Electrophysiological studies on visual information processing in dyslexia and ADHD Dhar, Monica

Transcriptie

1 Electrophysiological studies on visual information processing in dyslexia and ADHD Dhar, Monica IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2009 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Dhar, M. (2009). Electrophysiological studies on visual information processing in dyslexia and ADHD Groningen: s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date:

2 Nederlandse samenvatting Inleiding Ontwikkelingsdyslexie staat beschreven als een aangeboren leesstoornis die niet te wijten is aan een gebrek aan intelligentie of tekort aan onderwijs. Ook mag er geen lichamelijke afwijking zijn die de geringere leesvaardigheid verklaart, zoals problemen met het gehoor of gezichtsvermogen. De leesstoornis kan dusdanig ernstig zijn dat zij tot in de volwassenheid een belemmering vormt voor het dagelijks functioneren, wat het geval is bij ongeveer 3% van de bevolking. Bij het ontstaan van dyslexie speelt erfelijkheid een belangrijke rol. De kans op het overdragen van de aandoening wordt geschat op 40%. Daarnaast kan dyslexie ook verworven zijn, maar in de hier beschreven studies gaat het om ontwikkelingsdyslexie, die gekenmerkt wordt door een beperking in het verwerken van spraakklanken. Studies hebben aangetoond dat, behalve de verwerking van spraakklanken, ook de visuele verwerking is aangedaan. Dyslexie komt vaak samen voor met andere ontwikkelingsstoornissen hetgeen comorbiditeit wordt genoemd. Eén van de meest voorkomende comorbide stoornissen is ADHD (aandachtstekortstoornis met of zonder hyperactiviteit). Symptomen van ADHD zijn een slechte concentratie, impulsiviteit en overbeweeglijkheid. Ook voor ADHD geldt dat het relatief vaak (5%) voorkomt bij kinderen. Echter, minder bekend is het feit dat ongeveer de helft van deze kinderen de ontwikkelingsstoornis tot in de volwassenheid als problematisch blijft ervaren. Wetenschappelijke studies hebben in het verleden niet altijd rekening gehouden met de overlap tussen dyslexie en ADHD. Daarom is het onzeker of bevindingen te wijten zijn aan de primaire stoornis of aan het voorkomen van een comorbide stoornis. Een doel van dit proefschrift was derhalve de comorbiditeit tussen dyslexie en ADHD te onderzoeken. Hierbij was het streven om overeenkomsten en verschillen in informatieverwerking tussen dyslexie en ADHD bloot te leggen, waarbij onderscheid werd gemaakt tussen vroege perceptuele (input), centraal cognitieve, en late of aan reacties gerelateerde processen (output). Een ander doel was om de veronderstelde visuele informatieverwerkingsproblemen bij dyslexie nader te onderzoeken. 129

3 De magnocellulaire theorie van dyslexie Een van de verklaringsmodellen van dyslexie is de magnocellulaire theorie. Deze tracht de tekorten in auditieve en visuele verwerking te verklaren vanuit een deficiëntie in de magnocellulaire baansystemen van de hersenen, welk verantwoordelijk zijn voor het waarnemen van snel veranderende auditieve of visuele prikkels. Evidentie voor dit verklaringsmodel is gevonden in onder meer autopsiestudies. In overleden patiënten zijn namelijk minuscule afwijkingen in deze systemen gevonden die ervoor kunnen zorgen dat stimuli minder goed worden verwerkt. De visuo-spatiële aandacht, die belangrijk is voor het lezen, zou hierdoor in dyslectici aangedaan kunnen zijn. Er werd verwacht dat dyslectici meer moeite zouden tonen met de visuo-spatiële oriëntatie die de kwaliteit van de vroege perceptuele processen bepaalt. Verklaringsmodellen van ADHD Het gedrag van mensen met ADHD werd door Barkley (1997) verklaard vanuit een executieve functiestoornis. Hij stelde dat het kernprobleem zou liggen in het inhiberen van responsen. Volgens anderen zou mogelijk de onderliggende energetische toestand van een individu de gedragsproblemen verklaren (van der Meere, 2005). Normaliter wordt de toestand aangepast aan de situatie om optimaal te kunnen presteren. Hiervoor worden energetische bronnen aangesproken. Bij ADHD wordt verondersteld dat het reguleren van de toestand minder efficiënt verloopt, waardoor de aandachtsallocatie en de gedragsregulatie (denk aan inhibitie) niet altijd optimaal is. Deze theorie voorspelt dat mensen met ADHD meer deficiënties vertonen aan de centraal cognitieve en output kant van de informatieverwerking dan aan de input kant. Methode In dit proefschrift werden informatieverwerkingsprocessen onderzocht door middel van elektroencefalografie (EEG). Deze techniek biedt de mogelijkheid om de hersenactiviteit onderliggend aan ons gedrag zichtbaar te maken. Hieruit worden zogenaamde event-related potentials (ERP s) afgeleid. Dit zijn potentialen die de hersenactiviteit weerspiegelen die gerelateerd is aan specifieke externe gebeurtenissen. Door de hoge temporele resolutie van ERP s kan er zeer 130

4 Samenvatting nauwkeurig in de tijd gemeten worden (in milliseconden). Hierdoor kunnen verschillende stadia van de informatieverwerking worden onderscheiden. Studies In de eerste studie werd de hypothese getoetst dat mannen met dyslexie en mannen met ADHD te onderscheiden zouden zijn op vroege en latere processen in de verwerking van visuele informatie. Daartoe werden vier groepen onderzocht: volwassenen mannen met dyslexie, mannen met ADHD, een comorbide groep met beide stoornissen en een controlegroep. Er werd gebruik gemaakt van een computergestuurde visuo-spatiële aandachtstaak waarbij een exogene cue gevolgd werd door een doelstimulus (target) waarop gereageerd moest worden. Een cue kon valide of invalide zijn. Valide cues verschenen in dezelfde visuele veld (links of rechts) als de target en invalide cues in het tegenovergestelde visuele veld. Verwacht werd dat dyslectische volwassenen zich zouden onderscheiden door een verminderde (input gerelateerde) oriëntatie op de cue, terwijl volwassenen met ADHD meer moeite zouden hebben met de (centraal cognitieve) aandachtsallocatie. Een ander doel was om na te gaan of de comorbide groep een eerder dyslectisch dan wel ADHD profiel, of de gebreken van beide groepen zou vertonen. Mogelijk zou de comorbide groep een geheel eigen profiel laten zien. In overeenstemming met de verwachtingen konden de groepen gediscrimineerd worden op de betreffende informatieverwerkingskenmerken die aan vroege, centraal cognitieve en late processen gerelateerd zijn. Bij dyslectische volwassenen werd minder hersenactiviteit gevonden in corticale gebieden die geactiveerd werden tijdens de verwerking van de cue. Geconcludeerd werd dat dyslectici meer problemen hebben met de vroege verwerking die gerelateerd is aan stimulus oriëntatie. Daarbij onderscheidden ze zich van volwassenen met ADHD die vooral gekenmerkt werden door latere informatieverwerkingsproblemen. Volwassenen met ADHD vertoonden namelijk langere reactietijden en een groter parietale positiviteit tijdens de verwerking van targets waar een valide cue aan voorafging. Comorbiden vertoonden geen eenduidig profiel. Ze gedroegen zich in sommige opzichten als dyslectische proefpersonen, maar in andere opzichten als proefpersonen met ADHD. Opvallend was wel dat comorbiden moeilijker te onderscheiden waren van proefpersonen met ADHD dan van proefpersonen met dyslexie. Hieruit kon geconcludeerd worden dat comorbiden meer overeenkomsten vertoonden met ADHD dan met dyslexie. 131

5 In de volgende studie werden de vier groepen wederom met elkaar vergeleken, maar nu werd gebruik gemaakt van een zogeheten Continuous Performance Test, die een beroep doet op zowel vroege, centraal cognitieve als late processen, alsmede het volhouden van de aandacht. Opnieuw lieten alleen de dyslectische proefpersonen problemen zien met de vroege oriëntatie, terwijl de ADHD groep meer moeite bleek te hebben met de latere informatieverwerking. Bovendien werden de proefpersonen met ADHD trager in hun reactie gedurende de taak en lieten een grotere variabiliteit in hun reactietijden zien. Dit profiel past binnen de hypothese van een slechtere energetische regulatie. Ook bij deze taak liet de comorbide groep een gemengd profiel zien vergeleken met de dyslectische en de ADHD groep. De comorbiden leken vooral in mindere mate te anticiperen op een volgende stimulus, waarmee ze zich van de andere groepen onderscheidden. Opvallend was dat alle patiëntgroepen een minder efficiënte responsinhibitie vertoonden vergeleken met controles. Er werd geconcludeerd dat responsinhibitie niet gezien kan worden als een kernprobleem van ADHD. De volgende studie was gebaseerd op een diermodel van dyslexie. Volgens dit model speelt tijdens de prenatale ontwikkeling van de hersenen het niveau van testosteron een cruciale rol bij het ontstaan van afwijkingen in dyslectische hersenen. De dierstudies voorspellen dat het dyslectische brein een alternatieve ontwikkeling doorgemaakt kan hebben waardoor veranderde netwerken ontstaan kunnen zijn. Dit kan ook tot gevolg hebben dat de verbindingen tussen de hemisferen veranderd zijn. In hoofdstuk 4 werd derhalve gezocht naar aanwijzingen voor de hypothese dat er een veranderde functionele connectiviteit tussen de hemisferen zou zijn bij dyslectici. Verwacht werd dat dyslectische mannen ten opzichte van controles een verminderde communicatie tussen de hemisferen zouden laten zien, in het bijzonder in de parietale cortex aangezien deze het eindstation is van de magnocellulaire banen, en in hoge mate betrokken is bij de visuo-spatiële informatieverwerking. Dit werd onderzocht door de EEG coherentie tussen hemisferen te meten. Coherentie duidt hier op het synchroon vuren van neuronenpopulaties op afstand van elkaar. Om de samenwerking tussen de hemisferen te onderzoeken, werd de EEG gemeten tijdens het uitvoeren van de visuo-spatiële aandachtstaak beschreven in hoofdstuk 2 en werd de coherentie tussen de linker en rechter parietale cortex berekend. Vervolgens werden de coherenties van de dyslectische mannen vergeleken met een controle groep. De mate van coherentie reflecteert de sterkte van de interhemisferische connectiviteit. 132

6 Samenvatting Er werden groepsverschillen gevonden in de mate en verdeeldheid van de interhemisferische coherentie. De coherentie tussen de EEG in de linker hemisfeer en het contralaterale gebied was verminderd in dyslectici. Daarnaast lieten de dyslectici een diffusere interhemisferische coherentie zien. Dit suggereert dat er in de vroege ontwikkeling afwijkende verbindingen zijn aangelegd en dat de parietale cortex mogelijk minder gespecialiseerd is voor oriëntatie op een visuo-spatiële stimulus. In de voorgaande hoofdstukken werd gevonden dat een verminderde visuele oriëntatie bij dyslectici persisteert tot in de volwassenheid. In de volgende studie werd onderzocht of er aanwijzingen zijn voor een gebrekkige visuele oriëntatie in de hele vroege ontwikkeling van dyslectici. Aangezien dit proefschrift is geschreven in het kader van het Langlopend Onderzoek Dyslexie, dat opgericht is om vroege voorspellers voor dyslexie te vinden, werd in hoofdstuk 5 een groep baby s uit het Langlopend Onderzoek met een genetisch risico op dyslexie bestudeerd. Er werd getracht vroege voorspellers te vinden voor een visuo-spatieel oriëntatietekort bij baby s van 5 maanden. Het gebruikte paradigma was vergelijkbaar met het paradigma dat bij de volwassenen werd gebruikt in hoofdstuk 2. De risicobaby s toonden een verminderde corticale reactie in de parietale schors op de visuo-spatiële stimuli. Deze resultaten van een verminderde oriëntatie bij baby s met een verhoogd risico op dyslexie stemmen overeen met onze eerdere bevinding bij volwassenen die in hoofdstuk 2 is beschreven. Uit de resultaten blijkt dat de verschillen tussen risicobaby s en controles in de verwerking van visuospatiële stimuli al met 5 maanden gemeten kunnen worden. Wanneer de risicobaby s ouder zijn en de kinderen gescreend kunnen worden op dyslexie, kunnen de analyses herhaald worden met alleen de daadwerkelijk dyslectisch bevonden kinderen. Wellicht zullen de gevonden verschillen dan groter zijn. Bovendien zal blijken in hoeverre deze metingen van de hersenactiviteit op individueel niveau kunnen dienen als voorspellers van dyslexie. Conclusies De resultaten zijn in overeenstemming met een magnocellulaire deficiëntie bij dyslexie. Dit blijkt uit zowel de ERP studies die wijzen op een tekort in de vroege oriëntatie als ook uit de studie naar de interhemisferische connectiviteit, die wijst op een geringe coherentie, met name in de parietale schors. 133

7 ADHD lijkt een ander beeld te geven waarbij de proefpersonen meer moeite hebben om hun energetische toestand aan te passen aan de taak, getuige vooral de grotere variabiliteit in reactietijden tijdens de taak. De comorbide groep laat een enigszins ander profiel zien dan personen met dyslexie of ADHD. Behalve verschillen zijn er echter ook overeenkomsten in de informatieverwerking gevonden tussen dyslexie en ADHD. De studie in hoofdstuk 3 laat zien dat beide groepen een gebrekkige responsinhibitie vertoonden. Dat het visuo-spatiële oriëntatie tekort van dyslectici al op zeer jonge leeftijd aanwezig is, kon met behulp van de laatste studie worden aangetoond. Daarin werden significante verschillen gevonden tussen gezonde en risicobaby s, ondanks de heterogeniteit van de risicogroep. 134

8 Samenvatting References Barkley, R. A. (1997). Behavioral inhibition, sustained attention, and executive functions: constructing a unifying theory of ADHD. Psychological Bulletin, 121, van der Meere, J. J. (2005) State regulation and ADHD. In D. Gozal & D. L. Molfese (Eds.), Attention deficit hyperactivity disorder: From genes to animal models to patients. (pp ). Humana Press, New York. 135

9