Veranderend onderwijs Onderwijs nu ziet er anders uit dan onderwijs in het verleden
Hersenontwikkeling in de adolescentie Dr. Linda van Leijenhorst www.brainandeducationlab.nl
tegenwoordig
1915
1953
Onderwijs en het brein
Onderwijs en het brein
Cognitieve neurowetenschappen Psychologie
Onderwijs
Educational Neuroscience
Onderwijs
Waar of niet waar ? Je kunt geen nieuwe hersencellen aanmaken je brein is ‘af’ voor je naar de middelbare school gaat.
Educational Neuroscience
yths Brainm
Waar of niet waar ? We gebruiken maar 10% van onze hersenen
Waar of niet waar ?
Waar of niet waar ? Onderwijs nu moet gebruik maken van nieuwe methoden die gebruik maken van neuro-inzichten
Links en rechts breinige mensen leren anders
“brain based education”
Brein Topografie
Het brein
“Grijze massa” is meer kipfiletkleurig dan grijs…
Cortex & Cerebellum
Hemisferen De Cortex bestaat uit twee helften (Hemisferen) die met elkaar verbonden zijn via het Corpus Callosum
Cortex
L
R
R Cerebellum
Hier is de voorkant!
L
Grijze en Witte Stof Cortex (Cortex = Schors) is de buitenste laag grijze stof.
Gray Matter (Grijze Stof) Neuronen (Cel- lichamen en dendrieten)
Witte Stof Myeline is vettige stof die zorgt voor isolatie van electrisch signaal over het axon. Meer myeline = betere signaal overdracht (te vergelijken met plastic laagje om electriciteitskabels) Neuron
Dendrieten (ontvangen)
White Matter (Witte Stof) Connecties (wit door myeline om axonen)
Myeline
Axon (uitzenden)
De Ontwikkelende Hersenen
De Ontwikkelende Hersenen
100.000.000.000 neuronen (biljoen) 1.000.000.000.000.000 synapsen (biljard)
De Ontwikkelende Hersenen
Cognitieve Ontwikkeling Empiricisme
Kinderen worden geboren als onbeschreven blad en leren door observeren van de wereld… (bijv. Locke, Thorndike)
Nativisme
Kennis van belangrijke cognitieve concepten is aangeboren en is er al in baby of ontvouwt in ontwikkeling… (bv. causaliteit, tijd, ruimte, taal) (bijv. Kant, Chomsky)
Constructivisme
Kinderen leren van interactie met de omgeving en hebben zelf actieve rol in het leerproces… (bijv. Piaget)
De Ontwikkelende Hersenen In neurowetenschappen is het cognitieve model van leren heersend Cognitief model
De Ontwikkelende Hersenen Uitgangspunt in developmental Cognitive Neuroscience onderzoek meestal ‘Neuroconstructivisme’ of probabilistisch ontwikkelingsperspectief - Hersenstructuur ontwikkelt in voortdurende interactie genen & omgeving.
Informatie
gedrags verandering = Leren “Cognitie” = verwerven & verwerken van kennis
- Cognitieve ontwikkeling is begrensd door ontwikkeling van de structuur van het brein. (gevoelige periode). 2 processen belangrijk voor ontwikkeling structuur van het brein: - Synaptogenese - Myelinisatie
In cognitief model hebben kinderen (en volwassenen) zelf een actieve rol in hun leerproces, de grenzen van dit leren worden aangegeven door de mogelijkheden van het brein.
Synaptogenese Synaptische dichtheid: hoe sterk zijn neuronen verbonden?
Myelinisatie Myelinisatie: de vorming van witte stoflaag om axonen. Volgt patroon van lineaire toename, piekt op verschillende plaatsen in het brein op verschillende momenten…
Ontwikkeling van grijze stof. Witte stof ontwikkeling. Synaptogenese: de vorming van synapsen. Volgt patroon van toeen afname, piekt op verschillende plaatsen in het brein op verschillende momenten…
PFC een van laatste gebieden
PFC een van laatste gebieden
De Ontwikkelende Hersenen
De Ontwikkelende Hersenen Belangrijke verbindingen versterken Minder belangrijke snoeien
Onder invloed van ervaringen
van het Brein De Ontwikkeling Ontwikkelende Hersenen
4e methode Functionele Connectiviteit
Ontwikkeling van structuur “hardware” Ontwikkeling van functie “software”
Schlagger et al. 2009
Ontwikkeling Prefrontale Ontwikkeling van deCortex PFC
Ontwikkeling Prefrontale Cortex
Hoe onze hersenen werken heeft invloed op hoe we de wereld ervaren en hoe we leren…
Voorbeeld ontwikkeling van de prefrontale cortex (PFC)
= adolescentie
Gogtay, Giedd et al. 2004
Gogtay, et al., 2008
Ontwikkeling Prefrontale Cortex II
Ontwikkeling Werkgeheugen
= Adolescentie
Klingberg et al., 2005
= Adolescentie Ontwikkeling van hersenstructuur vergelijkbaar met ontwikkeling van hardware…
Ontwikkeling van functie van de hersenen vergelijkbaar met ontwikkeling van software…
Wat weten we wel? Brein is plastisch
Voorzichtig zijn! Niet laten meeslepen door wat “logisch” klinkt of mooie plaatjes, of brein bias. Brein ontwikkelt langzaam
Structuur niet hetzelfde als functie
Based Education II DeBrain Ontwikkelende Hersenen
Ontwikkeling niet in alle gebieden gelijk tempo
Wel waar: Nieuwe technieken zoals MRI en fMRI - revolutionaire inzichten • Grote veranderingen in het brein tussen 10 en 25 jaar, plasticiteit brein. • Je ziet soms wat bij bestuderen gedrag alleen niet te zien is. • Voor het eerst in geschiedenis zien we brein in actie! • Meer inzicht in normale ontwikkeling & individuele verschillen. •Dit heeft mogelijke gevolgen voor het onderwijs
Based Education II DeBrain Ontwikkelende Hersenen
Ontwikkeling Prefrontale Ontwikkeling van deCortex PFC
MAAR er zijn nog veel vragen: • Veel onderzoek tot nu toe of medisch/klinisch (wat gaat er fout in ontwikkeling) • In hoeverre is de ontwikkeling van brein te sturen door bijvoorbeeld instructie? • Is ontwikkeling gedrag afhankelijk van ontwikkeling hersenen? • Dialoog tussen Onderwijsstudies en Neurowetenschappen nodig! | Ontstaan nieuw onderzoeksveld “Educational Neuroscience”
Hoe onze hersenen werken heeft invloed op hoe we de wereld ervaren en hoe we leren…
Voorbeeld ontwikkeling van de prefrontale cortex (PFC) Gogtay, et al., 2008
WatWat er staat is niet per sejewat je ziet ziet… er staat is niet wat ziet …
Basis Leesvaardigheden Basis Leesvaardigheden ROOD
Na het lezen van de de zin merk je dat de de hersenen vaak niet merken dat de de woorden “de” steeds herhaald werden.
GROEN BLAUW GEEL ROZE Lees zo snel als je kunt alle ORANJE BLAUW woorden… GROEN BLAUW ZWART GROEN
GEEL
ORANJE BLAUW ZWART
BRUIN
ROOD
BLAUW
ROZE
GEEL
GROEN BLAUW
GEEL
GROEN ROOD
Cognitieve Controle Controle Cognitieve
Marshmallows en de PFC
ROOD BLAUW GROEN BLAUW ZWART Lees nu niet de woorden maar noem GEEL de GROEN GROEN ROOD kleur van ORANJE de letters zo snel als je kunt… ROZE ZWART BRUIN GEEL GRIJS BLAUW
hier bijvoorbeeld: ROOD GROEN BLAUW ROZE? BRUIN
ORANJE ZWART
BLAUW GROEN
Onderzoek van Walter Mischel (jaren ‘60 Stanford University, VS)
ROOD
Marshmallows en de PFC II • 20% van 4-jarigen wacht 15 min. • Gedrag voorspelde (school)succes later • Vooral manier waarop: hoe richt je je aandacht & controleer je je gedrag is bepalend
Puberende Hersenen “Pubers” zoeken grenzen op, brutaler, emotioneler, dingen uitproberen om te kijken hoe er op wordt geregeerd. > leren gestructureerd denken en beheersen impulsen (lange termijn) Pubers zijn op zichzelf gericht (kamer en badkamerdeur gaan dicht)
afleiding zoeken
kijken
> ontwikkelen van identiteit (uniek zijn/op elkaar lijken)
= cognitieve controle
Het Kiezende Brein
Het sociale brein
Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC) cognitieve controle/EF
Striatum – Verwerken beloningsinformatie motivatie
Striatum (NAcc) belangrijk voor verwerken beloningen
Het kiezende brein
Wat kunnen we met fMRI? Geeft inzicht in gedrag dat niet verkregen kan worden met observaties alleen.
DLPFC – Cognitieve Controle bijvoorbeeld controleren van impulsen
Vb Risicogedrag
+ 500 ms
Wat kunnen we met MRI?
1000 ms
1500 ms
1500 ms
1500 ms
jitter
Het Kiezende Brein Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC) cognitieve controle/EF
Meer activiteit in beloningsgebied in de hersenen in 14-15 jarigen vergeleken met kinderen of volwassenen
Striatum (NAcc) belangrijk voor verwerken beloningen
Extra gevoelig voor beloningen
Risicogedrag
Betekenis geven Verschillen Wel zijn er grote verschillen tussen individuen, juist in de adolescentie!
•
Affectieve reactie op beloning en potentiele beloning laat nonlineaire veranderingen in de ontwikkeling zien, met een piek in de adolescentie.
•
Cognitieve controle functies nemen lineair toe tot in de volwassenheid.
Meeste pubers gaan relatief probleemloos door de adolescentie
Puberende Hersenen
Het Sociale Brein (volwassenen) Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC)
Frith & Frith 2003
“Pubers” zoeken grenzen op, brutaler, emotioneler, dingen uitproberen om te kijken hoe er op wordt geregeerd.
cognitieve controle/EF
> leren gestructureerd denken en beheersen impulsen (lange termijn) Amygdala
Pubers zijn op zichzelf gericht (kamer en badkamerdeur gaan dicht)
medial Prefrontal Cortex (mPFC)
> ontwikkelen van identiteit (uniek zijn/op elkaar lijken)
belangrijk voor zelfgerichte processen
Temporal-parietal junction (TPJ) belangrijk voor op ander gericht processen
Perspectief nemen
Het sociale brein Medial prefrontal cortex – ‘Mentalising’ • Impliciet vermogen de mentale staat van een andere te begrijpen (bijvoorbeeld wat weet iemand, wat voelt iemand en wat wil iemand) • Representeren van mentale staat van anderen
Het sociale brein TPJ
Het sociale brein DLPFC
– Sociale voorspellingen en perspectief nemen • bijvoorbeeld kijkrichting – wat kan iemand zien? Wat wil iemand?
– Cognitieve Controle bijvoorbeeld controleren van impulsen
+
+
Het Sociale Brein
ToM in adolescentie Start bij 22 min.
Onderzoek van Sarah Jayne Blakemore (UCL) Hoe ontwikkelen de sociale brein gebieden zich? Gebruiken we ToM gebieden op dezelfde manier op alle leeftijden > functionele ontwikkeling?
Sociale beslissingen Vertrouwen 8
9
Trust Game
1
12 jaar Alles zelf
16
S1 vertrouwen
Toename in rekening houden met de ander met ontwikkeling
9 jaar
2
18
Sociale beslissingen Vertrouwen
16 jaar 22 jaar
9 S2
Eerlijk delen
9 van den Bos, W., Westenberg, P. M., van Dijk, E. & Crone, E. A. (2010) Development of Trust and Reciprocity in Adolescence. Cognitive Development, 25, 90-102.
Ontwikkeling Sociale Brein
van den Bos, W., Westenberg, P. M., van Dijk, E. & Crone, E. A. (2010) Development of Trust and Reciprocity in Adolescence. Cognitive Development, 25, 90-102.
Ontwikkeling Sociale Brein Verschillende ontwikkelingstrajecten voor mPFC & TPJ & DLPFC mPFC bij kinderen nog betrokken bij zowel keuze voor zelf (ik houd alles zelf) als ander (vertrouwen/vertrouwd worden), bij volwassenen specialisatie van mPFC naar keuze voor zelf (mPFC betrokken bij keuze voor zelf). > Afname van focus op zelf (eigen perspectief meenemen in een beslissing) naar focus op de ander (perspectief van een ander meenemen in een beslissing).
Toename met leeftijd bij vertrouwen
Afname met leeftijd bij vertrouwen/vertrouwd worden
TPJ toename van activiteit in ontwikkeling. > toename in de aandacht voor de ander/vermogen perspectief te nemen. DLPFC toename van activiteit in ontwikkeling. > Toename van EF/cognitieve controle
Het Sociale Brein (ontwikkeling)
Onderwijs en het brein
Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC) cognitieve controle/EF
Controleren impulsen
Psychologie
Onderwijs
Amygdala
medial Prefrontal Cortex (mPFC) belangrijk voor zelfgerichte processen
Temporal-parietal junction (TPJ)
Educational Neuroscience
Focus op zelf
belangrijk voor op ander gericht processen
Perspectief nemen
Onderwijs en het brein Kunnen neurowetenschappen onderwijs helpen? -ja, bijvoorbeeld onderzoek naar dyslexie (probleem fonologie-orthografie). -vinden neurale markers van leerproblemen (met neuroscience technieken zie je soms wat je niet ziet in gedrag). -beter begrip van de sociaal-emotionele ontwikkeling van kinderen.
Bedankt!
[email protected]
www.brainandeducationlab.nl
Onderwijs en het brein Educational Neuroscience -ontstaan om onderzoek binnen cognitieve neurowetenschappen en de onderwijspraktijk samen te brengen om het onderwijs te verbeteren -spannende ontwikkelingen, maar nog wel in de kinderschoenen! Dialoog onderwijsveld en onderzoeksveld is belangrijk!
