Het verband tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie

Bachelorthese Psychologie

Het Verband Tussen Fysieke Fitheid en

Geheugencontextualisatie

door

Hannah Bults

21 december 2017

Vanessa van Ast

Aantal Woorden

2 Abstract

Overgeneralisatie van angst kan voortkomen uit een onvermogen om contextuele informatie te gebruiken bij het discrimineren tussen veilige en bedreigende situaties. Hierbij is van belang dat ervaringen geïntegreerd met de bijbehorende context liggen opgeslagen in het geheugen, ofwel

geheugencontextualisatie. Eerder onderzoek suggereert dat

geheugencontextualisatie bevorderd zou kunnen worden door fysieke fitheid. Dit inzicht is vooral gebaseerd op dieronderzoek, het onderzoeksgebied is in

menselijke steekproeven nog grotendeels onbekend terrein. In deze studie werd onderzocht of geheugencontextualisatie in mensen bevorderd kan worden door fysieke fitheid. In 93 gezonde volwassenen werd de prestatie op een fysieke fitheidstest en een geheugencontextualisatie taak onderzocht. Uit de resultaten bleek geen significante relatie tussen mate van fysieke fitheid en prestatie op de geheugencontextualisatie taak. De hypothese dat geheugencontextualisatie bevorderd kan worden door fysieke fitheid wordt niet ondersteund door de resultaten. Door een mogelijk onbetrouwbare fitheidsmeting is vervolgonderzoek in mensen gewenst.

3 Een efficiënte verwerking van bedreigende stimuli is noodzakelijk voor

overleving (Besnard & Sahay, 2016). Door te leren dat bepaalde stimuli bedreigend zijn, kan bij hernieuwde blootstelling aan de stimuli een adaptieve respons

gegenereerd worden. Zo is het adaptief als een angstrespons geactiveerd wordt bij het zien van een giftige slang in de wildernis. Gezien bedreigende stimuli zich in

verschillende situaties kunnen voordoen, is het tevens adaptief dat de angstrespons gegeneraliseerd wordt naar andere situaties (een giftige slang in de achtertuin). De angstrespons wordt echter maladaptief op het moment dat generalisatie naar veilige situaties plaats vindt (een giftige slang in de dierentuin). Er is dan sprake van

overgeneralisatie van angst. Een heersende hypothese stelt dat overgeneralisatie van angst voortkomt uit een verstoord vermogen om te discrimineren tussen veilige en bedreigende situaties. (Kheirbek, Klemenhagen, Sahay & Hen, 2012; Besnard & Sahay, 2016).

Bij het herkennen van een dreiging is niet enkel de stimulus (giftige slang) van belang, maar vooral de contextuele informatie (de wildernis of de dierentuin). Daarom is het belangrijk dat een herinnering een integratie is van zowel de stimulus als de bijbehorende context. Uit dieronderzoek blijkt dat de hippocampus een cruciale rol speelt bij het encoderen van geheugenrepresentaties waarin stimulus en context geïntegreerd zijn, ofwel geheugencontextualisatie (Maren, Luan Phan, & Liberzon, 2013). Goede geheugencontextualisatie kan worden geïllustreerd aan de hand van het

butcher-on-the-bus fenomeen (Mandler, 1980). Je denkt iemand in de bus te

herkennen, maar kan niet meer bovenhalen waarvan. Na een mentaal zoekproces volgt het inzicht dat het de slager uit de supermarkt is. Dit scenario illustreert dat geheugen context-gebonden is: je herkent de slager minder snel omdat hij zich in een andere context bevindt dan je gewend bent.

In een goed gecontextualiseerd geheugen zijn contexten die op elkaar lijken in verschillende geheugenrepresentaties opgeslagen in het brein. Het hersenmechanisme genaamd pattern separation is verantwoordelijk voor het discrimineren tussen

gelijksoortige geheugenrepresentaties (Clelland et al., 2009). Dit mechanisme zorgt ervoor dat verschillende geheugenrepresentaties niet gaan overlappen. Pattern

separation vindt zijn oorsprong in dieronderzoek. Kheirbeck, Klemenhagen, Sahay & Hen (2012) onderzochten het mechanisme met behulp van een contextuele angst discriminatie taak. Muizen werden geconditioneerd een angstrespons te vertonen in een neutrale context. Vervolgens werden ze in een nieuwe context geplaatst, die

4 gelijkenis vertoonde met de oude context. Het optreden van een angstrespons in de nieuwe context was een indicatie voor generalisatie, exploratie was een indicatie voor discriminatie tussen de twee contexten. Deze responsen representeerden

respectievelijk een slechte en goede pattern separation functie. Goede pattern

separation functie lijkt te zorgen voor een betere discriminatie tussen contexten, en dit reflecteert een goed gecontextualiseerd geheugen. Pattern separation disfunctie wordt geïnterpreteerd als minder goede geheugencontextualisatie. Kheirbek, Klemenhagen, Sahay en Hen (2012) suggereren dat pattern separation disfunctie ten grondslag ligt aan de overgeneralisatie van angst. Omdat pattern separation wordt gezien als een reflectie van geheugencontextualisatie, volgt hieruit dat het bevorderen van

geheugencontextualisatie zou kunnen beschermen tegen het overgeneraliseren van angst.

Lesie-studies, ablatiestudies en fMRI-studies in muizen lokaliseren pattern separation in de gyrus dentatus, een sub-regio van de hippocampus (Yassa & Stark, 2011). Deze bevinding werd in mensen bevestigd met behulp van fMRI (Bakker, Kirwan, Miller, & Stark, 2008; Lacy et al., 2011). Een unieke eigenschap van de gyrus dentatus is dat er gedurende de hele levensduur neurogenese plaats vindt (Dery et al., 2013). Dieronderzoek wijst uit dat neurogenese in de gyrus dentatus van belang is voor goede geheugencontextualisatie. Zo blijkt stimulatie van neurogenese in muizen bevorderend voor pattern separation (Clelland et al., 2009; Sahay et al., 2011), waarbij wordt aangenomen dat goede pattern separation functie een goed

gecontextualiseerd geheugen reflecteert. Bovendien beperkt specifieke ablatie van nieuwgeboren neuronen in de hippocampus van muizen het vermogen om tussen contexten te discrimineren (Tronel et al., 2012; Dupret et al., 2008; Kheirbek, Tannenholz, & Hen, 2012). Uit deze bevindingen volgt dat het stimuleren van neurogenese in de gyrus dentatus een aangrijppunt zou kunnen zijn om geheugencontextualisatie te bevorderen.

Uit dieronderzoek blijkt dat neurogenese in de gyrus dentatus wordt gestimuleerd door fysieke activiteit (van Praag, Shubert, Zhao, & Gage, 2005; Vivar, Peterson, & van Praag, 2016; Borght et al., 2009; Voss, Vivar, Kramer, & van Praag, 2013; Hillman, Erickson, & Kramer, 2008). Dit inzicht suggereert dat fysieke activiteit via de stimulatie van neurogenese bevorderlijk zou kunnen zijn voor

geheugencontextualisatie. Uit een studie van Creer, Romberg, Saksida en Bussey (2010) bleek dat fysieke inspanning een positieve invloed heeft op pattern separation

5 bij muizen. Dit effect werd gemedieerd door een toename van neurogenese in de gyrus dentatus. Fysieke fitheid is ook in mensen in verband gebracht met

verschillende cognitieve functies (Hillman, Erickson, & Kramer, 2008). Fysieke fitheid vermindert atrofie van witte en grijze stof (Colcombe et al., 2006), verbetert ruimtelijk leren (van Praag, Shubert, Zhao, & Gage, 2005) en geheugen (Ruscheweyh et al., 2011). Dit zijn hoopvolle bevindingen, echter is de specifieke relatie tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie nog niet eerder onderzocht in mensen. In deze studie werd onderzocht of geheugencontextualisatie bevorderd kan worden door fysieke fitheid.

Dieronderzoek wijst duidelijk in de richting van een positieve invloed van fysieke fitheid op geheugencontextualisatie. Echter kan dieronderzoek niet zonder meer gegeneraliseerd worden naar mensen. De directe link tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie is nog niet in mensen onderzocht. Bovendien is de bevinding van neurogenese als mediërende factor moeilijk te generaliseren naar mensen, omdat een directe meting van neurogenese in mensen niet mogelijk is. Wel zijn er indicatoren voor een toename van neurogenese. Erickson et al. (2011) vonden dat een toename van fysieke fitheid in mensen het volume van de hippocampus vergroot, en dit zorgt voor een verbeterd ruimtelijk geheugen. Het toegenomen

hippocampusvolume hing samen met een toename van BDNF in de hippocampus, wat een indicator is voor een toename van neurogenese. De resultaten suggereren een positieve invloed van fysieke fitheid op neurogenese in mensen. Daarnaast geeft het vergrote hippocampusvolume hoop dat een toename in fysieke fitheid, naast

ruimtelijk geheugen, ook andere geheugenfuncties van de hippocampus kan verbeteren.

Een studie van Dery et al. (2013) komt dichterbij de meting van

geheugencontextualisatie in mensen. Uit deze studie bleek een positief verband tussen fysieke fitheid en pattern separation in mensen. Dit is een hoopvol resultaat, omdat wordt aangenomen dat pattern separation representatief is voor de mate van

geheugencontextualisatie. Echter werd de studie beperkt door de kleine steekproef van enkel dertien participanten, waardoor uitschieters mogelijk een grote rol spelen en de resultaten minder betrouwbaar zijn. Pattern separation werd gemeten met behulp van een computertaak waarin alledaagse objecten van elkaar onderscheiden dienden te worden. De objecten werden niet in een context aangeboden, waardoor nog niet zonder meer conclusies getrokken kunnen worden over contextualisatie.

6 Geheugenrepresentaties zijn namelijk complexer dan op zichzelf staande objecten. Bovendien geeft de taak enkel een beeld van pattern separation van neutrale stimuli, en niet van de emotioneel geladen stimuli die ten grondslag liggen aan

angstgeneralisatie. De huidige studie beoogt geheugencontextualisatie te meten met behulp van een taak waarin context en emotionele stimuli geïncludeerd zijn.

Zoals eerder genoemd is fysieke fitheid in positief verband gebracht tot pattern separation in dieren (Creer et al., 2010), in mensen (Dery et al., 2013), en tot

ruimtelijk geheugen in mensen (Erickson et al., 2011). Hieruit volgt de hypothese dat er een positieve associatie bestaat tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie. Om dit te testen werd onderzocht of proefpersonen die fysiek fitter waren beter presteerden op een geheugencontextualisatie taak. Om te onderzoeken of stimuli geïntegreerd met de context liggen opgeslagen in herinneringen, werden in de betreffende taak stimuli aangeboden in een bepaalde context, in plaats van als losstaande objecten. Er waren zowel neutrale stimuli (neutrale gezichten) als

emotionele stimuli met een negatieve lading (boze gezichten). In een encoderingsfase werden de gezichten aangeboden in combinatie met een unieke

achtergrondafbeelding. Geheugencontextualisatie werd 20 minuten later getest in een herkenningsfase. Hierin werd de helft van de gezichten in dezelfde context

aangeboden, en de andere helft in een nieuwe context.

Bij goede geheugencontextualisatie zal een eerder vertoond gezicht minder goed herkend worden wanneer het wordt aangeboden in een nieuwe context. Andersom zal een gezicht beter herkend worden als het wordt aangeboden binnen de context waarin het eerder ook is verschenen. Er wordt verwacht dat mensen die fysiek fitter zijn beter presteren op de geheugencontextualisatie taak. Eerder onderzoek geeft aanleiding om hierbij te controleren voor depressie. Er is namelijk gebleken dat stress leidt tot een vermindering van neurogenese in de hippocampus (Duman, 2004), en stress is algemeen geaccepteerd als causale factor in de pathogenese van depressie (McEwen, 2003). Bovendien blijkt antidepressiva neurogenese in de hippocampus te bevorderen (Duman, 2004). Ook werd voor leeftijd gecontroleerd, omdat neurogenese in de hippocampus vermindert naarmate de leeftijd stijgt (van Praag et al., 2005). Omdat zowel depressie als leeftijd via de vermindering van neurogenese de prestatie op de geheugencontextualisatie taak zou kunnen verslechteren, werd voor deze factoren gecontroleerd.

7 Methode

Deelnemers

Er waren 93 deelnemers geworven voor het onderzoek middels een website waar zij zich online konden aanmelden. Zij gaven schriftelijke toestemming voor deelname aan het onderzoek. De gemiddelde leeftijd was 20.26 (SD = 1.89). De inclusiecriteria waren als volgt: een leeftijd tussen de 18 en 35 jaar, afwezigheid van lichamelijke of psychische stoornissen en geen sprake van middelenmisbruik. Deze criteria werden vooraf gecontroleerd door middel van een telefonische screening. Bovendien werd deelnemers gevraagd om zich op de dag van participatie te onthouden van excessief sporten en middelengebruik. Deelnemers ontvingen een beloning in de vorm van studiepunten of geld. De studie werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van de Universiteit van Amsterdam.

Materialen

Fysieke fitheid werd gemeten met behulp van een sub-maximale fietsergometer test. Aan de hand van deze test kan een fitheid index worden berekend. Deze index representeert de fysieke capaciteit gemeten op 75% van de voorspelde maximum hartslag, per kilogram lichaamsgewicht (PWC75%/kg; Batcho, Thonnard, & Nielens, 2012). Gedurende de hele test moest een fietssnelheid van 60 rondes per minuut behouden worden. De eerste twee minuten dienden ter opwarming, hierbij was geen sprake van weerstand. Hierna begon de test, waarbij de weerstand in geleidelijke stappen werd opgebouwd. De test begon met een weerstand van 30 Watt, deze werd elke 2 minuten met 30 Watt verhoogd. Na elke 2 minuten fietsen in een bepaalde weerstand rapporteerden proefpersonen hun ervaren inspanning op de OMNI cycle

scale, die van 0 (extreem makkelijk) tot 10 (extreem zwaar) reikt. Deze schaal werd

visueel weergegeven voor de proefpersonen met behulp van de afbeelding te zien in Figuur 1. Daarnaast werd iedere 30 seconden de hartslag geregistreerd met behulp van een hartslag borstband en ECG elektroden. Wanneer de hartslag van de deelnemer 75% van de maximumhartslag had bereikt of overschreden, kreeg de proefpersoon een signaal. Deze waarde werd vooraf berekend met behulp van de volgende formule: HR75%= 0.75*(220-leeftijd). De resterende tijd in de behaalde weerstand werd uit gefietst (<2 minuten) alvorens beëindiging van de test. Na beëindiging van de test werd de weerstand weer verlaagd en konden proefpersonen nog enkele minuten

8 doorfietsen ter herstel.

Figuur 1. OMNI cycle scale.

Geheugencontextualisatie werd gemeten met behulp van een

geheugencontextualisatie taak. Dit is een computertaak bestaande uit twee fases: een encoderingsfase gevolgd door een herkenningsfase.

Encodering. Tijdens de encoderingsfase werd een computertaak uitgevoerd

waarin een reeks afbeeldingen werd aangeboden waarop telkens een gezicht tegen een bepaalde contextuele achtergrond te zien was. In totaal werden 120 unieke

combinaties van gezichten en verscheidene achtergronden aangeboden. De helft van deze gezichten had een neutrale gezichtsuitdrukking, en de andere helft een boze gezichtsuitdrukking. De contextuele achtergronden waren alledaagse situaties zoals een huiskamer of een bos. Iedere 4 seconden werd een nieuwe afbeelding

aangeboden. Deelnemers werden geïnstrueerd om binnen de 4 seconden een zo levendig mogelijke voorstelling te maken van het gezicht in interactie met de bijbehorende achtergrond. Op iedere afbeelding volgde 1 seconde waarin de

levendigheid van de mentale voorstelling werd geëvalueerd. Middels zelfrapportage konden proefpersonen de levendigheid aangeven op een schaal van 1 (niet levendig) tot 4 (zeer levendig). De encoderingsfase duurde in totaal 15 minuten.

Herkenning. 20 minuten later werd de herkenning van de gezichten getest. In

deze test werden in totaal 240 afbeeldingen aangeboden, waarvan 120 ‘oude’ gezichten en 120 ‘nieuwe’ gezichten. De ‘oude’ gezichten waren al vertoond in de encoderingsfase, daarentegen waren de ‘nieuwe’ gezichten nog niet eerder vertoond. De helft van de oude gezichten werd aangeboden in combinatie met dezelfde

9 achtergrond als in de encoderingsfase. De andere helft was op willekeurige wijze opnieuw gecombineerd met verschillende contextuele achtergronden (Figuur 2). Deze twee within-subjects condities werden respectievelijk de intacte conditie en de

heringedeelde conditie genoemd, en het verschil tussen deze condities was van belang voor de analyse. Na iedere afbeelding rapporteerden proefpersonen op een

6-puntsschaal hoe zeker ze waren dat het om een ‘nieuw’ of een ‘oud’ gezicht ging. Hierbij gold geen tijdslimiet, echter werden reactietijden gemeten.

Figuur 2. Geheugencontextualisatie taak.

Procedure

Gezien het correlationele design van de studie, was er geen onderscheid tussen condities en doorliepen alle proefpersonen dezelfde procedure. Niet ieder onderdeel uit de procedure was relevant voor het beantwoorden van de onderzoeksvraag, gezien de huidige studie deel uitmaakt van een groter en langer lopend onderzoek (Figuur 3). Enkel de relevante onderdelen van de procedure worden besproken.

Iedere proefpersoon werd individueel ontvangen in de onderzoeksruimte door een van de proefleiders. Bij aanvang in de onderzoeksruimte lazen proefpersonen de informatiebrochure, werd een medische screening ingevuld en een

toestemmingsfomulier ondertekend. Hierna werden proefpersonen gewogen.

Vervolgens werden mondelinge instructies gegeven over de geheugencontextualisatie taak, waarna deze gestart werd. Na de encoderingsfase van 15 minuten werd 20 minuten lang vragenlijsten afgenomen (Figuur 3). Deze vragenlijsten waren voor de huidige studie niet relevant. Na precies 20 minuten werd de herkenningsfase gestart,

10 met een variërende tijdsduur. Na afloop van de geheugencontextualisatie taak werden nog enkele metingen gedaan die voor de huidige studie niet van belang waren.

Proefpersonen kwamen 7 dagen later terug naar de onderzoeksruimte voor de fitheidstest. Bij aanvang werd een vragenlijst omtrent fitheid afgenomen, waarna de proefpersonen gelegenheid kregen sportkleren aan te trekken. Vervolgens werden elektrodes en een hartslag borstband bevestigd om de hartslag te meten. De ergometer werd afgesteld op de betreffende proefpersoon, en instructies met betrekking tot de test werden gegeven. Na instructies werd de test gestart, en na het stopsignaal beëindigd.

Figuur 3. Tijdlijn van het experiment. Gezien het experiment start met de

geheugencontextualisatie taak zullen de hierop volgende metingen de prestatie op deze taak niet beïnvloeden. Bovendien werd ook niet verwacht dat de overige metingen interfereren met de meting van fysieke fitheid die 7 dagen later volgde.

Statistische analyse

De statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van SPSS. Om het effect van context in de geheugencontextualisatie taak te onderzoeken werd een

manipulatiecheck uitgevoerd. Tevens werd hierbij getest of het effect van context verschilde per emotie (neutrale en boze gezichten). Dit werd gedaan met behulp van een Repeated Measures Anova met 2 factoren: context en emotie. Om het effect van context te bekijken werd de geheugenprestatie in de intacte conditie (oud gezicht, oude context) en de heringedeelde conditie (oud gezicht, nieuwe context) met elkaar vergeleken. Daarnaast werd onderscheid gemaakt tussen de neutrale conditie (neutrale gezichten) en de boze conditie (boze gezichten) om het effect van emotie te

onderzoeken. De geheugenprestatie binnen elk van deze condities werd uitgedrukt in het aantal hit rates (het aantal juist geclassificeerde gezichten als ‘oud’). Het verschil

11 in het aantal hit rates geeft het onderscheid tussen de condities aan. Indien de

geheugenprestatie tussen de intacte conditie en de heringedeelde conditie verschilt (ongeacht emotie), kan geconcludeerd worden dat er een effect van context is. Een verschil in geheugenprestatie tussen de neutrale conditie en de boze conditie

(ongeacht context), wordt geïnterpreteerd als een effect van emotie. Indien het effect van context verschilt per emotie, zullen de neutrale en boze conditie in de

hoofdanalyse in afzonderlijke regressies geanalyseerd worden.

Om de relatie tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie te onderzoeken werd een lineaire regressieanalyse uitgevoerd. Fysieke fitheid werd hierbij uitgedrukt in een fitheid index (PWC75%/kg), waarbij een hogere index een hogere mate van fysieke fitheid representeert. Interpretatie van de scores op de

geheugencontextualisatie taak was paradoxaal. Goede geheugencontextualisatie werd namelijk geïnterpreteerd als een hoge hit rate in de intacte conditie, en juist een lage hit rate in de heringedeelde conditie. Dat betekent dat een ‘oud’ gezicht dat niet goed werd herkend in een nieuwe context, werd geïnterpreteerd als goede

geheugencontextualisatie. Daarom werd prestatie op de geheugencontextualisatie taak uitgedrukt in de verschilscore tussen de hit rate van de intacte en heringedeelde conditie. Een grotere verschilscore representeert een betere prestatie, ofwel een beter gecontextualiseerd geheugen. Indien uit de manipulatiecheck blijkt dat het effect van context verschilt per emotie, zullen de neutrale en boze conditie afzonderlijk

geanalyseerd worden. Wanneer voor beide emotie condities afzonderlijk nog steeds een effect van context is, zullen er twee regressies worden uitgevoerd. Zoals

besproken werd in de regressieanalyse gecontroleerd voor leeftijd en depressie. Voor iedere analyse werd een p-waarde van .05 gehanteerd.

Resultaten

Van 15 van de 93 proefpersonen miste de data van de fitheidsmeting, daarom zijn de gegevens van deze personen niet meegenomen in de hoofdanalyse. Bovendien zat er een uitschieter in de data van de fitheidsmeting. De gegevens van de betreffende deelnemer werden tevens niet meegenomen in de hoofdanalyse om te voorkomen dat de resultaten vertekend werden.

Er werd een manipulatiecheck gedaan om te testen of context een effect had op de geheugencontextualisatie taak, en of dit effect verschilde per emotie. De

12 met 2 factoren: context (intact, heringedeeld) en emotie (neutraal, boos). Hieruit bleek een significant hoofdeffect van context op de geheugenprestatie, F (1,92) = 50.33, p <.001, η2 = .35. Dit betekent dat de geheugenprestatie verschilt voor de intacte en de heringedeelde conditie, ongeacht emotie. De hit rate was hoger in de intacte conditie dan in de heringedeelde conditie (Tabel 1). Oftewel, gezichten die werden

aangeboden in dezelfde context werden vaker herkend dan gezichten die in een nieuwe context werden aangeboden. Ook was er een significant hoofdeffect van emotie op de geheugenprestatie, F (1,92) = 9.09, p = .003, η2 = .09. Dit betekent dat de geheugenprestatie verschilt per emotie, ongeacht context. De hit rate in de boze conditie was hoger dan in de neutrale conditie (Tabel 1), waaruit volgt dat boze gezichten vaker herkend werden dan neutrale gezichten. Tenslotte was er een significant interactie-effect tussen context en emotie, F (1,92) = 6.96, p = .01, η2 = .07. Dit betekent dat het effect van context verschilt voor de neutrale en boze conditie. Het interactie-effect is visueel weergegeven in Figuur 4. Binnen de intacte conditie was geen verschil tussen de hit rate voor neutrale en boze gezichten, t (92) = .92, p = .36. Binnen de heringedeelde conditie was wel een verschil tussen de hit rate voor neutrale en boze gezichten, t (92) = 3.87, p = <.001. Namelijk, er was een hogere hit rate voor boze gezichten. Dit resultaat suggereert dat boze gezichten minder context-gebonden zijn dan neutrale gezichten. De exacte hit rates kunnen worden afgelezen in Tabel 1. Omdat het effect van context verschilt per emotie, werden de neutrale en boze conditie vervolgens afzonderlijk bekeken. Indien er voor zowel de neutrale als de boze conditie afzonderlijk nog steeds een hoofdeffect is van context, zal voor beide emotie condities een regressie worden uitgevoerd. Voor neutrale gezichten bleek een significant verschil tussen de hit rate in de intacte en de heringedeelde conditie, t (92) = 7.14, p = <.001. Ook voor boze gezichten bleek een significant verschil tussen de hit rate in de intacte en de heringedeelde conditie, t (92) = 3.96, p = <.001. Dit betekent dat er voor zowel de neutrale als boze conditie afzonderlijk nog steeds een hoofdeffect is van context, daarom werden er voor de hoofdanalyse twee regressies uitgevoerd voor beide emotie condities.

13

Figuur 4. De hit rate per emotie voor de intacte en heringedeelde conditie. De

foutbalken representeren de standaarddeviaties.

Tabel 1

Hit rates en Standaarddeviaties (tussen Haakjes) per Emotie voor de Intacte Conditie en de Heringedeelde Conditie

Conditie Neutraal Boos

Intact 0,67 (0,12) 0,69 (0,13)

Heringedeeld 0,58 (0,11) 0,64 (0,13)

Om te testen of er een relatie is tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie werd een lineaire regressie uitgevoerd. Omdat het effect van context verschilt per emotie, wordt voor beide emotie condities een afzonderlijke regressieanalyse gedaan. Voor beide regressieanalyses werd aan de assumpties voldaan. Uit de analyse waarin enkel de neutrale conditie was opgenomen bleek fysieke fitheid geen significante voorspeller voor geheugenprestatie, b = .02, se = .03, t (73) = .59, p = .56. Ook leeftijd was geen significante voorspeller, b = -.004, se = .01, t (73) = -.53, p = .60.

0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 Intact Heringedeeld H it r ate Neutraal Boos

14 Depressie bleek echter wel een significante voorspeller, b = .01, se = .004, t (73) = -2.11, p = .04. Ook uit de analyse waarin enkel de boze conditie was opgenomen bleek fysieke fitheid niet voorspellend voor geheugenprestatie, b = .03, se = .04, t (73) = .95, p = .34. Leeftijd was geen significante voorspeller, b = .002, se = .01, t (73) = -.25, p = .80. Tenslotte was depressie geen significante voorspeller, b = 0, se = .004, t (73) = -.12, p = .91.

Exploratieve analyses

Omdat fysieke fitheid geen significante voorspeller bleek voor geheugenprestatie, werd nog exploratief de associatie onderzocht tussen de fitheidvragenlijst en de fitheid index. Mogelijk kan deze analyse meer inzicht geven in de betrouwbaarheid van de fitheidstest. Uit een Pearson Correlatie analyse bleek geen significante

correlatie tussen de scores op de fitheidvragenlijst en de fitheid index, r = .15, p = .09. Om te testen of er een relatie is tussen fysieke fitheid en de herkenning van gezichten (ongeacht context) werd een lineaire regressie uitgevoerd. Enkel de intacte conditie werd meegenomen in de analyse omdat de geheugenprestatie los van de context bekeken wordt. Omdat er binnen de intacte conditie geen verschil was tussen de hit rate voor neutrale en boze gezichten, werd voor beide emotie condities samen een regressie uitgevoerd. Er werd opnieuw gecontroleerd voor leeftijd en depressie om eerder genoemde redenen. Aan de assumpties voor het uitvoeren van de analyse werd voldaan. Fysieke fitheid bleek geen significante voorspeller voor het herkennen van gezichten, b = -.05, se = .04, t (73) = -1.19, p = .24. Ook leeftijd was geen

significante voorspeller, b = -.01, se = .01, t (73) = -1.26, p = .21. Tenslotte was depressie geen significante voorspeller, b = -.004, se = .005, t (73) = -.84, p = .41.

Discussie

In de huidige studie werd het verband tussen fysieke fitheid en

geheugencontextualisatie in gezonde volwassenen onderzocht. Het bevorderen van geheugencontextualisatie, ofwel het encoderen van contextuele

geheugenrepresentaties, zou kunnen beschermen tegen het overgeneraliseren van angst. Bevindingen uit eerder onderzoek suggereren dat geheugencontextualisatie bevorderd kan worden door fysieke fitheid, via de stimulatie van neurogenese in de gyrus dentatus. De manipulatiecheck voor de geheugencontextualisatie taak bleek geslaagd, hieronder wordt hier dieper op ingegaan. Er werd geen steun gevonden voor

15 de hypothese dat er een positief verband bestaat tussen fysieke fitheid en

geheugencontextualisatie. Wel bleek depressie opvallend genoeg een significante voorspeller.

De resultaten van de manipulatiecheck suggereerden dat de

geheugencontextualisatie taak een goede meting is van geheugencontextualisatie. Tevens wezen de resultaten op een invloed van emotie: stimuli met een negatieve lading lijken minder context-gebonden te zijn dan neutrale stimuli. Dit impliceert dat herinneringen met een negatieve lading mogelijk eerder gegeneraliseerd worden dan neutrale herinneringen. Deze bevinding zou verklaard kunnen worden vanuit de theorie, die stelt dat angstgeneralisatie van bedreigende situaties adaptief is (in tegenstelling tot neutrale situaties).

Dieronderzoek (Creer, Romberg, Saksida & Bussey, 2010) wijst uit dat fysieke fitheid via de stimulatie van neurogenese bevorderlijk zou kunnen zijn voor

geheugencontextualisatie. In onderzoek naar mensen is dit echter nog een zeer vooruitstrevende hypothese. De huidige studie heeft geen steun gevonden voor de hypothese. Een mogelijke oorzaak hiervoor is dat de mediatie via neurogenese niet van toepassing is op mensen, aangezien bevindingen uit dieronderzoek niet zonder meer gegeneraliseerd kunnen worden naar mensen. Dat zou betekenen dat enerzijds neurogenese niet gestimuleerd wordt door fysieke fitheid, of anderzijds dat

geheugencontextualisatie niet bevorderd wordt door neurogenese. Op basis van de huidige studie kunnen hier geen uitspraken over worden gedaan, omdat er geen meting is gedaan van neurogenese. In mensen is hier dan ook geen methode voor. Het is dan ook voorbarig om de theorie bij te stellen, gezien de duidelijke aanwijzingen vanuit het dieronderzoek en bovendien eerdere onderzoeken in mensen die suggereren dat een verband tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie verklaard zou kunnen worden door een toename van neurogenese in de gyrus dentatus (Erickson et al., 2011; Dery et al., 2013). In de betreffende studies werd geen directe meting van neurogenese gedaan, maar waren er wel indicaties die in deze richting wezen. Om daadwerkelijk uitspraken te kunnen doen over de theorie, is vervolgonderzoek in mensen genoodzaakt. Voor nu wordt aangenomen dat de theorie nog staat, hoewel deze kritisch benaderd dient te worden.

Indien wordt uitgegaan van de theorie dat een toename van neurogenese

daadwerkelijk de mediator is, zou gespeculeerd kunnen worden dat de huidige studie niet in staat was om variaties in neurogenese naar voren te brengen. Ten eerste is het

16 mogelijk dat er binnen de binnen de steekproef te weinig variatie in fitheid zat. De steekproef bestond namelijk vooral uit jonge studenten en was daarmee waarschijnlijk relatief fit. Het gevolg zou dan zijn dat er tevens weinig variatie in neurogenese naar voren komt, waardoor een eventueel verband met geheugencontextualisatie niet zichtbaar wordt. Ten tweede was de fitheidstest mogelijk niet precies genoeg om de variatie in fitheid goed zichtbaar te maken, omdat er waarschijnlijk ruis in de meting zat. De fietsergometer die gebruikt werd tijdens de fietstest was niet heel

geavanceerd, gezien het apparaat relatief oud was. De weerstand werd handmatig bijgesteld door de proefleider met behulp van een draaiknop. Iedere twee minuten zou de weerstand verhoogd worden met 30 Watt, echter viel op een scherm niet goed af te lezen in welke mate de weerstand daadwerkelijk verhoogd was. Dit betekent dat de test aan precisie ontbrak, en dat het verloop niet voor alle deelnemers gelijk was. Dit werd bovendien nog versterkt door het feit dat de fitheidstest door verschillende proefleiders werd afgenomen. Om meer inzicht te krijgen in de betrouwbaarheid van de fitheidstest was een exploratieve analyse uitgevoerd, waaruit bleek dat er geen samenhang was tussen de fitheid index en de scores op een vragenlijst over fitheid. De fitheidstest kwam dus niet overeen met subjectieve rapportages van fitheid. Dit zijn indicaties dat de fitheidsmeting mogelijk onbetrouwbaar was, en daarmee geen goede meting van fysieke fitheid. Hieruit volgt dat de fitheidstest wellicht niet in staat was om variatie in neurogenese naar voren te brengen, en daardoor geen verband tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie gevonden werd.

De resultaten van de huidige studie zijn niet in lijn met eerder onderzoek in mensen. In de studie van Dery et al. (2013) werd pattern separation onderzocht. Omdat wordt verondersteld dat pattern separation een afspiegeling is van

geheugencontextualisatie, werd gehypothetiseerd dat een verband met fysieke fitheid tevens voor geheugencontextualisatie zou opgaan. Echter werd deze hypothese in de huidige studie niet ondersteund, wat aanleiding geeft om kritisch te kijken naar hoe deze constructen gemeten moeten worden. Op basis van de geslaagde

manipulatiecheck wordt aangenomen dat de geheugencontextualisatie taak een goede meting is van geheugencontextualisatie. Echter is wel mogelijk dat de hypothese niet werd ondersteund doordat pattern separation geen goede afspiegeling is van

geheugencontextualisatie. Wellicht grijpt neurogenese enkel in op pattern separation, en is geheugencontextualisatie een andere functie die niet bevorderd kan worden door neurogenese. In de studie van Dery et al. (2013) werd pattern separation gemeten met

17 behulp van een taak waarbij vergelijkbare objecten onderscheiden dienden te worden. In deze taak ging het puur om het discrimineren tussen stimuli, de rol van context was niet opgenomen in de taak. Mogelijk grijpt neurogenese enkel in op deze specifieke functie. Deze meer pure meting van pattern separation werd onderzocht in een exploratieve analyse, waarin enkel gekeken werd naar de herkenning van gezichten, ongeacht context. Hierbij ging het dus enkel om het discrimineren tussen oude en nieuwe stimuli. Echter bleek ook hier geen verband met fysieke fitheid. Op basis van deze bevinding is er geen aanleiding om te stellen dat pattern separation geen goede afspiegeling is van geheugencontextualisatie, of dat neurogenese niet op de

geheugencontextualisatie taak ingrijpt. Het is daarentegen aannemelijker dat de fitheidstest niet in staat was variatie in neurogenese naar voren te brengen, en hierdoor geen verband werd gevonden tussen fysieke fitheid en

geheugencontextualisatie.

Een interessante bevinding was dat een hogere mate van depressie samen lijkt te hangen met een minder goed gecontextualiseerd geheugen. Dit resultaat geldt enkel voor de herkenning van neutrale gezichten. Echter was het een klein effect, daarom dienen er voorzichtige conclusies getrokken te worden. De bevinding is in lijn met de theorie dat depressie geheugencontextualisatie kan verslechteren via een verminderde neurogenese (Duman, 2004). Op basis van deze theorie zou echter verwacht worden dat depressie tevens de herkenning van boze gezichten zou beïnvloeden. Het is onduidelijk waarom depressie enkel invloed lijkt te hebben op de herkenning van neutrale gezichten.

De huidige studie bevat een aantal beperkingen. Ten eerste bevat de studie een correlationeel design. De fitheidsmeting was wellicht niet geheel accuraat omdat het slechts een momentopname was. Hierbij kan sprake zijn van invloed van derde variabelen. Wanneer fysieke fitheid wordt geïnduceerd in een gecontroleerde interventiestudie zoals in het dieronderzoek gedaan wordt, kan meer inzicht worden verkregen in de mate van fysieke fitheid. Daarbij is van belang dat er een

controlegroep is waarmee gecontroleerd kan worden voor de invloed van derde variabelen. Bovendien was de fitheidsmeting mogelijk onbetrouwbaar, omdat er waarschijnlijk ruis in de meting zat en het verloop van test niet voor iedere deelnemer gelijk was. Dit zou verbeterd kunnen worden met behulp van een geavanceerde fietsergometer en een meer gestandaardiseerde procedure.

18 Daarnaast zijn in de huidige studie geen metingen gedaan die een indicatie geven van neurogenese in de gyrus dentatus. De hypothese is echter gebaseerd op de theorie dat fysieke fitheid geheugencontextualisatie kan bevorderen via de stimulatie van neurogenese. Ondanks dat de hypothese door deze studie niet wordt ondersteund, is het alsnog moeilijk een uitspraak over de theorie te doen gezien er geen indicatie is van neurogenese. In vervolgonderzoek zou bijvoorbeeld gekeken kunnen worden naar BDNF, zoals Erickson et al. (2011) deden. Een toename van BDNF in de

hippocampus is namelijk een indicator voor een toename van neurogenese.

Tenslotte was in de huidige studie sprake van een relatief homogene steekproef, bestaande uit voornamelijk jonge studenten. In een meer heterogene steekproef zal waarschijnlijk meer variatie in fysieke fitheid en geheugenprestatie zitten en een eventueel verband duidelijker naar voren kunnen komen. Bovendien kunnen resultaten nu moeilijk gegeneraliseerd worden naar andere leeftijdsgroepen. Samenvattend wordt het belang benadrukt van vervolgonderzoek in de vorm van interventiestudies met steekproeven bestaande uit mensen van verschillende

leeftijden. Daarnaast zal het zinvol zijn een meting te doen die een indicatie geeft van neurogenese in de gyrus dentatus.

Concluderend kon in de huidige studie kon geen steun worden gevonden voor een verband tussen fysieke fitheid en geheugencontextualisatie. Echter wordt de theorie waarop de hypothese gebaseerd was nog niet verworpen, omdat deze veel steun krijgt vanuit eerder onderzoek. Gezien het geringe aantal studies in mensen binnen het onderzoeksveld is vervolgonderzoek genoodzaakt. Een eerste stap in deze richting is gezet, hoewel de studie beperkt werd door eerder genoemde factoren zoals een fitheidsmeting die mogelijk onbetrouwbaar was. Echter is meer inzicht verkregen in de methoden waarop fysieke fitheid en geheugencontextualisatie gemeten dienen te worden, waarmee de huidige studie hopelijk inspiratie kan bieden voor toekomstige interventiestudies.

19 Literatuurlijst

Bakker, A., Kirwan, C. B., Miller, M., & Stark, C. E. (2008). Pattern separation in the human hippocampal CA3 and dentate gyrus. Science, 319, 1640–1642. Batcho, C. S., Thonnard, J., & Nielens, H. (2012). PWC75%/kg, a fitness index not

linked to resting heart rate: testing procedure and reference values. American

Congress of Rehabilitation Medicine, 93, 1196-1200.

Besnard, A., & Sahay, A. (2016). Adult hippocampal neurogenesis, fear generalization, and stress. Neuropsychopharmacology, 41, 24-44.

Borght, K., Kobor-Nyakas, D. E., Klauke, K., Eggen, B. J. L., Nyakas, C., van der Zee, E. A., & Meerlo, P. (2009). Physical exercise leads to rapid adaptations in hippocampal vasculature: temporal dynamics and relationship to cell proliferation and neurogenesis. Hippocampus, 19, 928-936.

Clelland, C. D., Choi, M., Romberg, C., Clemenson, G. D. Jr., Fragniere, A., Tyers, P.,…Bussey, T. J. (2009). A functional role for adult hippocampal

neurogenesis in spatial pattern separation. Science, 325, 210–213. Colcombe, S. J., Erickson, K. I., Scalf, P. E., Kim, J. S., Prakash, R., McAuley,

E.,…Kramer, A.F. (2006). Aerobic exercise training increases brain volume in aging humans. Journal of Gerontology: Medical Sciences, 61, 1166–1170. Creer, D. J., Romberg, C., Saksida, L. M., van Praag, H., & Bussey, T. J. (2010).

Running enhances spatial pattern separation in mice. Psychological and

Neurological Sciences, 107, 2367–2372.

Dery, N., Pilgrim, M., Gibala, M., Gillen, J., Wojtowicz, J. M., Macqueen, G., & Becker, S. (2013). Adult hippocampal neurogenesis reduces memory

interference in humans: opposing effects of aerobic exercise and depression.

Frontiers in Neuroscience, 7, 1-15.

Duman, R. S. (2004). Depression: A case of neuronal life and death? Society of

Biological Psychiatry, 56, 140-145.

Dupret, D., Revest, J. M., Koehl, M., Ichas, J. F., De Giorgi, F., Costet, P., Abrous, D. N., & Piazza, P. V. (2008). Spatial relational memory requires hippocampal adult neurogenesis. PLoS One, 3, 1959.

Erickson, K. I., Voss, M. W., Prakash, R. S., Basak, C., Szabo, A., Chaddock, L.,…Kramer, A. F. (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Neuroscience, 108, 3017–3022.

20 McEwen, B.S. (2003). Mood disorders and allostatic load. Biological Psychiatry, 54,

200–207. 


Hillman, C. H., Erickson, K. I., & Kramer, A. F. (2008). Be smart, exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nature, 9, 58–65.

Kheirbek, M. A., Tannenholz, L., & Hen, R. (2012). NR2B-dependent plasticity of adult-born granule cells is necessary for context discrimination. Journal of

Neuroscience, 32, 8696–8702.

Kheirbek, M. A., Klemenhagen, K. C., Sahay, A., & Hen, R. (2012). Neurogenesis and generalization: a new approach to stratify and treat anxiety disorders.

Nature Neuroscience, 15, 1613–1620.

Lacy, J. W., Yassa, M. A., Stark, S. M., Muftuler, L. T., & Stark, C. E. (2011). Distinct pattern separation related transfer functions in human CA3/dentate and CA1 revealed using high-resolution fMRI and variable mnemonic similarity. Learning & Memory, 18, 15–18.

Mandler, G., (1980). Recognizing: The judgment of previous occurrence.

Psychological Review, 87, 252-271.

Maren, S., Phan, K. L., & Liberzon, I. (2013). The contextual brain: implications for fear conditioning, extinction and psychopathology. Neuroscience, 14, 417– 428.

Praag, H., Shubert, T., Zhao, C., & Gage, F. H. (2005). Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. The Journal of Neuroscience, 25, 8680-8685.

Ruscheweyh, R., Willemer, C., Kruger, K., Duning, T., Warnecke, T., Sommer, J.,…Floel, A. (2011). Physical activity and memory functions: an interventional study. Neurobiology of Aging, 32, 1304–1319.

Sahay, A., Scobie, K. N., Hill, A. S., O'Carroll, C. M., Kheirbek, M. A., Burghardt, N. S.,…Hen, R. (2011). Increasing adult hippocampal neurogenesis is sufficient to improve pattern separation. Nature, 472, 466–470.

Tronel, S., Belnoue, L., Grosjean, N., Revest, J. M., Piazza, P. V., Koehl, M., & Nora Abrous, D. (2012). Adult-born neurons are necessary for extended contextual discrimination. Hippocampus, 22, 292–298.

Vivar, C., Peterson, B. D., & van Praag, H. (2016). Running rewires the neuronal network of adult-born dentate granule cells. Neuroimage, 131, 29-41.

21 Voss, M. W., Vivar, C., Kramer, A. F., & van Praag, H. (2013). Bridging animal and

human models of exercise-induced brain plasticity. Trends in Cognitive

Sciences, 17, 525–544.

Yassa, M.A., & Stark, C. E. (2011). Pattern separation in the hippocampus. Trends in