BSC 2025 H03.pptx

• newEditor

VAN GEN TOT VOORWAARDELIJKE SAMENWERKING?

BOEKDEEL 2- ANTISOCIAAL GEDRAG DOOR BIOSOCIALE BRIL

Prof. Dr. Lieven Pauwels

VAKGROEP CRIMINOLOGIE, STRAFRECHT & SOCIAAL RECHT

ONDERZOEKSGROEP INSTITUTE FOR INTERNATIONAL RESEARCH ON CRIMINAL POLICY

HOOFDSTUK 3:

HET ZENUWSTELSEL

EN ANTISOCIAAL GEDRAG I:

NEUROCHEMIE EN ONDERLIGGENDE GENETICA

Prof. Dr. Lieven Pauwels

VAKGROEP CRIMINOLOGIE, STRAFRECHT & SOCIAAL RECHT

ONDERZOEKSGROEP INSTITUTE FOR INTERNATIONAL RESEARCH ON CRIMINAL POLICY

1. INLEIDING

• Neurowetenschappers bestuderen het menselijke zenuwstelstel, inclusief het brein.

  • Onderscheid tussen ‘structuur’ en ‘functie’.

• Structuur: de anatomische structuren.

  • Functie: de werking van de hersengebieden.

• CONTEXT is superbelangrijk

3

• Centrale zenuwstelsel (CZS):

  • Hersenen en ruggenmerg

• Perifere zenuwstelstel (PZS):

  • Voert informatie van en naar het centrale zenuwstelstel via sensorische organen.

    • Somatische zenuwstelsel

    • Autonome zenuwstelsel

      • Sympathische zenuwstelsel

      • Parasympathische zenuwstelsel

4

2. HERSENEN ALS ONDERDEEL VAN HET ZENUWSTELSEL

2. HERSENEN ALS ONDERDEEL VAN HET ZENUWSTELSEL

5

2. HERSENEN ALS ONDERDEEL VAN HET ZENUWSTELSEL

6

2. HERSENEN ALS ONDERDEEL VAN HET ZENUWSTELSEL

7

Dwarsdoorsnede Terminologie

2. HERSENEN ALS ONDERDEEL VAN HET ZENUWSTELSEL

8

3. EEN EVOLUTIONAIRE KIJK OP HET BREIN

(Verouderde) metafoor: Triune Bran Theory (Paul Mc Lean) . Niet letterlijk te nemen. Ons brein is geen ajuin.

9

3. EEN EVOLUTIONAIRE KIJK OP HET BREIN

• (1) Hersenen zijn een fysiek systeem, functioneert als computer, ontworpen om gedrag te genereren dat past bij onze omgevingsomstandigheden.

• (2) Onze neurale circuits zijn ontworpen door natuurlijke selectie om problemen op te lossen die onze voorouders tegenkwamen gedurende historische evolutie.

• (3) Bewustzijn is slechts tipje van de ijsberg, veel van wat in het brein gebeurt is voor ons verborgen. Ons bewustzijn denkt veel simpeler over oplossen problemen dat het in werkelijkheid is (complex neuraal circuit).

• (4) Verschillende neurale circuits zijn gespecialiseerd in het oplossen van verschillende adaptieve problemen

• (5) Onze geest heeft adaptaties ondergaan om met problemen om te gaan die onze voorouders uit het Pleistocene tijdperk tegenkwamen 1,8miljoen jaar geleden – 13,000 jaar geleden. (Noot: sommige strategieën en preferenties zijn ouder en kwamen ook bij verre voorouders van het genus Homo voor).

10

4. VEEL GEBRUIKTE NIET-INVASIEVE TECHNOLOGIEËN

11

• Beeldvormingstechnieken (neuro-imaging)

• MRI: (Magnetic Resonance Imaging).

  • Zo bekomt men informatie over structuur (sMRI).

  • MRI kan ook bloedtoevoer naar actieve hersengebieden detecteren, dit geeft informatie over functies (functionele MRI, fMRI).

• DTI: (Diffusion Tensor Imaging). In beeld brengen van verbindingen in het brein

• PET (Positron Emission Tomography)

  • Driedimensionaal beeld maken van het brein (met behulp van radioactieve stof)

• SPECT (Single-Photon Emission Computed Tomography)

  • Vergelijkbaar met PET.

4. VEEL GEBRUIKTE NIET-INVASIEVE TECHNOLOGIEËN

12

PET-scan

4. VEEL GEBRUIKTE NIET-INVASIEVE TECHNOLOGIEËN

13

Positron emissie tomografie (PET) is een beeldvormend onderzoek.

Met kleine hoeveelheid radioactieve stof in beeld brengen van verandering in de stofwisseling van cellen. Nut: opsporen van tumoren.

PET-scan

5. HET LIMBISCH SYSTEEM EN DE CORTEX

14

5. HET LIMBISCH SYSTEEM EN DE CORTEX

Angst en agressierespons in amygdala

15

5. HET LIMBISCH SYSTEEM EN DE CORTEX

16

5. HET LIMBISCH SYSTEEM EN DE CORTEX

17

6. OVER NEURONEN EN NEURALE NETWERKEN

19

6. OVER NEURONEN EN NEURALE NETWERKEN

20

6. OVER NEURONEN EN NEURALE NETWERKEN

A - presynaptisch neuron B - postsynaptisch neuron

1 - mitochondrion 2 - blaasje vol met neurotransmitter 3 - autoreceptor

4 - synaptische spleet 5 - neurotransmitterreceptor 6 - calciumkanaal 7 - blaasje staat neurotransmitter af

8 - neurotransmitter heropnamepomp

21

6. OVER NEURONEN EN NEURALE NETWERKEN

22

6. OVER NEURONEN EN NEURALE NETWERKEN

23

• Reticulumtheorie versus

neurondoctrine

• Belangrijke werk van Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)

• Neurondoctrine heeft het gehaald!

7. ONTWIKKELING VAN DE HERSENEN EN PLASTICITEIT

24

• Neuroplasticiteit

• ENORM belangrijk voor overleving en aanpassing aan wijzigende omgevingen.

  • ‘Deels’ ingebouwde structuren,

  • niet hard-wired,

  • maar pre-wired (organised in advance of experience).

• Ervaringsverwachte mechanismen

  • weerspiegelen de fylogenetische geschiedenis van de hersenen.

• Ervaringsafhankelijke mechanismen

  • weerspiegelen ontogenetische (neuro)plasticiteit van de hersenen.

7. ONTWIKKELING VAN DE HERSENEN EN PLASTICITEIT

25

• Twee belangrijke punten betreffende de hersenontwikkeling:

  • (1) de hersenen zijn altijd een 'werk in uitvoering’,

  • (2) de ontwikkeling is ‘gebruiksafhankelijk’.

7. ONTWIKKELING VAN DE HERSENEN EN PLASTICITEIT

26

Synaptogenese:

The wiring of the brain

NEURAAL DARWINISME

Edelman (1992)

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

Serotonine

5-hydroxytriptamine; 5-HT

DRD2 zeer actief in striatum

27

1. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

• Neurotransmitter DA heeft veel functies:

  • Motivator van gedrag

  • Regulator van emoties

  • grondslag aan beloning

  • VNTR (variable number Tandem Repeats)

• DRD2-A1-allel

  • DRD4-gen

    • DAT-gen

28

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

Guo, G., Roettger, M.E. & Shih, J.C. Contributions of the DAT1 and DRD2 genes to serious and violent delinquency among adolescents and young adults. Hum Genet 121, 125–136 (2007). https://doi.org/10.1007/s00439-006-0244-8

29

DAT-genotypes en Delinquent gedrag

30

DRD4-gen = VNRTR =Variable Number of Tandem Repeat

Hoe korter het aantal herhalingen, hoe alerter het brein reageert op dopamine.

• 2 of 3 herhalingen:

  • Verhoogde prosociale tendensen.

• 5 of meer herhalingen (vnl 7 of meer):

  • Suboptimale prikkeling.

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

31

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

Garcia JR, MacKillop J, Aller EL, Merriwether AM, Wilson DS, Lum JK (2010) Associations between Dopamine D4 Receptor Gene Variation with Both Infidelity and Sexual Promiscuity. PLoS ONE 5(11): e14162. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014162

32

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

Percent who report extra-relationship sexual experiences, by DRD4 genotype group Garcia et al (2010).

33

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0014162#pone-0014162-g002

SAMENVATTENDE TABEL

34

8. HET DOPAMINERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

9. BELONINGSAFHANKELIJKHEID EN VERSLAVING

35

— Serotonine:

• Te lage niveaus en agressie- en stemmingsstoornissen

• Niet effectieve afbraak -> toxische niveaus -> afwijkende hersenontwikkeling.

10. HET SEROTONERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

36

• Serotonine-gerelateerd

  • Impulsiviteit, angst en stemmingsstoornissen, alcoholisme en psychotische stoornissen

  • Lage zelfbeheersing – negatieve emotionaliteit / prikkelbaarheid

• De rol van ‘spanningen’

• De rol van de amygdala.

37

10. HET SEROTONERGE SYSTEEM EN ONDERLIGGENDE GENETISCHE POLYMORFISMEN

Reif, A., Rösler, M., Freitag, C. et al. Nature and Nurture Predispose to Violent Behavior: Serotonergic Genes and Adverse Childhood Environment. Neuropsychopharmacol 32, 2375–2383 (2007). https://doi.org/10.1038/sj.npp.1301359

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

38

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

39

https://journals.plos.org/plosone/article/figure?id=10.1371/journal.pone.0142862.g001

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

Gedragsstoornissen, COMT-genotype X geboortegewicht interactie

40

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

41

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

42

• Monoaminen (serotonine en dopamine) die ontsnappen aan heropname, wordt afgebroken door het enzym monoamine-oxidase A (MAO-A).

• Lage (MAOA-L / 3 repeats) en hoge (MAOA-H) genotypen.

• MAO-L:

• Het enzym werkt niet naar behoren.

• Verstoorde afbraak van monoaminen (dopamine, serotonine)

• Gerelateerd aan impulsiviteit.

44

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

MAO-A L dragers

Afwijkende activiteit in hersenregionen

45

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

Effect van mishandeling op veroordelingen bij laag en hoog MAO-A genotype

46

Longitudinale cohortestudie van Caspi et al. (2002): Sterke GxE effecten van MAO-A.

47

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

ETLE =

early traumatic life experience

11. DE ROL VAN ENZYMEN EN DIENS ONDERLIGGENDE GENETISCH POLYMORFISME

48

12. DE ROL VAN GLUTAMAAT EN GABA

• Glutamaat (excitatoir) en GABA (inhibitoir)

  • De meest voorkomende neurotransmitters

• GABA of Gamma-amino-boterzuur:

  • Aminozuur dat stress verlaagt en zorgt voor ontspanning en betere focus.

  • In combinatie met glutamaat zorgt GABA ervoor dat opwindingsniveaus binnen de perken blijven.

• Middelengebruik:

  • Ethanol versterkt inhiberende werking van GABA.

  • Wegvallen van remmingen weg bij hoge consumptie

  • Verdwijnen van sociale angst.

49

13. DE EXECUTIEVE FUNCTIES EN ANTISOCIAAL GEDRAG

50

• Executieve functies

• Complexe cognitieve vaardigheden betrokken bij beheersen en reguleren van doelgericht handelen.

  • Inhibitievermogen

  • Planningsvermogen

  • Cognitieve flexibiliteit.

13. DE EXECUTIEVE FUNCTIES EN ANTISOCIAAL GEDRAG

51

• Relatie antisociaal gedrag en sociale cognitie:

• Goed functionerende sociale cognities =

  • Beter situaties inschatten.

  • Zowel herkennen van emoties bij anderen

als het meevoelen of ervaren ervan.

• Kinderen met persoonlijkheidsstoornissen

  • Vaker EF-problemen

  • Verlaagde strafgevoeligheid.

13. DE EXECUTIEVE FUNCTIES EN ANTISOCIAAL GEDRAG

• Wechsler Adult intelligentietest (WAIS-IV)

• Wechlser Intelligence Test Children (WISC-V)

  • Intelligentie ≠ EFs

  • Intelligentie nodig om EFs goed uit te voeren.

52

13. DE EXECUTIEVE FUNCTIES EN ANTISOCIAAL GEDRAG

53

• Antisociale jongeren (tussen 12 en 17 jaar)

• Vaker:

performaal IQ > verbaal IQ!

14. NIEMAND THUIS IN DE NEOCORTEX?

Bron: Guo, Roettger & Shi,(2007).

54

• Dual Systems Model van Steinberg (2010)

• Risicovol gedrag in adolescentie:

• Wisselwerking tussen twee afzonderlijke neurobiologische systemen

• Eigen ontwikkelingstempo

14. NIEMAND THUIS IN DE NEOCORTEX?

55

14. NIEMAND THUIS IN DE NEOCORTEX?

56

14. NIEMAND THUIS IN DE NEOCORTEX?

ANTAGONISTISCHE EFFECTEN

van bepaalde eigenschappen

S. Kanazawa: evolutionaire verklaring

57

15. BESLUIT

58

• Het brein is belangrijk, maar …

  • Neuroplasticiteit (!)

  • Geen ‘blank slate’

• Genvarianten (meerdere allelenparen) die de werking van breinprocessen regelen!

• De ontwikkeling van het brein is sterk afhankelijk van milieu-input: context, context, context…

KLEINE ZELFTEST: WIE OF WAT IS HET?

• Begrippen:

• Neuron, structuur en functie, dendrieten, synaps, celkern, presynaptisch neuron, post- synaptisch neuron, centraal zenuwstelsel, perifeer zenuwstelsel, somatisch zenuwstelsel, autonome zenuwstelsel, sympathisch en parasympatisch zenuwstelsel, ‘fight or flight’ reactie, dorsaal, lateraal, mediaal, sagittaal, coronaal, ventraal, anterieur, posterieur, linker-hemisfeer en rechter hemisfeer, prefrontale cortex, limbisch systeem (structuren), de neurondoctrine, neuroplasticiteit, synaptogenese (wiring of the brain, ‘bedrading’), neuraal darwinisme, getal van Dunbar, ervaringsafhankelijkheid, ervaringsverwachting, sociale brein, spiegelneuronen, non-invasieve beeldvormingstechnieken (EEG, DTI, PET-scan, SPECT, MRI) mini-puberteit, leeftijd- criminaliteitscurve, serotonerge systeem en criminaliteit, dopaminerge systeem en criminaliteit & verslavingsgevoeligheid, antagonistische effecten, Brunner-syndroom

59

KLEINE ZELFTEST: WIE OF WAT IS HET?

• Begrippen (vervolg):

• Neurotransmitters, neurochemicals, serotonine, dopamine, beloningssysteem, GABA, glutamaat, enzymen, catecholamines (dopamine, noradrenaline en adrenaline), serotonine, monoamines, inhibitoire werking excitatoire werking, MAOA-L, MAOA-H, VNTR, amygdala, dopaminerg systeem, DRD2 en DRD4 receptorgenen, suboptimale opwinding (arousal), DAT1- gen, beloningsgebieden in het brein (nucleus accumbens, ventraal tegmentaal gebied), COMT- gen (polymorfisme), homozygote val /val variant, homozygote meth/meth variant, heterozygote val/meth variant, stresshormonen, cortisol, noradrenaline, norepinephrine, adrenaline epinephrine, HPA-as, HPG-as, oxytocine, vasopressine, testosteron, challenge hypothese, sociale dominantie, executieve functies, WAIS en WISC-test, Performaal > verbaal IQ, stoornissen prefrontale cortex, kindermishandeling en verwaarlozing, stress en breinontwikkeling, leeftijd en delictgedrag, beloningsgerichtheid en alcoholisme, duale systeemtheorie (cognitief systeem en emotioneel systeem), het geval Phineas Gage, syndroom van Brunner

• Namen: G. Edelman, R. Dunbar, Santiago Ramon y Cajal, R. Tremblay, L. Steinberg, S. Kanazawa

60

VERDER LEZEN?

61

Universiteit Gent

@ugent

Ghent University

Prof. Dr. Lieven Pauwels

VAKGROEP CRIMINOLOGIE, STRAFRECHT & SOCIAAL RECHT

E T

[e-mail]

[phone]

www.ugent.be