Brein, stress, genen, hormoon effecten
Ontwikkeling
Brein, stress, genen, hormoon effecten - academisch niveau
Bukarest Early Intervention Project (BEIP) en ERA
Veel van de hierna beschreven studies maken deel uit van het BEIP, het Boekarest vroege interventie project, waarbij een vergelijking wordt gemaakt tussen kinderen die in een tehuis opgroeien en kinderen die vanuit dit tehuis in pleeggezinnen zijn opgenomen. Deze pleeggezinnen werden intensief getraind op de ondersteuning van de kinderen. (Ref. Smyke 2009). In het onderzoek wordt gekeken in hoeverre vroege negatieve ervaringen een effect hebben op de ontwikkeling van kinderen en in hoeverre latere positieve ervaringen hierop van invloed kunnen zijn (Ref. Zeanah 2009). Het bijzondere van dit onderzoek is dat bij het begin random de helft van de kinderen in pleegzorg kwamen en de helft ‘care as usual’, tehuiszorg kregen (De ethische aspecten van dit onderzoek zijn uitgebreid bediscussieerd: Er was geld voor pleegzorg voor een deel van de kinderen. Als tehuis kinderen een kans hadden op een gezinssituatie, ging dat voor). Hiermee is dit een randomized control trial, waardoor heel veel kennis is vergaard. De ERA – English Romanian Adoption Study is ook een groot onderzoek waarbij uit verwaarlozende Roemeense tehuizen geadopteerde kinderen vergeleken werden met Engels geadopteerde kinderen.
In beide studies worden effecten van extreme vroege verwaarlozing onderzocht op kinderen en hun herstelvermogen na opgroeien in een pleeg- of adoptiegezin.
Executieve functies. Belangrijk voor de ontwikkeling van kinderen zijn executieve functies - Dit is een overkoepelende term voor de cognitieve(denk en leer) processen die andere cognitieve processen reguleren, controleren en managen. Het gaat hier om processen zoals planning, werkgeheugen, aandacht, probleem oplossing, redeneren, beheersing, mentale flexibiliteit, taak wisseling en opstarten en monitoren van acties. Goede executieve functies lijken steeds meer beschouwd te worden als beschermende factoren binnen een ongunstige omgeving.
Brein
Amygdala, hippocampal and corpus callosum size following severe early institutional deprivation: The English and Romanian Adoptees Study Pilot.
This cross-sectional study was a pilot for a planned larger study quantifying the effects of early deprivation on later brain structure, by using MRI to compare the sizes of three key brain regions hypothesized to be sensitive to early adverse experiences in a small group of adoptee adolescents (N = 14) who had experienced severe early institutional deprivation in Romania and a group of non-institutionalised controls (N = 11). The total grey and white matter volumes were significantly smaller in the institutionalised group. After correcting for difference in brain volume, the institutionalised group had greater amygdala volumes, especially on the right, but no differences were observed in hippocampal volume or corpus callosum mid-sagittal area. The left amygdala volume was also related to the time spent in institutions, with those experiencing longer periods of deprivation having a smaller left amygdala volume.
Mehta M.A. et al. Amygdala, hippocampal and corpus callosum size following severe early institutional deprivation: The English and Romanian Adoptees Study Pilot. Journal of Child Psychology and Psychiatry 2009;50, p. 934-951.
Witte stof, alfahersenactiviteit en psychische problematiek
Met behulp van MRI opnamen kan bepaald worden hoeveel grijze stof (zorgt voor het verwerken van informatie) en witte stof (zorgt voor communicatie tussen de zenuwcellen) zich in de hersenen bevindt. Met EEG’s kan de activiteit van bepaalde hersendelen gemeten worden. Hierbij wordt veel gebruik gemaakt van de sterkte van alfagolven (p100 en p700) om de activiteit van het brein te meten.
In het Bukarest Vroege Interventie Programma wordt geprobeerd om met MRI en EEG resultaten te verklaren waarom kinderen in tehuizen meer psychische problematiek vertonen. Door het volume van de witte en grijze stof en/of de hersenactiviteit te meten van kinderen in tehuizen en in pleeggezinnen wordt geprobeerd een verband te vinden tussen de opvoedingsomgeving van het kind en psychische problematiek. Alfahersenactiviteit is gerelateerd aan oplettendheid en het verwerken van zintuiglijke prikkels. Hoge alfa-activiteit reflecteert een verdere rijping van het brein. En wat blijkt: Volume witte stof is gekoppeld aan alfahersenactiviteit (Sheridan et al.) en dit is gekoppeld aan veilige gehechtheid en sociale vaardigheden (Almas et al.), maar ook aan ADHD (Slopen et al.)
Volume cerebellum
Het cerebellum is het deel in de hersenen dat vooral verantwoordelijk is voor de coördinatie van bewegingen. Het blijkt ook een taak te hebben in cognitieve processen. In een studie naar de rol van vroege verwaarlozing bij kinderen op de rijping van het cerebellum en op aspecten van cognitieve ontwikkeling bleek dat delen van het cerebellum bij verwaarloosde kinderen een kleiner volume hadden en dat kinderen met een groter volume betere resultaten hadden bij testen rond geheugen en planning (Bauer 2010).
Tehuisopvoeding en executieve functies
Het onderzoek van Hostinar et al. toont een significante afname van executieve functies aan bij een slechte vroege jeugd. Cognitieve flexibiliteit, werkgeheugen en beheersing werden gemeten bij kinderen tussen de 2,5 en 4 jaar die een jaar daarvoor geadopteerd waren vanuit een weeshuis. Dit werd vergeleken met niet-geadopteerde leeftijdsgenootjes. Het bleek dat de prestaties van deze executieve functies bij de tehuiskinderen significant minder goed waren; het effect was zelfs groter dan het effect van tehuisopvoeding op IQ. Het effect bleek gekoppeld aan de mate van ontbering voorafgaand aan adoptie, aan hoe kort de kinderen binnen de geboortefamilie waren voordat ze naar het tehuis gingen en aan lagere kwaliteit van fysieke en sociale zorg in de tehuizen.
Hostinar C. E., S. A. Stellern, C. Schaefer, S. M. Carlson, & M. R. Gunnar, 2012, Associations between early life adversity and executive function in children adopted internationally from orphanages: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 109.
Early life stress (ELS)
The effects of early adversity on the adult and developing brain. A review.
Recent advances in neuroimaging methods have provided new ways of unraveling the complex interplay between genetic and environmental factors that influence functional brain development in the critical first years of life. This has allowed new insights into the effects that early adverse experience can exert on the brain later in life. This article reviews recent progress in the characterization of those effects and underlying mechanisms through which adverse environment influences the neurocognitive development. Recent findings indicate that socioeconomic background may have a profound effect on structural and functional brain development, especially in the domains of language and prefrontal executive control. These effects are mediated by several factors: diet, quality of parental care, impoverished environment, prenatal exposure to toxic substances and so on. Other circumstances such as perinatal brain injury, early sensory deprivation or limb malformation may result in atypical functional organization of the brain and lasting cognitive impairment of certain functions. Early experience of maltreatment or institutionalized care may alter the development of the social brain, contributing to negative mental health outcomes, which may be partially reversed through early intervention programmes.
Tomalski P. and Johnson M.H. The effects of early adversity on the adult and developing brain. Current Opinion in Psychiatry 2010;23 p.233-238.
Neurodevelopmental Effects of Early Deprivation in Postinstitutionalized Children.
The neurodevelopmental effects of early deprivation were examined by testing 132 8- and 9-year-old children who had endured prolonged versus brief institutionalized rearing or rearing in the natal family. Children raised in institutionalized settings showed neuropsychological deficits on tests of visual memory and attention, as well as visually mediated learning and inhibitory control. Yet, these children performed at developmentally appropriate levels on similar tests where auditory processing was also involved and on tests assessing executive processes such as rule acquisition and planning. These findings suggest that specific aspects of brain-behavioral circuitry may be particularly vulnerable to postnatal experience.
Pollak S.D. et al. Neurodevelopmental effects of early deprivation in postinstitutionalized children. Child Development 2010;81 p. 224-236.
Vroege negatieve ervaringen veranderen de relatie tussen angststoornissen en cortisolafgifte
Internaliserende psychiatrische aandoeningen zoals angststoornissen en depressie worden vaak geassocieerd met veranderde basale cortisolspiegels in het lichaam. Van der Vegt et al. onderzochten de relatie tussen het stresshormoon cortisol, negatieve ervaringen in de kindertijd en angst- en stemmingsstoornissen. Een groep van 429 geadopteerde adolescenten, waarbij adoptieouders al sinds de kindertijd vragenlijsten invulden en de geadopteerden zodra zij oud genoeg waren, leverden gegevens over misbruik en verwaarlozing voorafgaand aan de adoptie en over internaliserende gedragsproblemen later. De geadopteerden leverden cortisol volgens een afgesproken protocol. Het bleek dat de relatie tussen angststoornissen en cortisolafscheiding over de dag afhankelijk was van de ervaring van vroege mishandeling voorafgaand aan de adoptie: bij geadopteerden met een angststoornis bleek ernstige mishandeling gekoppeld aan lagere cortisolspiegels. Bij geadopteerden zonder angststoornis werd geen verschil gevonden tussen een geschiedenis met of zònder zware mishandeling.
Van der Vegt, E. J. M., J. van der Ende, A. C. Huizink, F. C. Verhulst, and H. Tiemeier, 2010, Childhood Adversity Modifies the Relationship Between Anxiety Disorders and Cortisol Secretion: Biological Psychiatry, v. 68, no. 11, p. 1048-1054.
Het verwerken van zintuiglijke waarnemingen in internationaal geadopteerde tehuiskinderen
In dit onderzoek werden de vaardigheden van 8-12 jarige internationaal geadopteerden kinderen (IA) die langdurig in een tehuis verbleven hadden (> 12 maanden, > 75% van hun pre-adoptie leven) vergeleken met IA kinderen die vroeg geadopteerd waren (<8 maanden) en die grotendeels in pleegzorg waren geweest en nauwelijks of niet in een tehuis, en met kinderen die bij hun geboorteouders in de VS waren opgegroeid. Het bleek dat kinderen die lang in een tehuis hadden verbleven, verhoogd gevoelig waren en zowel meer afhoudendheid als toenadering vertoonden bij zintuiglijke prikkels dan de andere groepen. Het lijkt erop dat vroege tehuisopvoeding, waarbij een gebrek aan zintuiglijke en sociale prikkels typerend is, samengaat met problemen in de regeling van zintuiglijke vaardigheden.
Wilbarger, J., M. Gunnar, M. Schneider, and S. Pollak, 2010, Sensory processing in internationally adopted, post-institutionalized children: Journal of Child Psychology and Psychiatry, v. 51, no. 10, p. 1105-1114
ELS hangt samen met een beschadiging in de cognitieve controle in de adolescentie: een fMRI studie
Early Life Stress (ELS) wordt geassocieerd met verscheidene vormen van psychopathologie. Sommigen vermoeden dat dit samenhangt met de effecten van stress op de neurologische circuits, die de cognitieve controle in de hersenen reguleren. In dit onderzoek vergelijken Mueller et al. 12 geadopteerde adolescenten met een geschiedenis van ELS met een groep van 10 adolescenten zonder deze achtergrond, door ze een cognitieve controletest uit te laten voeren waarbij de activiteit van de hersenen door middel van een computer zichtbaar wordt gemaakt (via fMRI). In de test moeten ze commando’s veranderen van ‘go’ naar ‘change’. Het bleek dat bij de adolescenten die ELS hadden meegemaakt een verhoogde activering in verschillende delen van het brein te zien was, vergeleken met de controlegroep. De uitkomsten geven aan dat er een neurologische beschadiging in de cognitieve controle kan zijn opgetreden bij adolescenten die ELS hebben meegemaakt.
Mueller, S. C., F. S. Maheu, M. Dozier, E. Peloso, D. Mandell, E. Leibenluft, D. S. Pine, and M. Ernst, 2010, Early-life stress is associated with impairment in cognitive control in adolescence: An fMRI study: Neuropsychologia, v. 48, no. 10, p. 3037-3044.
Vertraagde rijping in de elektrische activiteit in het brein verklaart deels de verbanden tussen vroege verwaarlozing en symptomen van ADD/ADHD
Kinderen in tehuizen kunnen door gebrek aan sociale en omgeving stimulansen tijdens gevoelige ontwikkelingsperioden van het brein verstoken blijven van de voor gezonde ontwikkeling benodigde prikkels. Men denkt dat dit ten grondslag ligt aan de afwijkingen in de ontwikkeling van het zenuwstelsel die gevonden zijn bij tehuiskinderen. Om uit te zoeken of afwijkingen in de ontwikkeling van het zenuwstelsel het hoge aantal ontwikkelingsproblemen bij tehuiskinderen zou kunnen verklaren, is gekeken naar electrocephalogramgegevens bij tehuiskinderen uit Boekarest in de leeftijd tussen 6 en 30 maanden, waarna bij 54 maanden een interview naar psychiatrische aandoeningen werd afgenomen. Zij werden vergeleken met vergelijkbare niet-tehuiskinderen. Het bleek dat de tehuiskinderen meer symptomen vertoonden van ADHD/ADD, angststoornissen, depressie en oppositionele gedragsstoornissen, inclusief psychiatrische stoornissen. De ECG data vertoonden bij tehuiskinderen significante veranderingen in bepaalde hersengolven in bepaalde hersendelen (lage alpha, hoge theta in frontaal, temporaal en occipitale regionen), veranderingen die wijzen op een vertraging van de rijping van de cortex in het brein. Het patroon van breinactiviteit voorspelde bij 54 maanden symptomen van hyperactiviteit en impulsiviteit en beïnvloedde significant het verband tussen tehuisopvoeding en ADD/ADHD symptomen. Het ECG gaf geen relatie met depressie, angst of oppositioneel gedrag. Hiermee wordt een potentieel neurobiologisch ontwikkelingsmechanisme zichtbaar dat aan de basis ligt van het verband tussen tehuisopvoeding en psychiatrische problemen.
McLaughlin, K. A., N. A. Fox, C. H. Zeanah, M. A. Sheridan, P. Marshall, and C. A. Nelson, 2010, Delayed Maturation in Brain Electrical Activity Partially Explains the Association Between Early Environmental Deprivation and Symptoms of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder: Biological Psychiatry, v. 68, no. 4, p. 329-336.
Genen
Sociale context of genetische gevoeligheid als risico voor psychoses
Wicks et al. onderzochten de eventuele rol van sociale factoren tijdens de kindertijd bij de latere ontwikkeling van schizofrenie. Omdat de sociaaleconomische omstandigheden waarin het kind opgroeit sterk beïnvloed kunnen worden door ziekte van ouders, werd het onderzoek uitgevoerd bij Zweedse geadopteerden, waarvan een deel een genetische gevoeligheid had voor psychose (een biologische ouder die een psychiatrische opname voor psychoses had meegemaakt) en een deel niet. Dit werd bovendien vergeleken met de algemene bevolking. De onderzoekers keken in hoeverre het risico op niet-affectieve psychoses, zoals schizofrenie, beïnvloed werd door werkeloosheid van de ouder, eenouder-gezinnen en het wonen in een flat. Dit zijn alle drie indicatoren voor de sociaaleconomische omstandigheden waarin het kind opgroeit. Uit het onderzoek bleek dat kinderen die opgroeiden in minder bevoorrechte sociaaleconomische omstandigheden een verhoogd risico liepen op psychose. Er leek ook een interactie-effect op te treden, waarbij het risico op psychoses aanzienlijk verhoogd was bij personen die zowel een genetische gevoeligheid hadden voor schizofrenie als een minder hoge sociaaleconomische status tijdens de kindertijd.
Wicks, S., A. Hjern, and C. Dalman, 2010, Social Risk or Genetic Liability for Psychosis? A Study of Children Born in Sweden and Reared by Adoptive Parents: American Journal of Psychiatry, v. 167, no. 10, p. 1240-1246.
Genetica en omgeving
Opnieuw zijn er artikelen gepubliceerd waarin aangetoond wordt dat de combinatie van erfelijke eigenschappen van mensen en de invloed van de omgeving samen leidt tot meer of mindere gevoeligheid voor (on)gunstige omstandigheden
Het artikel van Kendler et al (2012) in het belangrijke tijdschrift Archives of General Psychiatry geeft hiervan een indrukwekkend voorbeeld. Het laat zien dat het risico van drugsmisbruik door adoptiekinderen toeneemt naarmate er meer risicofactoren in het adoptiegezin zijn en wanneer het adoptiekind een grotere genetische gevoeligheid heeft. Bij de combinatie van beide blijkt er een significante positieve interactie te bestaan: het risico wordt extra groot.
Kendler
et al (2012): Genetic and familial environmental influences on the risk for drug abuse, a national Swedish adoption study. Archives of General Psychiatry 69:7
Gentype en het effect van tehuisdeprivatie op emotionele problemen in de adolescentie
Het is al regelmatig aangetoond dat er twee vormen zijn van het gen dat zorgt voor de serotoninetransporteur 5HTT, waarbij een van de vormen, de l-variant, in tegenstelling tot de s-variant een dempende werking heeft op de invloed van ongunstige omstandigheden en stress in de kindertijd op de ontwikkeling van psychopathologie in de adolescentie. Uit gegevens vanuit de Engels-Roemeense Adoptie Studie, waarbij Roemeense kinderen, die ernstig verwaarloosd waren in de tehuizen worden vergeleken met niet-verwaarloosde kinderen, bleek dat dragers van de ll- variant in hun adolescentie minder emotionele problemen vertoonden dan de dragers van de ss of sl variant. Verder bleek dat de effecten van stress tussen het 11e en 15e jaar sterker beïnvloed werden bij dragers van de ss-variant: bij veel stress zag men de grootste stijging in scores van emotionele problemen en bij weinig stress zag men de grootste daling.
Kumsta, R., S. Stevens, K. Brookes, W. Schlotz, J. Castle, C. Beckett, J. Kreppner, M. Rutter, and E. Sonuga-Barke, 2010, 5HTT genotype moderates the influence of early institutional deprivation on emotional problems in adolescence: evidence from the English and Romanian Adoptee (ERA) study: Journal of Child Psychology and Psychiatry, v. 51, no. 7, p. 755-762.
Tehuisopvoeding heeft zelfs effect op genniveau
Methylatie als interface tussen genen en omgeving bij onopgelost verlies of trauma
Ervaringen in de vroege jeugd kunnen leiden tot biochemische veranderingen in chromosomen, en tot verschillen in expressie van genen. Dit bleek bij een onderzoek naar het serotonine transporter gen 5HTT bij 143 volwassenen die als baby waren geadopteerd. De lange variant van dit gen bleek een beschermende factor tegen onverwerkt trauma, maar de bescherming verdween als er sprake was van veel methylatie in de voorloper van 5HTT. Uit eerder onderzoek was al gebleken dat ervaringen met mishandeling in de kinderjaren grote invloed heeft op methylatie, en dat de werking van 5HTT erdoor wordt afgeremd. De onderzoekers konden vaststellen dat methylatie niet alleen op genexpressie invloed heeft, maar ook gevolgen heeft voor gedrag, in dit geval de verwerking van een traumatische ervaring. Methylatie is de interface tussen genen en omgeving, tussen ervaringen in de kinderjaren en gedrag en emoties in de volwassenheid.
Ook in dit onderzoek van Leidse pedagogen en gedragswetenschappers en genetici van universiteiten in Georgia en Iowa, werd gekeken of genetische factoren bepaalde mensen gevoeliger maken voor ongunstige omstandigheden. In dit geval wordt gekeken of de methylatie (koppeling van een CH3-groep aan een gen) van het 5HTT-gen van invloed is op de verwerking van het verlies van gehechtheidsfiguren en andere traumatische ervaringen. Het bleek dat de lange variant van het gen inderdaad (zoals in het vorige artikel) een beschermende invloed heeft op onverwerkt trauma, maar de bescherming verdween als er veel methylatie was in de promotor van 5HTT.
In eerder onderzoek (Philibert et al.) was ontdekt dat ervaringen met mishandeling in de kindertijd grote invloed heeft op de methylatie en dat de werking van 5HTT hierdoor wordt afgeremd. In het onderzoek van Van IJzendoorn en al. werd vastgesteld dat methylatie niet alleen op de genexpressie van invloed is, maar ook op het gedrag, in dit geval de verwerking van een traumatische ervaring. Bij de beschermende lange variant van 5HTT-promotor bleek verhoogde methylatie tot een verhoogde reactie op verlies of trauma te leiden; de korte variant voorspelde alleen een verhoogde reactie wanneer er minder methylatie opgetreden was. Meer methylatie bij de ss variant leidde tot minder reactie op onverwerkt verlies en stress. Methylatie blijkt dus een interface tussen genen en omgeving, tussen gebeurtenissen in de kindertijd en gedrag en emoties in de volwassenheid. (zie http://www.fsw.leidenuniv.nl/nieuws/methylatie-de-interface-tussen-genen-en-omgeving-agp.html)
Van IJzendoorn, M. H., K. Caspers, M. J. Bakermans-Kranenburg, S. R. H. Beach, and R. Philibert, 2010, Methylation Matters: Interaction Between Methylation Density and Serotonin Transporter Genotype Predicts Unresolved Loss or Trauma: Biological Psychiatry, v. 68, no. 5, p. 405-407.
Invloed van depressieve symptomen bij ouders op gedrag van geadopteerde peuters
Pemberton et al. laten zien hoe meerdere generaties gekoppeld zijn kunnen via genetische (biologische ouder), timing (de ontwikkelingsleeftijd van het kind) en contextgebonden routes. In dit onderzoek werd gekeken naar het verband tussen depressieve symptomen bij de biologische ouder, de adoptiemoeder en adoptievader en gedragsproblemen bij dreumesen. Het bleek dat depressieve symptomen bij de adoptiemoeder en externaliserende gedragsproblemen van de peuter met elkaar samenhingen, maar dat er bovendien een koppeling was wanneer de adoptievader depressieve symptomen vertoonde wanneer het kind negen maanden was. Het leek er ook op dat er hiernaast een genetisch risico via de biologische moeder bestond dat indirect de problemen van de peuter kon vergroten.
Pemberton, C. K., J. M. Neiderhiser, L. D. Leve, M. N. Natsuaki, D. S. Shaw, D. Reiss, and X. J. Ge, 2010, Influence of parental depressive symptoms on adopted toddler behaviors: An emerging developmental cascade of genetic and environmental effects: Development and Psychopathology, v. 22, no. 4, p. 803-818.
Overig
Vroege verwaarlozing en mishandeling voorspellen dagelijkse patronen in cortisolafgifte bij volwassenen. Een studie bij internationaal geadopteerden.
Bij dezelfde groep werd gekeken naar de relatie tussen verschillende niveaus van slechte behandeling voorafgaand aan adoptie en verlaagde cortisol niveaus en een veranderd patroon in cortisolafgifte door de dag heen op volwassen leeftijd. Het bleek dat de cortisolniveaus lager waren bij volwassenen waarbij de ouders gemeld hadden dat de kinderen voor adoptie zwaar verwaarloosd of misbruikt waren, dan bij kinderen waarbij dit niet gemeld was. Wanneer je de hellingshoek in de cortisol toename vergelijkt, is deze
lager bij kinderen waarbij zware verwaarlozing was geconstateerd. Bij kinderen die gemiddeld ernstig misbruikt zouden zijn, zag men hogere cortisolniveaus en een steilere dagelijkse cortisol afgifte helling. Deze studie veronderstelt dat de mate van vroege slechte behandeling van kinderen gerelateerd kan worden aan een basaal cortisol patroon.
Van der Vegt E.J.M, van der Ende J., Kirschbau ,C., Verhulst F.C., Tiemeier H. 2009.
Early neglect and abuse predict diurnal cortisol patterns in adults A study of international adoptees. In: Psychoneuroendocrinology