de functies in de hersengebieden lokaal zijn of niet. Daarnaast was de medische wetenschap bezig met het onderzoek naar de werking van de hersenen, terwijl de psychologen zich juist focusten op het gedrag (behaviorisme). Deze twee richtingen werden in de jaren ‘70 samengevoegd tot de cognitieve neurowetenschappen, waarbij zowel de structuur als de functie van de hersenen worden onderzocht. Er werd aangenomen dat structuur en functie samenhangen maar dat de hersenfunctie niet afgeleid kan worden op basis van alleen de neuroanatomie. Neuronen communiceren op basis van elektrochemische processen en er zijn nu verschillende technieken om de activiteit van neuronen te manipuleren en meten.

 

Neurale activiteit

Wanneer er een toename is in de activiteit van de neuronen, hebben de neuronen meer zuurstof en glucose nodig om de activiteit op gang te houden. Hierdoor wordt er meer bloed (waar de zuurstof en glucose zich in bevinden) gepompt naar het actieve gebied in de hersenen. De toename in neurale activiteit kan dan geobserveerd worden door te kijken naar een toename van het bloedtoevoer in een bepaald hersengebied. Een nadeel echter is dat het een indirecte meting is, omdat het elektrisch signaal zelf (als gevolg van de neurale activiteit) niet direct wordt gemeten. Daarnaast vindt de toename in bloedtoevoer langzamer plaats dan het elektrisch signaal. De methode van single-cell recordings kan wel direct het elektrisch signaal meten. Een nadeel is echter dat de techniek invasief is (een elektrode wordt in het brein gestopt) en dus bij mensen alleen gebruikt kan worden als het gaat om klinische zaken. Met single-cell recordings zijn bijvoorbeeld spiegelneuronen ontdekt, wanneer je iemand een bepaalde beweging ziet maken vuren dezelfde neuronen als wanneer je zelf de handeling uitvoert.

 

Functional imaging

De fysiologische verandering bij neurale activiteit wordt weergegeven in een dynamische kaart wanneer iemand een cognitieve taak uitvoert. Functional imaging bestaat uit:

  • Hemodynamische technieken: een indirecte niet-invasieve meting wordt gebruikt. De bloedtoevoer wordt dus gemeten. De technieken hebben een goede ruimtelijke resolutie (een gedetailleerd plaatje op breinniveau), maar een slechte temporale resolutie (de tijd die het kost om een resultaat te krijgen kan relatief iets te lang duren).

  • fMRI: functional magnetic resonance imaging. Het meet de hoeveelheid zuurstof in het bloed door middel van het BOLD signaal (Blood Oxygenation Level Dependent). De patronen van een bepaalde activiteit worden geobserveerd.
  • Elektro-magnetische technieken: een directe niet-invasieve meting wordt gebruikt. Het elektrische signaal zelf wordt dus gemeten. De technieken hebben een slechte ruimtelijke resolutie (vooral EEG), maar een goede temporale resolutie. EEG: electro-encephalography. Deze meet op de milliseconden en meet dus heel nauwkeurig. Het elektrisch signaal kan buiten de schedel gemeten worden als de netwerken van neuronen synchroon vuren. Een groepje van neuronen wordt gemeten.

 

Structural imaging

De fysieke structuur van het brein (de anatomie) wordt weergegeven in een statische kaart. Een voorbeeld van structural imaging is MRI: magnetic resonance imaging. Hierbij wordt de verhouding tussen de witte en grijze stof geobserveerd. Afbeeldingen worden gemaakt door de kernen van de waterstofatomen te laten bewegen. In een normale toestand wijzen ze verschillende kanten op. Bij MRI wordt een magneetveld gebruikt, waardoor ze dezelfde kant op wijzen. Daarna zorgt het radiosignaal van de MRI ervoor dat ze allemaal draaien. Als laatst draaien ze weer een stukje terug en kan een afbeelding gemaakt worden door een signaal dat vrijkomt (dit verhaal hoef je niet precies te weten voor het tentamen). DTI (diffusion tensor imaging) g ebruikt MRI om de anatomie van de witte stof (de witte stof banen) in kaart te brengen.

 

Verschil tussen MRI en fMRI

  • Mri is antonomie en bij fMRI kijk je naar wat het brein doet

  • MRI heeft een hogere resolutie dan fMRI.

  • MRI is driedimensionaal en fMRI is naast driedimensionaal ook vierdimensionaal.

  • MRI meet de structuur van het brein en fMRI de fysiologische verandering bij neurale activiteit (dus de actieve gebieden)

  • MRI werkt met de waterstofatomen en fMRI met het BOLD signaal.

 

fMRI: BOLD, ROI, substraction method

Het BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) signaal verandert  na de aanwezigheid van een stimulus (die bijvoorbeeld optreedt wanneer een cognitieve taak gemaakt wordt door de participant).

De ROI (region of interest) is een gebiedje in het brein dat van belang is voor dat wat je wilt onderzoeken en dat naar voren komt in de afbeelding door het te selecteren.

De substraction method is een methode waarbij de actieve delen van het brein bij de controlegroep verwijderd worden van de breinafbeelding bij de experimentele groep. Zo kan er gezien worden welke delen van het brein meer actief waren bij de experimentele groep dan de controlegroep.

 

ERP: Event-Related Potentials

Wanneer EEG gebruikt wordt bij cognitieve taken en specifieke stimuli, geven de hersenen elektrofysiologische signalen af. Deze signalen worden event-related potentials genoemd. De waarneembare resultaten uit de EEG moeten echter nog gevormd worden tot ERPs. In de resultaten van de EEG is namelijk ook de vermeerdere activiteit van neuronen meegenomen die spontaan ontstond tijdens de cognitieve taak/stimulus en die niet direct met de cognitieve taak te maken heeft. Door de stimulus meerdere keren af te geven, kunnen uiteindelijk de ERPs eruit afgeleid worden. De labels die gebruikt worden bij de ERPs zijn de P(een positieve component) en de N (een negatieve component). Een lijn omhoog staat voor negatief. De getallen die achter de letters staan, staan voor het aantal milliseconden (1 staat voor 100 milliseconden).

 

Onderzoek van de hersenen

Een nadeel van de metingen die tot nu toe zijn uitgevonden is dat er niet direct een neuron gemeten wordt, alleen de afleiding ervan (de bloedtoevoer en elektrische signalen). Ook is het interpreteren van de resultaten moeilijk. Daarnaast is niet altijd duidelijk of er een causale relatie is tussen gedrag en hersenactiviteit, en vaak ook niet wat de causale relatie is als deze aanwezig is.

 

Skolnick Weisberg et al. - The seductive allure of neuroscience explanations

Novices waren tevreden met de juiste verklaring, maar minder tevreden met de onjuiste verklaring. Dit laatste gold vooral voor de verklaring zonder neuroscience.

Studenten hadden hetzelfde patroon, maar waren wel minder tevreden met de juiste verklaringen zonder neuroscience dan de novices.

Experts hadden een ander patroon bij de verklaringen die wel neuroscience bevatten, dan de studenten en novices. De experts waren namelijk ontevreden bij zowel onjuiste als de juiste verklaringen met neuroscience. Ze waren meer tevreden over de juiste verklaringen zonder neuroscience dan de juiste verklaringen met neuroscience. Een mogelijk verklaring hiervoor is dat de experts de neuroscience niet overeen vonden komen met de verklaring (ook al was de verklaring dus juist). Verder was deze groep meer negatief over de slechte verklaringen met neuroscience dan de andere twee groepen.

De neuroscience kan dus een negatieve invloed hebben op de verklaring als deze niet met elkaar overeenkomen. Een ander nadeel van de neuroscience is dat de rode draad in de verklaring niet meer duidelijk is, omdat de verbindingen in de tekst zelf zo verloren gaan.

 

McCandliss - Educational neuroscience: the early years

Op sheet 51 is een schema weergegeven dat als volgt verloopt: neuronen > hersengebied > netwerk van hersengebieden > cognitieve processen > kind > klas > school. De niveaus netwerk van hersengebieden, hersengebied en neuronen zijn gerelateerd aan de neuroscience (hersenwetenschappen). De niveaus school, klas, kind en cognitieve processen zijn gerelateerd aan de gedragswetenschappen. Het is belangrijk dat de stappen ‘netwerk van hersengebieden’, ‘cognitieve processen’ en ‘kind’ achter elkaar worden onderzocht en dat er geen één wordt overgeslagen. Een voorbeeld is verklaren dat een kind nog niet kan beslissen doordat zijn/haar prefrontaal kwab (hersengebied) nog niet volgroeid is. De stap ‘cognitieve processen’ wordt dan bijvoorbeeld overgeslagen. Ook kunnen losse cognitieve processen niks zeggen over het gedrag van een persoon. Dit is zo, omdat de context ook van belang is. 

 

College 3

Feiten over de ontwikkelende hersenen

  • Het brein is flexibel of ook wel plastisch (hersengebieden kunnen bijvoorbeeld functies van andere hersengebieden overnemen. Ook kan leren zorgen voor verandering in de structuur van het brein. Dit laatste kan ook weer verandering in de functies van de hersenen veroorzaken).

  • De ontwikkeling van het brein is langzaam (de prefrontaal kwab is bijvoorbeeld nog niet volgroeid bij jonge kinderen).

  • Structuur en functie van het brein zijn twee verschillende aspecten.

  • De hersengebieden ontwikkelen zich niet allemaal op dezelfde tempo.

  • Er zijn veel meer synapsen dan neuronen.

Prenatal development: ontwikkeling die vóór de geboorte plaatsvindt. De aanmaak van de meeste neuronen gebeurt al vóór de geboorte.

Postnatal development: ontwikkeling na de geboorte. Voorbeelden daarvan zijn de groei van dendrieten, axonen, myeline en de vorming van synapsen.

 

De ontwikkeling van de cognitie

  • Empirisme: kinderen leren door te observeren wat er om zich heen speelt. Dit bepaalt het gedrag van het kind. Als je geboren wordt, dan begin je ook als een onbeschreven blad. Alles is dus aangeleerd en niet aangeboren. Locke en Thorndike waren het hiermee eens.

  • Nativisme: bepaalde kennis die gaat over cognitieve concepten en basisprincipes is aangeboren (bijvoorbeeld kennis over zwaartekracht). Het ligt er aan in welke periode deze kennis zich ontvouwt. Kant en Chomsky waren het hiermee eens.

  • Constructivisme: leren gebeurt door middel van interactie met de omgeving. Zelf speelt men een actieve rol tijdens het leren. Piaget was het hiermee eens.

Neuroconstructivisme: interactie tussen genen en omgeving bepaalt de ontwikkeling van de hersenstructuur. Dit laatste bepaalt de cognitieve ontwikkeling.

Neuroplasticiteit: hersenen kunnen zich aanpassen. Ervaring kan de structuur en functie van de hersenen aanpassen. De mate van plasticiteit verschilt wel per periode en de hersengebieden houden niet allemaal dezelfde periode aan.

 

Celgroei

De ontwikkeling van een embryo is in vijf fasen ingedeeld:

  1. Proliferatie: uitbreiding van cellen en dus aanmaak van nieuwe cellen.

  2. (Differentiatie: de nieuwe cellen gaan zich ontwikkelen tot bepaalde soorten cellen).

  3. Migratie: de cellen gaan migreren naar hun eindbestemming (dus naar de plek waar ze in het lichaam horen). Dit vindt plaats tot voor de geboorte.

  4. Synaptogenese: synapsen worden gevormd. De vorming van het aantal synapsen is afhankelijk van de ervaringen die iemand heeft. Het vindt eerst plaats in de sensorimotor cortex, daarna in de parietaal en temporaal kwab en als laatst in de prefrontaal kwab. Ook worden uitlopers (dendrieten) gevormd. Na de vorming van synapsen in een bepaald gebied, vindt in dat zelfde gebied pruning plaats: synapsen worden weggehaald die niet gebruikt worden. Pruning is dus ervaringsafhankelijk. Pruning vindt in dezelfde volgorde plaats als bij de vorming van synapsen (dus eerst in de sensorimotor cortex). Rond je vijftiende jaar is het aantal synapsen/verbindingen drastisch afgenomen. Uit onderzoek is gebleken dat ratten meer synapsen vormen als ze in een rijkere omgeving leven.

  5. Myelinisatie: myeline wordt om de axonen heen gevormd. Verbindingen worden op deze manier versterkt. Welke verbindingen dat zijn is ervaringsafhankelijk. Deze fase is zelfs nog aanwezig in de adolescentie, waarin de prefrontale cortex nog gemyeliniseerd wordt. Dit proces heeft een lineaire toename.

Synaptogenese en myelinatie zijn twee belangrijke processen voor de ontwikkeling van de structuur van het brein. Na de geboorte speelt de verandering van het aantal verbindingen/synapsen meer een rol dan het aantal neuronen dat gesnoeid is.

 

Gogtay - Dynamic mapping of human cortical development during childhood through early adulthood

13 kinderen tussen de 4 en 21 jaar werden elke 2 jaar met een MRI meting gescand. In de sheets is te zien dat de ontwikkeling van de hersengebieden niet gelijk loopt en ook niet lineair. Myeline (paars gekleurd) neemt vanaf het vijfde jaar tot en met het twintigste jaar toe. Hoe meer myeline in het ene gebied aanwezig is ten opzichte van een ander gebied, hoe meer ontwikkeld het ene gebied is vergeleken met het andere gebied. Dit komt omdat het al de fase synaptogenese heeft doorstaan. De dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) en de temporaal kwab ontwikkelen dus erg laat, want de paarse kleur is pas ongeveer na de basisschooltijd aanwezig. De DLPFC hangt samen met het werkgeheugen. Kinderen hebben daarom aan het einde van de basisschooltijd een beter werkgeheugen dan kinderen die nog jong zijn. De visuele cortex is al volgroeid bij het vijfde jaar.

 

Onderzoek naar risicogedrag

Er is een onderzoek gedaan naar het risicogedrag op verschillende leeftijden. De participanten kregen afbeeldingen te zien dat leek op een gokkast. De participanten keken naar de plaatjes, maar hadden geen invloed op het verschijnen van de soort plaatjes. In sheet 28 staat xxx voor drie dezelfde plaatjes. Als dat het geval was bij een participant, dan kreeg deze vijf cent. Uit de resultaten bleek dat bij 14-15 jarigen het hersengebied dat gaat over beloningen, meer actief was dan bij de jongere kinderen en volwassenen.

 

Uitdagingen in ontwikkelingsonderzoek

Het brein verandert met de leeftijd, waardoor je je af kunt vragen of je kinderen en volwassenen zomaar met elkaar kunt vergeleken. Kinderen houden stilzitten met electrodes op hun hoofd en concentratie op de taak minder lang vol dan volwassenen. Kinderen kunnen andere ERP patronen laten zien, bijvoorbeeld door cognitieve verschillen maar ook door verschillen in de dikte van de scheden of in de structuur van het brein. Dit kan meetfouten opleveren. Vanaf ongeveer 7 jaar is de BOLD respons vergelijkbaar met volwassenen.

 

Popquiz

De antwoorden op vraag 1: 1=dorsaal, 2=anterior, 3=ventraal, 4=posterior.

De antwoorden op vraag 2: witte stof banen die gescand zijn met de DTI.

Het antwoord op vraag 3: 1=anterior, 2=posterior, 3=dorsaal, 4=ventraal, 5=lateraal, 6=mediaal.

Het antwoord op vraag 4: antwoord 3 (a=z, b=x, c=y)

Het antwoord op vraag 5: de BOLD response

Het antwoord op vraag 6: 1=frontaal kwab, 2=parietaal kwab, 3= occipitaal kwab 4= temporaal kwab.

Het antwoord op vraag 7: B. Rond jouw vijfentwintigste jaar zijn je hersenen uitgegroeid vergeleken het brein van een kind. Aan de andere kant kunnen na jouw vijfentwintigste jaar toch nog veranderingen optreden in jouw hersenen, maar deze veranderingen zijn kleiner.

De antwoorden op vraag 8: 1=MEG&EEG, 2 =fMRI, 3 =spatial resolution, 4=temporal resolution

 

Activiteit verandert

Soms is het zo dat kinderen meer hersengebieden gebruiken dan ouderen. Daarnaast gebruiken de kinderen hersengebieden soms ook intensiever dan ouderen. De gebieden moeten harder werken. Bepaalde gebieden (die over het algemeen weinig correleren met het uitvoeren van een taak) worden minder geactiveerd bij taakuitvoeringen naarmate de leeftijd stijgt, terwijl andere gebieden (die over het algemeen veel correleren met het uitvoeren van een taak, zoals reactietijd) juist meer geactiveerd worden bij taakuitvoeringen naarmate de leeftijd stijgt. Zo’n gebied is bijvoorbeeld de prefrontaal kwab.

intelligentie als het vermogen doelgericht te handelen, rationeel te denken en effectief met de omgeving om te gaan. Resing en Drenth definieerde intelligentie als het geheel van verstandelijke vermogens, processen en vaardigheden, zoals:

  • abstract, logisch en consistent kunnen redeneren

  • relaties kunnen ontdekken, leggen en doorzien

  • problemen kunnen oplossen

  • regels kunnen ontdekken in schijnbaar ongeordend materiaal

  • met bestaande kennis nieuwe taken kunnen oplossen

  • zich flexibel kunnen aanpassen in nieuwe situaties

  • zelfstandig kunnen leren, zonder directe en volledige instructie nodig te hebben

Intelligentie gaat om het vermogen om te leren, het vermogen tot aanpassing en metacognitie/executieve controle. Het is een combinatie van wat we weten, onze vaardigheden en ons vermogen tot begrip en redeneren. Deze vaardigheden blijven veranderen in de ontwikkeling en staan niet vast bij de geboorte.

In de meeste theorieën spelen de volgende cognitieve functies een belangrijke rol in het begrip intelligentie: werkgeheugen, metacognitie, het gebruik van strategieën, speed of processing en attentional control. Andere definities die ook gerelateerd zijn aan intelligentie zijn aanpassingsvermogen en het kunnen leren.

 

Erfelijkheid

IQ is niet volledig hetzelfde als intelligentie. Jouw IQ blijft relatief gelijk in jouw ontwikkeling ten opzichte van iemand anders, terwijl jouw intelligentie wel absoluut verandert over de jaren heen. Uit onderzoeken is gebleken dat genen 40 tot 80 procent invloed hebben op intelligentie en IQ. Dit grote verschil in percentage komt doordat het begrip intelligentie erg breed is en elk onderzoek een ander beeld heeft van intelligentie. Dit zorgt ervoor dat elk onderzoek weer op een andere manier intelligentie meet.

Naast de genen heeft de omgeving ook invloed op intelligentie. Maar naarmate je ouder wordt, worden genen belangrijker, waardoor de erfelijkheid stijgt.

De functie en structuur van de hersenen is grotendeels biologisch bepaald. Daarnaast hangt een hoge intelligentie samen met een betere fronto-parietaal netwerk.

De drie componenten van intelligentie: kennis of ervaring is er een van. Dit neemt over het algemeen toe naarmate je ouder wordt. Een andere component is processing speed. De reactietijd is het snelst bij adolescenten. Een derde component is problemen oplossen. Deze vaardigheid neemt toe naarmate je ouder wordt. Kinderen houden zich nog vast aan vaste patronen. Bijvoorbeeld bij het bedenken wat je met een sok kunt doen, blijven ze hangen in dezelfde categorie (een voorbeeld: alles kun je bewaren in een sok).Oudere mensen kunnen beter switchen tussen categorieën en zijn dus beter in metacognitie. Toch kan wel gezegd worden dat kinderen meer ‘out of the box’ denken en dus erg creatief zijn, alleen is dat dus meestal in een bepaalde categorie zelf.

 

Vloeiende (fluid) en gekristalliseerde intelligentie

Vloeiende intelligentie is meer gericht op abstract redeneren en je kunnen aanpassen aan een nieuwe omgeving. Het kunnen classificeren, het probleem oplossingsvermogen, analogieën (x staat tot y) en de werking van het werkgeheugen (de efficiëntie en de snelheid) spelen een rol hierbij.

Gekristalliseerde intelligentie is meer gericht op oefening en kennis die je hebt verkregen door ervaring. Algemene kennis en woordenschat spelen een rol hierbij.

De omgeving speelt een belangrijkere rol bij gekristalliseerde intelligentie dan bij vloeiende intelligentie. Zowel gekristalliseerde als vloeiende intelligentie nemen toe tot het einde van de adolescentie. Daarna stijgt de gekristalliseerde intelligentie door, maar vloeiende intelligentie daalt.

 

Onderzoek naar intelligentie

Hersenen zijn complex. Om meer duidelijkheid te krijgen over het concept intelligentie, kan MRI gebruikt worden om te kijken welke gebieden het meest actief zijn tijdens de uitvoering van een taak. Zo kunnen psychometrische scores (bijvoorbeeld van een IQ test) gerelateerd worden aan de functie en structuur van de hersenen.

 

Studies over intelligentie

  • In een studie (van Narr et al.) werden de grijze en witte stof met elkaar vergeleken. Het eerste plaatje bij sheet 20 geeft het breinvolume weer (de grijze en witte stof samen). Het tweede plaatje geeft de grijze stof weer en het derde plaatje laat de witte stof zien. Uit dit onderzoek is gebleken dat er een positieve relatie is tussen IQ en breinvolume (hoe hoger de IQ, hoe groter het breinvolume), tussen de IQ en grijze stof en tussen IQ en witte stof.

  • Bij een derde studie (van Haier et al.) bleek dat maar 6 procent van de grijze stof gerelateerd was aan een bepaalde IQ test (Full Skill IQ WAIS).

  • Jung en Haier hadden de volgende theorie opgesteld: de parieto-frontal integration theory of intelligence. Ze hadden de hypothese dat de individuele verschillen in intelligentie bepaald worden door de netwerken in de parietaal en frontaal kwab. Bij sheet 24 zijn de licht gekleurde cirkels aanwezig in beide hersenhelften en de donker gekleurde cirkels zijn alleen aanwezig bij de linkhersenhelft. De getallen geven de specifieke hersengebieden aan.

  • In een studie van Duncan wordt de multiple demand system uitgelegd. Multiple demands staat voor hele complexe taken. Deze worden uitgevoerd door middel van subdoelen of subtaken. De multiple demand system werkt waarschijnlijk met de mentale activiteit door middel van het organiseren, opslaan en controleren van de mentale activiteit. En het complex doelgericht gedrag wordt gestimuleerd door het fronto-parietaal netwerk.

Redenen waarom men intelligentie niet zou willen meten is dat er anders labels worden geplakt op mensen en de commercie misbruik kan maken van de resultaten door mensen te verleiden met producten die men intelligenter zal maken (wat helemaal niet waar blijkt te zijn).

 

Fluid reasoning

Hersengebieden (zoals de prefrontale cortex) die gerelateerd zijn aan doelgericht gedrag ontwikkelen erg langzaam. Hierdoor groeit de corticale dikte in de prefrontale cortex ook erg langzaam. De groei is afhankelijk van de IQ van een persoon.

In een studie moesten zeven tot en met achttien jarigen aangeven of de figuren dezelfde vorm hadden en dezelfde patroon (beiden first order genoemd). En ze moesten aangeven of er een match is tussen de figuren (second order genoemd). De groep 15-18 jarigen gaven vergeleken met de andere twee groepen (7-11 jarigen en 11-14 jarigen) de meeste accurate antwoorden bij de second order. Verder hadden ze de snelste reactietijd bij de first order. In sheet 28 geeft de rode balk de jongste kinderen aan, groen de oudere kinderen en blauw de oudste kinderen. De kleuren geven aan welke gebieden het meest actief zijn bij de second order. Uit de afbeelding blijkt dat de twee jongste groepen de parietaal kwab niet méér gebruikt bij de second order dan bij de first order, terwijl dit wel het geval is bij de oudste kinderen. Het puntje van de prefrontaal kwab wordt de rostrolaterale prefrontale cortex (RLPFC) genoemd. Deze is bij de jongere kinderen niet méér actief bij de second order. Bij de oudste groep echter begint dit gebied te specialiseren en wordt ook dit gebied meer gebruikt bij de second order.

 

De relatie tussen schoolsucces en intelligentie

Deze relatie hangt af van de meting die gebruikt wordt. Als de meting gerelateerd is aan de vaardigheden die geleerd worden op school, wordt de correlatie tussen intelligentie en schoolsucces hoger en heeft intelligentie dus meer invloed op de schoolsucces (bij een meting als de g factor wordt de correlatie lager). Maar Intelligentie kan niet volledig het schoolsucces verklaren. Factoren als sociale vaardigheden en motivatie spelen ook een rol.

 

Shaw – Intelligence and the developing human brain

Op sheet 74 zijn hersengebieden weergegeven die een belangrijke rol spelen bij intelligentie. Deze gebieden zijn:

  • Orbitofrontale cortex: belangrijk bij het inhiberen van ongewenst gedrag.

  • Anterior cingulate: belangrijk bij multi-tasking en het detecteren van fouten.

  • Mediale prefrontale cortex: betrokken bij emotioneel gedrag.

  • Posterior parietale hersengebied: betrokken bij ruimtelijke aandachtsfuncties.

  • BA (Brodmann area) 44/45: ze vormen samen in ieder geval de Broca’s area.

  • Inferieure frontale gyrus: in ieder geval betrokken bij taalproductie en Broca’s area.

Op sheet 75 is een grafiek te zien waarbij enerzijds de dikte van de cortex bij het gebied BA44 werd vergeleken met anderzijds de dikte van de mediale prefrontale cortex en de anterior cingulate cortex. De correlatie van de corticale dikte tussen deze twee groepen gebieden was hoger naarmate de IQ hoger was. Bij de lage IQ groep was de correlatie bescheiden.

Op sheet 76 bleek uit de afbeelding dat de Young childhood groep een negatieve correlatie had tussen IQ en de corticale dikheid (dus een hoge IQ was gerelateerd aan een lage corticale dikheid). Dit ging vooral om de frontale en temporale gebieden. Vanaf de groep late childhood was er juist een positieve relatie aanwezig (een hoge IQ was gerelateerd aan een grotere corticale dikheid). Bij de groep early adolescence was deze correlatie al een beetje afgenomen en nog meer bij de groep early adulthood.

Op sheet 77 is te zien dat de piek later komt bij de intelligentste participanten (superior intelligence), wat betekent dat de mate van groei van de corticale dikte bij deze groep later plaatsvindt dan bij de andere twee groepen. Het is mogelijk dat pruning na de piek komt en dat pruning dus relatief laat begint bij deze groep.

Op sheet 78 gaat het om een studie die ontdekt heeft dat een lagere corticale dikheid gerelateerd is aan een hogere vocabulaire kennis. Omdat IQ meting een moment opname is, is er gekozen voor een vocabulaire meting omdat deze sterk correleert met intelligentie. Op de afbeelding is te zien dat de afname van corticale dikheid vooral aanwezig is in de linkerhersenhelft (waarbij taal, zoals taalproductie, een belangrijke rol speelt).

 

Deary, Penke & Johnson – neuroscience of human intelligence differences

Op sheet 79 zijn zestien cognitieve vaardigheidstesten verdeeld over vijf domeinen van mentale vaardigheid (reasoning, spatial ability, memory, processing speed en vocabulary). Bij a is een correlatie van 0.89 beschreven tussen de cognitieve vaardigheidstaak nummer 1 en het domein reasoning. Door een bepaalde berekening blijkt echter dat bij deze taak maar 5 procent door reasoning verklaard wordt en 74 procent door de factor g (het hele brein). Uit het hoge percentage van de g factor (74 procent) blijkt dus dat g cognitieve functies goed voorspelt. Bij b is aangegeven wat de correlatie tussen leeftijd is met de vijf domeinen en de g factor zelf. Er is bijvoorbeeld een positieve correlatie tussen vocabulaire en leeftijd. Deze correlatie is wel in toom gehouden door de negatieve correlatie tussen leeftijd en de g factor.

Op sheet 80 zijn de groene gebieden aanwezig in de linkerhersenhelft en de roze gebieden in de rechterhersenhelft. De getallen geven de Brodmann Area’s weer die gerelateerd zijn aan intelligentie. Een voorbeeld is nummer 37 dat de fusiform gyrus aangeeft. De gele staaf (de arcuate fasciculus) is de verbinding tussen de parietaal kwab en de frontaal kwab dat bestaat uit een witte stof baan. De theorie van Jung en Haier komt in dit plaatje weer terug.

 

College 4

Wat zit er in je geheugen?

Kennis van taal, algemene kennis, jouw emoties, persoonlijke ervaringen, vaardigheden in de motoriek en jouw voorkeuren voor bepaalde dingen zijn allemaal aanwezig in jouw geheugen.

 

De indeling van het lange termijn geheugen

Jouw herinneringen in de lange termijn geheugen zijn van verschillende aard en kunnen op de volgende manier ingedeeld worden:

  • Het expliciet geheugen: dit is bewust en heet ook wel declaratief.

Semantisch geheugen: dit is meer gericht op algemene en feitelijke kennis. Een voorbeeld is weten dat mosselen uit de zee komen en schelpdieren zijn en dat vrijdag een doordeweekse dag is.

Episodisch geheugen: dit gaat over persoonlijke ervaringen waar tijd en plaats een rol bij spelen. Een voorbeeld is dat je vrijdag avond uit eten bent geweest en mosselen hebt gegeten. Wanneer je een deel van jouw oude informatie ophaalt, zorgt het episodisch geheugen er voor dat je jouw ervaringen opnieuw beleeft door het te construeren. Het is dus zo dat je de oude informatie letterlijk en precies terughaalt, dus reproductie vindt niet plaats. Alleen een samenvatting wordt opgeslagen (dit is te merken wanneer een euromunt uit het hoofd getekend moet worden). Daarom is dit type geheugen gevoelig voor het kleuren en vervormen van de werkelijke gebeurtenissen door bijvoorbeeld jouw gevoelens (bij een lijst met woorden die gerelateerd zijn aan vuur, heb je het idee dat vuur ook in de lijst stond wanneer je de onthouden worden gaat opschrijven. Vuur bleek echter niet in het rijtje te staan).

  • Het impliciet geheugen: dit is onbewust en heet ook wel non-declaratief.

Motorische en cognitieve vaardigheden: zoals veters strikken.

Habituatie en conditionering: een voorbeeld van conditionering is angstig worden van harige beesten, doordat je telkens een hard geluid te horen kreeg tijdens het zien van harige beesten.

 

Twee benaderingen van het geheugen

De cognitieve benadering kijkt naar het gedrag en wilt daar een algemene theorie uit halen. Het kijkt naar de psychologische kant van het geheugen bij proefpersonen die geen speciale gevallen zijn, waarbij gebruik wordt gemaakt van empirisch onderzoek. Het doel is om bottom-up te werk te gaan, wat betekent dat de verkregen kennis over het geheugen gegeneraliseerd wordt naar algemene verklaringen die theoretisch onderbouwd zijn.

De neurocognitieve benadering overlapt met die van de cognitieve, maar het heeft een ander doel. Namelijk het verhelderen van geheugenprocessen zelf en onderling en verheldering van de relatie tussen structuren van het brein en de geheugenprocessen. Deze benadering gaat juist top-down te werk, wat betekent dat gekeken wordt of de theorieën  over de processen en organisatie in het geheugen kloppen in de praktijk.

Het episodisch geheugen is constructief en niet reproductief. Deze constructie processen maken het geheugen gevoelig voor fouten en illusies.

Het semantisch netwerk is een netwerk waarbij concepten (nodes) met elkaar verbonden zijn. De verbindingen heten relaties. Als een begrip dichter verbonden is aan het belangrijkste begrip, is het meer actief. Als je de opdracht krijgt allerlei woorden te onthouden die met ‘vuur’ te maken hebben, dan kan het zijn dat je je herinnert dat je het woord ‘vuur’ zelf ook gelezen hebt terwijl die er niet tussen stond.

 

Karl Lashley en lokalisatie

Lashley gaf aan dat het niet mogelijk is herinneringen te vinden in alleen één bepaald gebied in het brein. Hij kon leren en geheugen niet verstoren door verbindingen in hersenen te beschadigen. Leren en geheugen vinden dus niet plaats in één bepaald gebied. De y-as in sheet 21 geeft de hoeveelheid beschadigingen weer. In het plaatje is wel te zien dat meer beschadiging tot leerproblemen kan leiden.

Equipotentiality: in de hersenen hebben alle gebieden in principe dezelfde mogelijkheden.

Mass action: er is een samenwerkingsverband tussen de gebieden in de hele cortex.

Henry Molaison (H.M.) zijn brein is verwijderd omdat hij epilepsie had. Het blijkt dat over het algemeen epilepsie in de temporaal kwab voorkomt en dat de hippocampus hier een belangrijke rol in speelt (mogelijk omdat de hippocampus verschillende hersenverbindingen heeft). Het gevolg was dat hij na een paar seconden alweer was vergeten wat er daarvoor werd gezegd. Het leek alsof hij telkens ontwaakte uit een droom en geen besef meer had van de tijd. Nieuwe semantische en episodische herinneringen kon hij niet opslaan. Klopt het dan toch dat herinneringen gelokaliseerd zijn? Nee, dat is niet waar, want Molaison was wel in staat impliciet nieuwe motorische vaardigheden aan te leren. Ook kon hij gebruik maken van zijn werkgeheugen. Dus niet alles dat met het geheugen te maken heeft zit in de hippocampus.

 

Standard consolidation model

Bij sheet 28 zijn de hersenverbindingen weergegeven tussen de hippocampus en de cortex en tussen de corticale gebieden onderling. In deze drie plaatjes is weergegeven hoe herinneringen opgeslagen worden in drie stappen:

  1. De hippocampus zorgt ervoor dat informatie van verschillende aspecten van een nieuwe herinnering/ervaring uit verschillende gebieden in de cortex samenkomen bij de hippocampus en er een nieuwe coherente spoor wordt aangemaakt. De hippocampus maakt meteen verbindingen met de corticale gebieden door middel van dit coherente spoor.

  2. Doordat het netwerk tussen de hippocampus en de cortex is geactiveerd, worden nieuwe verbindingen tussen de corticale gebieden zelf aangemaakt of worden de oude verbindingen versterkt.

  3. Deze verbindingen worden nog sterker gemaakt, waardoor de nieuwe herinneringen niet meer in verbinding hoeven te staan met de hippocampus. De nieuwe herinneringen worden verder geïntegreerd bij de oude herinneringen, die al bestaan in de corticale gebieden.

Dus oudere herinneringen zijn meer geconsolideerd en minder afhankelijk van de hippocampus. Bij oudere herinneringen zijn de connecties tussen de corticale gebieden/modules dus versterkt.

Verder heeft hippocampus dus als taak de aspecten van een herinnering samen te voegen en te consolideren. Slaap is hierbij belangrijk, omdat het de consolidatie bevordert.

De verbindingen tussen de hippocampus en corticale gebieden verzwakken kortstondig en vrij snel, terwijl de verbindingen tussen de corticale gebieden langzaam en langdurig versterken.

Let op dat niet alle soorten informatie overgedragen wordt aan de cortex. De hippocampus blijft bijvoorbeeld belangrijk voor episodische kennis.

 

Twee rollen van de prefrontaal kwab bij het consolideren

Nadat de oude herinneringen zijn geconsolideerd, gaat de prefrontaal kwab aan het werk. De twee rollen die de prefrontaal kwab speelt bij het consolideren zijn:

  • Het integreren van de oude herinneringen in de prefrontale cortex.

  • Het reguleren van de activiteit van de hippocampus. Deze regulatie vindt plaats wanneer de herinneringen opnieuw opgehaald worden (recall), zodat de hippocampus niet nog een keer gaat encoderen. De activiteit van de hippocampus moet dus geïnhibeerd worden.

 

Ontwikkeling

Naarmate de leeftijd stijgt, stijgen ook de geheugenstrategieën, zoals reconstrueren en encoderen. Dit zorgt voor verbetering van het declaratief geheugen.

De hippocampus is nog niet volgroeid op jonge leeftijd. Deze groeit qua structuur tot ongeveer jouw vierentwintigste jaar.

Naarmate de leeftijd stijgt neemt het geheugen toe bij herinneringen waarvan je zeker weet dat je de informatie eerder hebt gezien. De toename is wel bescheiden en geldt niet voor herinneringen waarvan je het gevoel hebt dat de informatie bekend voorkomt. Deze resultaten zijn gevonden bij een studie van Ofen et al. Door een fMRI meting waarbij 250 plaatjes werden laten zien aan de participanten tussen de 8 en 24 jaar (het is een encodeer taak). Elk plaatje kwam voor 3 seconden in beeld. Daarna moesten ze aangeven of ze het plaatje zeker weten herinneren, of het plaatje hun bekend voorkwam, of dat ze het hebben vergeten. Verder blijkt de prefrontale cortex meer actief te zijn bij later herinnerde items dan bij vergeten items naarmate de leeftijd stijgt. Deze toename van activiteit blijkt niet aanwezig te zijn bij de hippocampus. Als laatst is er een verband tussen de toename van leeftijd en de performance/prestatie.

 

Executieve functies

Executief functioneren: cognitieve functies die belangrijk zijn bij vloeiende intelligentie. De functies maken aanpassingsvermogen mogelijk in een nieuwe omgeving en maken plannen en redeneren mogelijk. Momenten waarbij executief functioneren goed van pas komt is bij het oplossen van problemen en bij het nemen van beslissingen.  Bijvoorbeeld wanneer jouw fietsband lek is, maar je toch op dat moment naar een college moet. Ga ik een nieuwe band erop zetten of pak ik de trein? Ook in situaties waarbij we nieuwe vaardigheden of nieuwe kennis leren. Verder in situaties waarbij we verleidingen willen negeren. Als laatst is executief functioneren nodig bij technisch moeilijke of gevaarlijke situaties.

Het begrip executieve functies heeft meerdere bijnamen, zoals supervisory attentional system. Tussen de bijnamen liggen wel kleine verschillen in betekenis. De belangrijkste functies van de executieve functies zijn inhibitie (attentional control), cognitieve flexibiliteit (gebruik van strategieën en metacognitie) en het werkgeheugen (deze drie functies zie je terug in de situaties die hierboven beschreven zijn). Deze functies hangen samen met intelligentie.

 

Overeenkomsten

Er zijn twee punten die terugkomen in de verschillende theorieën over de executieve functies. Het eerste is dat de executieve functies subcomponenten hebben en dat deze subcomponenten jouw gedrag, gedachten en de aandacht waar je je op richt kunnen controleren. Het tweede punt is dat executieve functies top-down werken en dus doelgericht en vanuit de hogere orde. Dit is anders dan bottom-up. Bij bottom-up processen ontvang je een stimulus en de informatie daarvan verwerk je in jouw brein.

Leren hangt samen met redeneren, metacognitie met creativiteit en aanpassingsvermogen met problemen kunnen oplossen.

 

Modellen

Werkgeheugen model – Goldman-Rakic: opgeslagen informatie in het lange termijn geheugen ligt in de posterieure gebieden in de hersenen, terwijl de tijdelijke informatie in het werkgeheugen in de prefrontale gebieden ligt. Wanneer oude informatie opgehaald wordt, komt het van het lange termijn geheugen naar het werkgeheugen.

Hiërarchisch model van de prefrontale cortex – werkgeheugen functie – Petrides: hij maakte gespecialiseerde subroutes. Hij vond dat de tijdelijke geactiveerde opgeslagen informatie in de lange termijn geheugen actief wordt in de ventrolaterale prefrontale cortex en dat de manipulatie van deze informatie plaatsvindt in de dorsolaterale prefrontale cortex.

Supervisory attentional system (SAS) – Shallice & Burgess: zij maakten een onderverdeling in de executieve functies. Ze vonden dat 8 processen (zoals doelen stellen, een schema afwijzen en monitoren) plaatsvinden die ingedeeld kunnen worden in drie stadia: schema kiezen, implementeren en monitoren van de resultaten. Met schema’s worden gedragingen bedoeld. Deze worden dus gereguleerd door top-down processen.

Integrative model – Miller & Cohen: zij maakten geen onderverdeling in de executieve functies (zoals Shallice en Burgess deden). Daarnaast vonden ze dat het vasthouden van doelen en regels plaatsvindt in de frontaal kwab en niet de informatie zelf (wat Petride wel dacht).

 

Ontwikkeling executieve functies

De prefrontale cortex is de dirigent van het brein.

Wanneer je iets hebt geleerd en vervolgens regelmatig uitvoert (zoals veters strikken), hoef je je executieve functies minder te gebruiken. Wanneer je dit toch wel gaat doen, ga je bewust nadenken wat het uitvoeren belemmert.

Tot de adolescentie ontwikkelen de executieve functies op een laag pitje. De ontwikkeling van de executieve functies hangt samen met de cognitieve ontwikkeling, maar ook met de emotionele (denk aan het inhiberen van ongewenst gedrag zoals woede) en sociale ontwikkeling. Maar modellen over EF zijn gebaseerd op onderzoek bij volwassenen, het is niet zeker hoe dit past in de ontwikkeling van het kind.

De groei van functionele netwerken in de hersenen zorgen mogelijk meer voor de ontwikkeling van de executieve functies dan dat de ontwikkeling van bepaalde gebieden zorgt voor ontwikkeling van de executieve functies.

 

Veelgebruikte taken in neuroscience

  • Stroop taak: de namen van kleuren zijn gedrukt in andere kleuren. Je moet de kleur van de letters noemen in plaats van het woord te zeggen. Bij deze taak is inhibitie belangrijk.

  • Go/no go taak: bij bepaalde stimuli moet je op een knop drukken, maar bij andere stimuli niet. Bij deze taak is ook inhibitie belangrijk.

  • Flanker taak: als er pijltjes naar links staan moet je op het pijltje naar links klikken (congruent) of juist op het pijltje naar rechts (incongruent)

  • Task switching paradigm: steeds dezelfde set van stimuli, maar de regel waar je naar moet handelen verandert steeds. Dit meet cognitieve flexibiliteit en het werkgeheugen.

 

Studies over de prefrontale cortex en de executieve functies

1. In een studie (van Van Leijenhorst, Crone en Van der Molen) op sheet 73 is te zien dat er een spatial working memory task is afgenomen. Zodra een smiley verscheen op een ‘box’ waar de smiley nog niet eerder is verschenen, klik je op een box. Als de smiley eerder is verschenen op dezelfde box, moet je niet klikken. Het is belangrijk dat onthouden wordt waar de smiley heeft gezeten. Bij de controlegroep is, in tegenstelling tot de experimentele groep, de box waar de smiley verscheen rood als de smiley eerder is geweest op die plek. De controlegroep hoeft dus niet het werkgeheugen te activeren. Hoe meer blokjes aanwezig zijn, hoe meer het werkgeheugen belast wordt bij de experimentele groep.

In de grafiek geeft de y-as het aantal fouten weer. Bij de controlegroep scoorde de jongste groep (6-7 jaar) bijna even laag als de volwassenen (dus weinig fouten). Bij de experimentele groep scoorde de jongste groep wel een stuk hoger dan de volwassenen. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat jongere kinderen een kleinere werkgeheugen hebben.

2. Een andere studie (van Crone, Wendelken, Donohue, Van Leijenhorst en Bunge) deed onderzoek naar de ventrolaterale en dorsolaterale prefrontale cortex. Op sheet 75 is deze studie weergegeven. Er werd gevraagd de drie plaatjes te onthouden in dezelfde volgorde. De tweede keer werd aangegeven of de participanten de volgorde opnieuw moesten onthouden (forward) of omgekeerd onthouden (backward). Bij de derde keer kregen ze hier de tijd voor. Daarna moesten ze aangeven of de objecten de eerste, tweede of derde waren bij de tweede taak (waar ze de instructie forward of backward kregen).

De dorsolaterale prefrontale cortex werd minder actief bij alle drie de groepen bij de forward instructie. Dit gebied werd echter wel actief bij de twee oudste groepen (13-17 jaar en 18-25 jaar) als het ging om de backward instructie, maar dit was niet zo bij de jongste groep (8-12 jaar). De dorsolaterale prefrontale cortex wordt dus gebruikt bij de manipulatie van informatie, maar niet bij de jongste groep. De ventrolaterale prefrontale cortex was meer actief bij de backward instructie dan de forward instructie. Dit gold voor alle groepen. Verder was de performance bij de slechtst scorende volwassenen (18-25 jaar) niet significant beter dan de jongste groep. Toch was de dorsolaterale prefrontale cortex significant actiever bij de volwassenen dan bij de jongste groep.

3. Bij de derde studie (van Zelazo) op sheet 80  is de dimensional Change Cart Sort taak afgenomen. Hierbij wordt het kind gevraagd de kaarten met de afgebeelde objecten in te delen in kleuren. Dus een rood object in de rode bak en het blauwe object in de blauwe bak. Daarna moet het kind opeens zijn gedrag switchen en de objecten indelen in vorm. Wat er gebeurt is dat het kind niet in staat is om te kunnen switchen van regel. Toch is het opmerkelijke dat het kind de regel wel kan herhalen en zelfs kan aanwijzen in welke bak de rode objecten en blauwe objecten horen en in welke bak de ene vorm (hier het konijn) en de andere vorm (hier een boot) horen (maar wel zonder de kaart te laten zien).  Voor een driejarige is de taak te moeilijk. Op deze sheet wordt ook weergegeven welke gebieden betrokken zijn bij de soorten taken. Bij de weergegeven taken staat de S voor een stimulus, het vinkje voor een beloning, de X voor geen beloning. De R staat voor de reactie/respons. En de C is de context/taak set.

4. Bij de vierde studie (van Velanova, Wheeler en Luna) op sheet 81 verscheen telkens een lampje. Als deze links verscheen, moest je naar rechts kijken en als dit lampje rechts verscheen, moest je links kijken. De performance was beter, naarmate de leeftijd hoger was en de frontale gebieden zijn actiever bij de oudere groepen. De mate van activiteit van de frontaal gebieden hangt samen met de mate van controle op jouw gedrag. Jouw automatische gedrag is namelijk dat je naar de richting van het lampje kijkt en niet de andere kant op.

Inhibitory control of attention maakt het mogelijk om afleidende informatie te negeren en om onze aandacht te richten op wat we willen, bijvoorbeeld op een stem op een feestje.

Self-control zorgt ervoor dat je nadenkt voordat je iets doet in plaats van impulsief te handelen. Dit zorgt ervoor dat je niet het speelgoed van een ander afpakt, niet meteen zegt wat er in je opkomt en je niet te snel conclusies trekt.

Doorzettingsvermogen zorgt ervoor dat je verleidingen weerstaat en gericht blijft op je taak ondanks verveling of afleiding.

 

Artikel van Adele Diamond

De prestatie van kinderen is te verbeteren door ze meer tijd te geven. De extra tijd zorgt ervoor dat de executieve functies worden ingeschakeld tegenover een meer automatische/impulsieve reactie.

De Dots Task: mensen kregen links of rechts van het scherm een hartje of een bloemetje te zien. De toets die ingedrukt moest worden bij het hartje was congruent, de toets die ingedrukt moest worden bij het bloemetje was incongruent. Hiermee wordt inhibitie onderzocht. Volwassenen komen alleen in de problemen als ze zowel hartjes als bloemetjes krijgen te zien. Kinderen zijn hier iets minder goed in dan volwassenen en hebben ook problemen met alleen de bloemetjes. In de gemixte versie leren kinderen echter beter.

 

College 5 

Verschil leren praten en leren lezen/schrijven

Praten komt al vroeg in de ontwikkeling voor, er wordt tegen het kind gepraat en het kind wil vervolgens automatisch terugpraten. Kinderen hebben weinig moeite met praten en zullen altijd hun moedertaal aanleren. Praten is sociaal (interactie): praten en luisteren gaat samen. Lezen ontwikkelt later, voor lezen zijn namelijk high-level visual/motor skills nodig. Voor lezen is expliciete instructie nodig, het gaat niet automatisch. Relatief veel kinderen hebben dan ook moeite met lezen. Lezen is niet sociaal: lezen en luisteren gaat niet vanzelf samen.

Op sheet drie is te zien dat Amerikaanse en Japanse baby’s het verschil tussen ‘ra’ en ‘la’ op een leeftijd van 6-8 maanden in 65% van de gevallen goed doen. Naarmate de baby’s ouder worden, worden de Japanse baby’s slechter in dit onderscheid omdat deze lettercombinatie niet voorkomt in hun taal, zij horen deze klanken niet in hun sensitieve periode en hebben dus meer moeite met het onderscheid. Voor 8 maanden horen ze alle klanken van alle talen, daarna zijn ze gevoelig voor bepaalde elementen van een bepaalde taal.

 

Ontwikkeling van lezen

Lezen is een soort hersenspoelen want als je het eenmaal kun kan je het daarna niet meer niet doen. Bij de stroop testmoet je de taak in je werkgeheugen houden en je moet de automatische respons om het woord te zeggen inhiberen (onderdrukken). Als je nog jong bent is de strooptest heel moeilijk (niet goed kunnen lezen) en is de controle taak gemakkelijk (kleur benoemen).

Welke cognitieve processen zijn er betrokken bij het lezen? Er is visuele perceptie nodig, letters moeten herkend worden, woorden moeten herkend worden, de tekst moet begrepen worden, de grammatica moet begrepen worden en er moet aandacht zijn voor de tekst. Op school begint het met klanken en letters vervolgens worden woorden gedecodeerd, grammatica wordt aangeleerd en vervolgens ontstaan de begripsvaardigheden wat zorgt voor goed kunnen lezen. Visuele invariantie is het negeren van irrelevante details.

Er zijn twee routes om via de orthografie en fonologie richting de betekenis van een woord te komen. Onbekende woorden gaan via orthografie naar fonologie naar betekenis, bekende woorden gaan van orthografie naar betekenis.

Op sheet 20 is een plaatje van een studie naar pseudowoorden. Je ziet hoeveel fouten kinderen van 7, 8 en 9 maken. De onderste lijn zijn kinderen uit Spanje, zij maken de minste fouten. Kinderen uit Frankrijk maken iets meer fouten en kinderen uit Engeland maken heel veel fouten. In het Engels zijn zoveel klanken aan de letters gekoppeld waardoor pseudowoorden nog lastiger worden, als kinderen 9 zijn worden ze wel steeds beter in de pseudowoorden.

 

Dyslexie

5-17% van de kinderen heeft dyslexie. Een populaire verklaring is dat het te maken heeft met een probleem in het matchen van fonologie met orthografie, er is moeite om fonemen op te slaan en te identificeren. De problemen vallen vooral op wanneer je een kind met dyslexie vraagt om pseudowoorden te lezen.

 

Hersengebieden betrokken bij lezen

Je ziet op het plaatje op sheet 26 welke gebieden in het brein veranderen na interventie. Links zie je hoe kinderen lezen zonder dyslexie, op het middelste plaatje zie je de gebieden die actief zijn bij kinderen met dyslexie (minder activatie links). Na de dyslexie training zie je dat er meer activatie is gekomen in de gebieden die gebruikt worden bij het lezen, ze gaan steeds meer op de ‘normale lezers’ lijken.

Gabrieli 2009: de hersenen zijn plastisch. Maar voor goede interventie studies moeten we beter begrijpen welke gebieden wat doen en welke gebieden op interventies reageren. Problemen met lezen kunnen namelijk om verschillende redenen ontstaan.

Op sheet 30 zie je verschillende gebieden die betrokken zijn bij het werken met woorden/lezen. Er is niet één specifieke taalknobbel maar heel het brein werkt mee aan het lezen. Letterbox (opgeslagen woorden) ligt aan de onderkant in de linker hemisfeer, alle andere dingen liggen vaak bilateraal. Als je kijkt naar woorden zie je activatie in beide hemisferen.

De visual word form area is gespecialiseerd in het herkennen van letters/woorden. Cortical recycling hypothesis: gebruik van het gebied dat het meest geschikt is voor het verwerken van letters. Dit gebied is gevoelig voor combinaties van lijnen en het is dichtbij gebieden die belangrijk zijn voor taal.

Leren lezen verandert de functie van de visual word form area. Wanneer de onderzoekers twee keer hetzelfde woord lieten zien, was er sprake van priming. Wanneer er geen priming is, is er meer activatie. Als woorden gespiegeld zijn zie je ook veel activatie, dus dan is er geen sprake van priming, het gebied is dus verantwoordelijk voor hoe het woord er uitziet (dit is bij plaatjes niet zo, het maakt niet uit of je een plaatje spiegelt).

 

Hoe ontwikkelen de hersengebieden die betrokken zijn bij lezen?

Je ziet vaak dat kinderen achterstevoren schrijven, zij maken fouten in de oriëntatie van de letters, dit zou kunnen komen omdat er nog geen ‘mirror invariance’ is in het visual word form area.

Development of neural mechanisms for reading.

Hoofdvraag: wat verandert er in je brein wanneer je leert lezen? We weten dat volwassenen links gelateraliseerd netwerk van gebieden gebruiken bij het lezen, met gebieden betrokken bij perceptie, orthografie, fonologie, betekenis en uitspraak. Hoe zit dat bij kinderen? Hier zijn twee theorieën over: 1. Samuel Orton: kinderen gebruiken beide hemisferen. Met de ontwikkeling valt de rechter hemisfeer weg. 2. Dorsale-ventrale model: kinderen gebruiken het dorsale systeem. Met ontwikkeling van leren lezen gaan zij steeds meer van hun visual word form area gebruiken.

Design: er is gebruik gemaakt van een variant van de strooptaak, met het idee dat lezen automatisch gaat. Er hoeft niet echt gelezen te worden, er is dus geen niveau verschil tussen kinderen en volwassenen. Er moest gekeken worden of er een hoge letter in het woord zat. Dit gebeurde in een controlled block design. Volwassenen zijn sneller en meer accuraat dan kinderen. Er is geen interactie effect, het leeftijdseffect is hetzelfde voor woorden en false fonts.

Figuur 4: je ziet het contrast van woorden ten opzichte van nepwoorden, in sheet 49 zie je welke gebieden belangrijk zijn bij volwassenen en welke bij kinderen.

Figuur 5: geel laat een positieve relatie zien, dus die gebieden zijn meer actief bij mensen die beter kunnen lezen. Het blauwe gedeelde wordt minder actief bij mensen die goed kunnen lezen.

Figuur 6: de inferior temporal sulcus is actief voor woorden, false fonts, dit is voor alle leeftijdsgroepen. Het gebied reageert meer op woorden dan op nepwoorden. Aan de voorkant van het brein neemt activiteit toe met leeftijd, naarmate je ouder wordt werkt dit gebied meer. Rechts zie je twee gebieden die afnemen.

Conclusie: activiteit in de linker hemisfeer neemt toe naarmate leesniveau toeneemt, niet alleen naarmate je ouder wordt maar ook binnen een bepaalde leeftijdsgroep. Activiteit in de rechter hemisfeer neemt af.

College 6

Rekenen

Wat moet een kind allemaal kunnen? Een kind moet kunnen schatten, tellen, de getallenlijn kennen maar ook worden er later algoritmes geleerd en er moet kennis ontstaan van symbolen. Daarnaast is ook feitenkennis en conceptueel begrip nodig, dus begrijpen wat iets betekent. Ook moet er leesbegrip en probleem oplossen ontwikkelt worden om deze informatie te kunnen verwerken.

Welke cognitieve processen en hersengebieden zijn nodig?

Een gebied waar veel onderzoek naar gedaan wordt is de IPS (Intraparietal sulcus), dit is een sulcus (groef) in de pariëtale kwab die van belang is voor numerieke kwantiteit. Onderaan de temporaalkwab zit de VTOC (Ventral Temporal Occipitale cortex), dit is vergelijkbaar met het visual word form area maar dan voor cijfers. Ook heb je de SPL (Superior Parietal lobe).De bovenkant van de pariëtaal kwab en de Angular Gyrus, MTL (Medial temporal lobe) en de ventrolaterale prefrontale cortex zijn belangrijk voor: taal, episodisch en semantisch geheugen. Dan is er als laatst ook nog een ander gebied in de VLPFC wat belangrijk is voor werkprocessen.

Dehaene belangrijke naam in het onderzoek naar rekenen maar ook in onderzoek naar taal (visual word form area). Kijken naar de tellende makaak om te kijken naar wat mensen/apen van nature kennen en wat kinderen kunnen leren van het onderwijs.

Het rekenende brein

Belangrijke onderwerpen :

  • Gevoel voor aantallen en hoeveelheid (number sense), dit is een fundamenteel onderdeel van cognitie. Ook is dit de basis voor het rekenen en is al aanwezig in baby’s en zelfs in dieren.

  • Het leren van een taal voor getallen is belangrijk. Veel Aziatische talen zijn in het voordeel doordat de woorden voor getallen boven de 10 gebaseerd zijn op het base -10 system.

  • Rekenen met exacte getallen is moeilijk! Waarschijnlijk komt dit doordat onder hersenen niet zijn geëvolueerd om dit te doen. we moeten werken met systemen in het brein die niet optimaal zijn aangepast aan de taak.

  • Een ander probleem is dat rekensommen vaak abstract zijn.

  • In het onderwijs moet er worden nagedacht over de vraag hoe je kinderen kan blijven motiveren om rekenen leuk te vinden.

Belangrijke vragen:

Is number sense universeel/aangeboren?

Number sense= een intuïtief gevoel voor getallen/aantallen/hoeveelheden en de relatie daartussen. Bv: zitten er meer blauwe of gele knikkers in de pot? Er zijn wel een aantal dingen die bij number sense komen kijken, we zijn niet gevoelig voor alle getallen op dezelfde manier. Distance effect: langere reactietijd als twee hoeveelheden worden vergeleken die dicht bij elkaar liggen (5&6 is moeilijker dan 2&8). Size effect: Reactie tijd is afhankelijk van absolute grootte van het getal (5&6 is moeilijker dan 2&3). Het gaat om de ratio tussen de twee hoeveelheden.

Is number sense aangeboren?

Nativisten (aangeboren) VS empiristen & constructivisten (aangeleerd).

Hoe onderzoek je baby’s? Dit kan onder andere door middel van habituatie (gewenning): je laat kinderen stipjes zien, een aantal keer dezelfde hoeveelheid (habituatie periode) vervolgens gaan baby’s dit saai vinden, wanneer je tijdens een test trial wat nieuws laten zien kijken ze hier langer naar. Baby’s kunnen het verschil zien tussen twee hoeveelheden. Ze hebben gevoel voor getal. Wat Karen Wynn doet is een vorm van de verassingsmethode, de onverwachte uitkomst van de Micky Mouse sommen zorgt ervoor dat baby’s langer kijken.

fMRI (bij mensen): distance effect in de intraparietal suclus (IPS). Naarmate afstand tussen hoeveelheden groter wordt (groene bars op dia 17 ) neemt de activatie af. Hoe makkelijker het wordt hoe minder het brein moet werken.

In de IPS van apen is te zien dat zij specifiek reageren op een bepaalde hoeveelheid: ‘nummer neuronen’. Een aantal neuronen reageren ook op hoeveelheden vlak voor en na de voorkeurshoeveelheid (een voorkeur voor 5 reageert ook op 4 en 6). Het distance effect bestaat zelfs op het niveau van individuele patronen.

Wat is de rol van taal & leren?

Er is een onderzoek gedaan bij een groep indianen: Mundurucú . In hun taal hebben ze geen nummerwoorden boven de 5 en ze gebruiken nummerwoorden dus niet om te tellen. Als je deze groep mensen sommen laat doen is te zien dat zij net zo goed kunnen schatten als mensen die wel een taal spreken. Als je deze groep laat rekenen is dit moeilijker, ze scoren significant slechter wanneer de hoeveelheid meer is dan 4. Dus: er is verschil tussen een non-verbaal systeem voor schatten en een verbaal systeem voor exacte calculatie. Taal is nodig voor rekenen maar niet perse voor schatten.

Symbolic number sense, het kunnen verwerken van abstracte en numerieke symbolen. Het leren van cijfers heeft te maken met non-symbolische representaties (hoeveelheden) en leren tellen (telwoorden). Er wordt gesuggereerd dat het leren van symbolic representations (cijfers) invloed heeft op de non-symbolic representations (schatten).

Mogelijke implicatie van dit onderzoek voor schattend rekenen; dit onderzoek suggereert dat schattend rekenen misschien wel beter wordt door te oefenen met exacte gevallen. Maar het is nog niet helemaal duidelijk hoe symbolic en non-symbolic number sense zich tot elkaar verhouden. Voor de indianen geldt: hoe meer onderwijs, hoe scherper de ratio waarbij ze twee verschillende hoeveelheden kunnen vergelijken.

Dehaene & cohen hebben een triple-code model voor hoe getallen in het brein worden verwerkt. Getallen kun je op drie manieren verwerkt worden : je hebt een visual number form in beide hemisferen. Je hebt een gebied in de IPS wat belangrijk is voor de representatie van de hoeveelheid en je hebt een verbaal systeem die een beroep doet op taal, geheugen etc.

Number sense kan niet al het menselijk rekengedrag verklaren, daarvoor zijn namelijk nog twee dinge nodig namelijk: symbolic number sense, het kunnen verwerken van abstracte numerieke symbolen (cijfers en woorden). Daarnaast is ook exacte calculatie nodig, het kunnen rekenen met de mentale gereedschappen.

Exact addition: conditie met rekenen en conditie met schatten. Gebieden in het blauw meer actief bij rekenen (VLPFC en Angular Gyrus), ook zijn er gebieden die meer actief zijn voor schatten dan voor rekenen (IPS).

Sheet 29: links zie je de gebieden die gebruikt werden bij sommen waar ze niet op getraind waren, er wordt hier gebruik gemaakt van de IPS (+ meer belasting werkgeheugen in frontaal gebied). Bij sommen die getraind zijn zie je dat de Angular Gyrus vooral gebruikt wordt.

Wat is het verschil tussen optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen? Hoe zit het met procedures en strategieën?

Verschillende operaties en strategieën:

Optellen: grotendeels op basis van kennis. Back-up strategieën: tellen, decompositie. Vermenigvuldigen: grotendeels op basis van kennis. Back-up strategieën: herhaald optellen, cijferreeksen. Bij aftrekken en delen zijn het voornamelijk procedures die mensen gebruiken (met name inversie). Maar ook gedeelde gebaseerd op kennis.

Op sheet 34 zie je wat je bij simpele sommen ziet in een volwassenbrein. Er is gekeken of het retrieval (ophalen uit geheugen) is of dat er gebruik is gemaakt van een procedure. Je ziet dat de angular gyrus belangrijk is bij ophalen van antwoorden van sommen. Als je aan het rekenen bent zie je dat bijna het hele brein gebruikt wordt, IPS/SPL/VLPFC/DLPFC/VTOC. Bij kinderen zie je dat bij optellen gebruik gemaakt wordt van de MTL. Wanneer kinderen moeten aftrekken zie je dat er meerdere gebieden actief zijn dan bij het optellen, er wordt gebruik gemaakt van IPS, SPL, DLPFC en VLPFC.

Riviera et al. (2005) deed het volgende: kinderen kregen eerst de experimentele conditie en daarna de controle conditie. Ze liet sommen zien en er moest op de knop gedrukt worden wanneer de som klopte. De controle taak was het op de knop drukken als je een ‘0’ ziet. Welke gebieden zijn meer actief bij rekenen dan bij de controle taak? Wat veranderd er in de ontwikkeling, dus welke gebieden worden meer actief bij rekenen. Naarmate je beter wordt in rekenen zie je een shift in de gebieden die je gebruikt, in het begin vooral de frontale gebieden en later steeds meer gebieden in de pariëtaal kwab. Het werkgeheugen en cognitieve controle zijn steeds minder nodig.

Waar moet het onderwijs zich op richten? (feiten, begrip, strategieën of toepassingen)

Wat is het doel van het onderwijs? Waar ligt de focus eigenlijk?

Doel van realistisch rekenen: bevorderen van begrip en transfer naar alledaagse context.

Paper

Hickendorff et al. (2010) Doelen: wat voor soort strategieën gebruiken kinderen op de basisschool? Individuele verschillen in het gebruik van mentale vs geschreven strategieën in sommen met hoge en lage cognitive load. Jongens gebruiken vaker dan meisjes een mentale strategie. Kinderen met minder goede rekenvaardigheden zijn minder adaptief in strategie keuze. Een ander doel was het vergelijken accuratesse op mentale vs geschreven strategieën. Hypothese: als je verplicht moet uitschrijven dan verbeterd dit de prestatie van kinderen die op een vergelijkbaar item zelf een mentale strategie zou gebruiken.

Er is een betere prestatie bij gedwongen uitschrijven voor kinderen die zelf een ‘uit het hoofd’ strategie zouden kiezen. In het onderwijs is het belangrijk het nut van opschrijven bij het rekenen te benadrukken. Het uitschrijven is minder belastend voor het werkgeheugen, het uitschrijven geeft de leraar inzicht in het rekenproces (dus ook waar het fout gaat), dit is belangrijk bij het ontwikkelen van interventies.

College 7

Theory of mind

Je kunnen verplaatsen in de ander en een beeld kunnen maken van zijn/haar perspectief. Een taak die hierbij uitgevoerd kan worden is de Sally-Ann task. Zo’n taak noem je een false believe taak. Sally legt een voorwerp in de mand en gaat daarna weg. Vervolgens pakt Anne dit voorwerp en stopt het in de doos. Sally komt vervolgens terug en er wordt aan het kind gevraagd waar Sally zal gaan kijken. Kinderen rond de 3 jaar kunnen niet in het perspectief van Sally kijken en denken dat Sally kijkt in de doos. Kinderen rond de 4 jaar kunnen zich echter wel verplaatsen in het perspectief van Sally en weten dat Sally gaat kijken in de mand. Een false belief taak doet echter een relatief groot beroep op executieve functies, dus wellicht is de taak te moeilijk en onderschatten we kinderen daardoor.

Perspectief

Kinderen jonger dan 4 jaar beseffen wel de mentale staat van een ander persoon. Warneken en Tomasello beschrijven in hun studie het gedrag van babies die 18 maanden oud waren. De baby ziet bijvoorbeeld dat een man een stapel boeken in zijn handen heeft en de boeken in een kast probeert te zetten. Echter lukt het de man niet omdat de kastdeuren dicht zijn en hij geen handen vrij heeft. In de video zie je dat het kind de deuren voor deze man open maakt. De baby’s van 18 maanden hebben dus door wat het doel van de andere persoon is. Dit noem je

perspectief nemen

In een andere studie (van Gergely et al.) zagen babies van 14 maanden dat de experimentator een lampje aandeed met haar hoofd. De ene keer waren haar handen niet zichtbaar, waardoor het leek alsof ze een beperking had en ze met haar hoofd de lamp aan moest doen. De andere keer waren haar handen wel zichtbaar, waardoor ze ‘vrijwillig’ met haar hoofd de lamp aandeed. Uit de resultaten bleek dat de babies vaker de experimentator nadeden als de experimentator vrijwillig de lamp aandeed met haar hoofd (en ze dus haar handen vrij had).

De sociale kant van het brein bij volwassenen

  • De temporale-parietale junction (TPJ) speelt een rol bij het sociale brein, zoals bij theory of mind en processen die gericht zijn op anderen. Hierbij speelt het perspectief nemen een rol en het maken van sociale voorspellingen (wat ziet diegene en wat is het doel van diegene?). Het is het mentalizing gebied, heel belangrijk om de mentale staat van iemand anders te begrijpen die ten grondslag ligt aan gedrag van anderen.

  • De mediale prefrontale cortex (MPC) speelt ook een rol bij het sociale brein en gaat over processen die op jezelf gericht zijn. Ook hangt dit gebied samen met het impliciet kunnen verplaatsen in een ander om de mentale staat (gevoelens, feitenkennis) van die ander te begrijpen en te representeren. Dit heet mentalizing.

  • De dorsolaterale prefrontale cortex is belangrijk bij het sociale brein, omdat het gerelateerd is aan executieve functies en cognitieve controle (in sociale situaties jouw ongewenste impulsen controleren).

  • De anterieure temporale cortex is belangrijk voor semantische sociale informatie. Kennis over sociale situaties wordt hierin opgeslagen en dit gebied is betrokken bij het verwerken van sociale scripts.

  • De posterior superior temporal sulcus (pSTS), belangrijk voor het begrijpen van sociale gebaren en signalen om gedrag van een ander te kunnen voorspellen. Belangrijk voor biologische bwegingen, eye-gaze (wat kan iemand zien? wat wil iemand?

Dia 17 Mills et al. 2014 hebben gekeken naar de structurele verandering in de gebieden van het sociale brein tussen de 8 en 23 jaar. Er is gekeken naar hoeveelheid grijze stof er is een piek te zien in de late kindertijd (8 jaar) voor mBA10, TPJ, pSTS vervolgens neemt tot de volwassenheid de grijze stof af. De ATC zag er anders uit, daar was de piek van grijze stof in de adolescentie (12 jaar), daarna nam het af. De ATC wijkt af van de andere drie gebieden in het brein.

Adolescenten en het gebruik van theory of mind

Blakemore gebruikte in haar studie de Shelves task. Hierbij zie je een plaatje van een kast, waarbij de ‘director’ aan de andere kant van de kast, sommige voorwerpen niet ziet op de planken. Bij de controlegroep zegt de director dat een bepaalde voorwerp verschoven moet worden. Dit voorwerp is voor hem zichtbaar en komt niet overeen met andere voorwerpen op de planken.  De participant moet dan het voorwerp kiezen. Bij de experimentele groep komt het voorwerp wel overeen met een ander voorwerp dat niet zichtbaar is voor de director, maar wel voor de participant. De director noemt bijvoorbeeld de kleine bal, terwijl er nog een bal is die kleiner is, maar niet zichtbaar is voor de director. De participant moet zich dus verplaatsen in het perspectief van de director. Ook was de taak uitgevoerd bij participanten, terwijl er verteld werd dat ze de grijze vlakken moesten negeren en terwijl de director niet aanwezig was (hier werden zowel de controlegroep als een experimentele groep gebruikt). Bij experimentele groep met de director bleek dat volwassenen zelfs veel fouten maken, namelijk maximaal net onder de 50 procent.  Een voordeel van deze taak ten opzichte van de Sally-Ann task is dan ook dat het ook gebruikt kan worden bij volwassenen.

Verder bleek uit de resultaten dat het aantal fouten bij de experimentele groep met de aanwezigheid van de director wel afnam naarmate de leeftijd stijgt. Dit gold ook voor de experimentele groep zonder aanwezigheid van de director, maar alleen tot en met de groep 14-17.7 jarigen. Tussen de groep 14-17.7 jarigen en volwassenen was namelijk geen verschil in het aantal fouten bij afwezigheid van de director. Verder maakte elke leeftijdsgroep, zowel in de controle als de experimentele groep, minder fouten wanneer de director niet aanwezig was dan wanneer de director wel aanwezig was. De conclusie die hier mogelijk uit getrokken kan worden is dat men meer moeite heeft om zich te verplaatsen in de ander (in dit geval dus als de director wel aanwezig is).

Verder heeft Blakemore aangegeven dat de activiteit van de mediale prefrontale cortex ( gebied wat belangrijk is voor sociale cognitie) afneemt in adolescenten en volwassenen. In de adolescentie en jonge volwassenheid nog steeds toename in het gebruik van ToM.

In studie van Saxe, Whitfield-Gabrieli en Scholz werden drie soorten verhalen voorgelegd aan basisschool leerlingen tussen de 6 en 11 jaar oud. De verhalen werden ingedeeld in drie condities: people (een persoon wordt beschreven door middel van bijvoorbeeld zijn/haar kleding, biografie en fysieke eigenschappen), mental (een persoon werd omschreven door middel van zijn doelen, ideeën, intenties enzovoort)  en question. Na de eerste twee verhalen werd een vraag gesteld over de tekst. Uit de resultaten bleek dat de rechter temporale-parietale junction (rTPJ) meer actief was bij mentale aspecten bij oudere kinderen dan bij fysieke aspecten. Bij jonge kinderen was de activatie van de rTPJ juist gelijk bij zowel de mentale als fysieke aspecten. De rTPJ begint zich dus meer te specialiseren naarmate de leeftijd stijgt. Verder is in deze studie te zien dat de activiteit van de mediale prefrontale cortex bij het luisteren van de verhalen daalt naarmate de leeftijd stijgt. Dit betekent dat de mediale prefrontale cortex minder nodig is.

Vertrouwen

Van den Bos, Westenberg, Van Dijk en Crone hebben in hun studie de trust game besproken, waarbij participanten gebruikt werden tussen de 9 en 22 jaar. Speler 1 kreeg 9 euro en kon twee keuzes maken. Eén keuze was het geld verdelen met speler 2. Een andere keuze was al het geld geven aan speler 2, waardoor speler 2 dubbel zoveel geld kreeg en het ook weer kon verdelen met speler 1 (vertrouwen). Speler 2 had dan de keuze om het meeste geld zelf te houden of het geld gelijk te verdelen met speler 1 (reciprocity/wederkerigheid). Uit de resultaten bleek dat tot en met ongeveer het zestiende jaar de participanten meer vertrouwen hebben (speler 1), dan dat ze wederkerig handelen (speler 2). Het vertrouwen (speler 1) en de reciprocity (speler 2) neemt toe tot en met ongeveer het zestiende jaar. Rond het tweeëntwintigste jaar liggen het vertrouwen en de reciprocity op hetzelfde niveau en is.

De ontwikkeling van de drie gebieden die een rol spelen bij het sociale brein

  1. De activiteit in de mediale prefrontale cortex is bij de jonge kinderen in deze taak nog aanwezig. Die activiteit is bij de keuze voor jezelf (of je al het geld houdt) en bij de ander (vertrouwen hebben in de ander/vertrouwd worden).

De activiteit van dit hersengebied neemt af bij het vertrouwen hebben in de ander en bij vertrouwd worden naarmate de leeftijd stijgt. Dit komt omdat de volwassenen meer in staat zijn om in het perspectief van de ander te kijken en meer in staat zijn dit perspectief van de ander mee te nemen in hun beslissingen.

Bij de volwassenen is dit hersengebied meer gespecialiseerd bij het maken van de keuze voor jezelf.

Dus: naarmate de leeftijd stijgt, vindt specialisatie van de mPFC plaats bij het maken van de keuze voor jezelf en neemt de activiteit van de mPFC af bij vertrouwen hebben in de ander en vertrouwd worden.

  1. De activiteit in de linker temporale parietale cortex neemt bij het vertrouwen hebben in de ander toe naarmate de leeftijd stijgt. Dit komt door de verbetering van de vaardigheden om in het perspectief van de ander te kijken.

  2. De activiteit in de rechter dorsolaterale prefrontale cortex neemt bij het vertrouwen hebben in de ander ook toe naarmate de leeftijd stijgt. Dit komt door middel van een betere cognitieve controle en executieve functies.

 

Connect & Continue
Contributions, Comments & Kudos

Add new contribution

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.
Summaries & Study Note of Social Science Supporter
Join World Supporter
Join World Supporter
Log in or create your free account

Why create an account?

  • Your WorldSupporter account gives you access to all functionalities of the platform
  • Once you are logged in, you can:
    • Save pages to your favorites
    • Give feedback or share contributions
    • participate in discussions
    • share your own contributions through the 11 WorldSupporter tools
Content
Access level of this page
  • Public
  • WorldSupporters only
  • JoHo members
  • Private
Statistics
12 1
Promotions
special isis de wereld in

Waag jij binnenkort de sprong naar het buitenland? Verzeker jezelf van een goede ervaring met de JoHo Special ISIS verzekering