Bronnen bij Neurologie, organisatie: terugkoppeling

De grote hoeveelheid min of meer zelfstandige onderdelen, modules, waaruit de hersenen bestaan presenteren zich naar buiten, als zichtbaar gedrag van een mens, als een min of meer stabiel geheel. Dat betekent dat al die verschillende modules tezamen min of meer in evenwicht verkeren - sterkere instabiliteiten, dat wil zeggen: verstoringen van het evenwicht, worden gezien als afwijkingen.

De manier waarop het evenwicht tussen de modules tot stand komt loopt, vrijwel zeker, in overgrote meerderheid door middel van het proces van terugkoppeling, in zijn algemeenheid beschreven hier . Onder zijn voorbeelden uit de berichtgeving die dit toelichten (de Volkskrant, 05-09-2009, door Malou van Hintum):
  Gedrag | Onderzoekster brengt ontregelde fysiologie in kaart

Eindelijk helder: ADHD bestaat

ADHD is meer dan ouderwets druk gedrag, blijkt uit onderzoek aan hartslag en hersengolven. En Ritalin kan helpen.

...   Groen deed hersengolf- en hartslagmetingen bij kinderen met ADHD die wel en niet methylfenidaat (Ritalin) kregen, en bij een controlegroep van gezonde kinderen. Uit haar meetresultaten blijkt niet alleen dat kinderen met ADHD slechter van fouten leren en langer behoefte hebben aan feedback, maar ook dat hun hartslag en de reacties in hun hersenen afwijken van die van gezonde kinderen. Dat duidt erop dat ze informatie anders verwerken.
    Hartslag en hersengolven zijn van belang omdat volgens de 'somatische bestempelingshypothese' de beslissingen die we dagelijks nemen, samengaan met veranderingen in onze lichamelijke toestand, die op hun beurt weer worden teruggekoppeld naar het brein. Door deze terugkoppeling heeft ons gevoel invloed op deze beslissingen en de kwaliteit van de informatieverwerking.
    Als dat terugkoppelingsmechanisme hapert, heeft dat gevolgen voor hoe we informatie verwerken en beslissingen nemen. En dat is precies wat kinderen met ADHD parten speelt. Waarschijnlijk mankeert er iets aan hun 'foutendetectiesysteem' in de hersenen, dat wortelt in de ACC (anterieure cingulate cortex), een gebiedje dat onder meer actief wordt wanneer we een fout dreigen te maken.
    Krijgen deze kinderen Ritalin, dan hebben ze sneller in de gaten dat ze fouten maken, zijn ze minder afhankelijk van feedback en kunnen ze beter de gevolgen van hun eigen gedrag voorspellen dan ADHD-kinderen die geen medicijnen innemen. Bovendien heeft Ritalin een stimulerend effect op hartslagveranderingen in reactie op fouten en straf. Het lijkt er dan ook op dat dit medicijn voor een deel het haperende 'somatische stempel' herstelt.
    Behalve naar hersengolven en hartslag keek Groen ook naar twee genen die een rol spelen bij de elektrofysiologische verwerking van fouten en feedback: het 5-HTTLPR-gen en het DRD2(/ANKKi)-gen, die de werking van de neurotransmitters serotonine en dopamine beïnvloeden.
    Ze ontdekte dat dragers van een korte variant van het 5-HTILPRgen waarschijnlijk een verhoogde gevoeligheid hebben voor fouten en negatieve feedback. Dragers van een bepaalde variant op het DRD2-gen lijken snel te wennen aan positieve feedback. Bij kinderen met beide genvarianten leken de effecten op te tellen: ze leken verhoogd gevoelig voor foute responsen en negatieve feedback, en relatief snel te wennen aan positieve feedback. Relatief snelle gewenning aan positieve feedback wijst in de richting van een oppositioneel-opstandige gedragsstoornis en een antisociale persoonlijkheidsstoornis, denkt Groen.

Niets anders dan feedback, terugkoppeling, dus.

Een voorbeeld dat tevens het belang van het besef van de werking van terugkoppeling laat zien (de Volkskrant, 25-03-2011, door Malou van Hintum):
Parkinsonpatiënt trilt soms door overijverig brein

Nijmeegse studie geeft antwoord op de vraag waarom aandoening sommige patiënten harder treft

Tussentitel: Raadsel opgelost: gezond deel brein oorzaak bevingen

Hoewel veel mensen de ziekte van Parkinson associëren met trillen, hebben niet alle patiënten daar last van. De reden: trillers lijden onder een hersengebiedje dat fungeert als een schakelaar. Deze zet een ander netwerk aan dat tremoren veroorzaakt. Dat stellen het Donders Instituut en de afdeling Neurologie van het UMC St. Radboud in een studie in Annals of Neurology.
    Dat een tekort aan beweging (traag- en stijfheid) tegelijk kan voorkomen met een overmaat aan bewegen (trillen) is al wonderlijk, zegt hoogleraar neurologische bewegingsstoornissen Bas Bloem, die het Nijmeegse onderzoek leidde.   ...

Dit is gebrek aan inzicht, want de twee zaken zijn ten nauwste aan elkaar verbonden - via het proces van terugkoppeling als bron van evenwicht. In de normale, gezonde, menselijke situatie wordt het bewegen geregeld door talloze terugkoppelcircuits, bijvoorbeeld dat tussen de zenuwen die de spieren direct aansturen en de terugmeldneuronen in de spieren die vertellen hoe ver de beweging gevorderd is. Dat alles onder sturing van zenuwknopen in het autonome zenuwstelsel, zeg maar: het ruggemerg. Hogerop vindt weer een terugkoppeling plaats met de signalen van het oog, die ook de voortgang van de beweging controleren en bijsturen - weer terugkoppeling. Dat laatste gaat langzamer en bewuster dan het eerste.
    Het feit dat er meerdere van dit soort evenwichten en terugkoppelingen bestaan, maakt het niets meer dan natuurlijk dat er ook tegelijkertijd verstijving en trillingenverschijnselen kunnen optreden: de verstijving doet zich voor in het ene circuit, het trillen in het andere. Veronderstel ook een correctie tussen de twee processen, en het volgt zelfs logisch uit elkaar: het trillende circuit probeert de de verstijving te compenseren door zijn eigen evenwicht te veranderen, en als die verstijving te erg is, moet het compenserende circuit ver van zijn evenwicht gaan zitten, en kan daarbij om die evenwichtstand gaan trillen - in de technische toepassing van dit soort verschijnselen een volkomen bekend verschijnsel.
  'Bekend was dat bepaalde hersengebieden ritmisch vuren, met dezelfde frequentie als de trillende lichaamsdelen. De gebieden zijn zelf kerngezond bij parkinson. Niemand snapte waarom dit trilcircuit parkinsonpatiënten parten speelt.'

Het eerste is een (ontkende) tautologie: lichaamsdelen worden gestuurd door hersengebieden, en trillende lichaamsdelen betekent trillende hersencircuits. Het tweede is zojuist uitgelegd: het vastlopende circuit verstuurt zijn verstoring naar het gezonde.
  Bloems promovendus Rick Helmich selecteerde twee groepen patiënten waarvan de een trilde, en de ander niet. Ze werden in een fMRI-scanner gelegd met een versnellingsmetertje op hun hand, en moesten rustig blijven liggen. De hersenactiviteiten en de trilpatronen van beide patiëntengroepen werden gemeten. Ook werd met behulp van een radioactief gelabelde stof een dopaminescan gemaakt.
    Toen vervolgens de fMRI-scores en de dopaminescan op elkaar werden gelegd, bleek dat de globus pallibus kortdurend actief werd telkens als patiënten begonnen te trillen. Bloem: 'De ernst van het dopaminetekort in dit hersengebiedje correleerde goed met de ernst van het trillen. De globus pallibus zette vervolgens een ander netwerk aan (het cerebellum en de thalamus), dat bepaalde hoe heftig dat trillen werd. Een gewoon gezond netwerk.'

De globus pallidus (met een "d"!) is een van van de emotionele hersenmodules liggende tussen het autonome zenuwstelsel en de grote hersenen . Het cerebellum of "kleine hersenen" is het deel van het autonome zenuwstelsel dat de fijne bewegingen reguleert.
  Een verklaring voor het feit dat een ziek hersengebiedje een gezond netwerk kan aanzetten tot ziekmakend gedrag, heeft Bloem ook. 'Van traag-en stijfheid hebben alle parkinson-patiënten last. Het trillen, een extra symptoom, is te zien als een goed bedoelde poging van het brein om extra gas te geven en te vuren; het doet zijn best te compenseren, waardoor patiënten last krijgen van tremoren.'

Heel grof gezegd, dus.
  Die compensatie is soms zo succesvol - lees: de trillingen zijn soms zo ernstig - dat de gebruikelijke dopaminedoseringen die vaak met succes worden gebruikt om traag- en stijfheid tegen te gaan, daartegen niet werken.

En zo leidt een juiste analyse meteen tot een betere behandeling: je moet eerst dat circuit lokaliseren dat het niet meer goed doet. Zomaar een algemene stimulus toedienen, in dit geval dopamine, verstoort alle circuits.
  Mensen die erg lijden onder hun tremoren worden daarom behandeld met deep brain stimulation, waarbij een laesie in de hersenen wordt nagebootst die het trillen (tijdelijk) onderdrukt. Bloem: 'De vraag is nu: zet je de schakelaar uit, het zieke gebied dus, of maak je het dimmertje kapot, dat op zichzelf niets met parkinson te maken heeft?'

Inderdaad. Dus eerst maar eens dat zieke gebied, het verkeerd werkende circuit, lokaliseren. Dan de stoffen of andere methoden vinden om het te verbeteren.

Het aloude verschijnsel van alcohol (de Volkskrant, 19-03-2011, door Mark Mieras):
  Drinker heeft ander brein

Met een hersenscan kun je voorspellen of een alcoholverslaafde na de behandeling wel of niet terugvalt in zijn gewoonte. Dat ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Francisco. Ze publiceren daarover in het juninummer van Alcoholism: Clinical & Experimental Research.
    Mensen die terugvallen hebben in hun hersenen een minder goed ontwikkeld beloningssysteem. Dit is een netwerk van hersencentra in de hersenschors en daaronder dat ons motiveert tot uiteenlopende zaken als eten, seks en carrière. Het netwerk genereert niet alleen lust en ambitie maar reguleert die ook.
    Verslavende stoffen als nicotine en alcohol zetten het beloningssysteem op tilt, maar lang niet bij iedereen even sterk. Sommige mensen kunnen gemakkelijk van de alcohol afblijven, anderen lopen een veel groter risico afhankelijk te worden. En te blijven: na behandeling valt 60 procent van de alcoholverslaafden terug, soms al op weg van de kliniek naar huis. De onderzoekers vergeleken de hersenen van de recidivisten met alcoholverslaafden die wel goed op de behandeling reageren en met een controlegroep van niet-probleemdrinkers en ontdekten dat hun beloningssysteem over de hele linie het zwakst was.   ...

Het beloningssysteem is ook een vorm van terugkoppeling: de beloning is een feite doodgewoon een versterker - iedere handeling is het resultaat van een afwegingen van alternatieven, en beloning zorgt voor een sterkere keuze van één van de alternatieven. En het verschijnsel van alcohol zelf leert dat dit een zichzelf versterkend proces is, dat wil zeggen: bij iedere herhaling wordt er verder versterkt. Precies als in een zelfversterkend terugkoppelingsproces. De verschillen in het verschijnsel van alcoholisme zijn dan doodgewoon verschillen in terugkoppelingsfactor(en). Wat je ook zo kan uitdrukken:
  Daarom hebben ze minder controle over hun impulsen als ze op weg naar huis langs de drankwinkel komen.

'Controle 'is de term voor de afweging van verschillende toekomstige handelingen, dat wil zeggen: de verschillende terugkoppelingsfactoren: die van drinken versus die van andere dingen.


Naar Neurologie, organisatie , of site home ·.

27 mrt.2011