Hersenen onder hoogspanning

Alles wat we doen, waar we aan denken en hoe we ons voelen wordt gestuurd door één grote, prachtige machine: ons brein. Een gezonde hersenpan is dus van immens belang om naar behoren te kunnen functioneren. Maar bij veel Nederlanders steekt stress een serieuze stok tussen de wielen. In de Atlas van ons brein bieden neurowetenschapper Lara Wierenga en grafisch ontwerper Dirma Janse een piekfijn overzicht van de recentste inzichten in het brein. Ze leggen daarbij ook uit wat stress is en welke impact het heeft op onze hersenen.

Op 4 mei 2010 is het druk tijdens de jaarlijkse dodenherdenking op de Dam in Amsterdam. Plots begint er een man, later bekend als ‘De damschreeuwer’, te schreeuwen tijdens de 2 minuten stilte. Binnen een paar seconden ontstaat er een kettingreactie. Een koffer wordt aangezien voor een bom, het geluid van een omvallend hek wordt verward met geweerschoten. Mensen beginnen massaal weg te rennen. Er vallen gewonden doordat mensen over elkaar heen vallen. Pas na een aantal minuten is het duidelijk dat er niks dreigends aan de hand is en komen mensen weer tot rust.
Een dergelijke reactie vindt bij gevaar, al dan niet terecht, razendsnel en onbewust plaats. Je hele lichaam wordt aangezet om te bevriezen dan wel te vluchten (vecht-of-vluchtreactie).

Wat is stress?

Vroeger hadden stressvolle situaties meestal te maken met fysieke dreigingen, nu zijn die vaker mentaal. Maar de reactie, de vecht-of-vluchtreactie, blijft dezelfde.
De automatische en onbewuste reactie om te bevriezen of te vluchten wordt veroorzaakt door het sympathische zenuwstelsel. Dat zenuwstelsel wordt aangestuurd door de hypothalamus – een structuur onder het midden van het brein. Een stressvolle situatie komt via de zintuigen binnen in het brein en wordt eerst razendsnel verwerkt in een kleine hersenstructuur, de amygdala. Die beslist (al dan niet terecht) dat er sprake is van gevaar en activeert de hypothalamus, die vervolgens het sympathische zenuwstelsel van het lichaam aan het werk zet.

De bijnieren krijgen van de hypothalamus de opdracht om het stofje noradrenaline af te geven, dat wordt rondgepompt in de bloedbaan. Dat zorgt ervoor dat je lichaam een boost energie krijgt: je hartritme gaat omhoog, je bloedvaten verwijden en je neemt meer zuurstof op. Je spieren worden van extra bloed voorzien. Handig als je dat sprintje moet trekken, bij het gevaar vandaan. Tegelijkertijd wordt je spijsvertering in ruststand gezet, zodat daar minder energie naartoe hoeft. Als het gevaar niet gauw is geweken, activeert de hypothalamus een tweede reactie, waarbij de bijnieren cortisol afgeven om het lichaam alert te houden.

Wanneer het gevaar helemaal is geweken, wordt het parasympathische zenuwstelsel – als het ware de ‘rem’ van het autonome zenuwstelsel – actief. De hersenen scheiden dan het stofje acetylcholine af dat de afgifte van cortisol door de bijnieren remt. Je lichaam herstelt zich en laadt zich weer op. Je kunt dit zelf ook beïnvloeden, door bijvoorbeeld je ademhalingsfrequentie naar beneden brengen. Dat kan via ademhalingsoefeningen of door te sporten. Ook sociale relaties hebben een positief effect op het omgaan met stress, maar het is nog niet precies duidelijk hoe dat werkt in het brein.

Hoe zit dat dan met langdurige stress? Wel, dan blijven de cortisollevels lang hoog. Dat heeft allerlei negatieve gevolgen voor de gezondheid, bijvoorbeeld een hoge bloeddruk, verminderde slaap en een verhoogde behoefte aan suikerrijk voedsel. Bij sommige mensen is de aansturing van het sympathische zenuwstelsel verstoord waardoor de amygdala te snel geactiveerd wordt, ook in niet-bedreigende situaties. Dit zorgt voor een verhoogde stressreactie. Dat geldt bijvoorbeeld voor mensen met een ernstig trauma.

Kritieke periode

Voor onze hersenen zijn de eerste jaren na de geboorte een kritieke periode. In de eerste twee jaar ontwikkelen baby’s in ijltempo nieuwe vaardigheden door de ‘plasticiteit’ van de zenuwcellen in het brein. Er is een heuse explosie van nieuwe synapsverbindingen tussen alle zenuwcellen. Veelgebruikte verbindingen worden sterker, niet-gebruikte verbindingen worden ‘gesnoeid’. Een tweejarige heeft ongeveer dubbel zoveel verbindingen als een volwassene. Maar geen zorgen, dat snoeien gebeurt om je energie efficiënt te verdelen over de verbindingen die je daadwerkelijk gebruikt.

Tijdens de groei- en snoei-explosie is het brein wel extra gevoelig voor de ervaringen die het opdoet. Na deze periode is het moeilijker, en soms zelf onmogelijk, om sommige dingen nog te leren. In zo’n gevoelige of kritieke periode kunnen schadelijke invloeden zoals gif, drugs en stress grotere, soms zelfs blijvende, veranderingen in het piepjonge brein teweegbrengen. Zo blijkt dat blootstelling aan stress op jonge leeftijd kan zorgen voor een kleinere hippocampus, het geheugencentrum in het brein. Die kleinere omvang hebben wetenschappers gelinkt aan problemen met leren en geheugen.

Wat stress met je brein doet

Door stress wordt het lastiger om zaken uit je geheugen op te diepen. Hoe dat komt, werd onderzocht door een team wetenschappers. In de eerste fase van het onderzoek leerden zij deelnemers de leeftijd van zes fictieve melkwegstelsels. Ze kregen telkens twee melkwegstelsels in beeld en moesten kiezen welk ouder was. Daarna kregen ze te zien wat het goede antwoord was. Zo leerden ze dat melkwegstelsel A ouder was dan B, B ouder dan C, enzovoort. Vervolgens dompelden ze een deel van de deelnemers onder in een stressvolle situatie: ze werden verplicht een presentatie te geven die zou worden beoordeeld door een streng kijkende commissie. Nadat ze helemaal opgedraaid waren, voerden ze in de MRI-scanner twee taken uit.

Bij de eerste taak moesten de deelnemers de leeftijd van vier nieuwe melkwegstelsels leren waarbij er ook nog vier uit de oude reeks waren toegevoegd. Op deze manier konden ze sneller leren omdat ze de nieuwe informatie aan bestaande kennis konden linken. Als je weet dat A ouder is dan C en een nieuw stelsel jonger is dan C, dan weet je immers ook dat A ouder is dan het nieuwe stelsel (A > C > nieuw melkwegstelsel). Bij zo’n taak waarbij bestaande kennis wordt gelinkt aan nieuwe kennis, is de mediale prefrontale cortex (mPFC) actief.

Bij de tweede taak leerden de studenten de leeftijd van acht nieuwe fictieve melkwegstelsels. Ze konden dan dus geen gebruik maken van kennis die ze al hadden. Tijdens een dergelijke taak, waarbij nieuwe informatie wordt aangeleerd, is het de hippocampus die actief wordt.

Van deelnemers die de strenge commissie hadden moeten passeren en stress hadden ervaren, bleek de mPFC minder actief tijdens de eerste taak. De hippocampus was even actief bij de eerste taak als bij de tweede, dus het was alsof de bestaande kennis niet werd benut.

Stress zorgt er dus voor dat de mPFC minder goed functioneert. De vaardigheid om bestaande kennis aan nieuwe te linken, wordt deels geblokkeerd. Dat kan verklaren waarom het lastig is om ingestudeerde leerstof op te halen als je gestrest bent voor een toets of examen. Mogelijke oplossing? Iets stressverlagends doen voor aanvang van een test. Dat kan door je brein een ander probleem, zoals een sudokupuzzel, te laten oplossen. Het meest effectief om je stresslevels te reduceren blijken fysieke inspanningen, maar ook yoga of meditatie kan stress meteen verminderen.

Waarom mediteren kan helpen

Uit een grote overzichtsstudie bleek dat de dorsolaterale prefrontale cortex (of dlPFC) sterker actief werd bij mediteerders dan bij niet-mediteerders. De verhoogde activatie in de dlPFC, die onder andere instaat voor zelfregulatie en emotieregulatie, verklaart mogelijk hoe mindfulness kan bijdragen aan een betere emotieregulatie en stressreductie. De hypothese luidt dat de frontale controlegebieden de activatie van de emotiegebieden onderdrukken.

Vóór de behoefte aan emotieregulatie ontstaat, moet je je in de eerste plaats bewust worden van emotionele triggers. En die bewustwording wordt getraind via mindfulnessoefeningen die je bewust in het hier en nu willen laten zijn.

Niet-mediteerders en (beginnende) mediteerders verschillen in de manier waarop hun brein aan emotieregulatie doet tijdens het mediteren, zo blijkt uit een Deense studie. Hierin moesten deelnemers een klassieke inhibitietaak uitvoeren waarvoor je bepaalde prikkels moet kunnen onderdrukken. In dit onderzoek moesten deelnemers aangeven hoeveel cijfers ze in beeld zagen. Soms kwam het aantal cijfers overeen met het cijfer zelf (bijvoorbeeld: drie drieën), soms was dat niet het geval (bijvoorbeeld: drie vieren). In dat laatste geval moet je er extra voor waken om je spontane reactie te onderdrukken en niet automatisch ‘4’, maar ‘3’ als antwoord te geven. Tussen de cijferopdrachten door kregen deelnemers plaatjes te zien die positieve emoties (een hond die door de branding rent) of negatieve emoties (een slang) opwekken. Negatieve emoties bleken de deelnemers langzamer te maken op de inhibitietaak, en zorgden bovendien voor een slechtere score.

Onderzoekers deelden de deelnemers vervolgens op in twee groepen. Een eerste groep kreeg een training in mindfulness van 6 weken. De tweede groep vormde de controlegroep en kreeg een andere cognitieve training van 6 weken. Beide groepen voerden de inhibitietaak uit zowel voor als na de trainingsperiode. Als instructie kregen ze mee om de taak met ‘een mindful state of mind’ uit te voeren. Hun hersenactivatie tijdens de taak werd gemeten in de MRI-scanner. De deelnemers die 6 weken mindfulness hadden gevolgd, bleken sneller geworden te zijn: de plaatjes met negatieve emoties vertraagden de deelnemers minder. Ten opzichte van de controlegroep bleek hun dlPFC actiever tijdens de taak, terwijl hun amygdala juist minder actief werd. De dlPFC onderdrukt als het ware de activiteit in de amygdala. Het brein van mediteerders, zo denken onderzoekers, onderdrukt de verwerking van negatieve emoties waardoor ze beter kunnen scoren op de taak.

Een ander onderzoek vergeleek dan weer ervaren mediteerders met beginnende mediteerders en toonde het tegenovergestelde aan. Daar bleek de dlPFC van ervaren mediteerders juist minder actief bij emotionele plaatjes dan die van beginnende mediteerders, terwijl de amygdala van de ervaren mediteerders verhoogd actief was. Dat verklaarden onderzoekers dan weer doordat ervaren mediteerders hun emotionele toestand accepteren zoals die is en hun emoties minder onderdrukken.

Terwijl het eerste onderzoek aantoont dat meditatie je op korte termijn beter maakt in het reguleren of zelfs onderdrukken van emoties, bewijst het tweede onderzoek dat je op langere termijn beter wordt in het accepteren van emoties. Beide vaststellingen komen overeen met de theorieën over de werking van mindfulnesstraining. Daarbij wordt aangenomen dat beginnende mediteerders moeten leren om hun eerste reactie op emoties te onderdrukken. Dat kan hun actieve dlPFC verklaren. Omdat, naarmate je meer ervaring opbouwt met mediteren, de acceptatie van emoties de overhand neemt, blijft die eerste reactie op emoties uit en hoeft die dus ook niet actief onderdrukt te worden.

Waarom je gebaat bent bij slaap

Als je stress hebt, slaap je slechter. Nochtans hebben je hersenen die slaap broodnodig om optimaal te werken. Zo’n goede nachtrust helpt onder andere om beter te onthouden. Tijdens je slaap haal je recente ervaringen op. In de hippocampus sla je die recente ervaringen tijdelijk op om de informatie erover dan door te sturen naar de langetermijnopslag in de frontale hersenschors.
Die werking zochten onderzoekers uit via een geheugentaak. Deelnemers moesten een lijst van negentig woordparen onthouden. Ze kregen de opdracht om zich beide woorden te visualiseren. Na 48 uur werd getest hoeveel woordparen ze hadden onthouden. Bij het opdiepen van die woordparen werd hun hersenactivatie gemeten met een MRI-scanner. Cruciaal om te weten: terwijl één groep deelnemers twee nachten normaal mocht slapen, werd een andere groep deelnemers de eerste 24 uur de slaap ontzegd – goed voor één nachtje slaapgebrek dus. De co-activatie tussen de hippocampus en de mediale prefrontale hersendelen bleek veel sterker bij de groep ‘doorslapers’ dan die bij de groep deelnemers met slaaptekort. Zelfs 6 maanden later bleek de woordparenlijst beter verankerd in het brein van wie een half jaar eerder normaal had mogen slapen. Verder onderzoek toonde aan dat die reactivatie van herinneringen plaatsvindt tijdens de diepe slaap, of de slow wave sleep.

En hoe beïnvloeden sociale media je brein?

Dat de huidige Generatie Z-jongeren opgroeit in een digitale wereld heeft ook gevolgen voor hun sociale leven. Dat speelt zich voor een groot deel online af: op Instagram, Snapchat, YouTube… De mentale gezondheid van jongeren blijkt samen te hangen met hun socialemediagebruik, waarbij zowel weinig als veel op sociale media zitten negatief samenhangt met hun mentale gezondheid. Om dat te begrijpen, moet je weten of en hoe online media van invloed zijn op de ontwikkeling van het brein en de vaardigheden van jongeren.

Het verdienmodel van apps als Facebook, Instagram en andere onlinemediakanalen is erop gericht om gebruikers zo lang mogelijk in de app te houden. Zo kunnen die zo lang mogelijk aan reclame worden blootgesteld. Dat doen Facebook en co door hun gebruikers op een cocktail van (sociale) beloningen en onvoorspelbaarheid te trakteren. Net als een fruitmachine (gokautomaat) maken sociale media gebruik van ‘periodieke beloningen’. Je trekt je scherm naar beneden om te refreshen en zo mogelijk nieuwe data te laden, zoals je de hendel van de fruitmachine naar beneden haalt om zo mogelijk muntjes te horen rinkelen. Als je aldoor geld zou winnen bij de fruitmachine, zou er gewenning optreden en wordt het effect van de beloning steeds minder groot. Op dat mechanisme spelen sociale media handig in. Ze presenteren je op onregelmatige tijdstippen een beloning: interessante content, een like… Door die onvoorspelbaarheid stijgt je motivatie om te refreshen. Dat het jongerenbrein extra gevoelig is voor juist die sociale beloningen, zou kunnen verklaren waarom ze zo veel op sociale media zitten.

Hoe beïnvloeden sociale beloningen (bijvoorbeeld likes) en sociale ‘bestraffingen’ (bijvoorbeeld een negatief comment) de breinontwikkeling? Onderzoekers gingen dat na door jonge deelnemers onder een MRI-scanner te laten plaatsnemen. Ze kregen positieve, neutrale of negatieve feedback van leeftijdsgenoten te horen – te vergelijken met likes en negatieve comments op Facebook. (Merk op dat Facebook geen thumb down heeft. Dat zou mensen wegjagen van het platform.) Na elke (positieve, neutrale dan wel negatieve) stimulus kregen de deelnemers de kans om de feedbackgever een hoogst onaangenaam hard geluid te laten horen door een knop in te drukken. Hoe langer ze de knop indrukten, hoe langer het geluid aanhield. Via de negatieve feedback wilden de onderzoekers een setting van sociale afwijzing creëren. Hoe minder je gedrags- en emotieregulatie is ontwikkeld, hoe groter de kans dat je de ‘negatievefeedbackgever’ wil straffen door bijvoorbeeld ook een negatief comment bij diens post te plaatsen.

De 7- tot 8-jarige deelnemers bleken agressiever te reageren op feedbackgevers dan de 9- tot 10-jarigen. (Ook in het echte leven zijn jongeren er slechter in dan volwassenen om deze impulsieve reactie te beheersen. Daar hebben ze soms spijt van, want de giftige comments zijn online niet makkelijk te verwijderen.) De gedrags- en emotieregulatie bleek toe te nemen met de jaren. Hoeveel verbetering optrad in die regulatie, hing bovendien samen met de verandering in hersenactivatie. Een hersendeel dat specifiek betrokken is bij emotieregulatie, is de dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC). Hoe sneller dat hersendeel ontwikkelde, hoe meer verbetering optrad in sociale emotieregulatie. Dit onderzoek toont dus aan dat de hersenontwikkeling mogelijk samenhangt met het onlinegedrag van kinderen en jongeren.

Mannetjes- en vrouwtjesratten gaan anders om met druk, zo bleek uit onderzoek waarbij de geactiveerde hersengebieden bij knaagdierstress werden geanalyseerd. Het verschil in ‘draagvermogen’ ontstaat in de rattenpuberteit, een mogelijke aanwijzing dat (vrouwelijke) hormonen een rol spelen. Dat rattenonderzoek wordt vaak gebruikt als ‘bewijs’ dat vrouwen gevoeliger zijn voor psychiatrische aandoeningen die stress als belangrijke trigger hebben, zoals angststoornissen en depressie. Recent onderzoek wijst daarnaast op de mogelijke rol van het immuunsysteem dat verschillend functioneert bij mannen en vrouwen. Tot voor kort werd het immuunsysteem bij vrouwen nauwelijks bestudeerd, maar nu zou blijken dat het immuunsysteem van het brein van vrouwen mogelijk anders werkt in reactie op stress dan dat van het brein van mannen. Dat zou ook kunnen verklaren waarom bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer vaker voorkomt bij vrouwen dan bij mannen.

Lara Wierenga is onderzoeker en universitair docent bij de sectie Ontwikkelings- en Onderwijspsychologie van de Universiteit Leiden. Ze is gespecialiseerd in de hersenontwikkeling bij kinderen en adolescenten. Lara heeft voor deze atlas de breinvragen bedacht waarop ze zelf altijd een antwoord heeft willen weten. Ze heeft haar eigen onderzoek gedeeld en de nodige literatuur doorgrond, gefilterd, geïnterpreteerd en vertaald, zodat die op een begrijpelijke en toegankelijke manier in deze atlas terechtgekomen zijn.

Dirma Janse is als grafisch ontwerper afgestudeerd aan de kunstacademie in Zwolle en gespecialiseerd in infographics en wetenschappelijke visualisaties. In haar werk zoekt ze naar visuele oplossingen om complexe informatie overzichtelijk te maken voor een breed publiek. Ze heeft voor de Atlas van ons brein visualisaties ontworpen of bestaande visualisaties geïnterpreteerd en getransformeerd om je zo mee te nemen in de wondere wereld van het breinonderzoek.

 

Wilt u dit artikel lezen?

Als abonnee kunt u dit artikel gratis lezen door in te loggen op uw account. Nog geen abonnee? Sluit nu een abonnement af.

Andere archief artikelen

Systeemdenken in de geneeskunde

Een chronische aandoening kun je vaak beter oplossen als je naar de film van het leven kijkt, in plaats van naar een foto van het huidige moment. Dan wordt duidelijk welke factoren een rol speelden in het ontstaan van het ziektebeeld. En ook hoe genezing kan worden...

Leververvetting: Een stille epidemie

Zonder het te weten heeft een vijfde van de Nederlanders te maken met een leveraandoening. Door een voeding rijk aan slechte suikers en vetten slaat de lever op hol en produceert hij grote hoeveelheden vet. Dit vet wordt opgeslagen in de lever waardoor deze vervet en...

Geld staat bovenaan, gezondheid onderaan

De industriële lobby verandert de berichtgeving over de volksgezondheid Dat je tegenwoordig niemand meer kunt vertrouwen, is voor scherpzinnige lezers van Medisch Dossier allang duidelijk. We moeten de adviezen die we krijgen van onze gezondheidsautoriteiten met veel...

Nieuws van Juglen: Acrylamide. Liever niet!

De Europese voedselwaakhond SAFE heeft recent ontdekt dat de hoeveelheid acrylamide in sommige voedingsmiddelen vier tot vijf keer hoger is dan wettelijk toegestaan. Op hun website, www.foodnavigator.com, staat hierover een uitgebreid artikel. Niet alleen in voeding...

Psychedelica als medicijn van de toekomst

Psychedelica worden steeds vaker gebruikt als medicijn. De laatste jaren is er een toename van ceremonies met zogenoemde plantmedicijnen als truffels en ayahuasca. Waar staat de wetenschap en wat kunnen bepaalde middelen doen? Medisch Dossier stelt een aantal vragen...