-
1 -
HERSENEN EN GEDRAG
MULTIFACTORIAL AETIOLOGY OF PSYCHIATRIC IllNESS Elctrin8ic fectors
~~ Socla~cultural
Infection Intoxication Injury Malnutrition Anoxia
Early upbringing Adversity Conflicts
loss Psychosocl.I ........
Genetic
Constitutional
Specific genes Chromosomal anomalies Biochemical anomalies
Physique Autonomic reactivity Personality
& Temperament
INTRINSIC FACTORS
qolloquia / colleges voorjaar ]984 Plaats collegezaal 2 van het Rekencentrum Tijd woensdagmiddag van J4.00-.16.00 uur Co8rdinator : ir. A.J. Kruger, NA 99.73 tel. (040)-474285, bgg 475375 (bureau BMGT) TECHNISCHE HOGESCHOOL EINDHOVEN
Beleidscommissie Biomedische en Gezondheidstechniek
2 -
ENVIRONMENT
GENOTYPE
Internal
Intelligence
Neuroticism
PsYchological Constitulional phenotype Morphological
Somatotype
Androgeny
TnleA:.ding OVVLUC.ht c.oUege.J.J
Adtr..uUj.6:t doc.enten, UteJta.tw.vLUj.6:t Appendix
- 3 -
1YL£.dcU.ng
Hersenonderzoek en vooral de toepassingen van dit onderzoek werpen de vraag op naar de grens tussen het genezen van zieken en de betnvloeding van maatschappelijk ongewenst gedrag. Op deze en vele andere vragen gaan vooraanstaande onderzoekers in tijdens hun colleges in de cyclus 'Hersenen en gedrag'.
Ieder jaar raken in Nederland ongeveer honderdduizend mensen in een psychose, een toestand die gepaard gaat met ernstig psychisch lijden. *) Dementie, een ziekte bij bejaarden, neemt de afmetingen van een epidemie aan; de medische, sociale en economische gevolgen zijn enorm. Over de oorzaken van diverse hersenziekten zijn de deskundigen het niet eens. Er bestaat bijvoorbeeld een tegenstelling tussen de biologische en de sociale psychiatrie. WeI wordt algemeen aanvaard dat bij sommige patienten aIleen psychofarmaca helpen om het contact met hun omgeving te herstellen. De bestaande farmaca hebben echter niet altijd het beoogde effect. Verder vertonen 2e vaak ongewenste bijwerkingen. Nederland levert een bijdrage aan de ontwikkeling van betere geneesmiddelen. Als nieuw probleem duikt op, de giftige werking van zware metalen op het zenuwstelsel. Onduidelijk is bij welke concentraties de gevolgen nog aanvaardbaar zijn. Ingenieurs leveren een steeds belangrijkere bijdrage aan de medische vooruitgang. Hersenonderzoek is in een stroomversnelling geraakt door de ontwikkeling van nieuwe methoden. Positron-emissietomografie, kernspinresonantie en elektro- en magneto-encefalografie maken onderzoek mogelijk zonder emstige ingrepen bij de patient. Toepassingen van de recombinant-DNA-techniek en van monoclonale antilichamen zullen een ware revolutie ontketenen. Voor de TH's zijn er nog andere redenen om de ontwikkelingen in de neurofysiologie en de neurobiologie op de voet te volgen. Denk maar aan de ontwikkeling van geavanceerde robots en aan de biochip.· De oplossing die de natuur voor een probleem heeft gekozen, levert inspiratie voor bruikbare ideeen. Hersenonderzoek roept echter ook ethische kwesties op: Hoe zullen de inzichten in de relatie tussen hersenen en gedrag ons mensbeeld beinvloeden; wat is de relatie tuasen defecten in de hersenen en misdaden? Naast de bezorgdheid over mogelijk misbruik staat de hoop dat de onderzoeksresultaten zullen leiden tot betere huip voor verslaafden aan legale en illegale drugs. Het is de bedoeling om naaat het collegedictaat, het boek "The Brain" te gebruiken. nit is een verzameling artikelen uit een themanummer van Scientific American. (September 1979.) De prijs bedraagt ~ f 45,-.
Ir. A.J. Kruger, coordinator. -)Zie voor Engelse gegevens de appendix.
- 4 -
~
februari
prof.dr. F.R. Lopes da Silva, Amsterdam Nieuwe technieken in het hersenonderzoek bij de mens en het dier.
15 februari
prof.dr. C.F. Hollander, Rijswijk Veroudering van de hersenen bij mens en dier; de maatschappelijke en medische consequenties van dementie.
22 februari
prof.dr. A.M. Stadhouders Cellulaire communicatie, een noodzaak in multicellulaire syetemen.
29 februari
dr. H.P.M. Vijverberg, Utrecht Elektrische eigenschappen van het zenuwmembraan.
7 maart
dr. A.M.M.C. Habets, dr. A.J. Noest, Amsterdam Netwerken van neuronen in vitro.
14 maart
dr. R.A.K. Ma~tebroek, Groningen Dito in vivo: het visuele systeem van insekten.
21 maart
dr. K.J. de Neef, Organon Oss Menselijke hersenen: een weI zeer complex neuronennetwerk.
28 maart
prof.dr. J. Bruinvels, Rotterdam Chemische aspecten van informatie-overdracht in relatie tot de werking van geneesmiddelen.
4 april
prof. dr. W.R. Gispen, Utrecht Gedragsactieve peptiden: laooratorfum studies dr. J.M. van Ree, Utrecht Gedragsactieve peptiden: klinisch onderzoek.
11 april
prof.dr. L.H. van der Tweel, Amsterdam Ret oog van de mens en het brein van de fysicus.
- 5 -
t8 april -2 mei
en
25 april: geen college
dr. W. Vaalburg, Groningen De mogelijkheden van positronemissie-tomografie voor het hersenonderzoek.
9 mei
prof.dr. C.H.M. Brunia, Tilburg Specialisaties van de hersenen.
]6 mei
prof. dr. J.L. Slangen, Utrecht Gedragsturende effecten van farmaca.
23 mei
dr. H.S. Verbrugh, Rotterdam Filosofische aspecten van onderzoek naar hersenengeest-relatie.
- 6 -
.a
februari
Prof.dr. F.R. Lopes da Silva, Gem. Universiteit van Amsterdam
N.[euwe :tec.h.n-teken in he:t heJL6 enondeAzoeR. bij de men6 en he:t MeA
Moderne technieken hebben nieuwe informatie over het functioneren van de hersenen verschaft. Een ervan maakt gebruik van het principe van de computer axiale tomografie (CAT). Dankzij deze methode kunnen beelden verkregen worden van opeenvolgende plekjes van de hersenen met een dikte van ongeveer 13mm, de zogenaamde CAT scans. Een nieuwe aanwinst is de combinatie van een CAT scan met het toedienen van een positron uitstralend radio-isotoop (PET). Bij deze techniek wordt een biologisch actieve chemische verbinding gemarkeerd met een radio-actieve isotoop die positronen uitstraalt. Ret uitgestraalde positron wordt onmiddellijk gecombineerd met een elektron, hetgeen resulteert in de emissie van twee gammastralen i~ tegenovergestelde richtingen. Deze dringen makkelijk door het ~ liggende weefsel heen en kunnen gedetecteerd worden buiten het lichaam door een ringvormig systeem van detectoren. Een van de eerste toepassingen van PET in de geneeskunde had tot doel de bepaling van de regionale doorbloeding van de hersenen in transversale seeties. Dit kan gedaan worden door zeer kleine hoeveelheden }]C-koolmonoxide toe te dienen. Op deze wijze is het mogelijk een herseninfarct te localiseren of zelfs de plaats van een epileptische haard te bepalen. Verder kan men van de techniek van PET gebruik maken om de locale stofwisseling in de hersenen te bepalen. Hiertoe gebruikt men een bijzondere vorm van het glucosemolecuul, deoxyglucose gemarkeerd met een fluorhoudend radio-isotoop ]8 F-2-deoxy-D-glucose, dat positronen uitstraalt. Dit deoxyglucose wordt als glucose opgenomen door de zenuwcellen, als energetisch substraat. Het molecuul wordt echter zeer langzaam afgebroken, zodat we in staat zijn om de zenuwcellen waarin de meeste deoxyglucose is opgeslagen, te visualiseren; deze zenuwcellen zijn juist degene die het meest actief zijn; ze bevinden zich in gebieden met een hoge mate van doorbloeding. Met de PET-techniek is het zelfs mogelijk om de localisatie van kleine moleculen zoals neurotransmitters binnen de hersenen te bepalen. Dit is van potentieel belang, bijv. bij de diagnose van de ziekte van Parkinson.
- 7 -
IS februari Prof.dr. C.F. Hollander, Instituut voor Experimentele Gerontologie Rijswijk
VeJtOudvU.ng van de heMenen 61..j mens en Melt; tk maa:ac.happeU.jlle en medi.hc.he c.oYt6equen.tie..& van dementie. Indien wij het somatisch verouderingsproces willen karakteriseren, dan is het niet voldoende om te stellen dat het die fenomenen zijn die wij bij 6S-jarigen en ouder waarnemen. E~n van de kenmerkende aspecten van het verouderingsproces is de achteruitgang in functie van een groot aantal, zo nietvan aIle organen. Hoewel er in de afgelopen tijd vele definities geformuleerd zijn die trachten aan.te geven wat het verouderingsproces is, benadert de door Makinodan (1977) gegeven omschrijving van het verouderingsproces het meest de situatie waarmee men te maken krijgt in de geneeskunde. De formulering van Makinodan luidt als voIgt: veroudering is een tijdsafhankelijk proces dat tens lotte resulteert in een minder adequaat reageren van het intacte organiS1l1e op prikkels uit de omgeving/hetgeen ge-paard-gaat met een verhoogde sterftekans. In dit licht bezien is het duidelijk dat veroudering een dynamisch proces is, dat niet los te zien is van groel en ontwikkeling tot volle wasdom. Het verouderingsproces is derhalve·niet een pathologisch gebeuren, maar een fysiologisch proces en een onderdeel van de biologie. Uit het bovenstaande blijkt dat, willen wij spreken over de fysiologie en de pathofysiologie van de hersenen tijdens veroudering, er een onderscheid gemaakt dient te worden tussen de processen die gerekend moeten worden tot de ouderdomsfysiologie en de stoornissen die als ziekte beschouwdworden. Mede gelet op de toenemende vergrijzing van de bevolking, zowel in absoluut getal alsmede de verschuiving naar grotere aantallen hoogbejaarden, zal nader ingegaan worden op de afgrenzing van dementie t.o.v. normale veroudering. De consequenties voor de verzorgingsbehoeften alsmede de vragen die aan het onderzoek gesteld worden, zullen worden toegelicht.
- 8 -
22 februari Prof.dr. A.M. Stadhouders, Katholieke Universiteit Nijmegen
In onze communicatie met de buitenwereld presenteren zich de signalen in een zeer uiteenlopende vorm (geluid, reuk, druk, etc.), maar in het lichaam worden al deze signalen 'vertaald' in de algemene taal van de zenuw-impuls. Deze taal is algemeen in die zin dat zij zelf geen specifieke informatie bezit. Het 'informatieve' element in de communicatie tussen zintuig en hersenen is gelegen in de select ieve werkzaamheid van de receptoren (all~en gevoelig voor geluid of licht, etc.) en het feitelijk aanwezige patroon van zenuwverbindingen tussen de zintuigen en de hersenen. In het lichaam zelf is cellulaire communicatie niet beperkt tot het zenuwstelsel. 1ntegendeel, het is een zeer algemeen fenomeen dat van bijzonder belang is bij het begrijpen van vrijwel aIle biologische functies en proeessen. Cellulaire communieatie interfereert met nagenoeg aIle takken van de biologie en de geneeskunde. Van een evolutionistisch standpunt uit gezien biedt de cellulaire communicatie aan multicellulaire organismen de mogelijkheid van nauwgezette regeling van eellulaire aetiviteit en het ontwikkelen van vereiste homeostasemechanismen. De taal waarin cellen onderling communiceren, is essentieel chemisch van aard, waardoor de mogelijkheid gecreeerd is van een welhaast onuitputtelijke diversificatie van signalen voor een grote verscheidenheid van funeties. Toch geldt ook hier dat deze chemische signalen zelf geen 'intrinsieke' betekenis hebben, maar dat hun betekenis is gelegen in de reacties die ze oproepen. Regulerende signalen in biologische systemen zijn veel meer 'uitlokkend' dan 'instruerend' met be trekking tot de response die moet komen van de in de eel aanwezige genen. De sleutel tot het begrijpen van de W1Jze waarop cellen met elkaar in gesprek zijn, ligt dus niet in de fysioehemie van de signalen zelf, maar in de wijze waarop ze door de cel worden ontcijferd. 1nmiddels weten we dat de ontvangst en de vertaling van de signalen in hoofdzaak een celoppervlakte verschijnsel is; een functie van eognitieve elementen of reeeptoren op het membraan-oppervlak. De membraan heeft dus niet alleen tot taak de metabole integriteit van de cel te handhaven,maar moet ook in staat zijn tot het detecteren van signalen, die een bepaalde celactiviteit kunnen induceren, veranderen of reguleren. De wijze waarop de celmembraan deze functie uitoefent, is nog maar zeer ten dele bekend.
- 9 -
29 februari Dr. H.P.M. Vijverberg, Faculteit der Diergeneeskunde Utrecht
Elek.:ttr.l6c.he ugen6c.happen van ioneYLkanalen in de zenuwmembltaaYL Een belangrijke taak van het zenuwstelsel is de snelle overdracht van informatie tussen verschillende delen van het organisme door middel van elektrische impulsen. Essentieel voor het functioneren van elke zenuwcel is de asymmetrische chemische gradient van zowel Na- als K-ionen en het daarmee samenhangende potentiaalverschil over de zenuwmembraan. In de rusttoestand is de membraan vrijwel ondoorlaatbaar voor Na en weinig doorlaatbaar voor K. De waarde van de rustpotentiaal van het cytoplasma ten opzichte van de externe lichaamsvloeistof ligt daarom dicht bij de chemische evenwichtspotentiaal voor K en bedraagt -70 mV. Een zenuwimpuls (a:actiepotentiaal) kan ontstaan wanneer de membraanpotentiaal tijdelijk Minder negatief (=gedepolariseerd) wordt. Een kortdurende depolarisatie veroorzaakt een snelle inwaartse stroom van een geringe hoeveelheid Na waardoor de membraanpotentiaal nog Minder negatief wordt en zelfs gedurende zeer korte tijd (~ ]/]00 s) een positieve waarde bereikt. Hierop voIgt een afname van de inwaartse Na stroom en een toename van een uitwaarts gerichte K stroom, die weer afneemt als de rustpotentiaal is bereikt. Een lokaal opgewekte zenuwimpuls wordt langs de uitloper (-axon) van de zenuwcel voortgeleid doordat steeds naburige delenvan de aktieve regio van de zenuwmembraan worden gedepolariseerd. De voortgeleidingssnelheid neemt toe met toenemende diameter van het axon. Bij aanwezigheid van een elektrisch isolerende mergschede van de zenuwmembraan kan de voortgel~idingssnelheid zelfs oplopen tot meer dan 100 m/s. Tijdens de zenuwimpuls veranderen zowel demembraanpotentiaal, de me~ braanstroom en de membraanweerstand of permeabiliteit. Met behulp van 'voltage clamp' methoden wordt het potentiaalverschil over de membraan van een enkele eel gecontroleerd en de ionenstroom door die membraan gemeten. Door veranderingen aan te brengen in de potentiaal en de hiermee gepaard gaande veranderingen in ionenstroom te meten kunnen de veranderingen in de permeabiliteit van de membraan worden bestudeerd. Uit talrijke studies is gebleken dat de doorlaatbaarheidsveranderingen van de zenuwmembraan voor Na en K plaatsvinden in specifieke molecuIaire structuren, de Na-ionenkanalen en de K-ionenkanalen. Deze ionenkanalen openen en sluiten onder invloed van de mebraanpotentiaal. Het K-kanaal bezit een 'gating'- of poort-mechanisme dat bij negatieve potentiaal is gesloten en bij meer positieve potentiaal opent. Het Na-kanaal bezit twee typen poorten, die beide geopend moeten zijn om Na door te kunnen laten. De activatie- of m-poort opent snel tijdens depotarisatie en sluit zich weer snel tijdens hyperpolarisatie. De toestand van de inactivatie- of h-poort is juist omgekeerd van de potentiaal afhankelijk en het openen en sluiten van de h-poort geschiedt trager dan bij de m-poort. Dit heeft tot gevolg dat tijdens
-
10 -
·een membraan-depolarisatie de Na-stroom eerst snel toeneemt (activeert) en vervolgens weerafneemt (inactiveert). Met name functionele aspecten van het Na-kanaal zijn uitvoerig onderzocht met behulp van de meest uiteenlopende toxinen die bepaalde functies van dit kanaal aantasten. De bewegingen van de ~poort van het Na-kanaal gaan gepaard met minieme ladingsverplaatsingen binnen de membraan, de zgn. 'gating currents'. De 'gating currents' kunnen als onderdeel van de membraanstroom worden gemeten wanneer aIle ionenstromen volledig zijn geblokkeerd en dan nog aIleen na speciale signaalbewerking. Naast Na- en K-kanalen zijn er nog verschillende andere potentiaalafhankelijke kanalen, zoals Ca-ionenkanalen en Cageactiveerde K-kanalen aangetoond. Recente ontwikkelingen in de 'voltage clamp' techniek hebben geleid tot de 'patch clamp' techniek. Hierbij wordt met behulp van een glaspipet met zeer fijne tip « 1~m) een stukje membraan van een cel geisoleerd. In een dergelijke 'patch' bevinden zich slechts enkele ionenkanalen, zodat het openen en sluiten van een enkel ionenkanaal, dat wil zeggen, de transities die plaatsvinden binnen een enkel molecuul, kunnen w~rden bestudeerd. Literatuur: Kuffler, S.W. & Nichols, J.G. (1976) From Neuron to Brain, Sinauer Associates Sunderland, Mass. USA. 2. Hille, B. (1977) Ionic basis of resting and action potentials. Handbook of Physiology. Section I: The nervous system, pp.99-136, American Physiological Society, Bethesda, USA. 3. Sakman, B. & Neher, E. (1983) Single-channel recording, Plenum Press, New York, USA. 4. Kandel, E.R. & Schwartz, J.H. (1981) Principles of Neuroscience, Edward Arnold Publ., London. I.
- 11 -
,7 maart Dr. A.M.M.C. Habets, Ned. Instituut voor Hersenonderzoek Amsterdam I. Ele.k.:tJtonlJ.6.iolog.ie van neWLona.te netweJtk.en .in vliJto
Onze hersenen verrichten een groot aantal onderscheidbare functies die ons o.a. in staat stellen zintuiglijke informatie te verwerken en adequaat te handelen. Sommige van deze functies zijn geconcentreerd in een apart deel van de hersenen, bijv. verwerking van lichtprikkels in het visuele systeem. om uiteindelijk te kunnen begrijpen hoe deze functies kunnen worden verricht, dienen we: 1. de verbindingen van de neuronale elementen van het systeem te kennen (anatomie); 2. de wijze van dynamisch interacteren van de neuronale elementen (elektrofysiologie); en 3. de moleculaire basis voor de dynamische membraaneigenschappen, membraanstructuur, transmittermechanismen, chemische coderingen (chemie). Deze aspecten worden door een aantal sprekers in het kader van dit colloquium behandeld. Dit college en dat van dr. Mastenbroek zal zich voornamelijk concentreren op het tweede aspect. In de hersenschors kan, opgrond van het~oriderlinge verbiildingspatroon van verschillende typen neuronen een onderscheid gemaakt worden in functionele eenheden (modulen). Elementen van deze eenheden kunnen echter tegelijkertijd deel uitmaken van naburige eenheden. om basis~ eigenschappen van 'locale circuits' te bestuderen is het noodzakelijk met een zo simpel mogelijk systeem te werken. In dit college zal worden ingegaan op onderzoek aan weefselkweek van hersenschors van de rat waarbij verbindingen tussen de cellen gedurende de kweekperiode worden gevormd. Dit zal aan de hand van een time-lapse filmpje worden geillustreerd. De spontane elektrische activiteit vande cellen wordt geregistreerd in de vorm van vuurpatronen, welke toegankelijk zijn voor computeranalyse. Hierbij wordt een verband verondersteld tussen de tijdsstructuur van het vuurpatroon en de connectiviteit van het neuronale netwerk. Bij de interpretatie van de vuurpatronen, wat betreft het neuronale circuit dat deze patronen genereert, blijken meerdere mogelijkheden denkbaar. Afgrenzing van interpretaties en toetsing van hypothesen ten aanzien van de generatie van spontane bio-elektrische activiteit, gegeven een bepaald neuronaal netwerk, is daarom noodzakelijk. Een mogelijkheid daartoe biedt modellering van neuronale netwerken. Aanbevolen literatuur: F.O. Schmitt & F.G. Worden (eds.) : The Neuroscienses Fourth Study Program, MIT Press, London ]979, pp.5-42, 399-4]5, 5]3-524. G. Palm: Neural Assemblies. An aIt:ernative appro-achto artificial intelligence, Springer Verlag, New York 1982. M. Abeles: Local cortical circuits. An electrophysiological study, Springer Verlag, New York ]982.
- 12 -
] maart Dr. A.J. Noest, Ned. Instituut voor Hersenonderzoek Amsterdam
11. ModeUeJr.J..ng van ne.wwna.ie ne.tweJlk.e.n Het brein is het voorbeeld par excellence van een zeer complex systeem waarin de interactie tussen en groot aantal basiselementen (ca. 1010 neuronen) aanleiding geeft tot het ontstaan van een grote varieteit aan verschijnselen op vele niveaus van organisatie en vele lengte- en tijdschalen. Voor de theoreticus vormthet een uitdaging om althans bepaalde aspecten van dit systeem zo te analyseren dat de relaties tussen de microstructuur en het functionele gedrag van het systeem inzichtelijk worden. De verschijnselen op grote lengte- en tijdschalen kunnen vaak redelijk besch~even worden door een niet al te groot stelsel van nietlineaire differentiaalvergelijldngen, maar het is vrijwel ondoenlijk om op deze wijze de meer microscopische effecten analytisch te behandelen. In dergelijke gevallen kan beter een numeriek simulatiemodel worden toegepast, waarbij men het systeemgedrag als functie van de modelparameters op quasi-experimentele wijze kan bestuderen. Tevens kunnen zo verklaringen van het systeemgedrag worden getoetst. In de voordracht zal allereerst aan de hand van enkele voorbeelden een samenvatting van de ontwikkeling van de neuronale netwerktheorie en simulatie worden gegeven (zie ook MacGregor & Lewis). Daarna zal de recente opkomst van beschrijvingen in termen van cooperatieve en competitieve interacties worden behandeld (zie Amari & Arbib); deze aanpak biedt uitzicht op een aansluiting met de omvangrijke theorie van de collectieve effecten in de fysica. Tenslotte zal het theoretische en numerieke modelwerk worden gepresenteerd dat op het NIH wordt ontwikkeld om het ontstaan van bioelektrische activiteit in kweken van hersenschors te beschrijven. Literatuur:
A. Amari & M. Arbib (eds.): Competition and Cooperation in Neural Nets Lecture Notes in Biomathematics, Vol.45 Springer Verlag, New York 1982. R.J. MacGregor & E.R. Lewis: Neural Modeling Plenum Press, New York 1977.
-
13 -
14 maart Dr. H.A.K. Mastebroek, Rijksuniversiteit Groningen
Het visuele systeem van insekten is buitengewoon regelmatig gebouwd. Na de retina voIgt een aantal lagen van neuronen (ganglia). Elke laag bestaat uit een retinotoop geordende verzameling van kolommetjes van neuronen. BIke kolom in elke laag correspondeert met een enkele visuele as in het blikveld van het samengestelde facetoog van het insekt. De laatste laag van neuronen (te vergelijken met de cortex in gewervelden) bevat een aantal reuze-neuronen die de activiteit van aIle kolommetjes in dit laatste ganglion integreren. Deze neuronen zijn gevoelig voor beweging in het visuele veld van het oog. Door met behulp van micro-elektrodes de signalen van deze "bewegingsdetectoren" te registreren is het mogelijk allerlei eigenschappen van het visuele systeem te bestuderen. Na een beknopte inleiding over de architectuur van het visuele systeem van insekten, wordt in dit college besproken hoe met behulp van modellen die gebaseerd zijn op gedragsexperimenten het zenuwnetwerk van insekten stap voor stap kan worden gerelateerd aan de modelcomponenten en omgekeerd. Getoond wordt dat het bewegingsdetectiemodel niet aIleen de activiteit van het zenuwnetwerk en het gedrag van het insekt goed beschrijft, maar ook de responsies in reactie op velerlei optische stimuli nauwkeurig kan voorspellen.
- 14 -
21
m~art
Dr. K.J. de Neef, Organon Oss
Men6elijke
h~enen,
een wei
ze~ eomplexne~onal netw~.
De hersenen zijn opgebouwd uit een complex systeem van vele neuronale netwerken, vaak van aanzienlijke lengte. Op verschillende niveaus zijn deze gegroepeerd in kernen, gebieden waar vele cellichamen van zenuwcellen bij elkaar liggen. Van daaruit verlopen de uitlopers van deze cellen, de axonen, naar andere plaatsen in de hersenen en geleiden zo informatie van de ene kern naar een andere. Ret stelsel van kernen met ertussen liggende zenuwbanen vormt te zamen de hersenen. Veel delen van de hersenen zijn gespecialiseerd in ~~n of meer specifieke functies. Zo kan het verband tussen de bouw en de functie van hersendelen worden onderzocht. In dit college zullen hiervan een aantal voorbeelden worden besproken en zal de toehoorder aan de hand van resultaten van recent onderzoek getoond worden hoe dergelijke inzichten verworven worden. Na afloop heeft men een globaal inzicht in de bouw van de hersenen van de mens, alsmede kennis van enkele spectaculaire onderzoekstechnieken.
-
15 -
28 maart Prof.dr. J. Bruinvels, Erasmus Universiteit Rotterdam
Chemi-6c.he a.6pecten van .in60Jrma.ti..e-oveJl.clJta.c..M: in !lR.i..o.:tie tot de weJtk..,[ng van geneumiddelen
Het centraal zenuwstelsel (c.z.s.) wordt gevormd door de grote hersenen, kleine hersenen en ruggemerg. Het c.z.s. bestaat uit ca 50 miljard zenuwcellen die veelvuldige contacten met elkaar onderhouden via uitlopers van de cellen, de zogenaamde axonen. Iedere eel bezit een axon dat gericht is op een andere eel, maar is van het celmembraan gescheiden door een nauwe spleet die men synaptische spleet noemt. De informatie-overdracht van de ene op de andere eel wordt tot stand gebracht door relatief eenvoudige chemische verbindingen (neurotransmitters). De zenuwcel is in inactieve toestand gepolariseerd, dat wil zeggen de eel heeft een negatief potentiaal ten opzichte van de extracellulaire vloeistof. Indien een zenuwcel geprikkeld wordt (elektrisch of door andere stimuli zoals licht, geluid en temperatuurverandering) wordt de eel gedepolariseerd en wordt deze elektrische verandering langs het axon naar het axonuiteinde geleid. In dit axonuiteinde bevinden zich de neurotransmitters die tengevolge van depolarisatie afgegeven wordt;De neurotransmitter zal de "aansluitende" eel weer depolariseren via een interactie met specifieke receptoren die in het membraan van de te activeren eel liggen. Het axonuiteinde bezit enzymen die verantwoordelijk zijn voor de synthese van de neurotransmitter. Ook zijn in of buiten het axonuiteinde enzymen aanwezig die verantwoordelijk zijn voor een snelle inactivering van de neurotransmitter. Deze processen, die min of meer specifiek zijn voor een bepaalde neurotransmitter, kunnen door een groot santal lichaamsvreemde stoffen (o.a. geneesmiddelen) op positieve of negatieve wijze beinvloed worden. Op deze wijze kan men de werking van bepaalde zenuwvezels versterken of verzwakken. Oak in het lichaam gevormde (fysiologische) substanties kunnen de activiteit van zenuwvezels beinvloeden. Aan de hand van een aantal neurologische en psychiatrische ziektebeelden zal nader worden ingegaan op de werking van een aantal geneesmiddelen en fysiologische substanties.
-
16 -
-4 april
Prof.dr. W.H. Gispen t Rijksuniversiteit Utrecht
Peptide hormonen en bepaalde brokstukken daarvan die geen endocriene activiteit meer hebben t blijken bepaalde gedragingen van proefdieren te kunnen beinvloeden t waarschijnlijk via een direct effect op bepaalde hersenstructuren. Zich op deze gegevens baserend t formuleerde De Wied in 1964 zijn neuropeptide concept. Later werden in de hersenen van zowel dier als mens neuronale netwerken aangetroffen die zulke gedragsactieve peptiden bleken te bevatten. Voor de verschillende gedragseffecten van deze peptiden zijn in het laboratorium reladef eenvoudige testen ontwikkeld waarmee men bijv. structuurwerking t dosiswerking e.d. kan bestuderen. ACTH en verwante peptiden hebben een invloed op motivatie voor het uitvoeren van of het aanleren van gedrag. Testen die hiervoor gebruikt worden zijn o.a. actief voorwaardelijk vermijdingsgedrag t poetsgedrag e.d. Ook sociaal gedrag van rat ten blijkt te kunnen worden beinvloed door zulke peptiden. Vasopressine en verwante peptiden beinvloeden vooral het opslaan en terugroepen van aangeleerd gedrag. Zo'n werking kan worden bestudeerd met behulp van een passieve voorwaardelijke vermijdingstest. De antipsychotische werking van bepaalde endorfinen werd ontdekt omdat deze peptiden in een aantal laboratoriumtesten de werking van neuroleptica nabootsen. Op grond van bovenbeschreven en soortgelijke observaties werd gepostuleerd dat afwijkingen in concentratie van natuurlijk voorkomende gedragsactieve peptiden in bepaalde hersengebieden van dier en mens oorzaak zouden kunnen zijn van gestoord gedrag. Herstelvan zo'n verstoorde neuropeptidenbalans zou een mogelijkheid voor een biologischpsychiatrische therapie kunnen zijn. . (Tijdens de voordracht zal een aantal gedragsopstellingen worden gedemonstreerd.}
- 17 -
4 april Dr. J.M. van Ree, Rijksuniversiteit Utrecht
De uitkomsten van proefdierenonderzoek heeft geleid tot de hypothese dat bepaalde neuropeptiden betrokken zijn bij specifieke hersenprocessen. Stoornissen van deze processen bij de mens zouden een gevolg kunnen zijn van een functioneel tekort aan neuropeptiden. Het toedienen van de betreffende neuropeptiden aan personen met dergelijke stoornissen zou derhalve gunstig kunnen werken. Een aantal voorbeelden van klinische onderzoekingen naar de effectiviteit van neuropeptiden zal worden besproken. - Aan ACTH verwante neuropeptiden bevorderen de motivatie, de attentie en de concentratie en verbeteren het sociale contact. Deze peptiden zouden nuttig kunnen zijn bij leerstoornissen en bij het ouder worden als motivatie en concentratie gestoord zijn. - Vasopressine en verwante neuropeptiden bevorderen het vastleggen van informatie en het terugroepen van eenmaal vastgelegde informatie. Deze peptiden zouden toegepast kunnen worden bij patienten met geheugenverlies als gevolg van bijv. ongelukken, operaties en ouderdom. - Aan vasopressine verwante neuropeptiden verminderen dierexperimentele verslaving aan heroine. Ook bij heroineverslaafden is een gunstige invloed van een van dezeneuropeptiden gerapporteerd. - Behandeling van schizofrene patienten met de neurolepticu~achtige neuropeptiden, y-type endorfine en ceruletide, veroorzaakt een antipsychotisch effect in een deel van de patienten. Besproken zullen worden de karakteristieken van de patienten die goed op deze peptiden reageren. Het is te verwachten dat het neuropeptidenonderzoek zal leiden tot een meer doelgerichte therapie van gedragsstoornissen en psychopathologische syndromen dan de momenteel toegepaste therapie met psychofarmaca.
-
18 -
.)) april Prof.dr. L.H. van der Tweel, Laboratorium voor Medische Fysica, Gemeente Universiteit van Amsterdam
Hd oog van de men6 en hd bltun van de nlJ.6.iC1.UJ Het menselijke gezichtsvermogen is wellicht het belangrijkste zintuigorgaan en tegelijkertijd het meest gecampliceerde waarnemingssysteem"dat bestaat. De retina vormt een deel van de hersenen en met 40 miljoen receptoren en miljoenen schakelelementen wordt het optische signaal in de retina voorbewerkt. De fysicus heeft slechts beperkte hulpmiddelen om het systeem aan te pakken. Toch heeft voor flikkerend licht, zoals "life" gedemonstreerd zal worden, een ~~n kanaalsaanpak nog succes ook. Fourier-concepten bieden hierbij belangrijke handvaten. In de diverse transformaties worden elektrochemische signalen van discrete en analoge aard afgewisseld. De analoge signalen geven aanleiding tot elektro-retinogram en elektroencefalogram. Deze zijn natuurlijk objectief meetbaar en zo kon voor flikkerend licht een goed passend model opgesteld worden. Het zien is echter niet geent op helderheids-variaties in de tijd, doch op zulke in de ruimte: het spatieel contrast. Dit contrast kan psychofysisch onderzocht worden, maar ook heel goed elektrofysiologisch. De letterkaart van de oogarts is een instrument hiertoe, maar in ons onderzoek is er voorkeur geweest voor meer redundante patronen zoals schaakborden. Ook deze stimuli zullen gedemonstreerd worden en hun betekenis voor de kennis van het contrast-zien met behulp van de zogenaamde "Evoked Potentials" zal aan de hand van enig experimenteel materiaal aangeduid worden. Dat dit ook implicaties voor de kliniek inhoudt, is weI altijd gehoopt, maar er zal getoond moeten worden dat dit inderdaad het geval is. Bij aIle proces-bestudering wordt niet alleen gestreefd naar het vinden van correlaten, maar de systeemanalytische benadering geeft ook mogelijkheden om volgordebepaling van bewerkingen te verrichten. Ret betoog zal hier en daar met demonstraties aangevuld worden.
-
19 -
i
mei Dr. W. Vaalburg, Acad. Ziekenhuis Groningen, Afd. Nucleaire Geneeskunde
Positron-emissietomografie (PET) is een nieuwe onderzoekmethode waarmee kwantitatief biochemische en fysiologisc~e processen die zich in weefsels van levende organismen afspelen, gemeten kunnen worden. De methode is voor patienten nauwelijks belastend. Een radiofarmacon, gemerkt met een kortlevend positron emitterend radionuclide zoals llC(Tl~20 min.), 13N(Ti=10 min.), wordt intraveneus of via de ademhaling van de patient toegediend, waarna het aan het metabolisme gaat deelnemen. In het lichaam zal het een positron uitzenden, dat omgezet wordt in twee gammafotonen die onder een hoek van 1800 worden uitgezonden. Deze gammastraling wordt geregistreerd door twee tegenover elkaar geplaatste detectoren, die in cotncidentie geschakeld zijn. Een computer wordt gebruikt om de ruimtelijke verde ling van het radionuclide te reconstrueren. Door het kwantitatieve karakter van de informatie, en een juiste compartimentenanalyse kunnen PET-gegevens vertaald worden in termen van absolute fysiologische en metabole parameters: in vivo-biochemie. PET-onderzoek van o.a. hart, hersenen, longen en tumoren heeft reeds tot klinisch toepasbare resultaten geleid. Omdat bij de mens, de hersenen voor diagnostisch functie-onderzoek tamelijk ontoegankelijk zijn, is PET juist op dit gebied van groot belang. Van veel degeneratieve afwijkingen is bekend dat ze gecorreleerd zijn aan een afwijkend glucosemetabolisme, een veranderde zuurstofcons~tie of een verminderde doorbloeding van het hersenweefsel. Andere parameters van de hersenen, die in vivo met PET te meten zijn zijn o.a. het regionale bloedvolume, de integriteit van de bloedhersen-barriere, de eiwitsynthesesnelheid, en de receptorbinding. Een verdieping van de inzichten in de neurochemische achtergronden van normaal en afwijkend gedrag, in combinatie met de mogelijkheden van PET, zal zeker een nieuw licht werpen op neurologische en . psychiatrische ziektebeelden.
- 20 -
9 mei Prof.dr. C.H.M. Brunia, Ti1burg
De comp1exiteit van ons gedrag hangt samen met die van onze hersenen. In vroeger tijden heeft men a1 gemeend dat bepaalde functies aan bepaa1de hersenschorsgebieden gekoppeld waren. De "freno1ogie" uit het ver1eden is vervangen door serieus onderzoek, waarin geprobeerd wordt nauwkeurig omschreven gedragsfuncties met fysiologische processen in bepaalde hersengebieden in verband te brengen. Onze orientatie in de ruimte, de functie van onze zintuigen en de organisatie van onze motoriek, onze spraak en de ve1e andere symhoo1functies waarover mensen beschikken, hebben, op zijn minst ~edee1 telijk, een "eigen terrein" in de hersenen. Een aanta1 van deze neuropsychologische samenhangen tussen hersenen en gedrag zullen nader onder de loupe worren genomen.
)6 mei Prof.dr. J.L. Slangen
Gedlr.a.g.6,tWLe.nde e66ecten va.n 6aJtma.ca. Ret verband tussen een stimulus en de reactie die hij uitlokt is in veel gevallen complex. De waarneming van een visuele stimulus hangt niet aIleen af van de verschillende coderingen in het sensorische kanaal, maar ook van neurale gebeurtenissen in de hersenen die samenhangen met wat we aandacht, geheugen, motivatie en in het algemeen de Ittoestandlt van het organisme noemen (denk bijv. aan hormonale condities en nivo van Itactivatie lt ). Recente gegevens hebben duidelijk gemaakt dat zulke toestanden niet slechts globale achtergrond-condities vormen voor de effecten van acute stimuli, maar dat zij zelf pregnante stimuluseigenschappen kunnen hebben. Aan de hand van onderzoek met farmaca zal worden uitgelegd hoe vastgesteld kan worden dat Ittoestandenlt als stimulus kunnen functioneren. In het bijzonder zal aandacht gegeven worden aan de rol van farmaca als discriminatieve stimulus. Een discriminatieve stimulus geeft richting aan gedrag, doordat het subject geleerd heeft welke gevolgen dat gedrag heeft in aanwezigheid van die stimulus. Discriminatieve stimuli zijn psychologisch interessant vanwege hun sterke invloed op gedrag. Even plotseling als een discriminatieve stimulus verschijnt, stijgt de neiging een bepaald gedrag uit te voeren. En zodra zulk een stimulus verdwijnt, verliest het subject de neiging dat gedrag uit te voeren. Ret zijn vooral de psychofarmaca die discrimineerbaar zijn als stimulus en die als discriminatieve stimulus kunnen fungeren. Daaram moeten we de effecten van deze farmaca onderscheiden in ongeconditioneerde en geconditioneerde effecten. De studie van deze effecten is een mauier am de werking van de hersenen te onderzoeken.
- 22 -
23mei Dr. H.S. Verbrugh, Erasmus Universiteit Rotterdam
Ei.i.o.606.i.Ac.he a.opecten van. he:t ondeJtzoek.
naaJL
de hvu,ene.n-geut-lte.la;Ue
De moderne wetenschapstheorie heeft aan het licht gebracht dat onderzoek nooit los gezien kan worden van de culturele, tijd- en plaatsgebonden denkramen waarbinnen het verricht wordt. Dit geldt weI bij uitstek voor het onderzoek naar de relatie tussen hersenen en geest waarvan al zonder enig doordenken evident is dat er filosofische en waardebepaalde factoren in meespelen. Wanneer men zich ervan bewust is welke cultuurgebondendenkramen in het geding zijn bij een bepaald soort onderzoek, is in principe de mogelijkheid gegeven een "meta-standpunt" in te nemen en zich te verbeelden hoe onderzoek(sresultaten) eruit zou(den) kunnen zien wanneer deze factoren niet of in andere zin in het onderzoek zouden doorwerken. (De voor de hand liggende vraag of het ooit mogelijk is zodanig onderzoek op te zetten, dat het innemen van een "meta-standpunt" niet meer mogelijk is, c.q. niet meer hoeft of zijn zin verliest, blijft hier buiten beschouwing. Het gaat er hier aIleen om dat "meta-standpunten" de context waarbinnen men een onderzoek filosofisch bekijkt kunnen verruimen en verbreden.) In de lezing zullen vier cultuurgebonden, in de historische ontwikkeling van de geneeskunde gegeven, denkramen geexpliciteerd en toegelicht worden die, ieder afzonderlijk, de. context waarbinnen de licha~geest-relatie onderzocht wordt beperken zonder dat men zich daar als regel van bewust is. Deze vier zijn, met tussen haakjes het alternatief dat als "meta"'standpunt" in de lezing zal worden ingenomen en verdedigd: 1. de onveranderlijkheid, het statische karakter van de werkelijkheiCf,de impliciete· over1:uigingdat. de Werkelijkheid in wezen niet verandert als gevolg van ons onderzoek (hiertegenover de visie dat elke VOrIn van onderzoek het "object" van onderzoek op een of andere wijze beinvloedt, dus verandert); 2. het nominalisme, de opvatting dat begrippen willekeurig bedachte namen zijn voorstukjes waargenomen werkelijkheid zonder enige reEae band met die werkelijkheid (hiertegenover het realisme, d.w.z. de visie dat onze algemene begrippen de hoogste graadvan werkelijkheid hebben die we kunnen kennen); 3. het reductionisme, d.w.z. de grondhouding die de realiteit onder beheersing wil brengen en hiertoe fragmenteert (versus het holisme dat juist steeds grotere gehelen en verbanden onderzoekt) 4: de sinds de Franse filosoof Rene Descartes (ca. 1650) bestaande "Cartesiaanse kloof" tussen lichaam en geest als behorende tot onoverbrugbare categorieen van de werkelijkheid (met als moderne visie het "post-Cartesiaanse" idee van de polaire eenheid van lichaam en geest).
- 23 -
-Literatuur: H.S. Verbrugh: Nieuw besef van ziekte en ziek zijn over veranderingen in het mensbeeld van de medische wetenschap De Toorts, Haarlem 1983. H.S. Verbrugh:The Mind - Body Problem: A reappraisal of some underlying philosophical notions, in: J. Korf & L. Pepplinkhuizen (eds.): Depression, An integrated view TGO, Drachten 1983.
- 24 -
Prof.dr. J. Bruinvels Erasmus Universiteit Rotterdam Afdeling Farmacologie Postbus 1738 3000 DR Rotterdam Tel. (010)-635395/635400 Prof.dr. C.H.M. Brunia Katholieke Hogeschool Tilburg Vakgroep Fysiologische Psychologie Postbus 90153 5000 LE Tilburg Tel. (013)-662400/(076)-659310 Prof.dr. W.H. Gispen Rijksuniversiteit Utrecht Interfacultair Instituut voor Moleculaire Biologie Transitorium 3, Padualaan 8 3584 CH Utrecht Tel. (030)-532995 Dr. A.M.M.C. Habets Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek Ydijk 28 1095 KJ Amsterdam Tel. (020)-948532 Prof.dr. C.F. Hollander Instituut voor Experimentele Gerontologie Postbus 5815 2280 HV Rijswijk Tel. (015)-136940 Prof.dr. F.H. Lopes da Silva Gemeentelijke Universiteit van Amsterdam Faculteit voor Dierfysiologie Kruislaan 320 1098 SM Amsterdam Tel. (020)-680551, tst. 127 Dr. H.A.K. Mastebroek Rijksuniversiteit Groningen Laboratorium voor Algemene Natuurkunde Westersingel 34 9718 CM Groningen Tel. (050)-]15211
- 25 -
pro K.J. de Neef Organon International BV Afd. Medical Research and Development Unit Postbus 20 5340 BR Oss Tel. (04120)-62450 Dr. A.J. Noest Nederlands Instituut voor Rersenonderzoek Ydijk 28 1095 KJ Amsterdam Tel. (020)-948532 Dr. J.M. van Ree Rijksuniversiteit Utrecht Rudolf Magnus Instituut voor Farmacologie Vondellaan 6 3521 GD Utrecht Tel. (030)-880521 Prof.dr. J.L. Slangen Rijksuniversiteit Utrecht Subfaculteit Psychologie/Vakgroep Psychofysiologie Sorbonnelaan 16 3508 TB Utrecht Tel. (030)-531599 Prof.dr. A.M. Stadhouders Katholieke Universiteit Nijmegen Laboratorium voor Submicroscopische Morfologie Geert Grooteplein Zuid 24 6525 GA Nijmegen Tel. (080)-514329 Prof.dr. L.R. van der Tweel Universiteit van Amsterdam Laboratorium voor Medische Fysica Rerengracht 196 1016 BS Amsterdam Tel. (020)-245365 Dr. W. Vaalburg Academisch Ziekenhuis Afd. Nucleaire Geneeskunde Oostersingel 59 9713 EZGroningen Tel. (050)-114356 Dr. H.S. Verbrugh Erasmus Universiteit Rotterdam Afd. Pathologische Anatomie II Postbus 1738 3000 DR Rotterdam Tel. (010)-635704
- 26 -
Dr. H.P.M. Vijverberg Faculteit der Diergeneeskunde Vakgroep Veterinaire Farmacologie en Toxicologie Postbus 80176 3508 TD Utrecht Tel. (030)-733614
Co8rdinator: Ir. A.J. KrUger Gebouw N-laag TH-Eindhoven Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel. (040}-474285, bgg (040}-475375 (bureau BMGT)
- 27 -
1.
The Brain: een verzameling artikelen uit een themanummer van Scientific American (september 1979) Freeman.
2.
E. Kandel & J.H. Schwartz Principles of neural science, Edward Arnold (1981)
3.
B. Alberts Molecular Biology of the Cell Garland Publishing (1983) Dit laatste boek is zeer modern opgezet en dient aan vele universiteiten als basis voor de opzet van een nieuw onderwijsprogramma. De hoofdstukken 13 en 18 bevatten veel waardevolle informatie met betrekking tot deze cyclus.
4•. Open Universiteit Cursus: SD286-Biology, Brain and Behaviour (1981) Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module Module
A An introduction to brain and behaviour BINeuronal structure and function B2 Neuronal systems 83 Brain and spinal cord 84 Comparative motor systems Cl Plasticity and specificity in the nervous system C2 Learning, memory and the bralii~ C~ The hippocampus C4 Motivation C5 Chemical pathways in the brain C6 Pain' C7 The visual system and visual perception C8 Agression C9 Hormones and sexual behaviour CI0 Mother/father relationships D1 Determinants of behaviour D2 Minds, brains and consciousness D3 Madness, sanity, therapy and control.
Ook deze cursus is zeer modern opgezet. Inlichtingen bij de TH-boekhandel in het hoofdgebouw.
- 28 -
-Appendix
Uit:
A Short Textbook of Psychiatry
(W.L. Linford Rees)
HOSPITAL STATISTICS CHAPTER SEVENTEEN
This is the simplest method of obtaining information relating to the prevalence of mental illness. It concerns information on patients admitted to psychiatric hospitals or to psychiatric beds in general hospitals. Hospital statistics give a lower figure for prevalence than studies in the community and need to be supplemented by data from other sources. There are 194260 beds for mental illness and mental subnormality, according to the 1963 census, in England and Wales. Psychiatric hospitals and hospitals for mental subnormality constitute nearly half of all the hospital beds in England and Wales. First admission rates give some indication of the inception rate of mental illness in the community. In general, those for single persons exceed those for persons who have been married at some time. There is a striking increase in admission rate with increasing age. The point prevalence of mental disorder requiring inpatient care in mental illness hospitals is 283 per 100 000 population for England and Wales (1963 census). It was estimated in 1956 that of all people aged 65 and over, one in 109 was resident in a mental hospital. In anyone year, one person in every 1000 is admitted to a mental hospital for the first time in England and Wales. Out of every 100 persons born who do not die young, 6 or 7 will at some time be admitted to a mental hospitat~
EPIDEMIOLOGY AND SOCIAL PSYCHIATRY Epidemiology is the study ofhealth and disease in the community. The uses to which epidemiology can be applied are as follows: (1) to delineate the historical trend ofdiseases. (2) to estimate the incidence ofdiseases in the population. (3) to assess the working of Health Services. (4) to estimate the risk of the individual developing a particular disease. (5) to complement the clinical picture of disease of which only a part is visible to the clinician. (6) to describe and distinguish syndromes and search for causes of diseases. The principles of epidemiology as a science were established over a century ago by Snow who demonstrated that cholera was conveyed by sewage-contaminated water. The application of epidemiological methods to infectious diseases was also applied to non-infectious diseases, e.g. the discovery that pellagra was due to a dietary deficiency and, more recently, the discovery of a causal relationship between cigarette smoking and lung cancer.
MEASUREMENT OF PSYCHIATRIC MORBIDITY
SURVEYS OF GENERAL PRACTICES
In order to ascertain the prevalence of mental illness in a community, three steps 8R required: (1) to define what sbalI be meant by a case ofmental illness. (2) to define the population at risk. (3) to ascertain the number ofcases in that population. Morbidity data are obtained f:-::m the following sources: .(a) hospital statistics. (b) information derived from those on sickness benefit collected by the Department of Health and Social Security. (c) surveys to ascertain the number of patients mentally ill in a random sample of the population using either (i) the birth register method which consists of studyIng all persons or a sample of them, born in an area during a certain period of time or (ii) census or cross sectional method which is the study of the population of a particular area at a point in time or during a defined period of tim~
Neurosis
I
N \0
covering a ten-year period, tnd the monthly prevalence rate for all types of mental and nervous i eo to be 6'S per cent for mateS and 16·3 per cent for femaleS. OUt of ew:ry 1000 days of incapacity in men, psychoses accounted for 43, neuroses 38 and, in women, the corresponding figures were 45 and 69. For both sexes combined it is 47 per 1000 for psychoses and for neuroses. One in twenty of all men and women incapacitated on a particular day were recorded as psychotic and 1 in 25 men and 7 in 100 women were recorded as neurotic. It has been estimated that psychiatric patients account for 10 per cent of a general practitioner's work and the average attendance of a psychiatric patient was 5 consultations per year, compared with 3 for the non-psychiatric patienL Suicide
Statistics from the World Health Organisation have recently shown that suicide rates tend to remain relatively constant for each country, although differing considerably between different countries. ... -The rate per 100000 population in England and Wales is roughly 11·5, Sweden 17, the United States 10·5, Northern Ireland 5, Republic ofIreland 3'2, Israel 6·4, Australia 11'9, France 15·9, West Berlin 37, Hungary 24, Japan 20. It has been shown that the incidence of suicide in various London boroughs was correlated with indices of social isolation, mobility, divorce and illegitimacy but not with unemployment or over-erowding. Suicide rates are higher in the upper social classes except in the older age groups when the rate is greatest in the lowest social classes. This suggests that different factors operate in the older groups where social isolation has been shown to be an important factor. Psydlosomatic DiIorders It has been estimated that a man aged 35 will run the risk of I in 8 chances of coronary heart disease, 1 in 10 of peptic ulcer; 33 per cent of men reaching·35 will die before they reach 65 compared with just over 20 per cent of women. Epidemiology can sometimes help in the identification ofsyndromes. This was shown clearly in the case of peptic ulcer; mortality rates in different social classes showed that there were two conditions to be studied namely gastric ulcer and duodenal ulcer. Coronary disease has a particularly high mortality in Class 1. Although diet was considered to be the important factor, recent investigations have suggested that the differences are the product of a connection between coronary heart disease and physical activity of work. The higher the status the more light thejob.
The class distribution seems to be mainly dependent on the proportion of light and heavy workers in each class. Social Class It has been known for many years that schizophrenia is relatively more common in unskilled workers than in pcofessional or business men. It has been found in U.S.A. that the rate of schizophrenia was ten times as great in the lowest as in the highest social class. The figures for England and Wales for first hospital admissions indicate that schizophrenia is four times greater than in the highest social class. The two possible reasons for this association are that the stresses associated with the conditions in Social Class 5 are conducive to the development of schizophrenia or that schizophrenic patients, as they deteriorate, drift downward into these areas. The main evidence of an individual downward drift is the abili of schizophrenic patients to win iSh places in schools, though they end up in semi~skilled or unskilled jobs. The discrepancies in social performance between father and son could be mainly attributable to the effects of the disease process. The social drift appears to affect the highest and lowest social classes most severely. The findings suggest that gross socio-economic deprivation is unlikely to be a major aetiological factor in schizophrenia.
Marital Sta.... It has been shown that there is a higher proportion of single people
amongst those admitted to mental hospitals as compared with the general population, with a considerable proportion of this excess due to those admitted with a diagnosis ofschizophrenia. There are two possible explanations for this; firstly that the preadmission states of the disease militate against marriage or that marriage protects the individual against the psychosis. Culture aDd Mental Disorder It is tempting to associate the incidence of mental disorder with the complexity of civilisation and this is related to the idea that the 'noble savage' is free from mental disease. Investigations of the Hutterite communities in North America suggested that the incidence of mental disorder was lower than that in the general community. Hutterite communities are relatively stable and isolated communities living under peaceful agricultural conditions with firm religious convictions but, in fact, a detailed study of mental health showed that the incidence of severe mental disorders is similar to that found in other population surveys. There is a relatively high proportion of manic-depressive illness and a low incidence of schizophrenia, but
I W
o I
CHAPTER EIGHTEEN
genetic factors may be responsible for this as most of the Hutterites were derived from a group of people who came from Russia in the late 19th century. Epidemiological studies have shown that the valid differences in suicide rates in different countries appear to have a bearing on social pressures relating to the act of suicide. The incidence of ma'or chosis such as manic-de ressive illness ~nd sc pbrema is remar bly similar in d' erent co~ntries and diff~ ent cultures. This suggests that factors other than social factors playa substantial part in the genesis ofthese conditions. It seems probable that schizophrenia and pre-schizophrenic states have a selective influence on a persons' choice of occupation, mobility between one country and another, a decision whether to marry or not, and that a large proportion ofschizophrenics are to be found among low status occupations, emigrants and the unmarried. Schizophrenics tend to move down the social scale and into socially disintegrated areas of cities. There is thus little evidence that the major mental illnesses are significantly correlated to the complexity ofcivilisation.
FURTHER READING Aspects 0/ Psychiatric Research edited by D. Richter, J. M. Tanner, Lord Taylor and O. L. Zangwill. Oxford University Press, London.
PSYCHOSOMATIC DISORDERS
DEFINITIONS The term psychosomatic has two main usages: (l) it is applied to an approach to illness in general, in which the physician pays due attention to psychological and social as well as physical factors. Used in this sense the term is applicable to all illnesses. (2) the term psychosomatic is also applied to denote a group of disorders in which emotional factors have a demonstrable role in aetiology. These are disorders manifesting a physical lesion in which emotional and physical factors may exert a causative role.
CHARACTERISTICS A list of these disorders is given in the Table below. They have certain features in common. (I) Emotions precipitate attacks of the illness; this may be demonstrable by clinical observation or reproduced under experimental conditions. Emotional changes may increase the severity of an attack, if already present, or prolong its duration. TABLE 2 SOME COMMON PSYCHOSOMATIC DISORDERS (1) Respiratory Disorders (a) Asthma (b) Vasomotor rhinitis
(c) Hay fever (2). Gastro-intestinal Disorders
(a) Peptic ulcer (b) Colonic disorders (3) Skin Disorders (4) Disorders of Muscles and Joints (a) Rheumatoid arthritis (b) "Fibrositis" (5) Endocrine Disorders (a) Hyperthyroidism (b) Diabetes mellitus
(6) Cardiovaseular System (a) Essential Hypertension (b) Coronary disease (c) Cerebrovascular disease (d) Migraine
(7) Disorders assoclated with Meustrual and Reproductive Functions (a) Amenorrhoea and Oligomenorrhoea (b) Dysmenorrhoea (c) Menorrhagia (d) Premenstrual tension (e) Menopausal Disturbances
(2) A correlation is observable between the oceurrence of stressful ' life experience and the onset of these disorders, or with recurrence of attacks during the course of the illness. (3) They exhibit a differential sex incidence. For example asthma before puberty is twice as common in boys as in girls, whereas after puberty it is more common in women than in men. Chronic urticaria and thyrotoxicosis are more common in women; peptic ulcer, coronary thrombosis and arterial hypertension more common in men. (4) Psychosomatic disorders often run a phasic course. (5) Most of the disorders fulfilling the above criteria show evidence of a genetic and constitutional predisposition. Not infrequently other members of the family suffer from the same or allied conditions.
introduce the allergen by means of an aerosol. If ventilation is reduced by more than 10 per cent, it is diagnostic of an attack ofasthma. (3) psychological faclors. Emotional tension is the most important of the various psychological factors. It may be of any form-anxiety, indignation, resentment, humiliation, grief, joy, laughter and even pleasurable anticipation of going out on a desired social occasion.
_Dominant . . Subsidiary
CJ UnimpOrtant W
FIG. 8 Aetiological factors in asthma
Vasomotor Rhinitis
RESPIRATORY DISORDERS Asthma Asthma is characterised by recurrent attacks of dyspnoea, with difficulty and prolongation of the expiratory phase and aceompanied by wheezing and, usually, with intervening periods of freedom. The mechanism underlying an attack is a narrowing of the lumen of the smaller bronchi, arising either from constriction of the circular muscle of the bronchus and/or swelling of the bronchial mucosa. An additional factor in some patients is increased muscular tension of the muscles of the larynx and chest wall, which can also influence the degree ofdyspnoea. Studies of a random sample of asthmatic patients of all ages reveal a multiplicity of causal factors, the three most important being: (I) infections, particularly of the upper and lower respiratory tract. (2) allergic factors. In asthma the allergens commonly found are house dust, pollen and sometimes ingestants and injectants. A convenient method of investigating the role of suspected allergens is to measure the patient's respiratory movements with a spirometer and to
Vasomotor rhinitis is characterised by paroxysmal attacks of rhinorrhoea with sneezing and nasal blockage. During the attack there is profuse secretion of the glands of the nasal mucosa, increase in thickness and vascularity of the mucous membrane. As with asthma, the three most important factors are allergens, infections and emotional factors and multiplicity is the rule. Hay Fever Hay fever is an allergic disorder par excellence. It is, by definition, an allergic reaction to pollen on the part of the nasal mucous membrane, conjunctivae and mucous membranes of the pharynx and upper respiratory tract. It is seasonal and the attacks ace closely correlated with the amount ofcirculating pollen.
Allergy and Emotions Under experimental conditions, subjects have been investigated in a specially prepared room in which a constant amount of pollen was circulated by means of a fan and the nasal mucosal reactions were recorded by objective methods including vascularity, thickness and
N
amount of secretion. It was found that the reaction to a given amount of pollen was greater if the patients were in an emotionally tense state or ifthey had a preceding infection. Similar observations have been demonstrated in asthma, when a known allergen was introduced by an aerosol and the reactions measured by a spirograph. The reaction to a given amount of allergen is much greater when the patient is tense than when he is relaxed. This summation of effects between emotions and allergy was noted a long time ago by the famous French physician Trousseau, who .was an asthmatic sufferer. One day he caught his coachman stealing oats from his stable; Trousseau was very angry and wanted to tell him off but was unable to do so because he was seized with the most severe attack of asthma that he had experienced and, when describing it later, he realised that it must have been a combination of his anger plus the dust in the stable which had caused such a severe attack because, previously, he had been exposed to similar quantities of dust in the stable and in the streets of Paris without getting such a severe attack. Interrelationships also exist between emotions and the development of infections and it has been demonstrated experimentally that emotional tension can produce swelling, hypersecretion and hyperaemia of the nasal mucosa. Prolonged action of emotional factors results in a boggy, swollen state of the nasal mucosa, with impairment of ciliary activity and lymphatic stasis. These changes are conducive to the development of a superimposed infection. Sometimes patients will develop attacks of asthma due to the combined effect of infections with emotional stress. One of my patients, a girl aged 10, who had suffered repeated attacks of bronchitis for many years without any wheezing or asthmatic attacks, developed her first attacks of asthma when she was suffering from bronchitis and a burglar broke into the house, causing her alarm and fright. Thus, allergy, infections and emotions can interact in various ways, creating vicious circle effects which can result in a continuous disease process. TIle Role ofSuggestion and ConcUtiooiDg
Many published accounts of asthma tend to describe the role of suggestion as being one of the most important of the psychological factors operating in asthma. Suggestion very often can have potent effects; it· can both relieve attacks and precipitate attacks. Similarly, various stimuli associated with allergic precipitation of asthmatic attacks may subsequently produce asthmatic attacks themselves, even without the allergen. For example, people who were sensitive to pollen have been known
to visit an art gallery and when they saw a painting of a cornfield they . had an immediate attack of hay fever or hay asthma. I Other patients, sensitive to dust, have been known to develop an attack of asthma when watching a cowboy picture in which a stampede of buffaloes produced a dust storm. Others, sensitive to flowers have gone into a room and had an attack of asthma, only to discover later that they were artificial flowers. Suggestion may sometimes relieve attacks. There is the well known example of a physician who suffered from asthma and who went to stay in a remote hotel in the countryside one weekend. He woke up in the middle of the night with a severe attack of asthma; he groped for the electric light switch but was unable to find it and, in desperation, caught hold of his shoe, felt for the window and, on feeling glass, smashed iL He breathed in deeply, the attack passed off and he had a peaceful night, but he was horrified to find in the morning when he woke that he had broken the nirror instead of the window. There are now many authenticated cases of asthma developing as a conditioned response to stimuli originally associated with direct precipitants of asthmatic attacks, such as allergens.
Pathogenetic Mechanisms The neural mechanisms mediating the effect of emotional tension in precipitating attacks of asthma, vasomotor rhinitis or aggravating hay fever are parasympathetic pathways. Parasympathetic over-activity produces all the local changes which form the pathophysiological basis of the attacks. For example, a stellate ganglion block on one side will produce swelling, hyperaemia and increased nasal secretion on the same side. Interruptions of the parasympathetic nerve supply on one side will stop the manifestations.
GASTRO-INTESTINAL DISORDERS Peptic Ulcer Clinical observations for many years have shown that peptic ulcer symptoms may be precipitated or exacerbated by emotional changes in the patient or by the experience of various stressful conditions. The first reports of direct correlations between the reactions of the . stomach and emotional changes were made by Beaumont on his cele- ' brated patient Alexis St. Martin, who had a gastric fistula resulting from an old gunshot wound. Beaumont described the course of digestion of various articles of diet under different conditions and various emotional states. More recently, work of outstanding importance was carried out by Wolf and WoljJ, who carried out a study of gastric functioning on a
gentleman called Tom, who is now famous throughout the world. He had a gastric fistula which enabled Drs. Wolf and Wolff to carry out observations and investigations on the functioning of the gastric mucosa of the stomach under various conditions. On one occasion, as part of a planned experiment, Tom was in a roundabout way accused of overcharging for some work he had carried out for his employers; he resented this accusation greatly but, being an employee, was unable to express his resentment outwardly to those responsible and went around in a state of bottled up indignation and resentment. During this emotional state it was observed that the gastric mucosa became redder due to greater engorgement with blood and that gastric juice was produced in higher volume and of greater acidity. The gastric mucosa in this state when touched with a glass rod was found to be very friable and bled easily. These changes are precisely those which are conducive to the development of chronic peptic ulceration. Thus, emotions can produce changes in the function of the stomach which are conducive to the formation of peptic ulcers. The increased friability of the mucosa is conducive to the development of acute ulcers or abrasions from mechanical stimuli. Gastric juice produced in greater volume and acidity prevents such ulcers from healing, tending to make them chronic. Emotional factors are not the only ones concerned in the genesis of peptic ulceration. For example, recent work by Mirski showed that the level of pepsinogen excretion was much higher in patients with peptic ulcer. It was found that the level of blood pepsinogen tended to remain relatively constant and was determined early in life and may be predominantly genetically determined. In a study of many thousands of individuals called up for the United States Army, it was found that ulcers tended to develop in persons with a sustained high rate of gastric secretion, as indicated by the level of serum pepsinogen together with the presence of certain conflicts, personality difficulties or environmental circumstances which evoke emotional reactions which, in tum, affect autonomic, neuro-endocrine mechanisms.
EXTRINSIC FACTORS
INTRINSIC FACTORS
( Genetic Constitutional
Autonomic activity
)
Stress. Conflicts. Habits. Diet. Occupation.
Neurohumoral changes
Pepsinogen level
~l/ Gastric secretion.
Increased volume.
Increased
Vascularity increased
Thickening of mucosa
acidity.
The Large Intestine
Certain disorders of the large intestine, such as irritable and spastic colon, have been shown to be largely determined by psychogenic factors. Direct observations on the functioning of the large intestine in patients with colostomy or caecostomy have demonstrated the marked changes which occur in vascularity and lysozyme secretion during certain emotional states. One series of experiments showed that certain emotional states increased motility in the bowel, increased vascularity and increased the production of the enzyme lysozyme, which has been suggested by some
Gastric mucosa
Pain
Motility and
perception
Increased-
acute
friability
more
Flo. 9 Factors involved in the development of a peptic ulcer
workers as a possible factor. Lysozyme, by depriving the colonic mucosa of its protective layer of mucus, makes it more vulnerable to other noxic agents, including infective, mechanical factors. Others have suggested that prolonged spasms of the muscles of the colon, resulting from emotional tension, produces an ischaemia of the colonic mucosa and, that on relaxation of the muscular tension, a necrosis of the epithelium results in bleeding. Other theories are that the liquid contents of the small intestine are carried into the colon as a consequence of emotionally induced hypermotility of the small bowel, that the enzymes of this liquid have a greater digestive action than normally and that anything which lowers the natural protective powers of the colonic mucosa could lead to digestion ofits surface, permitting bacterial invasion and ulceration. Although the evidence is very clear that emotional factors can aggravate ulcerative colitis, the relationship between emotional and other aetiological factors has not been fully elucidated. The aetiology of the condition remains obscure and infective, allergic, nutritional and psychological factors have all been implicated. It is, however, clear that anything which can relieve the patient's emotional distress can be of potential therapeutic value in the management of ulcerative colitis and that some physicians have reported in the early stages that group psychotherapy has apparently been beneficial but, in many instances, particularly when the disease has been present for a long time, tissue changes may occur to such an extent that they become irreversible and psychotherapeutic measures then can have little therapeutic effect.
Anorexia Nenrosa Anorexia nervosa is a disorder which is almost confined to young women; it occasionally occurs in older women and, exceptionally, in men. . . The term anorexia is a misnomer. At first there is usually a deliberate restriction of eating; the patient takes minimal quantities usually of the most slimming foods and will secretly dispose of food or vomit it afterwards or hide it in various places. Anorexia nervosa often does not come to medical attention until . the patient has lost 12 kg or more in weight. With the decrease in food intake anorexia will occur but, even so, at times the patients often have ravenous appetites and occasionally will gorge large amounts of food, then feel very guilty and either vomit what they have eaten or take a great deal of exercise to work it off. Progressive loss of weight makes the patients emaciated and some look like victims of Delsen. They however remain characteristically active and energetic. Some-
times a growth of fine, downy hair appears over the body which is similar to that found in other types of intense starvation. Amenorrhoea is characteristic and the basal metabolic rate is low. The onset of the disorder is usually associated with some emotional conflict, the most common being conflicts about accepting the female ' role or, during the engagement period, if the patient has conflicts about accepting the responsibilities of marriage. Other conflicts relate to the parents, particularly the mother. Often the restriction in diet starts because the girl regards herself as too fat and may have been teased about her weight. More rarely the condition starts in a setting of depressive illness.
Differential Diagnosis The condition superficially resembles Sheehan's syndrome but, in practice, the differential diagnosis between the two conditions is not difficult. The loss of weight in Sheehan's syndrome is not marked. Sheehan's syndrome usually comes on after childbirth. In anorexia nervosa, the 17-ketosteroid excretion will not be decreased to a level 2-3 mg per 24 hours. Similarly, the marked insulin sensitivity found in Sheehan's syndrome is not found in anorexia nervosa. Treatment Admission to hospital is essential, with one nurse assuming responsibility for the patient's supervision who should personally assist at every meal and, by persuasion, encourage the patient to eat. With skilled nursing, weight can be gained with·ordinary food but, sometimes, highly concentrated foods in small bulk are helpful in recovering lost weight. Chlorpromazine is a useful drug for relieving tension and facilitating regain in weight. Recently, amitriptyline has been even more helpful. When weight has been regained, psychological investigation and treatment may be nece~sary and may be indispensable in order to achieve lasting recovery. In some patients, in whom the motives for losing weight were mainly for appearance's sake and with no deeper conflicts, psychotherapy may not be necessary. The first essential step in treatment is the regain of lost weight and then the need for psychotherapy will have to be assessed in each individual on the merits ofeach case. In practice, one cannot be satisfied that recovery bas occurred until :the menstrual perioe's return. Without treatment, or after unsuccessful treatment, the patient's condition may become extremely serious and death can occur due to inanition or intercurrent infection, such as pneumonia or tuberculosis.
SKIN DISORDERS It is everyday knowledge and observation that emotional factors affect the skin as shown by the blushing of embarrassment, the pallor of fear and the pallor or redness of rage, depending on the subject and his emotional state. Experiments have demonstrated that emotional states can affect the following, which are of direct relevance in the aetiology of certain skin disorders: (1) control of vascularity ofthe skin. (2) control of sebaceous gland secretion. (3) control of sweat. (4) influencing of the degree of exudation. (5) influencing of the tendency to pruritus. In urticaria, for example, it has been demonstrated that acetyl choline and histamine are involved in the production of the characteristic wheals and constitute the final common pathway for a large number of causative agents such as physical stimuli, infections, allergic reactions, emotional factors and certain changes in the internal environment. Emotional tension by increasing vascularity, exudation and itching can exacerbate the majority of skin disorders. The itching mechanism is of particular importance, as pruritus tends to lead to scratching which in turn stimulates the itching mechanism in the skin further, thus creating a vicious circle. In skin disorders emotional factors are only one of many causative factors. Constitutional predisposition, allergy, mechanical factors, dietetic, hormonal and many others can all playa part in determining the onset and the course of these illnesses.
DISORDERS OF MUSCLES AND JOINTS Fibrositis and muscular rheumatism are rather vague diagnostic labels which probably cover a variety of conditions. They are characterised by a dull aching and stiffness which is worse in the mornings and tends to wear off during the day. Sharp twinges of pain are brought on by sudden movements or by pressure on particular spots. Undoubtedly a proportion of these symptoms are mainly psychogenically determined. They are often local manifestations of tension in a strained, tense, anxious individual. They may also occur in depressive states, whereas some pains are hysterical. In pains due to localised increased muscular tension, it is possible to demonstrate this objectively by measuring action potentials in these muscles. Rheumatoid Arthritis Whether rheumatoid arthritis should be regarded as a psychosomatic disorder is still controversial. Selye has shown that arthritis can
occur as a result of an imbalance between the mineralocorticoids and the glucocorticoids, and it is possible that rheumatoid arthritis may develop as a result of prolonged stress leading to the changes of the general adaptation syndrome with an imbalance of the various fractions of adrenal corticoids as described by Selye. The role of emotional factors, is, however, obscure and further research is necessary in order that they may be elucidated.
ENDOCRINE DISORDERS Hyperthyroidism In patients suffering from hyperthyroidism, psychosomatic and somatopsychic effects are often intermingled. Although some patients have been emotionally disturbed before developing hyperthyroidism, once the thyroid becomes over-active the patient's emotional instability is increased and anxiety symptoms, tension and various bodily manifestations similar to those of anxiety are very frequent. These effects of hyperthyroidism often lead to increased interpersonal tensions and problems, thereby increasing the patient's emotional difficulties and again worsening the condition. For very many years physicians have reported the development of thyrotoxicosis following emotional upsets, stresses and shocks of various kinds. A variety of psychosocial stresses may be associated with the onset of thyrotoxicosis, e.g. bereavement, financial, domestic, marital problems and crises, traumatic experiences etc. Although there is strong evidence that psychosocial stresses and emotional disturbances can exert a precipitating action at the onset of thyrotoxicosis, this does not necessarily mean that the concatenation of processes occurring in thyrotoxicosis can be reversed by psychotherapeutic measures. The immediate need in treatment is to diminish thyroid over-activity by medical or surgical means. It has often been found that patients who have been so treated and now have their thyroids functioning normally, still suffer from a large variety of emotional, autonomic symptoms and still have considerable disability. Psychotherapy at this stage can, of course, be valuable. Diabetes Mellitus Physicians supervising the treatment of diabetics by insulin, drugs, diet, etc., have observed that the metabolic balance in the patient can be readily upset by emotional disturbances. Possible mechanisms involved are: (I) the autonomic nervous system, through the sympathetic, which is mediated by adrenalin which increases the level of blood sugar, or
!
I
the parasympathetic through the vagus nerve, stimulating the production of insulin which lowers blood sugar. (2) neuro-endocrine mechanisms, particularly the adrenal cortex. Many of the hormones of the adrenal cortex are concerned with carbohydrate metabolism. (3) Another possible factor is the effect of diuresis provoked by stressful anxiety, which can occur in normal as well as diabetic subjects. In diabetic subjects the diuresis can lead to marked loss ofsugar, ketones and chlorides, accompanied bya marked decrease in fixed base and in glycogen storage. These effects can lead to acidosis, particularly when the anxious patient neglects his dietetic regime or other treatment, as he often does.
m
~
ii
oz
s: m !i
CARDIOVASCULAR SYSTEM -I %
Essential HypertelL'iion
High blood pressure when not due to arterial disease or kidney disease or to other physical causes is known as essential hypertension. In some cases it can be demonstrated that emotional factors can play an important role. Clinical and experimental observations demonstrate the effect ofemotions on blood pressure. Every physician knows that the first blood pressure reading is usually much higher than subsequent ones because of the patient's state of apprehension initially. States of bottled up anxiety, tension, aggression, hostility, resentment and many others can result in a sustained rise of blood pressure. The mechanisms responsible include: (1) stimulation of the sympathetic division of the autonomic nervous system. (2) prolonged emotional tension evoking manifestations of the General Adaptation Syndrome which, in certain circumstances, results in disorders such as arteriosclerosis, hypertension and thrombosis of the coronary and cerebral vessels. (3) noradrenaline release from the adrenal medulIa by emotions and stress. (S) all the above mechanisms can produce constriction of the arterioles of the kidney giving rise to ischaemia and release of a chemical substance which is now believed to play an important role in the development of hypertension.
m
Z
-l m 21
§ 0
z
0
."
'T1
-
'V Ul ~
0
15 ::c 0
0 G) m Z
c;
"V
SAl!»
~ig.
"= ~.~:I: o !!P n·-g 3 ..
l!:ao;J 8"lDo..-lD • ""n" &:La.:r.
~ ~
1ij"~~ ~o
21
~~:
z
o· -
"
0
(/)
I
:::rllllD lD <
n'lD"
~
21
0
,,;
m
Cerebrovascular Aceidents Cerebral haemorrhage and cerebral thrombosi.s are determined by multiple factors, one of which can be emotional tension arising in response to difficulties, conflicts or stresses. The interrelationships between psychosomatic and somatopsychic processes can be seen clearly in the development of stroke and associated disabilities (see Fig. 10).
."
.8
"
o
U>
0"
Coronary Disease Coronary thrombosis and angina pectoris are disorders of great medical and social importance by virtue of the frequency with which they cause suffering, disability and death. The role of emotional fact?rs in the development of coronary disease is stili rather controversIal. Other factors such as the amount and type of fat in the diet, the level of blood cholesterol, the amount of exercise engaged in by the individual and the degree of atheroma of the arteries have been implicated. Many authors have reported that the onset of coronary heart disease is not infrequently preceded by severe strain associated with oreupational, domestic or financial anxiety, by depression or fatigue. Studies in which a group of persons were observed working under great intellectual pressure revealed a rise in serum cholesterol with decrease in the clotting time of whole blood. During times of rest and relaxation the clotting time was normal and serum cholesterol was lower. These changes were independent of individual variations in weight, diet and physical activity. An increase in serum cholesterol has also been found to accompany the mental and emotional stress of examinations.
DISORDERS ASSOCIATED WITH MENSTRUAL AND REPRODUCTIVE FUNCTIONS Ameaorrboea and Oligomenorrboea Emotional disturbance may cause scanty menstruation (oligomenorrhoca) or may cause complete amenorrhoea for months or years. The emotional factors are varied and arise from a variety of psychological stresses such as illness, injury or the death of a loved person; a frightening experience, accidents, radical change of environment or occupation, fears of pregnancy after intercourse in unmarried persons, as a manifestation of depressive states or as a result of addiction to morphia or heroin. Amenorrhoea can occur in an interesting disorder known as Pseudocyesis or false pregnancy which is not uncommon in animals and which can occur in young women and at all ages including women approaching the menopause. The disorder provides a striking illustration of the powerful action of psychological factors on female behaviour and endocrine function. Pseudocyesis in women is characterised by a cessation of menstruation accompanied by nausea, vomiting, enlargement and sometimes pigmentation of the breasts. The patient reports quickening and has swelling ofthe abdomen and may have simulated labour pains. Underlying the disorder there is often a wish for pregnancy, sometimes linked with a desire to please the husband or to retain his attention
arid affection. Sometimes the wish for pregnancy is motivated to prove youthfulness or health and, more rarely, it occurs in unmarried women as an attempt to force marriage. The diagnosis is made by repeated negative pregnancy tests, a.bsence of an abdominal tumour on examination of the abdomen, dISappearance of the abdominal swelling under anaesthesia and a normal size uterus on bimanual examination. Functional Dysmenorrhoea Primary functional dysmenorrhoea starts with menarche and secondary functional dysmenorrhoea develops after the establishment of normal menstruation. A number of factors are usually involved, e.g. a lowered pain threshold emotional tension, intolerance of discomfort or pain. Other possible f~ctors are the greater intensity ofmuscular uterine contractions due to hormonal or other causes during menstruation. Menorrhagia, in some cases, may be determined by stress and emotional tension. Pregnancy and Childbirth During early pregnancy, if there is conflict or doubt about having a baby or if it is definitely unwanted, a reactive depression or an anxiety state may precipitate attempts at suicide or self-induced abortion. There is little evidence that the incidence of psychiatric disorders, apart from those reactive to the pregnancy, is significantly greater than what would be expected by chance. Post-partum reactions, however, are not uncommon and some are very severe. . Post-partum psychiatric illnesses must not be confused WIth the 'maternity blues' which is very common and occurs usually within the first week after delivery. It consists of transitory depression and tearfulness lasting a few days only. This, in my experience, occurs in about a third of normal women and does not cause any significant disability. There is a group of women who get depression following childbirth which continues for weeks or months but is of mild degree and does not necessarily come to medical attention or necessitate treatment. Surveys carried out on all deliveries in the general population show that the incidence of severe post-partum psychiatric illness is about 1 per 1000 deliveries. In Bristol, a survey revealed an incidence of 1·7 per 1000 delive~ies. 1 per 1000 were sufficiently ill to require admission to a mental hospItal. Most post-partum illnesses start within 6 weeks of birth and the large majority appear before the end of the third week after birth, the peak incidence being between 7-20 days after birth. There is usually a latent period during which the patient may appear normal. A smaller
number of patients develop their symptoms within the first few days after birth. The most common types of post-partum psychiatric illness are depressive states, schizo-affective states, schizophrenia and only rarely nowadays a toxic confusional state. Even patients who eventually tum out to be suffering from schizophrenia may initially show symptoms and signs of depression and it is only after two or three weeks' observation that the underlying schizophrenia becomes more clearly manifest. The Registrar General has shown that post-partum patients constitute about 1 per cent of all female admissions of all ages to mental hospitals, and that post-partum patients tend to stay in hospital 4-6 months as against an average length of stay of 2·2 months for all admissions. In general, post-partum psychiatric illnesses do well, recovering either spontaneously or with treatment with electroconvulsive therapy in the case of depressions and schizo-affective disorders. In the schizophrenic illnesses, combined therapy by phenothiazines and E.C.T.gives good results. Some regrettably remain ill for years and prove resistant to all forms oftreatment. The author has observed a subgroup of patients suffering from postpartum psychiatric illnesses who, having recovered completely from their post-partum psychiatric illness, subsequently, when the periods become re-established, develop a premenstrual recurrence of their postpartum psychiatric symptoms similar qualitatively but quantitatively less marked. In post-partum schizophrenic patients, for example, the same delusions may reappear but are less marked and less disturbing. They appear about 7-10 days before the menses and usually clear up at the onset of the period, the patient remaining free from psychiatric manifestations until the next period. This premenstrual recurrence following a post-pactum psychiatric illness in many cases spontaneously clears up during the course of a year or so or responds to progestogen therapy. Follow up studies have shown that the chances of a further postpartum illness with subsequent births are ofthe order I in 5 to I in 7. Treatment of Post-Partum Psychiatric Disorders The treatment of these disorders will depend on the type of illness and its degree ofseverity. Depressive illnesses will respond to antidepressant drugs but, if severe, electroconvulsive therapy will be needed. Schizophrenic illnesses will require phenothiazine drugs, with or without electroconvulsive therapy. Large doses of progestogens have been tried but the results have been, on the whole, disappointing.
For premenstrual recurrence of post-partum illnesses, the treatment is that for premenstrual tension syndromes.
Premenstrual Tension Premenstrual tension is a syndrome occurring during the second half of a menstrual cycle and consisting of a number of mental and physical symptoms. The syndrome is composed of feelings of anxiety, tension and irritability, with one or more of the following symptoms: depression, bloated abdominal feelings, swelling of the subcutaneous tissues, nausea, fatigue, painful swelling of the breasts, headaches, dizziness and palpitations. Less frequently there may be increased sex desire, excessive thirst, increased appetite and hypersomnia. The symptoms usually start about seven to fourteen days before menstruation and pass off soon after the onset of the period, although some patients continue to have symptoms throughout the period. The aetiology of the condition is still obscure. The most generally accepted view is that it is due to the unantagonized action of oestrogens resulting from faulty luteinization. Oestrogens produce many of the manifestations of the premenstrual syndrome and oestrogens given to ovariectomised women or after the menopause will produce similar symptoms. The syndrome is somatopsychic rather than psychosomatic but there is a complex interplay between psychological factors and phsycial factors. It is interesting to note that, in many women, their conflict and problems become manifest during the premenstrual phase and at other times of the cycle may not significantly affect them. The syndrome can occur in normal, stable women but when it coexists with neurosis it is more severe the more neurotic the woman. Treatment Dehydration therapy consisting of restriction of salt and water and giving diuretics produces some relief particularly in physical comfort, but does not help emotional symptoms significantly. Treatment by progesterone injections or orally active progestogens gives the best results.
MENOPAUSAL DISTURBANCES It is well known that in many women the menopause is associated with a variety of nervous symptoms and manifestations of emotional instability. Increased nervousness, irritability, depression, hyperaesthesias, paraesthesia, vertigo and many other symptoms associated with a lowered threshold to nervous stimuli results in an increase in emotional tension and organ response. The autonomic nervous system is
more labile, particularly the vascular apparatus, giving rise to hot flushes, night sweats,chills, fainting, palpitations and cardiac arrhythmias. The most striking feature is the hot flush. The woman suddenly experiences a sensation of heat, more or less violent, which sweeps like a wave over her body to her head. This may come on spontaneously or may be provoked by emotional upsets. Along with the subjective sensation of heat there is an intense flushing of the face. Following this there is a feeling of depression accompanied by pallor and profuse sweating, especially on the head, sometimes so copious that sweat drops from the skin. Finally, there may be cold or shivering sensations. The syndrome, therefore, is a rushing of warm blood to the skin, particularly face and neck and the upper part of the body i.e. the areas which are particularly concerned with controlling heat loss by the body. A number of factors will precipitate the attacks. Flushes will be aggravated by physical effort, by eating or drinking warm foods or beverages. by intense emotions, by excitement, by a warm environment. too many bedclothes at night or heavy clothes in the day. All of these factors are ones which give rise to excessive heat production or retention. It is believed that the hot flush is hypothalamic in origin and represents a disturbance of the heat regulating mechanism.
SOMATOPSYCHIC SEQUENCES We have considered the role of emotional changes and stress in the production of lesions and dysfunctions in psychosomatic disorders where the sequence is a psychosomatic sequence. We now need to consider the effect of an illness, disorder or disability on the person's reactions, i.e. somatopsychic sequence. Even in those psychosomatic disorders which have important psychogenic factors, with emotions or stress exerting a demonstrably contributory role in their aetiology, somatopsychic sequences may also be important. This is well exemplified in the case of stroke due to a cerebral vascular accident (see Fig. 10). A patient's reactions and the consequent psychological burden he has to carry with regard to a stroke derives from three main sources: (I) the symptoms, i.e. the sudden onset of paralysis, sometimes aphasia, dysarthria and sensory defects is naturally a frightening, perplexing and frustrating experience, (2) the threat inherent in the diagnosis of the underlying cause of the stroke, e.g. high blood pressure and/or arteriosclerosis; (3) the strain imposed by the limitations due to his physical disability resulting from the stroke and which evoke increased anxiety, depression, anger or frustration. Such reactions are important as they evoke emotional changes which
by different mechanisms can, by a psychosomatic sequence, worsen the disorder. Forexample: (I) stimulation of the sympathetic nervous svstem, by increasing heart rate and causing arterial vasoconstriction, causes an increase in blood pressure. (2) prolonged states ofemotional tension evoke the General Adaptation Syndrome and, under certain conditions, the adaptive mechanisms of the syndrome fail which may result in arteriosclerosis, hypertension and thrombosis. (3) the mechanisms described under (1) may result in a decrease in the blood supply to the kidney, releasing a chemical factor now known to play an important role in the development ofarterial hypertension. (4) emotional tension and stresses are known to increase coagulability of the blood and, therefore, increase the tendency to cerebral thrombosis. The psychosomatic and somatopsychic mechanisms involved in a stroke are shown in Figure 10.
i
Reactions to Onset of Symptoms and Diagnosis The patient's reactions will, in part, depend on his personality make-up and, in part, on the suddenness or unexpectedness of the development of symptoms and, also, the threat to security which may be caused by the onset of an illness and by knowledge of the diagnosis. Anxiety is the most frequent reaction. Anxiety arises because the illness threatens the patient's bodily safety and security. The illness incapacitates him temporarily or for a long period from his usual work; this may lead to financial worries. Other patients react to illness by becoming apathetic with loss of interest; this may sometimes cover an underlying anxiety. Some patients will resent the enforced dependency due to an illness and they particularly resent being in a position of being looked after by other people and may react to this by becoming tense, anxious, irritable or even aggressive, truculent and generally awkward. To other people, illness and bed rest satisfy their dependency needs and they almost welcome the opportunity of being dependent. Thus, the reaction to a diagnosis, to disability and to enforced dependency may evoke in some people anxiety, in others hostility and in others an increase in dependency needs, in some a non-acceptance and non-recognition of the diagnosis or the illness. Undesirable forms of reaction to a disability may take the form of: (I) developing rebellious, aggressive attitudes and unwillingness to ;conform to medical regimes and treatment. This attitude impairs the chances of successful rehabilitation and its emotional effects may aggravate the disorder or, at least. the degree of disability associated with it.
.s>-
o I
(2) the patient may react by becoming vindictive, spiteful and tending to belittle other people in order to elevate himself or he may succumb to the disability, using it as an excuse for avoiding responsibility or possible failure. In general, patients when they come into hospital are anxious and frightened about three things. First of all what is wrong with them, secondly, what is going to be the outcome of the illness and thirdly, what residual effects are likely to occur after the iJlness or following the operation. Patients sometimes give the impression that they do not want to know anything about the illness and that they are happy to remain ignorant; but this is only applicable to a small number of patients and the majority, and sometimes even those who pretend they do not want to, in fact, wish to know something about the illness. They want to know how long they are going to be in hospital, because they have to make necessary arrangements, and they want to know what implication the illness has on them for the present and for the future. Communication with doctors and nurses is an important need to alleviate patients of these anxieties. It is important for a patient to be treated as an individual, as a person; one should remember his name and one should take him into one's confidence with regard to the various procedures, diagnostic or therapeutic, which are going to be carried out to help him. It the patient can express his various fears this, in itself, is often a great relief. So the nurse or doctor should listen and give whatever comfort possible to the patient.
PRINCIPLES IN TREATMENT AND MANAGEMENT OF PSYCHOSOMATIC DISORDERS The first step is the thorough investigation of each patient to assess the relative importance of various physical as well as emotional factors. In asthma, for example, infections and allergy and other factors may playa dominant or subsidiary role to psychogenic factors. Teamwork is important and every method of treatment to deal with as many factors as possible is the correct approach. In some patients emotional factors may be playing a very important part, and, in these, special consideration has to be given as to what extent these can be helped. It is necessary to study each patient to assess which personality attributes are conducive to the development of states of tension which may precipitate attacks of the psychosomatic disorder under consideration. The next step is to ascertain the setting in which the attacks occur and the third step is to help the patient to understand how the relation-
ship between his personality disposition, his life situation, his conflicts and emotional problems make him react in the way he does and predispose to the arousal of an emotional state which leads to an attack of his disorder. Patients suffering from psychosomatic disorders are not necessarily unstable or neurotic in the usual sense and frequently are well adjusted, successful persons. However, certain personality characteristics which are common in psychosomatic disorders tend to lead to emotional states which, in turn, can produce the various manifestations. Psychosomatic patients are often tense, anxious, self-driving persons who are rigid, ambitious, perfectionistic, always highly competitive in their outlook, always trying to do better than their fellows. They are usually reliable, conscientious persons and, in such instances, responsibilities and duties are thrust on them and characteristically they may have great difficulty in delegating responsibility. Such patients readily become resentful when they cannot keep up to their own expectations or what others expect of them. The inevitable outcome is the development oftension, fatigue and exhaustion.
Psychotherapeutic Management The interview is the medium whereby the patient, with the help of the physician, gains an understanding of the factors and situations which form the setting for the occurrence of attacks of the psychosomatic disorder the patient suffers from. Attacks may be precipitated by sudden traumatic experiences or may be the result of a gradual build-up of tension due to everyday problems and difficulties, determined largely by the patient's attitudes and personality make-up. The direct relationship between attacks and stressful experiences is important but it is also necessary to realise that some disorders such as migraine, urticaria and asthma may occur during the 24-48 hours immediately following a stressful period. The patient needs to be advised to modify his attitudes; he must avoid becoming extremely perfectionistic and avoid imposing on himself expectations to get greater amounts of work done in a given time. He should aim at getting three-quarters of the work that he us~ally attempts done in a given period of time. He has to learn to delegate responsibilities and to have adequate periods of rest and recreation. He should be encouraged to deal with each day as it comes, rather than to anticipate problems and meet them half-way. He will need frequent and strong reassurance and it will probably be some time before he realises that greater spontaneity, productivity and effectiveness will come with less anxiety and tension. I n the case of children with asthma or other psychosomatic disorders, the best way of helping the child is usually to devote one's main atten-
tion to the parents, partiCUlariy if they exhibit over-anxious, overprotective, perfectionistic or rejecting attitudes. The best way to get the parents' co-operation is not to condemn them or pass judgment but to try to get them to discuss their problems freely, with the interviewer adopting an accepting, listening attitude. This often results in their spontaneous realisation of the effect of their attitudes on the child's well-being and attacks of asthma. The over-anxious parent can be turned to the advantage of the child because often the mother is quite willing to learn how to manage the child more satisfactorily. By letting the parents speak, express their feelings regarding the child-sometimes aggressive feelings, sometimes anxiety or fear-they increasingly come to realise the effect that their attitudes have and therefore to realise their importance, and this may help to achieve a modification in attitude and upbringing. Improvements in the child, when such attitudes can be improved, are sometimes quite dramatic.
FUR THER READING Psychosomatics by M. Hamilton. Chapman and Hall, London (1955). Psychological development in health and disease by G. L. Engel. Saunders. Philadelphia (1963).
