Hersenontwikkeling: gedrag en
leren. Typische en atypische
ontwikkeling Hoorcollege
Aantekeningen
HOORCOLLEGE 1: INTRODUCTIE
Wat is Developmental Cognitive Neuroscience en Educational Neuroscience?
Neuroscience en developmental Neuroscience is nieuw
Kennis hersenfunctie en organisatie bij volwassen is nog beperkt, maar kennis over hersenontwikkeling is nog
beperkter. De ontwikkeling is een complex proces. Kennis over de hersenen in het volwassen stadium of van
patiënten is beperkt toepasbaar op kinderen. Beelvormende technieken zijn bij kinderen niet altijd inzetbaar
(invasief). Neuroscience is no hard science, het hangt heel erg af van welke technieken er worden gebruikt wat
voor plaatje eruit komt.
Developmental Cognitive Neuroscience
Wetenschap die zich bezighoudt met de relatie tussen de ontwikkeling van leren en gedrag en de functionele
structurele ontwikkeling van de hersenen. Deze relatie wordt bestudeerd bij typische en atypische populaties.
Nieuwe kennis in dit veld heeft implicaties opvoeding, onderwijs, diagnostiek en behandeling.
Voorbeeld: de prefrontale cortex is bijvoorbeeld actief bij het herkennen van objecten en weten of zij zijn
verstopt of niet. Veel dingen die worden gezien bij kinderen, worden vervolgens getest op dieren.
Deze wetenschap is ontstaan midden jaren 80 door een speciale issue in Child Development. Er was weinig
kennis van de hersenontwikkeling.
Nieuwe ontwikkeling hersenen zijn plastisch: neuroplasticiteit; human genome project (2000); non-invasieve
beeldvormende technieken (zoals NIRS of MEG); Human Connectome Project
Relevante disciplines zijn onder andere neurobiologie, neurofysiologie, embryologie, psychiatrie, cognitieve
psychologie en ontwikkelingspsychologie.
,Educational Neuroscience
Ontstaan in drie fases
Onderwijskunde en psychologie/pedagogiek
o Iq-test en cognitieve stylen (bestaat helemaal niet!!)
o Invloed van opvoeding en SES op leren
o Leesmethodes
Psychologie en neurowetenschappen
o Cognitieve neurowetenschappen, sociale neurowetenschappen
Onderwijskunde, psychologie en neurowetenschappen
o Eductational neuroscience
Hoe werken onze hersenen?
De breinhypothese
Onderhouden het contact met de buitenwereld via de zinguiten (INPUT)
Slaan informatie op, ervaringen en herinneringen van nuttige zaken (OPSLAG)
Produceren gedrag, zoals bewegingen, gedachten en gevoelens (OUTPUT)
Complexiteit van het brein
De relatie tussen hersenen en gedrag is nauwelijks goed begrepen the binding problem
Voorbeeld - koffie drinken uit een kopje: Als we naar een voorwerp kijken dan kunnen we de vorm, grootte,
kleur, textuur etc. waarnemen en toch zien we het al een geheel en zijn we bewust van het bestaan
oppakken en drinken
We hebben geen idee hoe dit werkt!!
‘Harde’ wetenschap?
Reverse inference (Poldrack, 2005, 2011) is er wel een causale relatie tussen hersenactiviteit en mentale
functies? Tegenwoordig zijn we wel instaat dit deels te bewijzen
Neofrenologie (hersengebieden die oplichten) vergelijkbaar met prenologie van Gall
Hersengebieden die actief worden bij iets zien, worden ook actief bij het herinneren aan iets, dus op
basis van alleen beelden kan je nog niks zeggen
Neofrenologie heeft geleid tot vele neuromythes
Mythes van de neuropsychologische typen (sterkere linker of rechte brein kan, VAK-learning styles
over wie het best leert door te zien, door te doen etc)
Synaptogenese mythe (Brain gym)
Als je als ouder zo snel mogelijk begint met het trainen van de hersenen van je baby dan zou dat
zorgen dat je de slimste kinderen krijgt (boeken; video’s)
,De Hersenen
Alle informatie die via de zintuigen en receptoren in het lichaam binnenkomen wordt verwerkt, maar
ook geselecteerd.
Alleen relevantie informatie wordt in verschillende delen van de hersenen verwerkt en in andere
delen opgeslagen. Deze processen verlopen vaan parallel.
De hersendelen wisselen informatie uit op een hiërarchische manier zoals top-down (bewust en
gecontroleerde processen) en bottom-up (geautomatiseerde processen, emoties).
Onze hersenen integreren binnenkomende informatie (sensorische input) met reeds opgeslagen
informatie (geheugen/ervaringen).
Controversen in hersenonderzoek: Bewuste en onbewuste processen
Het grootste deel van de hersenprocessen zijn onbewust. Zoals onbewust leren (impliciet leren), de hersenen
verzamelen informatie over het lichaam en regelen lichaamsprocessen zoals de ademhaling en
lichaamstemperatuur. Hersenen kunnen heel snel reageren op stimuli zoals bijvoorbeeld een oogreflex. Ook
nemen we onbewuste beslissingen.
We weten nog steeds niet wat nou ‘bewustzijn’ is
Controversen in hersenonderzoek: Modulariteit of constructivisme?
Bestaan er modules of faculteiten voor specifieke cognitieve vaardigheden zoals taal? Zijn deze modules of
faculteiten aangeboren? = modulariteit
OF
Ontstaan specifieke cognitieve vaardigheden door actieve interacties tussen het organisme en de omgeving? =
constructivisme
Controversen in hersenonderzoek: De breinhypothese
‘Wij zijn ons brein’ (Swaab)
Alle psychologische processen worden geproduceerd door het brein (neurale activiteit, vuren van
neuronen). Denken, waarneming en gevoelens zijn mentale representaties.
OF
‘Wij zijn toch niet ons brein’ (Noë)
Het brein is niet de locatie van onze gedachten, onze gevoelens, en onze waarneming. Net zoals
muziek niet in een instrument zit.
Controversen in hersenonderzoek: The binding problem
Hoe worden in onze hersenen afzonderlijk details van objecten die we waarnemen gebundeld tot een geheel?
Dit probleem is nog steeds niet opgelost…
, … speciale bindingunits zoals hippocampus of prefrontale cortex (grootmoederceltheorie)
… netwerken van zenuwcellen die met elkaar samenwerken via temporele code of re-entry
… speciale neuronen concept cells of jennifer Aniston neurons die geactiveerd worden over 1 persoon en
ineens komt er allemaal informatie naar voren over deze specifieke persoon
HOORCOLLEGE 2: (INTRODUCTIE EN) BEGINNENDE HERSENONTWIKKELING
Beeldvormende technieken
Technieken om hersenactiviteit te meten EEG, ERP en NIRS
Technieken om de hersenstructuur te meten MRI, DTI
Technieken die activiteit en structuur meten fMRI, MEG
Electrofysiologische technieken: EEG, ERP en EMG
Elektrodes op het hoofd die neurale activiteit afleiden van miljoenen neuronen. EEG achterhaald vooral in
welke toestand iemand zich bevindt (door middel van brain waves). EEG heeft een slechte spatiele resolutie,
het is niet duidelijk waar precies het signaal vandaan komt. Bij een ERP laat je een proefpersoon herhaaldelijk
dezelfde actie uitvoeren, vervolgens is het gemiddelde de van de EEG signalen het ERP signaal. ERP heeft
verschillende componenten zoals polariteit (is het signaal positief of negatief), latentie, piek, amplitude en
distributie. De signalen zijn pas echt interessant wanneer twee verschillende condities worden vergeleken en er
een verschil is miss-match negativity signal. Dit geeft informatie over of de informatieverwerking anders
plaats vindt.
Voorbeeld: een baby kan al vanaf een paar dagen oud verschillende klanken onderscheiden, dit kan gemeten
worden met de ERPs (volwassen kunnen dit niet meer!).
Near-Infra-Red Spectroscopy (NIRS)
Heel simpele techniek die wordt gebruikt bij baby’s om de witte stof banen in de hersenen te kunnen
fotograferen. Dit geeft een beeld over een welke hersenbanen al meyline hebben, het geeft een beeld over
structuur van de hersenen.
Oudere en invasieve technieken
rCBF, SPECT en PET komen bijna niet meer voor
Magnetische beeldvormende technieken: MRI
MRI signalen werken door een magnetisch veld te creëren waarbij atomen in een baan worden gebracht en op
die manier kan berekend hoe lang het duurt om weer terug te herstellen naar de gewone staat.
Nadelen en voordelen van beeldvormende technieken
Belastend of niet-belastend
Temporele vs. ruimtelijke resolutie
leren. Typische en atypische
ontwikkeling Hoorcollege
Aantekeningen
HOORCOLLEGE 1: INTRODUCTIE
Wat is Developmental Cognitive Neuroscience en Educational Neuroscience?
Neuroscience en developmental Neuroscience is nieuw
Kennis hersenfunctie en organisatie bij volwassen is nog beperkt, maar kennis over hersenontwikkeling is nog
beperkter. De ontwikkeling is een complex proces. Kennis over de hersenen in het volwassen stadium of van
patiënten is beperkt toepasbaar op kinderen. Beelvormende technieken zijn bij kinderen niet altijd inzetbaar
(invasief). Neuroscience is no hard science, het hangt heel erg af van welke technieken er worden gebruikt wat
voor plaatje eruit komt.
Developmental Cognitive Neuroscience
Wetenschap die zich bezighoudt met de relatie tussen de ontwikkeling van leren en gedrag en de functionele
structurele ontwikkeling van de hersenen. Deze relatie wordt bestudeerd bij typische en atypische populaties.
Nieuwe kennis in dit veld heeft implicaties opvoeding, onderwijs, diagnostiek en behandeling.
Voorbeeld: de prefrontale cortex is bijvoorbeeld actief bij het herkennen van objecten en weten of zij zijn
verstopt of niet. Veel dingen die worden gezien bij kinderen, worden vervolgens getest op dieren.
Deze wetenschap is ontstaan midden jaren 80 door een speciale issue in Child Development. Er was weinig
kennis van de hersenontwikkeling.
Nieuwe ontwikkeling hersenen zijn plastisch: neuroplasticiteit; human genome project (2000); non-invasieve
beeldvormende technieken (zoals NIRS of MEG); Human Connectome Project
Relevante disciplines zijn onder andere neurobiologie, neurofysiologie, embryologie, psychiatrie, cognitieve
psychologie en ontwikkelingspsychologie.
,Educational Neuroscience
Ontstaan in drie fases
Onderwijskunde en psychologie/pedagogiek
o Iq-test en cognitieve stylen (bestaat helemaal niet!!)
o Invloed van opvoeding en SES op leren
o Leesmethodes
Psychologie en neurowetenschappen
o Cognitieve neurowetenschappen, sociale neurowetenschappen
Onderwijskunde, psychologie en neurowetenschappen
o Eductational neuroscience
Hoe werken onze hersenen?
De breinhypothese
Onderhouden het contact met de buitenwereld via de zinguiten (INPUT)
Slaan informatie op, ervaringen en herinneringen van nuttige zaken (OPSLAG)
Produceren gedrag, zoals bewegingen, gedachten en gevoelens (OUTPUT)
Complexiteit van het brein
De relatie tussen hersenen en gedrag is nauwelijks goed begrepen the binding problem
Voorbeeld - koffie drinken uit een kopje: Als we naar een voorwerp kijken dan kunnen we de vorm, grootte,
kleur, textuur etc. waarnemen en toch zien we het al een geheel en zijn we bewust van het bestaan
oppakken en drinken
We hebben geen idee hoe dit werkt!!
‘Harde’ wetenschap?
Reverse inference (Poldrack, 2005, 2011) is er wel een causale relatie tussen hersenactiviteit en mentale
functies? Tegenwoordig zijn we wel instaat dit deels te bewijzen
Neofrenologie (hersengebieden die oplichten) vergelijkbaar met prenologie van Gall
Hersengebieden die actief worden bij iets zien, worden ook actief bij het herinneren aan iets, dus op
basis van alleen beelden kan je nog niks zeggen
Neofrenologie heeft geleid tot vele neuromythes
Mythes van de neuropsychologische typen (sterkere linker of rechte brein kan, VAK-learning styles
over wie het best leert door te zien, door te doen etc)
Synaptogenese mythe (Brain gym)
Als je als ouder zo snel mogelijk begint met het trainen van de hersenen van je baby dan zou dat
zorgen dat je de slimste kinderen krijgt (boeken; video’s)
,De Hersenen
Alle informatie die via de zintuigen en receptoren in het lichaam binnenkomen wordt verwerkt, maar
ook geselecteerd.
Alleen relevantie informatie wordt in verschillende delen van de hersenen verwerkt en in andere
delen opgeslagen. Deze processen verlopen vaan parallel.
De hersendelen wisselen informatie uit op een hiërarchische manier zoals top-down (bewust en
gecontroleerde processen) en bottom-up (geautomatiseerde processen, emoties).
Onze hersenen integreren binnenkomende informatie (sensorische input) met reeds opgeslagen
informatie (geheugen/ervaringen).
Controversen in hersenonderzoek: Bewuste en onbewuste processen
Het grootste deel van de hersenprocessen zijn onbewust. Zoals onbewust leren (impliciet leren), de hersenen
verzamelen informatie over het lichaam en regelen lichaamsprocessen zoals de ademhaling en
lichaamstemperatuur. Hersenen kunnen heel snel reageren op stimuli zoals bijvoorbeeld een oogreflex. Ook
nemen we onbewuste beslissingen.
We weten nog steeds niet wat nou ‘bewustzijn’ is
Controversen in hersenonderzoek: Modulariteit of constructivisme?
Bestaan er modules of faculteiten voor specifieke cognitieve vaardigheden zoals taal? Zijn deze modules of
faculteiten aangeboren? = modulariteit
OF
Ontstaan specifieke cognitieve vaardigheden door actieve interacties tussen het organisme en de omgeving? =
constructivisme
Controversen in hersenonderzoek: De breinhypothese
‘Wij zijn ons brein’ (Swaab)
Alle psychologische processen worden geproduceerd door het brein (neurale activiteit, vuren van
neuronen). Denken, waarneming en gevoelens zijn mentale representaties.
OF
‘Wij zijn toch niet ons brein’ (Noë)
Het brein is niet de locatie van onze gedachten, onze gevoelens, en onze waarneming. Net zoals
muziek niet in een instrument zit.
Controversen in hersenonderzoek: The binding problem
Hoe worden in onze hersenen afzonderlijk details van objecten die we waarnemen gebundeld tot een geheel?
Dit probleem is nog steeds niet opgelost…
, … speciale bindingunits zoals hippocampus of prefrontale cortex (grootmoederceltheorie)
… netwerken van zenuwcellen die met elkaar samenwerken via temporele code of re-entry
… speciale neuronen concept cells of jennifer Aniston neurons die geactiveerd worden over 1 persoon en
ineens komt er allemaal informatie naar voren over deze specifieke persoon
HOORCOLLEGE 2: (INTRODUCTIE EN) BEGINNENDE HERSENONTWIKKELING
Beeldvormende technieken
Technieken om hersenactiviteit te meten EEG, ERP en NIRS
Technieken om de hersenstructuur te meten MRI, DTI
Technieken die activiteit en structuur meten fMRI, MEG
Electrofysiologische technieken: EEG, ERP en EMG
Elektrodes op het hoofd die neurale activiteit afleiden van miljoenen neuronen. EEG achterhaald vooral in
welke toestand iemand zich bevindt (door middel van brain waves). EEG heeft een slechte spatiele resolutie,
het is niet duidelijk waar precies het signaal vandaan komt. Bij een ERP laat je een proefpersoon herhaaldelijk
dezelfde actie uitvoeren, vervolgens is het gemiddelde de van de EEG signalen het ERP signaal. ERP heeft
verschillende componenten zoals polariteit (is het signaal positief of negatief), latentie, piek, amplitude en
distributie. De signalen zijn pas echt interessant wanneer twee verschillende condities worden vergeleken en er
een verschil is miss-match negativity signal. Dit geeft informatie over of de informatieverwerking anders
plaats vindt.
Voorbeeld: een baby kan al vanaf een paar dagen oud verschillende klanken onderscheiden, dit kan gemeten
worden met de ERPs (volwassen kunnen dit niet meer!).
Near-Infra-Red Spectroscopy (NIRS)
Heel simpele techniek die wordt gebruikt bij baby’s om de witte stof banen in de hersenen te kunnen
fotograferen. Dit geeft een beeld over een welke hersenbanen al meyline hebben, het geeft een beeld over
structuur van de hersenen.
Oudere en invasieve technieken
rCBF, SPECT en PET komen bijna niet meer voor
Magnetische beeldvormende technieken: MRI
MRI signalen werken door een magnetisch veld te creëren waarbij atomen in een baan worden gebracht en op
die manier kan berekend hoe lang het duurt om weer terug te herstellen naar de gewone staat.
Nadelen en voordelen van beeldvormende technieken
Belastend of niet-belastend
Temporele vs. ruimtelijke resolutie
