Herstel van het werkgeheugen na pediatrisch traumatisch hersenletsel Manon Meerveld
Universiteit van Amsterdam Afdeling Psychologie, Klinische Neuropsychologie Bachelorthese Studentnr.: 0463086 Begeleider: Jaap Murre Aantal woorden: 5845
1
ABSTRACT – Traumatisch hersenletsel komt veel voor bij kinderen en kan zorgen voor problemen bij de ontwikkeling. Het werkgeheugen is belangrijk voor de ontwikkeling van complexe cognitieve vaardigheden en wordt vaak aangetast door traumatisch hersenletsel. In dit verslag wordt onderzocht in hoeverre het werkgeheugen herstelt na traumatisch hersenletsel bij kinderen. Er wordt gekeken naar de ernst van het letsel, het herstel in de eerste 2 jaar en op langere termijn en de invloed van leeftijd ten tijde van het ongeval op het herstel. Geconcludeerd wordt dat het werkgeheugen na ernstig en matig letsel niet volledig herstelt en dat meer onderzoek nodig is naar het herstel na licht hersenletsel. Verder gaat een jongere leeftijd tijdens het ongeval samen met minder goed herstel van het werkgeheugen, maar verder onderzoek hiernaar is nodig.
2
Inhoudsopgave
1. Inleiding
4
2. Herstel van het werkgeheugen in de eerste 2 jaar
5
3. Herstel van het werkgeheugen op de langere termijn
10
4. Het werkgeheugen en de leeftijd van het kind
14
5. Discussie
17
6. Literatuur
19
3
Herstel van het werkgeheugen na pediatrisch traumatisch hersenletsel
Traumatisch hersenletsel, veroorzaakt door bijvoorbeeld een val of een verkeersongeval, is de voornaamste oorzaak van overlijden en permanente beperkingen onder kinderen en adolescenten in Amerika (Guyer & Ellers, 1990). Traumatisch hersenletsel tijdens de ontwikkeling kan leiden tot problemen met het leren van nieuwe vaardigheden en het onthouden van nieuwe informatie. Dit kan ervoor zorgen dat kinderen met traumatisch hersenletsel uiteindelijk een lager academisch en intelligentie niveau behalen dan hun gezonde leeftijdsgenoten (Anderson et al., 2000; Kinsella et al., 1997). Om te kunnen onderzoeken waardoor deze problemen ontstaan, moet gekeken worden naar de beschadiging en het herstel van onderliggende geheugen- en aandachtsystemen. Het werkgeheugen, bij volwassenen vaak beschadigd na traumatisch hersenletsel, is van belang voor veel complexe cognitieve taken zoals het oplossen van problemen, het begrijpen van taal, lezen, schrijven en rekenen. Dit systeem, beschreven door Baddeley (1986, 1999, 2000), zorgt voor tijdelijke opslag en manipulatie van informatie. Het bestaat uit drie hulpsystemen en een centraal sturend systeem. De hulpsystemen zijn de fonologische lus, het visuospatiële kladblok en de episodische buffer. De eerste twee systemen verwerken respectievelijk verbale en visuospatiële informatie en de episodische buffer zorgt voor de integratie van informatie uit beide systemen en het langetermijngeheugen. Het centrale controlesysteem zorgt voor de selectiviteit, verdeling en het verplaatsen van de aandacht. Uit onderzoek is gebleken dat het werkgeheugen vooral geregeld wordt door de frontale gebieden van de cerebrale cortex (Fletcher & Henson, 2001; Goldman-Rakic, 1995; Smith & Jonides, 1998). De frontale cortex is bij kinderen nog steeds in ontwikkeling, met een piek in grijze stof (cellichamen en dendrieten) volume rond het twaalfde jaar en een lineaire witte stof (gemyeliniseerde axonen) toename met leeftijd tot na het 22e jaar. (Giedd et al., 1999). Het feit dat een kind nog in ontwikkeling is zorgt ervoor dat het herstel van het werkgeheugen na traumatisch hersenletsel moeilijk te onderzoeken is. De veroorzaakte schade is namelijk niet altijd direct zichtbaar. Zo kan het zijn dat schade aan de cortex pas veel later in de ontwikkeling voor problemen zorgt doordat meer complexe cognitieve vaardigheden vertraagd of gebrekkig ontwikkeld zijn. Dit kan leiden tot subtiele problemen in het dagelijkse leven die met de standaard tests niet goed te meten zijn. Verder is het van belang te onderzoeken wat voor invloed de leeftijd van het kind heeft op het herstel. Dit onderwerp is al in verschillende onderzoeken behandeld. De ‘snelle ontwikkeling hypothese’ van Ewing4
Cobbs et al. (2004) voorspelt verhoogde kwetsbaarheid voor vaardigheden die snel aan het ontwikkelen zijn. Het werkgeheugen is volgens deze hypothese dus extra kwetsbaar in jonge kinderen. Strijdig met dit idee gaat het ‘Kennard principe’ er vanuit dat hersenletsel minder schadelijk is wanneer het vroeg in het leven opgelopen wordt (Schneider, 1979). Als deze hypothese klopt zal het werkgeheugen bij jonge kinderen juist beter herstellen dan bij oudere kinderen. Een derde factor die van invloed is op het herstel is de ernst van het letsel. De mate van ernst van het letsel wordt tijdens ziekenhuis opname bepaald met behulp van de Glasgow Coma Scale of GCS (Teasdale & Jennett, 1974). De score op deze schaal berust op het observeren van motorische reacties, het al dan niet openen van de ogen en de verbale productie van de patiënt. De somscore loopt van 3 tot 15, waarbij ernstig letsel een score van 8 of lager heeft, matig letsel een score van 9 tot 12 en licht letsel een score van 13 tot 15. Kinderen met een GCS score van 13-15 maar waarbij met CT of MRI scan aangetoond is dat er sprake is van een laesie worden ook in de matig ernstige groep ingedeeld. De vraag die in dit verslag centraal staat is: in welke mate herstelt het werkgeheugen van kinderen na traumatisch hersenletsel? Deze vraag is van belang voor de prognose na pediatrisch traumatisch hersenletsel en het onderzoek naar behandelmethoden. Voor de psychologische revalidatie is het belangrijk te weten op welke gebieden de zorg zich moet richten. Om deze vraag te beantwoorden wordt in de eerste paragraaf onderzocht hoe het herstel van het werkgeheugen verloopt in de eerste 2 jaar na het ongeval. Vervolgens wordt gekeken hoe het herstel op de lange termijn verloopt. Tot slot wordt onderzocht wat voor invloed de leeftijd van het kind ten tijde van het ongeval heeft op het herstel van het werkgeheugen.
Herstel van het werkgeheugen in de eerste 2 jaar
Bij kinderen met traumatisch hersenletsel is het vaak niet mogelijk in de acute fase met zekerheid te zeggen hoe hun herstel zal verlopen. Soms, bij de lichtere gevallen, lijkt er in de eerste paar weken na het ongeval zelfs helemaal niet zoveel mis. Het is daarom van belang te onderzoeken in hoeverre er problemen optreden na deze acute fase. Om een idee te krijgen in welke mate traumatisch hersenletsel het werkgeheugen van kinderen blijvend beschadigt, wordt in deze paragraaf de volgende vraag onderzocht: hoe verloopt het herstel van het werkgeheugen van kinderen in de eerste 2 jaar na het ongeval? Het herstel wordt in kaart gebracht door te kijken naar het herstel van de betrokken
5
hersengebieden, de prestatie van kinderen op werkgeheugen taken en de mening van ouders en verzorgers over het functioneren van hun kind.
Schade aan het Werkgeheugen Gemeten met In-Vivo-Beeldvorming
Zoals eerder beschreven wordt het werkgeheugen voor een groot deel toegeschreven aan de frontale cortex. Een grotere schade aan dit gebied zorgt voor slechtere prestatie op werkgeheugentaken. Het is daarom van belang te kijken in hoeverre de frontale cortex blijvend beschadigd is na traumatisch hersenletsel. In onderzoek van Yeates et al. (1999) werd dit gedaan met behulp van Magnetic Resonance Imaging (MRI). Zij vergeleken 26 kinderen met licht traumatisch hersenletsel met 8 van hun broers en zussen binnen 7 dagen en 3 maanden na het ongeval. Gevonden werd dat de kinderen met traumatisch hersenletsel minder witte stof volume bezaten. Dit verschil werd al in de acute fase gevonden en veranderde niet met de tijd. Dit kan betekenen dat het verschil al voor het ongeval bestond, aangezien enige verslechtering of verbetering verwacht werd wanneer de witte stof werkelijk beschadigd was door het ongeval. Aan de hand van deze bevinding kan dus geen conclusie getrokken worden over werkgeheugenbeschadiging door traumatisch hersenletsel. De resultaten gevonden in het hiervoor beschreven onderzoek kunnen echter een onderrepresentatie zijn van de werkelijke cerebrale schade. Het blijkt namelijk dat een nieuwe MRI methode, genaamd diffusion tensor imaging (DTI), sensitiever is dan traditionele MRI voor verspreide beschadiging aan witte stof (Levin, 2003). DTI maakt gebruik van fractional anisotropy (FA), een maat voor de ratio waarmee water zich parallel aan de lengte van axonen verspreidt. In witte stof gebieden in de hersenen waar veel axonen parallel lopen, verspreidt water zich gemakkelijker in diezelfde richting dan loodrecht daarop en is de FA hoog. Traumatisch hersenletsel kan ervoor zorgen dat axonen scheuren en er bloedingen ontstaan. Hierdoor kunnen er in de loop van de tijd gaten in de compacte bundels axonen ontstaan en kan water zich makkelijker verplaatsen in richtingen loodrecht op de axonen, wat resulteert in een lagere FA. In onderzoek van Wozniak et al. (2007) werd met behulp van DTI scans beschadiging aan de frontale en de temporale cortex gemeten bij kinderen met licht en matig traumatisch hersenletsel. Zij onderzochten 6 kinderen met licht letsel, 8 met ernstig letsel en 14 gezonde kinderen, allen 10 tot 18 jaar, 6 tot 12 maanden na het ongeval. Hieruit kwam naar voren dat de kinderen met matig traumatisch hersenletsel in vergelijking met hun gezonde leeftijdsgenoten lagere FA hadden in zowel de inferiore en de superiore frontale cortex als in de frontale cortex. Tussen de lichte conditie en de controle conditie werd geen 6
verschil in FA gevonden. Geconcludeerd kan worden dat bij kinderen met matig, maar niet licht, traumatisch hersenletsel 6 tot 12 maanden na het ongeval nog steeds schade in de frontale en temporale cortex aanwezig is. Dit is echter geen sluitend bewijs voor blijvende schade aan het werkgeheugen na matig hersenletsel en het herstel van het werkgeheugen na licht hersenletsel. Ten eerste gebruikten Wozniak et al. (2007) erg weinig proefpersonen per hersenletselconditie (6 in de lichte en 8 in de matige conditie), wat gezorgd kan hebben voor problemen met de significantie. Verder geeft de aanwezigheid of afwezigheid van schade aan de witte stof in de cortex geen sluitend bewijs voor de aan- of afwezigheid van werkgeheugenbeschadiging. Het werkgeheugen moet op meer manieren onderzocht worden om te kunnen concluderen in hoeverre het zich herstelt na traumatisch hersenletsel. Dit kan bijvoorbeeld met behulp van tests.
Schade aan het Werkgeheugen Gemeten met Tests en Vragenlijsten
Een test die beroep doet op het visuospatiële werkgeheugen is de N-back taak. Met deze test kan de hoeveelheid informatie in het werkgeheugen gevarieerd worden terwijl de aard van de informatie gelijk blijft. In onderzoek van Levin et al. (2004) werd deze test acuut en 3, 6, 12 en 24 maanden na het ongeval afgenomen bij kinderen van gemiddeld 10 jaar oud met traumatisch hersenletsel (79 met licht, 23 met matig en 42 met ernstig letsel). Er was geen controle conditie. Er werden telkens 40 letters getoond en het kind moest op een knop drukken wanneer er een letter verscheen die overeenkwam met een letter die (1, 2 of 3 letters) daarvoor verschenen was. Interacties tussen N-back score, ernst van het letsel en tijd van testen werden onderzocht en hier kwam uit naar voren dat de scores van alle kinderen, ongeacht de ernst van hun letsel, gedurende het eerste jaar verbeterden. Tussen het eerste en het tweede jaar bleven de kinderen met licht en matig letsel zich verbeteren op de taak, terwijl de scores van de kinderen met ernstig letsel juist verslechterden. Er kan uit deze resultaten geconcludeerd worden dat het werkgeheugen van kinderen met ernstig traumatisch hersenletsel tot het eerste jaar na het ongeval enig herstel vertoont maar dat het na die tijd weer verslechterd. Bij kinderen met licht en matig hersenletsel blijft het werkgeheugen zich herstellen tot in het tweede jaar na het ongeval. Voor deze groep patiënten wordt dus een redelijk positief beeld geschetst wat het visuospatiële werkgeheugen betreft. Maar wat betekent dit voor het niveau wat deze kinderen uiteindelijk bereiken? Levin et al. (2004) maakten geen gebruik van een controle conditie, dus er kunnen geen uitspraken gedaan worden over het functioneren van het werkgeheugen van de patiënten in vergelijking met dat 7
van gezonde leeftijdsgenoten. Verder meet de N-back taak het visuospatiële werkgeheugen en valt in twijfel te trekken of de gevonden gegevens generaliseerbaar zijn naar de meer complexere cognitieve taken, zoals men die in het dagelijkse leven tegenkomt. Onderzoek waarin meer aandacht is besteed aan de ecologische validiteit is gedaan door Anderson, Catroppa, Rosenfeld, Haritou en Morse (2000). Zij namen bij 96 kinderen met licht, matig of ernstig traumatisch hersenletsel en 35 gezonde kinderen, allen gemiddeld 5 jaar oud, de Behavioural Memory Test for Children (RBMT) af. Dit gebeurde acuut (T1), en 6 (T2), 12 (T3) en 18 (T4) maanden na het ongeval (zie figuur 1). De RBMT meet het geheugen in alledaagse situaties zoals het geheugen voor gezichten, het topografische geheugen en het onthouden van berichten. Het geheugen van de kinderen werd met behulp van de scores op de RBMT geclassificeerd tot ‘normaal’, ‘grensgeval’ of ‘beschadigd’. Tijdens de acute meting werd per classificatie geen verschil gevonden in indeling wat ernst van het letsel betreft. In de daarop volgende metingen werd wel iedere keer een verschil gevonden tussen de classificaties voor ernst van het letsel. De onderzoekers concludeerden dat, met toename van de tijd sinds het ongeval, het geheugen van kinderen met ernstiger letsel steeds vaker geclassificeerd werd als ‘beschadigd’, zie figuur 1.
Figuur 1. Het percentage kinderen met geheugen dat normaal, grensgeval, of beschadigd is tussen acute meting en meting na 18 maanden. (Anderson et al., 2000)
Er is dus een verschil in herstel tussen de kinderen met licht, matig en ernstig letsel; kinderen met licht letsel herstellen sneller en beter dan de andere twee groepen. Een kritiekpunt op dit onderzoek is dat het, ondanks de simulatie van dagelijkse activiteiten, nog steeds een test
8
betreft. Misschien scoort een kind op tests minder goed maar zijn er in het dagelijkse leven helemaal geen problemen, of andersom. Om het dagelijkse functioneren van het kind echt goed te beoordelen moet het kind geobserveerd worden in zijn eigen omgeving. Onderzoek waarin dit gebeurd is van Sesma, Slomine, Ding en McCarthy (2008). Zij maakten gebruik van de Behavior Rating Inventory of Executive Function (BRIEF), een vragenlijst voor ouders en verzorgers die het executief functioneren van hun kinderen meet in dagelijkse activiteiten. De BRIEF heeft een specifieke Werkgeheugenschaal. Een hogere score op deze schaal betekent slechter functioneren van het werkgeheugen. De vragenlijst werd ingevuld door de verzorgers van 330 kinderen met licht tot ernstig traumatisch hersenletsel en 103 kinderen met alleen orthopedisch letsel, allen tussen 5 en 15 jaar oud tijdens het ongeval. De BRIEF werd afgenomen binnen 3 weken na het ongeval en vervolgens na 3 en na 12 maanden. Hieruit kwam naar voren dat de scores van de kinderen met zowel licht, matig als ernstig letsel hoger waren dan de scores van de controle groep op de Werkgeheugenschaal van de BRIEF, 3 maanden en 12 maanden na het ongeval. Tijdens de eerste meting werd geen verschil gevonden en het verschil was groter na 12 maanden dan na 3 maanden. Het werkgeheugen van kinderen, zoals door verzorgers gemeten in het dagelijkse leven, lijkt zich na traumatisch hersenletsel niet te herstellen maar juist te verslechteren met de tijd, ongeacht de ernst van het letsel. Uit het voorgaande blijkt dat het werkgeheugen van kinderen met ernstig traumatisch hersenletsel in de eerste 2 jaar na hun ongeval niet volledig hersteld is, maar juist verslechtert. Voor het herstel na matig en licht letsel zijn de gegevens minder eenduidig. Zo bleek uit onderzoek van Levin et al. (2004) en Anderson et al. (2000) dat kinderen zich na licht en matig letsel bleven herstellen tot het tweede jaar na het ongeval. Uit onderzoek met in-vivobeeldvorming (Wozniak, 2007) kwam echter naar voren dat er 6-12 maanden na matig letsel nog steeds schade aan de frontale cortex is. Bij kinderen met licht letsel werd geen blijvende schade aan de cerebrale cortex gevonden (Wozniak, 2007; Yeates, 1999), maar zij behaalden, net als kinderen met matig letsel, slechtere resultaten wanneer gekeken werd naar het dagelijkse functioneren (Sesma et al., 2008). Een overeenkomst tussen de onderzoeken die op verschillende tijdspunten maten is dat er een beweging in de tijd gevonden werd, of verslechtering of verbetering van het werkgeheugen. Dit doet vermoeden dat het herstel, of de verslechtering, na het tweede jaar niet stil staat. Om een volledig beeld te kunnen krijgen van het herstel van het werkgeheugen wordt daarom in de volgende paragraaf gekeken naar het verdere verloop hiervan.
9
Herstel van het werkgeheugen op de langere termijn
De beschadiging aan de cerebrale cortex en het werkgeheugen door traumatisch hersenletsel is na twee jaar nog niet volledig hersteld of verslechtert zelfs, afhankelijk van de ernst van het letsel. Deze bevindingen roepen vragen op. Want zal het werkgeheugen van de kinderen met ernstig letsel verder verslechteren of toch nog verbeteren? En behalen de kinderen met lichter letsel uiteindelijk het niveau van normaal functioneren? Of: in hoeverre herstelt het werkgeheugen van kinderen met traumatisch hersenletsel op de lange termijn? Om deze vraag te kunnen beantwoorden wordt in deze paragraaf de cerebrale schade met in-vivobeeldvorming in kaart gebracht en vervolgens wordt met verschillende soorten tests de schade aan het werkgeheugen gemeten.
Schade aan het Werkgeheugen Gemeten met In Vivo Beeldvorming
In onderzoek van Wilde et al. (2005) werd cerebrale schade aan de prefrontale en temporale cortex gemeten met behulp van MRI. Zij vergeleken 16 kinderen van 3 tot 13 jaar oud met matig of ernstig letsel, gemiddeld 3 jaar na het ongeval, met 16 leeftijdsgenoten zonder opgelopen letsel. Gevonden werd dat kinderen met traumatisch hersenletsel in de prefrontale en temporale cortex minder witte stof en minder grijze stof volume hadden dan de kinderen in de controle groep. Deze resultaten geven de indruk dat er bij kinderen met traumatisch hersenletsel na 3 jaar nog steeds schade is aan het werkgeheugen. In het onderzoek van Wilde et al. (2005) werd echter alleen gebruik gemaakt van kinderen met matig tot ernstig letsel. Over kinderen met licht traumatisch hersenletsel kunnen nog geen uitspraken gedaan worden. Langere termijn DTI onderzoek naar de frontale cortex bij kinderen met traumatisch hersenletsel zou wellicht meer duidelijkheid kunnen geven over deze kwestie, maar dit soort onderzoek is helaas nog niet gepubliceerd. Wel zijn er een aantal onderzoeken gedaan die met gebruik van verschillende methoden het werkgeheugen van kinderen hebben onderzocht die een aantal jaren eerder traumatisch hersenletsel op hadden gelopen.
Schade aan het Werkgeheugen Gemeten met Tests en Vragenlijsten
Levin et al. (2002) maakten in hun onderzoek gebruik van de al eerder beschreven N-back taak. Ze vergeleken 54 kinderen met licht en 26 kinderen met ernstig letsel, gemiddeld 5 jaar na het ongeval, met 44 normaal ontwikkelende leeftijdsgenoten. Gevonden werd dat de 10
kinderen met ernstig letsel, maar niet die met licht letsel, slechtere scores behaalden op de Nback taak dan de kinderen in de controle conditie. Hieruit kan geconcludeerd worden dat het visuospatiële werkgeheugen van kinderen met ernstig, maar niet met licht traumatisch hersenletsel vijf jaar na hun ongeval op een lager niveau functioneert dan het werkgeheugen van leeftijdsgenoten. Ter ondersteuning van deze bevindingen werden in ander onderzoek van Roncardin, Guger, Archibald, Barnes en Dennis (2004) soortgelijke resultaten gevonden voor het verbale geheugen met de Recognition Memory Test (RMT). Deze test lijkt op de N-back taak maar in plaats van letters werden woorden gebruikt, de woorden werden afgespeeld op een bandje in plaats van op een scherm en de proefpersonen moesten niet op een knop drukken maar verbaal aangeven wanneer een woord al eerder in de lijst was voorgekomen. Ook liep het aantal tussenliggende afleiders op tot acht in plaats van drie. De onderzoekers namen de RMT gemiddeld 3,5 jaar na het ongeval af bij schoolgaande kinderen, 40 met licht, 46 met matig en 40 met ernstig letsel. Hun score werd vergeleken met scores van leeftijdsgenoten middels het gebruik van leeftijdspercentielen berekend met behulp van gestandaardiseerde tabellen die bij de testhandleiding zaten. Hieruit bleek dat de gehele groep kinderen samen een significant lagere score behaalde dan wat normaal voor hun leeftijd verwacht werd. Opgedeeld in drie groepen naar ernst van het letsel gold voor de kinderen met ernstig en met matig letsel dat zij beneden hun gemiddelde leeftijdsniveau scoorden op de RMT. De scores van de kinderen met licht letsel verschilden niet van het gemiddelde, zie figuur 2.
Figuur 2. Box plots van de leeftijdspercentielen van het werkgeheugen per hersenletselconditie. (Roncadin et al., 2004)
Uit deze resultaten blijkt dat het verbale werkgeheugen van kinderen met matig en ernstig letsel na 3,5 jaar niet op het gemiddelde niveau functioneert. En net als door Levin et al. 11
(2002) werd door Roncardin et al. (2004) gevonden dat het werkgeheugen van kinderen met licht letsel hersteld lijkt te zijn. Echter, in de vorige paragraaf bleek dat wanneer er met standaard werkgeheugen tests gemiddelde scores werden gevonden, de prestatie op meer complexere taken, zoals je die in het dagelijkse leven tegen komt, toch nog beneden gemiddeld was. Naast het meten van het verbale en visuospatiële werkgeheugen is het dus ook belangrijk om het functioneren van het centrale controlesysteem, dat meer complexere zaken regelt, te meten. In onderzoek van Mandalis, Kinsella, Ong en Anderson (2007) werd dit gedaan met de Tower of Londen (TOL) en de Controlled Oral Word Association Test (COWAT), een verbale fluency test. De TOL belast vooral het plannend vermogen en maakt daarbij gebruik van het werkgeheugen aangezien proefpersonen hun aandacht bij het uiteindelijke doel moeten houden tijdens het volbrengen van subdoelen. Het doel van de taak is om drie gekleurde ballen, geplaatst op drie staafjes, in een bepaald aantal zetten te verplaatsen zodat zij net zo georganiseerd zijn als op een voorbeeld kaartje. De COWAT meet een functie van het werkgeheugen die door Baddeley (2000) ook wel aan de episodische buffer is toegeschreven, namelijk het strategisch ophalen van informatie uit het langetermijngeheugen. Bij deze test is het de bedoeling dat een kind in 60 seconde zoveel mogelijk woorden opzegt die beginnen met een gegeven letter uit het alfabet (F,A,S). De onderzoekers namen beide tests af bij 36 schoolgaande kinderen met een gemiddeld 5 jaar eerder opgelopen matig tot ernstig traumatisch hersenletsel en bij 36 gezonde kinderen vergelijkbaar qua leeftijd. De groep met hersenletsel produceerde minder woorden met de COWAT dan de controle groep. Verder behaalden de kinderen met traumatisch hersenletsel het eindresultaat van de TOL net zo vaak in één keer als de kinderen in de controle groep. Wanneer het echter niet in één keer lukte om te slagen hadden de kinderen met hersenletsel meer pogingen nodig dan de kinderen in de controle groep om de taak alsnog te voltooien. De onderzoekers opperen dat dit laatste aangeeft dat de kinderen met traumatisch hersenletsel moeite hadden met het veranderen van strategie, ze persevereerden. Het centrale controlesysteem is verantwoordelijk voor het onderdrukken van niet gewenste schema’s en het activeren van het juiste schema (Deelman, 2004) en functioneert dus mogelijk niet goed bij deze kinderen. De bevindingen van Mandalis et al. (2007) komen overeen met de al eerder besproken onderzoeken van Roncardin et al. (2004) en Levin et al. (2002). Het blijkt dat kinderen met matig en ernstig traumatisch hersenletsel 3 tot 6 jaar na het ongeval nog steeds minder goed presteren op werkgeheugen taken dan hun leeftijdsgenoten. Ook blijkt uit onderzoek van 12
Wilde et al. (2005) dat de schade aan de frontale cortex nog niet hersteld is na 5 jaar. Voor kinderen met een licht letsel lijken de gevonden resultaten een veel positiever beeld te schetsen. Uit geen enkel onderzoek blijkt dat zij nog enige achterstand hebben in vergelijking met leeftijdsgenoten op werkgeheugen taken. Het kan zijn dat de beschadiging aan het werkgeheugen bij een licht letsel zo gering is dat het erg moeilijk te meten is, zeker als er al een aantal jaren voorbij zijn gegaan sinds het ongeval. In een poging om dit probleem te omzeilen hebben Chapman et al. (2006) een testmethode bedacht die wellicht sensitiever is voor schade aan het werkgeheugen van kinderen gemiddeld 5 jaar na een ongeval met traumatisch hersenletsel als gevolg. In hun onderzoek vroegen zij aan kinderen van gemiddeld 13 jaar, 25 met licht letsel, 13 met ernstig letsel en 24 gezond, een samenvatting in eigen woorden te geven van een vlak daarvoor mondeling verteld verhaal. De kwaliteit van de samenvattingen werd gemeten met twee schalen; Coherentie en Cohesie. Met de Coherentieschaal werd gemeten in hoeverre het idee van de originele tekst over was gekomen. Met de Cohesieschaal werd de tekstuele samenhang gemeten. Om de kern van een gesprek goed te kunnen formuleren zijn volgens de onderzoekers een aantal dingen van belang zoals het ophalen, selecteren en organiseren van informatie en het gebruik van opgeslagen schema’s en eerder verworven algemene kennis. Volgens de onderzoekers wordt het werkgeheugen, door het gebruik van deze vaardigheden, optimaal belast. Naast het samenvatten werd ook onderzocht in hoeverre de kinderen de inhoud van het verhaal onthouden hadden. Zij verwachtten namelijk dat het kunnen onthouden van gespreksdetails eerder herstelt na traumatisch hersenletsel dan het kunnen samenvatten van een gesprek. Tot slot werd bij de proefpersonen ook de N-back taak afgenomen. Correlaties tussen samenvatten, onthouden van details en score op de N-back taak werden berekend. Gevonden werd dat de controle groep beter presteerde dan beide groepen met hersenletsel op de Coherentie- en Cohesieschaal. Met de N-back taak werd ook gevonden dat de kinderen in de controleconditie beter presteerde dan de kinderen met ernstig letsel. Maar er werd geen verschil gevonden in score tussen de controleconditie en de conditie met licht letsel op deze taak. Verder bleek de correlatie tussen de scores van het samenvatten en de N-back taak significant. Er werd ook een verschil gevonden voor het onthouden van verhaaldetails tussen de controle groep en de groep met ernstig letsel. Tot slot bleek het aantal herinnerde details ook te correleren met zowel de score voor het samenvatten als de score op de N-back taak. Uit deze resultaten kunnen een aantal conclusies getrokken worden. Allereerst is van belang te constateren dat het maken van samenvattingen op deze manier een methode is om het (verbale) werkgeheugen te meten. Verder bleek het vermogen 13
verhaaldetails te onthouden niet hersteld te zijn bij de kinderen met ernstig letsel. Dat dit niet alleen veroorzaakt kan zijn door een minder goed geheugen blijkt uit de significante correlatie tussen het onthouden en beide werkgeheugen taken. De onderzoekers menen dat het werkgeheugen blijkbaar ook van belang is voor het goed kunnen oproepen van eerder gehoorde informatie. Dit is ook wel denkelijk, gezien de functie van de episodische buffer. Als laatste kan geconcludeerd worden dat blijkbaar niet alle kinderen met licht traumatisch hersenletsel geheel herstellen. Wanneer het werkgeheugen in zijn geheel belast wordt, zoals bij het formuleren van de kern van een gesprek, blijken kinderen met traumatisch hersenletsel slechter te presteren dan kinderen die geen eerder opgelopen hersenletsel hebben. Uit al het voorgaande blijkt dat het werkgeheugen van kinderen die gemiddeld 5 jaar eerder traumatisch hersenletsel opliepen niet volledig hersteld is. Met een MRI scan is aangetoond dat er bij kinderen met matig tot ernstig traumatisch hersenletsel nog schade is in de prefrontale cortex, 3 jaar na het ongeval. Verder is gekeken naar de verschillende aspecten van het werkgeheugen. Zowel het visuospatiële werkgeheugen (Levin et al., 2002), het verbale werkgeheugen (Roncardin et al., 2004; Mandalis et al., 2007; Chapman et al., 2006) als het centrale controlesysteem en de episodische buffer (Mandalis et al., 2007; Chapman et al., 2006) functioneert bij kinderen met matig en ernstig traumatisch hersenletsel minder goed dan bij gezonde leeftijdsgenoten. Het visuospatiële en verbale werkgeheugen van kinderen met licht hersenletsel lijkt wel hersteld na gemiddeld 5 jaar, wanneer apart gemeten (Levin et al., 2002; Roncardin et al., 2004). Maar wanneer het gehele werkgeheugen tegelijk wordt belast presteren ook zij slechter dan leeftijdsgenoten (Chapman et al., 2006). De hiervoor besproken onderzoeken maakten gebruik van proefpersonen met licht tot ernstig letsel en van verschillende leeftijden. Dat de ernst van het letsel voor een deel de mate van herstel bepaald is wel duidelijk. Maar hoe zit dat met de leeftijd van het kind ten tijde van het ongeval? In de volgende paragraaf zal hier naar gekeken worden.
Het werkgeheugen en de leeftijd van het kind
Een factor waar niet in ieder onderzoek apart rekening mee wordt gehouden maar die wel van belang is voor het onderzoek naar herstel van het werkgeheugen van kinderen met traumatisch hersenletsel is de leeftijd van het kind tijdens het ongeval. Eerder besproken hypothesen, het ‘Kennard principe’ en de ‘snelle ontwikkelingshypothese’, doen uitspraken over het mogelijke effect van leeftijd op herstel. Het ‘Kennard principe’ is gebaseerd op de resultaten van onderzoek naar laesies aan de motorische en premotorische cortex bij jonge apen. De 14
vraag is of deze resultaten generaliseerbaar zijn naar de menselijke frontale cortex, die wellicht een complexer genezingsproces vertoont. De hypothese van Ewing-Cobbs et al.(2004) is meer aannemelijk aangezien het werkgeheugen zich bij kinderen in een snelle ontwikkelingsfase bevindt. Welke van deze hypothesen is van toepassing op het herstel van het werkgeheugen bij kinderen met traumatisch hersenletsel? Wat voor invloed heeft de leeftijd van het kind op het herstel? Om hier antwoord op te kunnen geven wordt allereerst gekeken naar de ontwikkeling van het werkgeheugen over de jaren heen. Vervolgens wordt aan de hand van die resultaten onderzocht of het werkgeheugen van jongere of van oudere kinderen beter herstelt na traumatisch hersenletsel. In onderzoek van Luciana et al. (1998) werd gekeken met behulp van verschillende tests hoe het werkgeheugen zich ontwikkelde bij 181 kinderen tussen 4 en 8 jaar oud en 24 jongvolwassenen. Zij gebruikten hiervoor de tests Spatial Memory Span, Spatial Working Memory, Tower of London, Visual Pattern, Spatial Recognition Tasks en Set Shifting uit de Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB). Het bleek dat kinderen van 4 jaar vaak slechter scoorden dan kinderen tussen 5 en 8 jaar oud op de verschillende tests. Verder behaalden kinderen van 8 jaar weliswaar betere scores dan de jongere kinderen (die tussen 4 en 6 jaar oud waren) maar zij behaalden nog niet het niveau van de jongvolwassenen. Hieruit valt op te maken dat de grootste ontwikkeling van het werkgeheugen plaats vond tussen het vierde en het vijfde jaar en vervolgens nog eens tussen het achtste jaar en de jongvolwassenheid. Wat betekent deze conclusie voor het herstel van het werkgeheugen na traumatisch hersenletsel? Zal het iets minder of iets meer ontwikkelde werkgeheugen beter herstellen? In onderzoek van Anderson, Catroppa, Morse, Haritou en Rosenfeld (2005) werden na aanleiding van onderzoeken als dat van Luciana et al. (1998) proefpersonen verdeeld in een ‘jonge’ groep (3 tot 7 jaar oud) en een ‘oude’ groep (8 tot 12 jaar oud). Het werkgeheugen van 122 kinderen met licht tot ernstig traumatisch hersenletsel werd acuut, 12 en 30 maanden na het ongeval gemeten met de Freedom From Distractibility Index van de Wechsler Intelligence Scale for Children-III (WISC-III). Dit is de werkgeheugen- en aandachtindex van deze intelligentie test (Lezak, 2004). De onderzoekers vonden op geen van de tijden een verschil in prestatie tussen de jonge en oude groep kinderen. Ook scoorden beide groepen gemiddeld vergeleken met een normgroep met kinderen van vergelijkbare leeftijd. Uitgaande van dit onderzoek lijkt de leeftijd van het kind dus geen invloed te hebben op het herstel van het werkgeheugen. Een alternatieve verklaring voor de resultaten is dat de gebruikte tests in dit onderzoek misschien niet sensitief zijn voor de werkgeheugenproblemen na traumatisch 15
hersenletsel. Het feit dat alle kinderen, ook diegene met ernstig letsel, normaal scoorden op de Index ondersteunt dit idee. Ander onderzoek waarbij kinderen ook werden verdeeld in twee groepen, één met kinderen van 0 tot 8 jaar en één met kinderen van 9 tot 16 jaar, is gedaan door Verger et al. (1999). Er werden 29 kinderen met 6 jaar eerder opgelopen ernstig traumatisch hersenletsel en 29 gezonden kinderen getest met de Wisconsin Card Sorting Test (WCST), de Trail Making Test (TMT) en de Stroop Test. Al deze tests meten het functioneren van de frontale cortex. In de gehele groep patiënten werd een correlatie gevonden tussen leeftijd tijdens het ongeval en score op de WCST. Hoe jonger het kind was tijdens het ongeval, hoe slechter het scoorde op deze test. Na verdeling van de groep zoals hierboven beschreven bleek dat de kinderen met hersenletsel, ongeacht de leeftijdsgroep, niet slechter scoorden op de tets dan de gezonde kinderen. Een mogelijke verklaring voor dit laatste kan zijn dat door de verdeling van jong en oud het aantal kinderen per conditie te klein werd om het punt van significantie te halen. Het kan ook zijn dat de grens na het 8e jaar getrokken moet worden. Luciana et al. (1998) vonden namelijk een snelle groei tussen 8 jaar en jongvolwassenheid. Ook ander onderzoek van Slomine et al. (2001) ondersteunt deze aanname. Zij testten 68 kinderen van 7 tot 15 jaar met matig tot ernstig traumatisch hersenletsel met de WCST en vonden dat een jongere leeftijd samenging met een lagere score op de test in vergelijking met leeftijdsgenoten. Dit resultaat werd niet gevonden wanneer zij de scores van 7 en 8 jarigen vergeleken met de scores van 13 tot 15 jarigen. Er kan dus geconcludeerd worden dat de leeftijd van een kind tijdens het ongeval van invloed is op het herstel van het werkgeheugen en dat een jongere leeftijd samengaat met een slechter prognose. De grensleeftijd van 8 jaar, die in de onderzoeken van Verger et al. (1999) en Slomine et al. (2001) getrokken werd, lijkt echter niet van belang te zijn. Een kritiekpunt op de hiervoor besproken onderzoeken is dat zij niet specifiek het werkgeheugen meten. Het werkgeheugen is wel van belang voor het uitvoeren van de gebruikte tests maar er komen nog vele andere vaardigheden bij kijken zoals het plannend en probleemoplossend vermogen. Het valt te betwijfelen of de gevonden conclusies ook werkelijk iets over het werkgeheugen zeggen. In al eerder besproken onderzoek van Levin et al. (2004) werd met gebruik van de N-back taak echter een zelfde effect voor leeftijd gevonden als in de hiervoor besproken onderzoeken. Zij namen bij 144 kinderen, gemiddeld 10 jaar oud, met traumatisch hersenletsel de N-back taak af en vonden dat kinderen die ouder waren ten tijde van het ongeval hogere scores behaalden dan kinderen die jonger waren. De
16
leeftijd van het kind heeft dus, ook wanneer gemeten met de N-back taak, invloed op het herstel van het werkgeheugen. Uit het voorgaande kan geconcludeerd worden dat een jongere leeftijd tijdens het ongeval samengaat met een slechter herstel van het werkgeheugen na traumatisch hersenletsel. Het Kennard principe lijkt dus niet van toepassing op deze situatie. De snelle ontwikkelinghypothese kan nog niet verworpen worden, daarvoor is onvoldoende bewijs gevonden. Wel is duidelijk geworden dat de grensleeftijd van 8 jaar voor het werkgeheugen niet van belang is. Om meer zekerheid te krijgen over het effect van leeftijd op het herstel van het werkgeheugen en zal meer onderzoek gedaan moeten worden waarbij specifiek het werkgeheugen gemeten wordt.
Discussie
De mate waarin het werkgeheugen van kinderen herstelt na traumatisch hersenletsel is van verschillende factoren afhankelijk. Uit voorgaande is gebleken dat het werkgeheugen na ernstig hersenletsel niet volledig herstelt en zelfs verslechtert tussen het eerste en het tweede jaar na het ongeval. Het herstel na matig hersenletsel lijkt iets beter te zijn, maar het niveau waarop het werkgeheugen functioneert blijft lager dan dat van leeftijdsgenoten. Blijvende schade aan het werkgeheugen na licht letsel lijkt beperkt en is alleen aantoonbaar wanneer wordt gekeken naar zeer complexe taken. De ontwikkeling van dit soort taken is nog in volle gang. Tot slot gaat een jongere leeftijd tijdens het ongeval samen met een slechter herstel van het werkgeheugen. Een punt voor discussie is dat er eigenlijk nog geen definitief antwoord gegeven kan worden op de hoofdvraag aangezien onderzoek naar de gevolgen van licht traumatisch hersenletsel voor het werkgeheugen van kinderen nog in volle gang is. De gebruikte methoden zijn vaak slecht gevalideerd, zoals van Chapman et al. (2006), en de resultaten moeten nog bevestigd worden door andere onderzoeken. Verder werden in verschillende besproken onderzoeken tests gebruikt die het functioneren van de frontale cortex meten (Mandalis et al., 2007; Verger et al., 1999; Slomine et al., 2001). Er zijn echter meer taken die aan de frontale cortex worden toegeschreven dan alleen het besturen van het werkgeheugen. Hierdoor zijn de resultaten moeilijker te interpreteren. Tot slot werd gevonden dat het werkgeheugen van jongere kinderen slechter herstelt dan dat van oudere kinderen. Welke onderliggende processen voor dit effect zorgen is nog niet duidelijk. Een mogelijkheid is dat jongere kinderen minder ontwikkelde cognitieve vaardigheden bezitten dan oudere kinderen 17
en daarom minder goed herstellen, maar onderzoek hierna is nog nodig. Dus om een zekerder antwoord te kunnen geven op de vraag in welke mate het werkgeheugen van kinderen herstelt na traumatisch hersenletsel is veel meer onderzoek nodig naar methoden die specifiek het werkgeheugen van kinderen meten. De informatie die met dat soort methoden ingewonnen wordt kan helpen bij het vinden van de juiste behandelmethoden voor kinderen met traumatisch hersenletsel.
18
Literatuur
Anderson, V., Catroppa, C., Morse, S., Haritou, F., & Rosenfeld, J. (2005). Functional plasticity or vulnerability after early brain injury. Pediatrics, 116, 1374-1382. Anderson, V., Catroppa, C., Rosenfeld, J., Haritou, F., & Morse, S. A. (2000). Recovery of memory function following traumatic brain injury in pre-school children. Brain Injury, 14, 679-692. Chapman, S. B., Gamino, J. F., Cook, L. G., Hanten, G., Li, X., & Levin, H. S. (2006). Impaired discourse gist and working memory in children after brain injury. Brain and Language, 97, 178-188. Ewing-Cobbs, L., Prasad, M. R., Landry, S. H., Kramer, L., & DeLeon, R. (2004). Executive functions following traumatic brain injury in young chidren: A preliminary analysis. Developmental Neuropsychology, 26, 487-512. Fletcher, P. C., & Henson, R. N. A. (2001). Frontal lobes and human memory. Brain, 124, 849-881. Giedd, J. N., Blumenthal, J., Jeffries, N. O., Castellanos, F. X., Liu, H., Zijdenbos, A., Paus, T., Evans, A. C., & Rapoport, J. L. (1999). Brain development during childhood and adolescence: a longitudinal MRI study. Nature Neuroscience, 2, 861-863. Goldman-Rakic, P. S. (1995). Architecture of the prefrontal cortex and the central executive. Annals of the New York Academy of Sciences, 769, 71-83. Guyers, B., & Ellers, B. (1990). Childhood injuries in the United States. American Journal of Diseases of Children, 649-652. Kinsella, G., Prior, M. S., Ong, B., Murtagh, D., Eisenmajer, R., Bryan, D., Anderson, V., & Klug, G. (1997). Predictors and indicators of academic outcome in children 2 years following traumatic head injury. Journal of the International Neuropsychological Society, 3, 608-616. Levin, H. S., Hanten, G., Chang, C., Zhang, L., Schachar, R., Ewing-Cobbs, L., & Max, J. E. (2002). Working memory after traumatic brain injury in children. Annals of Neurology, 52, 82-88. Levin, H. S., Hanten, G., Zhang, L., Dennis, M., Barnes, M. A., Schachar, R., Swank, P. R., Ewing-Cobbs, L., Max, J., Chapman, S. B., & Hunter, J. V. (2004). Changes in working memory after traumatic brain injury in children. Neuropsychology, 18, 240-247. Luciana, M., & Nelson, C. A. (1998). The functional emergence of prefrontally-guided working memory systems in four- to eight-year-old children. Neuropsychologia, 36, 273-293. Mandalis, A., Kinsella, G., Ong, B., & Anderson, V. (2007). Working memory and new learning following pediatric traumatic brain injury. Developmental Neuropsychology, 32, 683701.
19
Roncardin, C., Guger, S., Archibald, J., Barnes, M., & Dennis, M. (2004). Working memory after mild, moderate or severe childhood closed head injury. Developmental Neuropsychology, 25, 21-36. Schneider, G. E. (1979). Is it really better to have your brain lesion early? A revision of the ‘Kennard principle’. Neuropsychologia, 17, 557-583. Sesma, H. W., Slomine, B. S., Ding, R., & McCarthy, M. L. (2008). Executive functioning in the first year after pediatric traumatic brain injury. Pediatrics, 121, 1686-1695. Slomine, B. S., Gerring, J. P., Grados, M. A., Vasa, R., Brady, K. D., Christensen, J. R., & Denckla, M. B. (2002). Performance on measures of ‘executive function’ following pediatric traumatic brain injury. Brain Injury, 16, 759-772. Smith, E. E., & Jonides, J. (1998). Neuroimaging analyses of human working memory. Proceedings of the National Academy of Sciences, 769, 12061-12068. Teasdale, G., & Jennett, B. (1974). Assesment of coma and impaired consciousness: a practical scale. Lancet, 2, 81-84. Verger., K., Junqué, C., Jurado, M. A., Tresserras, P., Bartumeus, F., Nogués, P., & Poch, J. M. (2000). Age effect on long-term neuropsychological outcome in paediatric traumatic brain injury. Brain Injury, 14, 495-503. Wilde, E. A., Hunter, J. V., Newsome, M. R., Scheiber, R. S., Bigler, E. D., Johnson, J. L., Fearing, M. A., Cleavinger, H. B., Li, X., Swank, P. R., Pedroza, C., Roberson, G. S., Bachevalier, J., & Levin, H. S. (2005). Frontal and temporal morphometric findings on MRI in children after moderate to severe traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma, 22, 333344. Wozniak, J. R., Krach, L., Ward, E., Mueller, B. A., Muetzel, R., Schnoebelen, S., Kiragu, A., & Lim, K. O. (2007). Neurocognitive and neuroimaging correlates of pediatric traumatic brain injury: A diffusion tensor imaging (DTI) study. Archives of Clinical Neuropsychology, 22, 555-568. Yeates, K. O., Luria, J., Bartkowski, H., Rusin, J., Martin, L., & Bigler, E. D. (1999). Postconcussive Symptoms in Children with Mild Closed Head Injuries. Neurobehavioral Issues In Pediatric Head Trauma. Journal of Head Trauma Rehabilitation. 14, 337-350.
20
