‘Consilience’ • "Scientists have broken down many kinds of systems. They think they know most of the elements and forces." • "The next task is to reassemble them, at least in mathematical models that capture the key properties of the entire ensembles.” • “The greatest challenge today (...) in all of science, is the accurate and complete description of complex systems.“ (E. O. Wilson, Consilience Knopf, New York, 1998). Consilience = “Unity of Knowledge”.
Netwerktheorie • Recente doorbraak in de wiskunde en fysica (1999 – 2009): Watson and Strogatz, Barabasi. • Afgeleid van systeemtheorie (1940-1950): Wiener, von Bertalanffy, Ashby, von Foerster, Erdös. • “De biologische wereld bestaat uit netwerken”. • Deze hebben meestal een “small world” karakter. • Door de details te negeren zijn er algemene regels te vinden die opgaan voor alle niveau’s van organisatie.
“Degrees of separation” • Hoeveel handdrukken bent u van de paus verwijderd? • Hoeveel co-acteurschappen naar Kevin Bacon? • Co-auteurschappen tussen wetenschappers? • Seksuele contacten tussen mensen? • Chemische reacties tussen alle genen, proteïnen, metabolieten? • Verbindingen tussen hersencellen en –gebieden?
Small-world netwerken “Nodes”
“Links”
“Hubs”
Gen-gen interacties
Gen-proteine interacties
Proteine-proteine interacties
Bakkersgist
Science 2002; 298, 763-764.
Metaboliet-metaboliet-interacties
E. Coli
Science 2002, 297: 1551-1555
Organel-organel interacties
Nature 422, 193-197 (13 March 2003)
Cel-cel interacties
http://arxiv.org/abs/0907.2373v2
Gebied-gebied interacties
Bullmore e.a., Nat Rev Neurosc 2009
Individu-individu (sociale) interacties
Sociale interacties: De kapers van 09-11
Barabasi, 2006
Sociale interacties: Het seks-web
"Chains of affection: The structure of adolescent romantic and sexual networks," Bearman PS, Moody J, Stovel ; The American Journal of Sociology, Vol. 100, No. 1. 2006
Sociale interacties: Mijn E-mail
Afdeling-afdeling interacties
Red, blue, or green: departments Yellow: consultants Grey: external experts
www.orgnet.com
Contacten tussen organisaties
Het internet
Barabasi, 2006
Kenmerken small-world netwerken: I. “Schaalvrije” multimodulaire hiërarchieën
Barabasi e.a., SciAm 2008
Kenmerken small-world netwerken: II. Resistentie tegen random schade
Kenmerken small-world netwerken: III. Razendsnelle informatieflow
Infectieziektes, rages
Kenmerken small-world netwerken: IV. Discrete faseovergangen
“The Tipping Point” Aantal clusters 1000
Te weinig informatieuitwisseling (orde)
Teveel informatieuitwisseling (chaos) 1 Gemiddeld aantal verbindingen per cluster
Kenmerken small-world netwerken: V. Een nieuwe wiskunde • Fitness: het vermogen van een node om links aan te kunnen gaan met andere nodes (contexten, omgevingsomstandigheden, andere personen!). Hoe meer links per knoop, hoe passender (fitter). Fitness (η):
ηa
Π(k) ~ ηk; k(t) ~ t
Barabasi, 2006
Een (mathematisch) geïntegreerd bio-fenotypico-sociaal model Sociaal
Fenotypico
Bio
Barabasi e.a., Science, 2008
Bio-sociaal netwerkmodel Sociaal
Bio Psycho Bio
Bio
Bio
Bio-psycho-sociaal netwerkmodel Sociaal
Bio Psycho
Het intrapsychische netwerk • N = 192. • Heterogene groep patienten met “As I” ontregelingen (Dr. J.G. Goekoop, 1992). • Gescoord op de CPRS (comprehensive psychopathological rating scale): 65 items. • Bivariaat correlationele analyse op alle itemscores (alle corr. tussen alle symptomen). • Item = node, significante correlatie = link, sterkte correlatie = gewicht van de link (NodeXL).
Het intrapsychische netwerk (As I) Clusters (CPRS) Cluster 5: Psychotische symptomen
Cluster 7: Dwang (fobieen, rituelen)
Cluster 3: Remming (psychomotoor)
Cluster 6: Motorische desorganisatie
Cluster 1: Depressieve symptomen en boosheid
Cluster 2: Ontremming (manie)
Cluster 4: Lichamelijke angstequivalenten Goekoop R & Goekoop J.G., submitted
Het intrapsychische netwerk (As I) Superclusters (CPRS)
Super-cluster 1: Depressie Manie, Angst, Remming.
Super-cluster 2: Psychose, Desorganisatie, Dwang.
Goekoop R & Goekoop J.G., submitted
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid 7 “basiskleuren” (Clusters) Somat. Angst Desorganisatie Depressie Ontremming Remming Psychose
Dwang
Alle As I stoornissen
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid ‘Gezond’
‘Gezond’
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid Unipolaire angstig-geremde (melanchole) depressie
Idem, met psychotische kenmerken
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid Bipolaire I
Idem, met psychose
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid Psychotische stoornis
Idem, met KATATONIE
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid 7 “basiskleuren” (Clusters) Somat. Angst
Alle As I stoornissen
Dwang
Desorganisatie Depressie Ontremming Remming Psychose
…. veranderingen in de TIJD.
Klinische relevantie: Descriptieve helderheid Gezond Prodromaal Unipolair angstig-geremde depressie Idem, met psychotische kenm. Vroege remissie Tijd
R.O.M.
Remissie
Klinische relevantie: Routine Outcome Monitoring Stemming Tijd
Remming Tijd
Angst Tijd Lamotrigine, bupropion Antidepressivum
Farmacotherapie
Benzo’s
Benzo’s: hogere dosis, afbouwschema
Tijd Setting & Gevaar
Huisarts
Separeer Gesloten
Open / ADB
Ambulant
Tijd
Klinische relevantie: Gerichte (combinatie)farmacotherapie In totaal 7 hoofdclusters. 7 typen farmacotherapie nodig? BENZODIAZEPINEN
“REMMINGS”-STABILISATOREN
Diazepam
Lithium, depakine
ANTIDEPRESSIVA TCA’s, SSRIs Topiramaat
Lamotrigine, buproprion
??
ANTICHOLINERGICA Biperideen Haldol Clozapine ANTIPSYCHOTICA
Het intrapsychische netwerk (As II) Clusters (TCI) Cluster 1: Eigenlijk,echt (“Echt-oprecht”)
Cluster 6: Zelf-Zelf erkenning en berusting
Cluster 2: Zelfoverstijgend magisch-denken
Cluster 7: Pronken / imponeren
Cluster 3: Actiebereid
Cluster 8: Approach vs avoidance
Cluster 4: Ordelijkvergevingsgezind (“Aardig-rechtvaardig”) Cluster 5: Welwillend sociaal gericht (“Lief-naief”)
Cluster 9: Basale gehechtheid Cluster 10: Krenkbaarheid Goekoop R., Scholte H.S., Goekoop J.G., in preparation
Het intrapsychische netwerk (As II) Superclusters (TCI) Super-cluster 4: Rechtschapenheid
Super-cluster 2: Religieus optimisme (candoisme)
Super-cluster 3: Basale autonomie
Super-cluster 1: Veerkracht Goekoop R., Scholte H.S., Goekoop J.G., submitted
Het intrapsychische netwerk (As II) Clusters (NEO-PI-R: Big Five) Cluster 1: Neuroticisme +
Cluster 4: Openness + Cluster 5: Conscientiousness + (extraversion, neuroticism).
Cluster 2: Extraversie +
Cluster 3: Agreeableness Extraversion Openness
Cluster 6: Agreeableness +
Goekoop R., Scholte H.S., Goekoop J.G., submitted
Het intrapsychische netwerk (As II): Superclusters (NEO-PI-R: Big Five)
Supercluster 2: Dominant
Supercluster 1: Submissief
Goekoop R., Scholte H.S., Goekoop J.G., in preparation
Klinische relevantie: Aard van psychiatrische ziekten • “We zijn netwerken, en we vormen netwerken”. • Ziekten manifesteren zich als stoornissen in: – De netwerkstructuur. – De netwerkfunctie. • Veranderingen vinden plaats op alle niveau’s van organisatie.
Sociaal
Psycho
Bio
(…)
Netwerktheoretisch onderzoek Biologie vs. fenotype vs. sociologie Sociaal
Stap 2 (Volgt) Psycho
Stap 1 (UvA) Bio
Netwerksimulaties: Voorspellende psychiatrie • Verzamel data via R.O.M.: – Biologische netwerken: genetica, bloedwaarden, farmacotherapie, evt. MRI. fMRI, EEG. – Fenotypische netwerken: het intrapsychisch netwerk. – Sociologische netwerken: belangrijke anderen.
• Voorspel optimale BIO – PSYCHO – SOCIALE fitness. – Farmaca, partners, beroepen, hobby’s, bezigheden.
Links met de literatuur • http://www.nd.edu/~alb/html/publications.html • http://www.rgoekoop.dds.nl
Klinische relevantie: Schizofrenie, negatieve symptomen • Stoornis in de neuroanatomische netwerkstructuur.
Bullmore e.a., Nature Rev Neurosc 2009
Klinische relevantie: Schizofrenie, positieve symptomen • Stoornis in de netwerkfunctie. Aantal clusters
Te weinig informatieuitwisseling (orde)
“The Tipping Point”
1000
Teveel informatieuitwisseling (chaos) 1 Gemiddeld aantal verbindingen per cluster
Klinische relevantie: Depressie, rumineren • Stoornis in structuur en functie. Aantal clusters
Te weinig informatieuitwisseling (orde)
“The Tipping Point”
1000
Teveel informatieuitwisseling (chaos) 1 Gemiddeld aantal verbindingen per cluster
Klinische relevantie: ECT: therapeutisch effect • Reconnectie door massale synchronisatie (“Neurons that fire together, wire together”). Aantal clusters
Te weinig informatieuitwisseling (orde)
“The Tipping Point”
1000
Teveel informatieuitwisseling (chaos) 1 Gemiddeld aantal verbindingen per cluster
Klinische relevantie: Effect van farmacotherapie Te weinig informatie-uitwisseling (orde) “The Tipping Point” Aantal clusters 1000
Teveel informatieuitwisseling (chaos) 1 Gemiddeld aantal verbindingen per cluster
