Transcript d - utabornholm.dk

Hjernens udvikling hos børn og unge
og hos piger og drenge
Christian Gerlach, Syddansk Universitet
[email protected]
Disposition
 Hjerneskanningsteknikker
 Hjernens udvikling
 Er der noget særligt ved teenagere?
 Begrænsninger
udvikling
i
vores
viden
om
hjernens
 Kønsforskelle i hjerne og mentale funktioner
Hjerneskanningsteknikker
Thomas Bartholin
(1616 -1680)
Om hjernevindingernes funktion:
at sørge for at sikre hjernens blodkar, ved at dirigere
dem gennem disse snoninger og derved beskytte dem
fra fare for at gå i stykker ved voldsomme bevægelser,
specielt ved fuldmåne hvor hjernen svulmer i kraniet.
Neurographia, 1608
Frenologi
Franz Joseph Gall
(1758-1828)
27 Mentale evner
1.
2.
3.
4.
5.
…..
12.
…..
15.
16.
17.
…..
23.
…..
26.
27.
Instinkt for reproduktion
Kærlighed til eget afkom
Venskab
Selvforsvar og mod
Kødædende instinkt/tendens til at myrde
Fornemmelse for steder
Sprogsansen
Farvesansen
Musikalsk sans
Poetisk talent
Det religiøse organ
Vedholdenhed
Kranieskopi
Gall’s bidrag:
Mentale funktioner kan lokaliseres til
hjernebarken
Hjerneområder kan “vokse”
Gall & Spurzheim’s Anatomie et Physiologie du Systeme Nerveux, 1810
Fotografi
Strukturelle (CT, MR)
Dynamiske (PET, fMRI, EEG,
OT, MEG)
Nervecellen (neuronet) er
hjernens mindste funktionelle enhed
Sukker (energi) + Ilt = Blodgennemstrømning
Positron emissions tomografi
Hvordan måles blodgennemstrømningen?
funktionel Magnetisk Resonans Imaging (fMRI)
Hvile:
Iltet blod
Afiltet blod
Aktiveret:
Iltet blod
Afiltet blod
Skabende større signal
Et par
mellemregninger
Opretning
Normalisering
Udglatning
GLM
Myte?
Ved funktionel billeddannelse,
kan man se hvordan hjernen
arbejder.
Måske; men der ligger mange
antagelser til grund.
Man kan typisk se HVOR og
HVORNÅR, men ikke umiddelbart HVAD der sker.
Hjernens udvikling
Et par facts:
Hjernens mindste funktionelle enhed er neuronet.
I fosterstadiet dannes der ca. 250.000 nye neuroner i
minuttet.
Slutprodukt: Ca. 15 - 32 milliarder neuroner ved
fødslen.
Og så går det ned ad bakke: -100 g. (ca. 8 %) ved
de 70.
Neuroner er langsomme: 100 m/s. (Spikes: 2-10 Hz
vs. Clock-frequency 2.000.000.000 Hz)
Men; hvert neuron er ’forbundet’ med op til 15.000
andre neuroner.
Gule prikker =
Axonterminaler
Dendrit
Cellekrop
Det var længe en almindelig antagelse
at hjernen var færdigudviklet i 6-7 års alderen
Rækkefølgen hvormed
forskellige områder i
hjernen modnes
Paul Flechsig, 1901
Energiomsætning som funktion af alder
Hjernen er en skulptur, der formes af
erfaringen
Synaptogenese:
Dannelse af nye synapser
Beskæring:
Fjernelse af eksisterende
synapser
Modulering:
Svækkelse eller forstærkning af
eksisterende synapser
Energiomsætning som funktion af alder
Grå og hvid substans
Hjernens modning i tid
Højdepunkt for tæthed i grå substans
12 år
5 år
16½ år
Og hvad er det nu lige, det betyder?
Øgning af grå substans:
Læringspotentiale +
Effektivisering -
Øgning af hvid substans:
Effektivisering +
Læringspotentiale -
Fysiologiske forandringer sker gennem hele livet:
Hjernen er formbar (plastisk)
Draganski et al. 2004. Nature
5 minutters samtale:
Vend jer mod en sidemand og fortæl hinanden
på skift, hvad:
 I tænker om de pointer, der er kommet frem
indtil nu.
 Hvordan I hver især kan bruge det sagte.
Er der noget særligt ved teenagere?
(i forhold til børn og voksne)
Ungdommen er forbundet med mindre sygdom end
andre perioder i livet: Alligevel er dødeligheden 200%
større i denne periode (Forbes & Dahl, 2010) [Ulykker, selvmord,
stofmisbrug, spiseforstyrrelser].
Unge tilbringer mere tid med venner end børn og voksne
gør (Steinberg & Silversberg, 1986), og de går mere op i, hvad
andre tænker og mener om dem (Parker et al., 2006).
Unge er mere følelsesmæssigt (emotionelt) svingende
end voksne (Larson et al., 2002).
Unge er mere sensations- (sensation-seeking) og
nyhedslystne, og de er mere risikovillige end voksne
(særligt når de er sammen med deres venner) (DoremusFitzwater et al., 2010).
Risikovillighed
Kan ikke forudsige konsekvenserne af sine
handlinger og har svært ved at hæmme
impulser.
Kan forudsige konsekvenserne af mine
handlinger og kan godt hæmme impulser.
Kan OGSÅ forudsige konsekvenserne af
sine handlinger og kan godt hæmme
impulser: men måske ikke lige så godt som
sin far.
Øget risikovillighed hos unge skyldes IKKE:
 Manglende evne til at gennemskue konsekvenserne af egne
handlinger (Reyna & Farley, 2006).
 Manglende evne til at hæmme impulser
(Luna et al., 2010).
 Ringe eksekutiv funktion (arbejdshukommelse): Jo bedre
arbejdshukommelse desto større risikovillighed (Romer et al.,
2009).
Børn
Unge
Udvikling
Alder
Voksne
Men hvad skyldes risikovilligheden da?
Unges
reaktioner
på
følelsesmæssige
påvirkninger
(følelsesprægede ansigtsudtryk) samt pengebelønning i spil
adskiller sig imidlertid fra både børns og voksnes.
Amgygdala
Nucleus accumbens
Sommerville et al., 2010
RATBOT
RATBOT
Rottens hoved hvert sekund
Talwar et al., 2002
Rottens position ved
stimulation i MFB
Rottens position ved
retningssignal (R / L)
Rottens position ½ sek. efter
retningssignal
Men hvad skyldes risikovilligheden da?
Unges
reaktioner
på
følelsesmæssige
påvirkninger
(følelsesprægede ansigtsudtryk) samt pengebelønning i spil
adskiller sig imidlertid fra både børns og voksnes.
Amgygdala
Nucleus accumbens
Sommerville et al., 2010
Men hvad skyldes risikovilligheden da?
Følelse
Udvikling
Tænkning
Øget risikoa.
Alder
Emotionel reaktion
Ungdom
Børn
Unge
Voksne
Høj
Lav
Subkortikal – præfrontal
ubalance
Men hvad skyldes risikovilligheden da?
Vi må følgelig antage, at der i ungdommen
simpelt hen er skruet mere op for det
følelsesmæssige blus (aktivitet i amygdala og
nuclues accumbens), og at de motivationelle
grunde skifter; særligt hvad angår sociale
aspekter.
Hvad er forklaringen på ”opskruet” emotionalitet?
Er unge mennesker ”blot” mentalt forstyrrede?
Naturen begynder – via puberteten – at tilskynde til fx
seksuel adfærd (oxytocin) og større risikovillighed i
handling for at frigøre den unge fra de voksne:
Man skal lære at stå på egne ben, og det kræver, at man
bl.a. er mere parat til at tage chancer.
Dette kan måske forklare, hvorfor unge mennesker handler
radikalt anderledes end voksne når det kommer til
muligheden for belønning/at løbe nogle risici.
Følelser (emotioner) er hjernens møntfod
Positivt (belønning)
Lykke
Aggres.
Irritation
Glæde
Sorg Trist.
Angst
Lettelse
Positivt (fravær af straf)
Negativt (fravær af belønning)
Ekstase
Frygt
Negativt (straf)
Rolls, 1999: The brain and emotion
Og hvis følelser er hjernens
møntfod:
så arbejder unge simpelthen
med en anden valuta end
voksne og børn!
Kønsforskelle i sensation-seeking
Sensations-søgning
Drenge
Piger
(1) Jeg kan lide at udforske
mærkelige/fremmede steder.
(2) Jeg kan lide at gøre uhyggelige
ting.
(3) Jeg kan lide nye og spændende
oplevelser, også selv om jeg
skal bryde nogle regler.
(4) Jeg foretrækker venner som er
spændende og uforudsigelige.
Selvrapportering!
Alder (år)
Romer, 2010
Begrænsninger i vores viden
om hjernens udvikling
Problem 1:
De fleste studier der har undersøgt hjernens
udvikling har ikke samtidigt undersøgt mental
udvikling.
Sammenhænge mellem strukturelle ændringer
i hjernen og udviklingsmæssige ændringer i
mentale funktioner hviler derfor på indirekte
slutninger.
Problem 2:
De fleste studier der har undersøgt hjernens
udvikling har fokuseret på den gennemsnitlige udvikling og ikke på individuelle
forskelle.
Frontallapperne (grå substans)
Udtalte individuelle forskelle i tætheden af grå substans
Alder
Men hvordan ser de individuelle forskelle ud?
Modning
Alder
Standardiseret curriculum ?
Problem 3:
Hjernens udvikling består ikke af een
men to processer:
(I) Genetisk betinget udvikling
(II) Erfarings betinget udvikling
Hjerne
Miljø/adfærd
Hvordan kan vi adskille disse processer?
Christina
(Socialt dygtig)
Christian
(Socialt udygtig)
Skanning
Hjerne
Miljø: Omsorgssvigt
Adfærd/miljø
Adfærd/miljø
Miljø: Normal omsorg
Hjerne
5 minutters samtale:
Vend jer mod en sidemand og fortæl hinanden
på skift om:
 En ting I finder særlig interessant i oplægget.
 Noget i jeres arbejde eller jeres organisation,
som foredraget har inspireret jer til at se på
en ny måde.
Kønsforskelle
i hjerne og mentale funktioner
Neuroanatomiske
kønsforskelle
Neuroanatomiske forskelle
Mænds hjerner er 10 – 15 % større end kvinders
hjerner og indeholder ca 15% flere neuroner.
Drenges hjerner er også større end pigers hjerner.
Drengenes hjerner udvikles langsommere end
pigernes (ca. 1–2 år langsommere). Forskellen
udlignes dog i slutningen af teenagealderen.
Grå substans i forskellige områder af hjernen
Frontallap
Parietallap
Temporallap
Occipitallap
Antal år
Lenroot et al., 2007
N = 387
Sammenhænge mellem IK og grå substans
Meget høj IK (MH)
Højl IK (H)
Middel IK (M)
MH vs. H & MH vs. M = *
MH vs. H & MH vs. M = *
H vs. M = ns
H vs. M = ns
Alder (år)
Alder (år)
Superiore frontale gyrus
Højre medial præfrontal
MH vs. H & MH vs. M *
MH vs. H & MH vs. M = *
H vs. M = ns
H vs. M = ns
Alder (år)
Venstre medial præfrontal
Alder (år)
Venstre temporallap
Gogtay & Thompson, 2010
Forskelle i forholdet mellem grå og hvid substans
hos kvinder og mænd?
Nogle studier har fundet G > H hos kvinder sammenlignet
med mænd (Allen et al., 2003, Gur et al., 2002).
Når der tages højde for forskelle mellem mænd og kvinder i
total hjernevolumen synes denne forskel at forsvinde! (Leonard
et al., 2008).
Kvinder og mænd med samme hjernevolumen har samme
forhold mellem grå og hvid substans!
Hjernebjælken (Corpus Callosum)
Meta-studie: 5 ud af 47 studier
finder større CC hos mænd end hos
kvinder. Efter korrektion for total
hjernevolumen er ingen forskelle
signifikante (Bishop & Wahlsten, 1997).
Variation: 3-11 cm2
Gyri-fikation (Gyri = Hjernevinding)
Gyrifikation afhænger sandsynligvis af, hvor godt forskellige
neuronsamlinger er forbundne. Hvis de danner mange stærke
forbindelser bliver de ”trukket” nærmere hinanden; ellers
flytter de sig.
Gyrifikation
Sammenhængen i hjernestørrelse mellem énæggede tvillinger
er gennemsnitlig r = .95. Tilsvarende sammenhænge for
formen på hjernevindingerne er gennemsnitligt ”kun” på r =
.5 (Chow et al., 2002).
Er der forskelle i gyrifikation mellem piger og drenge? Én MRundersøgelse peger på forskelle mellem mænd og kvinder
(kvinder = mere gyrificerede) (Luders et al., 2004) en anden (postmortem) (Zilles et al., 1988) finder ingen forskel.
Mentale
kønsforskelle
Eksempel
Undersøgelse af højden hos 800 børn: 400 piger & 400 drenge
Gennemsnit for piger = 144 cm & drenge = 141 cm.
(t798 = -2.9, p < .01)
Hvor stærk er sammenhængen?
r = 0.104
(p < .01)
I %: (0.1042 * 100) = 1.1
De resterende 98.9 % af forskelle i højde må altså skyldes
andre faktorer end køn
Effektstørrelse: Cohens d
d < 0.20 = ingen eller ringe effekt
d > 0.20 & < 0.50 = svag til moderat effekt
d > 0.80 = stor effekt
d = (144 – 141 cm / 15 cm) 0.20
Domæne
Studie
Alder
Antal
d
studier
Sproglige færdigheder
Læseforståelse
Hedges & Nowell (1995)
Unge
5*
-0.09
Læseforståelde
Hyde & Linn (1988)
Alle
40
-0.03
Sprogproduktion
Hyde & Linn (1988)
Alle
40
-0.33
Sprogproduktion
Leaper & Smith (2004)
Børn
61
-0.11
Vokabular
Hedges & Nowell (1995)
Unge
4*
+0.06
Vokabular
Hyde & Linn (1988)
Alle
40
-0.02
DAT stavning
Feingold (1988)
Unge
5*
-0.45
DAT sprog
Feingold (1988)
Unge
5*
-0.40
DAT verbal omtanke
Feingold (1988)
Unge
5*
-0.02
Effekt-størrelserne er hovedsageligt svage og ingen effekter er større end d
= -0.45 (d = 0.50 svarer til en forklaret sammenhæng på 5.8%)
Negative værdier: Kvinder > mænd. Positive værdier: Mænd > Kvinder
Domæne
Studie
Alder
Antal
d
studier
Visuospatiale færdigheder
Rumlig evne
Hedges & Nowell (1995)
Unge
2*
+0.19
DAT rumlige relationer
Feingold (1988)
Unge
5*
+0.15
Rumlig perception
Linn & Petersen (1985)
Alle
62
+0.44
Rumlig perception
Voyer et al. (1995)
Alle
92
+0.44
Mental rotation
Linn & Petersen (1985)
Alle
29
+0.73
Mental rotation
Voyer et al. (1995)
Alle
78
+0.56
Spatial forestilling
Linn & Petersen (1985)
Alle
62
+0.13
Spatial forestilling
Voyer et al. (1995)
Alle
116
+0.19
Effekt-størrelserne er hovedsageligt svage til moderate (dog stærk for rotation)
(d = 0.80 svarer til en forklaret sammenhæng på 14%)
Negative værdier: Kvinder > mænd. Positive værdier: Mænd > Kvinder
Domæne
Studie
Alder
Antal
d
studier
Visuospatiale færdigheder
Rumlig evne
Hedges & Nowell (1995)
Unge
2*
+0.19
DAT rumlige relationer
Feingold (1988)
Unge
5*
+0.15
Rumlig perception
Linn & Petersen (1985)
Alle
62
+0.44
Rumlig perception
Voyer et al. (1995)
Alle
92
+0.44
Mental rotation
Linn & Petersen (1985)
Alle
29
+0.73
Mental rotation
Voyer et al. (1995)
Alle
78
+0.56
Spatial forestilling
Linn & Petersen (1985)
Alle
62
+0.13
Spatial forestilling
Voyer et al. (1995)
Alle
116
+0.19
Effekt-størrelserne er hovedsageligt svage til moderate (dog stærk for rotation)
(d = 0.80 svarer til en forklaret sammenhæng på 14%)
Negative værdier: Kvinder > mænd. Positive værdier: Mænd > Kvinder
Domæne
Studie
Alder
Antal
d
studier
Matematiske færdigheder
Matematiske beregninger
Hyde et al. (1990)
Alle
45
-0.14
Matematiske begreber
Hyde et al. (1990)
Alle
41
-0.03
Matematisk problemløsning
Hyde et al. (1990)
Alle
48
+0.08
Matematik
Hedges & Nowell (1995)
Unge
6*
+0.16
DAT numeriske færdigheder
Feingold (1988)
Unge
5*
-0.10
Objekt-identitets-hukom.
Voyer et al. (2007)
Alle
15
-0.23
Objekt-positions-hukom.
Voyer et al. (2007)
Alle
44
-0.27
Simpel visuel reaktionstid
Silverman (2006)
Alle
21
+0.17
Perceptuel hurtighed
Hedges & Nowell (1995)
Unge
4*
-0.28
Unge
5*
+0.76
Andre
DAT mekanisk ræsonnement Feingold (1988)
Negative værdier: Kvinder > mænd. Positive værdier: Mænd > Kvinder
5 minutters samtale:
Vend jer mod en sidemand og fortæl hinanden
på skift om:
 En ting I har fundet overraskende ved det, I
har hørt i dette foredrag.
 En ting som har udfordret jeres syn på
kønsforskelle.
Konklusioner
De eneste sikre neuroanatomiske kønsforskelle vedrører:
(1) cellekerner i hypothalamus (der styrer seksuel adfærd
og reproduktion), (2) størrelsen på hjernen og dens antal
af celler (funktionel betydning er ukendt!), samt (3)
hastigheden hvormed hjernen modnes.
De eneste sikre mentale/kognitive forskelle mellem køn
vedrører mental rotation.
De kønsforskelle, der er studeret systematisk gennem de
sidste 100 år, synes at være blevet mindre med tiden.
Der er meget lidt viden om, hvordan hormoner påvirker
hjerne og kognition, og det er svært at måle.
Dette betyder ikke, at kønsforskelle ikke findes: Fremtidige
mere følsomme metoder kan måske afsløre evt. forskelle.