Onze Hersenen: een Paar Apart

Onze Hersenen: een Paar Apart waarom hersenlateralisatie? lateralisatie en handvoorkeur lateralisatie en dyslexie lateralisatie en emoties emotionele woorden muziek gezichten plaatjes (IAPS) lateralisatie: overige topics veroudering connectiviteit vervolg

hersenlateralisatie

Laterality: structural asymmetries Sylvian fissures Planum temporale Microanatomical Neurochemical

Evolutie van de hersenlateralisatie Austrolopithecus (450 cc, 4-1.5 mj) morfologische hersen-asymmetrieën Homo habilis (660 cc, 2-1.6 mj) gelateraliseerde hersenstructuren rechter handvoorkeur Homo erectus (900 cc, 1.8-0.3 mj) asymmetrie fissuur van Sylvius Neanderthaler (1500 cc, 100.00- - 35.000 j) idem

Functionele lateralisatie van de hersenhelften NB. Geen moderne frenologie Geen simpele dichotomie Modulaire hersencircuits Betrokken bij deelprocessen Patronen van activatie

Functionele lateralisatie van de hersenhelften Linker hersenhelft Rechter hersenhelft Spreken en schrijven Gezichtsherkenning Ruimtelijke waarneming Reacties op com-plexe commando’s Geheugen voor vormen en muziek Woordherkenning Geheugen woorden en getallen Emotionele waarneming Complexe handelingen Positieve emotie Negatieve emotie

Functionele lateralisatie van de hersenhelften Linker hersenhelft local processing hoge spatiële frequentie Rechter hersenhelft global processing lage spatiële frequentie

Waarom hersenlateralisatie? Het is efficienter (sneller) om processen binnen één hemisfeer te laten plaatsvinden Waarom taal dan in de linker hersenhelft? intrauterine invloeden linker hersenhelft (micro-)anatomisch het meest geschikt (taal als exaptief gevolg van hersenontwikkeling)

Position in utero (Previc, 1991)

Waarom hersenlateralisatie? Het is efficienter (sneller) om processen binnen één hemisfeer te laten plaatsvinden Waarom taal dan in de linker hersenhelft? intrauterine invloeden linker hersenhelft (micro-)anatomisch het meest geschikt (taal als exaptief gevolg van hersenontwikkeling)

hersenlateralisatie en handvoorkeur

Handedness - definitions Self report subject considers him/herself as right- or left-handed Writing hand problem of social pressure: forced right handedness Preference unimanual activities, e.g. throwing Skill or Performance tempo of fine, precise movements Strength muscle strength, e.g. grip

Left-handedness - prevalence Dutch survey based on self-report (CBS, 1985): Women: 9.6 % Men: 11.8%

Handedness - measurement Preference Actual behavior (young children) Questionnaire Edinburgh Inventory (Oldfield) Vragenlijst Handvoorkeur (Van Strien & Bouma)

Oldfield, R.C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9(1):97-113. 1971. Writing: No preference/ Left/ Right Drawing: No preference/ Left/ Right Throwing: No preference/ Left/ Right Using Scissors: No preference/ Left/ Right Using a Toothbrush: No preference/ Left/ Right Using a Knife (without fork): No preference/ Left/ Right Using a Spoon: No preference/ Left/ Right Using a Broom (upper hand): No preference/ Left/ Right Striking a Match: No preference/ Left/ Right Opening a Box (lid): No preference/ Left/ Right

Handedness questionnaire (Van Strien & Bouma) CoTAN 2000: 29.6 writing hand (social pressure) 1. drawing left/right/both 2. tooth-brush left/right/both 3. bottle opener left/right/both 4. throwing ball left/right/both 5. hammer left/right/both 6. (tennis)racket left/right/both 7. cutting rope with knife left/right/both 8. stirring with spoon left/right/both 9. rubbing out left/right/both 10. striking a match left/right/both scoring -1 / +1 / 0 (range -10, 10)

Left-handedness: classification Strongly right-handed (8 or more out of 10 unimanual activities with the right hand) Strongly left-handed (8 or more out of 10 unimanual activities with the left hand) Ambidexter, mixed, inconsistent

Handedness - measurement Performance Finger tapping Peg moving Purdue Pegboard

Handedness - distribution Performance - - - Preference left right

Left-handedness: causality Van Strien, J.W. (2000). In: Mandal, M.K., et al. (Eds). Side-bias: A neuropsychological perspective.

Handedness and language dominance Doctrine of contralateral dominance (Broca’s law): In right-handers the left hemisphere is dominant for language and the use of the preferred hand In left-handers the right hemisphere is dominant Broca’s law is not supported by the data!

Handedness and language dominance (Rasmussen & Milner, 1977)

Handedness and language dominance Knecht et al. (2000), Brain. Formula: likelihood of right-hemisphere language dominance (%) = 15% - handedness score extreme left-hander: 15-(-10)= 25% ambidexter: 15- (0)=15% extreme right-hander: 15- (10)= 5%

Sterven linkshandigen eerder? Stanley Coren en Diane Halpern (1991)

Sterven linkshandigen eerder? Stanley Coren en Diane Halpern (1991) Gotere vatbaarheid voor ziekten o.a. auto-immuunziekten; epilepsie Meer gedragsproblemen o.a. alcoholisme, schizofrenie Meer ongelukken gereedschap; autorijden Kritiek op Coren en Halpern: - retrospectief onderzoek, 30% responsie (n= 987), extreem rechts-handigen vs rest

Sterven Nederlandse linkshandigen eerder? CBS-onderzoek in 1985: geen aanwijzing voor eerdere sterfte; wel aanwijzing voor afname van gedwongen rechtshandigheid onder jongeren. In Nederland is (was in 1985) 22% van de oudere academici (>65 jaar) linkshandig.

hersenlateralisatie en visueel halfveld onderzoek

Visuele systeem Copyright 2002 Allyn & Bacon

Visual half-field +

Visual half-field (slomo 1) + KJH

Visual half-field (slomo 2) BFS +

Visual half-field - trial 1 + KJH

Visual half-field - trial 2 BFS +

Visual half-field +

Visueel veldvoordeel Structurele verklaring Dynamische verklaring sub-optimale verwerking door niet-gespecialiseerde hersenhelft degradatie bij transfer door corpus callosum Dynamische verklaring contralaterale aandachtsbias

Lateralisatie van emoties Perceptuele herkenning van emoties rechter hemisfeer ongeacht valentie Valentie-hypothese linker hemisfeer betrokken bij beleving van positieve emoties rechter hemisfeer betrokken bij beleving van negatieve emoties Approach/avoidance (Davidson) approach: links frontaal avoidance: rechts frontaal

hersenlateralisatie en emoties 1. woorden

Van Strien & Morpurgo (1992) ppn: 20 rechtshandige mannen (18 - 27 jr) VH-taak: letters benoemen Activatie-condities baseline bedreigende woorden niet-bedreigende woorden

2500 ms WALGING 1500 ms + 100 ms + LTV 2500 ms + 20 rh mannen 3 condities: baseline; bedreigend; niet-bedreigend tijd

Opposite hemispheric activation Van Strien & Morpurgo (1992), Neuropsychologia

Van Strien et al., 1995, Journal of Learning Disabilities, 28, 30-34

Stroop kleur-woordtaak blauw groen rood geel

Emotionele Strooptaak wiel dood afschuw kanker vrede blijheid liefde

Gelateraliseerde Strooptaak 54 rechthandige vrouwen 20 rechtshandige mannen 10 ‘angstige’ mannen 10 repressors VH-taak: kleur benoemen Condities neutrale woorden positieve woorden negatieve woorden Vocale reactietijden (VRTs)

WS 500 ms 1000 ms + 180 ms + pijn 2000 ms + 20 rh mannen 3 condities: baseline; bedreigend; niet-bedreigend tijd

Van Strien & Valstar (2004), Emotion Lateralized emotional Stroop - Women (n = 54) Van Strien & Valstar (2004), Emotion

Lateralized emotional Stroop - Anxious men (n = 10)

Lateralized emotional Stroop - Repressive men (n = 10)

hersenlateralisatie en emoties 2. muziek

Van Strien & Boon (1997) 16 rechtshandige mannen VH-taak: lexicale decisie Condities baseline pink noise Penderecki (Threnody for the Victims of Hiroshima) Holst (Jupiter the Bringer of Jollity) RT: woord/pseudowoord

1000 ms ! ! ! ! ! 1000 ms + 180 ms + GRUF 2000 ms + 16 rh mannen 4 blokken: baseline; noise; Holst; Penderecki 48 trials per blok tijd

Altered visual field asymmetry Van Strien & Boon (1997), JINS

hersenlateralisatie 3. gezichten

Van Strien & Van Beek (2000) 16 mannen, 16 vrouwen VH-taak: emotionele gezichten beoordelen tekeningen (cartoon faces) forced choice 5 typen gezichten extreem positief mild positief neutraal mild negatief extreem negatief

+

Ratings of emotion in faces - Women (n=16) Van Strien & Van Beek (2000), Brain and Cognition Significante veldverschillen voor ‘mildly positive’ en ‘neutral’

Van Strien, Licht, de Sonneville & Valstar (2000) [Abstract] ppn: 18 vrouwen EEG/ERP-onderzoek foto’s van emotionele gezichten 3 EEG-condities sekse beoordeling (man/vrouw) idem blurred faces emotionele beoordeling (positief/negatief)

Fig. 1. Examples of neutral, emotional, and blurred faces (De Sonneville, 1999)

Fig. 2. Grand average ERP waveforms at Cz for gender identification (green, blue) and emotional processing (red).

Fig. 3. Topographical distribution of the emotional- processing minus gender-identification ERPs. Fig. 4. Mean amplitudes 350-550 ms (collapsed across F-, FC-, C-, CP-, and P-electrodes).

International Affective Picture System (IAPS) Lang, Bradley, & Cuthbert (1996)

Twee emotionele dimensies (Heller) Valentie positief vs. negatief links frontaal vs. rechts frontaal Arousal laag vs. hoog rechts parietaal

Onderzoek met IAPS 2 x 2 design (valentie / arousal) + baseline Old/new effect Meetmethoden: fMRI i.s.m. FPP-VU en VUMC EEG/ERP

fMRI-onderzoek met IAPS Nielen, Veltman, Heslenfeld, Van Strien e.a. Hoog vs laag arousal fusiforme gyrus (BA 37) inferieure parietaal kwab (BA 40) rechter precentrale gyrus Positief vs negatief superior temporal gyrus (BA 22) rechter parietaalkwab linker insula (BA 13)

fMRI-onderzoek met IAPS Nielen, Veltman, Heslenfeld, Van Strien e.a. Hoog arousal negatief vs baseline

fMRI-onderzoek met IAPS Nielen, Veltman, Heslenfeld, Van Strien e.a. Amygdala-aktivatie voor HN HP LN LP

C1 C2 C3 C4 C5

Micro-anatomical model of hemispheric asymmetry

Synchronisatie en hemisferische lateralisatie Correlatie tussen electroden zegt iets over de lineaire samenhang tussen twee gebieden. Er is ook niet-lineaire samenhang: synchronization likelihood.

Correlatie Systeem X Systeem Y

Synchronization likelihood Rulkov et al. (1995) Time t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 State of system X D A G H Z A B T A Z State of system Y E B C R P B H S B P

MEG-onderzoek Gootjes, Bouma, Van Strien, Scheltens, Stam (2004) 0,11 0,1 Synchronization likelihood 0,09 0,08 EC (higher theta) EC (lower theta) 0,07 C F O P T C F O P T L R L R L R L R L R L R L R L R L R L R Hemispheric areas Hemispheric areas SL during the eyes closed condition in the lower (4-6 Hz) and higher (6-8 Hz) theta band.

Wordt vervolgd … Emotionele Stroop (VH-onderzoek) Emotionele ‘old/new’ effects (EEG/ERP) Lateralisatie en synchronisatiematen (EEG) Veroudering en lateralisatie HAROLD-model OLDER-project i.s.m. Urologie ErasmusMC