Susan Buhrs

De afgelopen jaren is de intensiteit van het gebruik van Touch Screen Devices (TSD’s), zoals smartphones en tablets, enorm toegenomen. Kinderen staan – in alle leeftijdscategorieën – bekend als een van de grootste gebruikersgroepen: uit statistieken blijkt dat 70% van de 10-jarige Nederlandse kinderen een smartphone bezit, oplopend tot bijna 100% bij kinderen van 13 jaar en ouder. Met deze cijfers is de publieke bezorgdheid over de mogelijke negatieve effecten van TSD-gebruik op hun gezondheid en dagelijks functioneren toegenomen. Krantenkoppen die een negatief effect van TSD-gebruik bij kinderen benoemen zijn geen uitzondering: ‘Hoe smartphones de aandachtsspanne bij kinderen en volwassenen verzwakken’ en ‘Kinderen die zeven uur of meer op smartphones en tablets doorbrengen, veranderen de structuur van hun hersenen en krijgen een lager IQ, slechter geheugen en slechtere cognitieve functie’ zijn voorbeelden van nieuwsberichten. Helaas is de huidige wetenschappelijke literatuur niet uitgebreid en diepgaand genoeg om dit debat af te ronden, waarmee gelijk de maatschappelijke relevantie van de onderzoeksvraag in dit proefschrift duidelijk wordt. Hoewel wetenschappelijke studies al veel nieuwe inzichten hebben opgeleverd, zijn er nog vele vragen die op antwoord wachten. Kortom: er is nog veel te onderzoeken.

Vanwege deze wetenschappelijke leemte is het globale doel van dit proefschrift het onderzoeken van een mogelijke relatie tussen TSD-gebruik en de gezondheid van kinderen en jongvolwassenen. Het eerste subdoel is om meer inzicht te krijgen in de relatie tussen TSD-gebruik en verschillende domeinen van neuropsychologisch functioneren bij jonge kinderen (doel 1). Ten tweede is geprobeerd uitspraken te doen over het verband tussen TSD-gebruik en de fysieke, en in het kort de mentale, gezondheid van kinderen (doel 2). Ten slotte is een verkennend experiment uitgevoerd bij een jongvolwassene om meer zicht te krijgen op een mogelijk verband tussen de emissie van radiofrequente elektromagnetische velden (RF-EMF), zoals uitgezonden door TSD’s, en hartslagvariabiliteit (HRV), als indicator voor de algemene gezondheid (doel 3).

Methode

Voordat de doelstellingen individueel worden benoemd, wordt eerst de opzet van de onderzoeken in dit proefschrift kort beschreven. Voor doel 1 en 2 zijn 38 Nederlandse basisschoolkinderen van 5 – 11 jaar oud geïncludeerd. Neuropsychologische taken werden uitgevoerd volgens een gestandaardiseerd protocol en hun individuele gezondheid werd in kaart gebracht via een interview, waarbij de nadruk lag op de incidentie en ernst van hoofdpijn, buikpijn, stemmingsklachten en algemene gezondheidsklachten. Ook het gebruik van TSDs werd gemeten via een interview, waarbij onder meer de hoeveelheid gebruik en de inhoud van het gebruik van TSD werd gespecificeerd. Voor doel 3 werd een experiment uitgevoerd in een psychofysiologisch laboratorium, met als doel een verband te onderzoeken tussen RF-EMF en HRV.

Doel 1: Onderzoek naar de relatie tussen TSD-gebruik en neuropsychologisch functioneren bij kinderen

Het eerste doel van dit proefschrift was het onderzoeken van een mogelijk verband tussen de intensiteit van TSD-gebruik en het neuropsychologisch functioneren bij 5-11-jarige kinderen. Neuropsychologisch – of neurocognitief – functioneren is een breed begrip en kan worden gezien als een verzameling specifieke hersenfuncties die nodig zijn voor het dagelijks leven. In dit proefschrift ligt de focus op drie cognitieve domeinen: interferentie onderdrukking, werkgeheugen en non-verbale intelligentie.

Onderdrukking van interferentie

Het onderdrukken van storende informatie is iets wat mensen dagelijks doen. Het is een noodzakelijke vaardigheid om mentale processen en reacties te beheersen, een interne of externe prikkel te negeren en een alternatieve actie uit te voeren. De kleutertijd is bij uitstek de periode in het leven waarin deze vaardigheid zich snel ontwikkelt.

Wetenschappelijke literatuur over het mogelijke verband tussen TSD-gebruik en interferentie onderdrukking is schaars. Sommige onderzoeken beschrijven een negatieve relatie tussen de hoeveelheid TSD-gebruik en de prestaties op een taak voor het onderdrukken van interferentie bij jonge kinderen en volwassenen. Een zogenaamd verminderd vermogen om interferentie uit te filteren wordt beschreven als een van de mogelijke oorzaken van dit effect.

In dit proefschrift is een cross-sectioneel onderzoek uitgevoerd naar de associatie tussen TSD-gebruik en interferentie-onderdrukking, zoals gemeten met de Bivalent Shape Task (zie hoofdstuk 2 voor de psychometrische eigenschappen van deze taak). De Bivalent Shape Task werd als digitale taak afgenomen. Logischerwijs zou je verwachten dat de reactietijd als reactie op storende stimuli bij oudere kinderen korter is dan bij jongere kinderen. Dit werd inderdaad gevonden. In onze onderzoekspopulatie werd TSD-gebruik echter geassocieerd met een veel kleiner verschil in reactietijd wanneer oudere kinderen met matig tot hoog TSD-gebruik werden vergeleken met jonge kinderen met matig tot hoog TSD-gebruik (hoofdstuk 3). Mogelijke oorzaken of modulerende factoren voor deze bevinding kunnen mogelijk worden gevonden in veranderingen in het elektrofysiologische niveau van hersenactiviteit of een verschil in aandachtsvaardigheid.

Daarnaast werd een geslachts-specifiek effect waargenomen: in de groep kinderen met matig tot hoog TSD-gebruik vertoonden de oudere jongens een langere reactietijd dan de jongere jongens (met een omgekeerd effect voor meisjes). Een mogelijke verklarende factor voor deze bevinding kan liggen in een verschillende inhoud van TSD-gebruik voor beide geslachten, maar dit moet nog verder worden onderzocht.

Werkgeheugen

Naast het onderdrukken van interferentie is het werkgeheugen ook een belangrijke neuropsychologische functie, die zich ook sterk ontwikkelt tijdens de kindertijd.

In de huidige wetenschappelijke literatuur zijn verschillende onderzoeken tot overeenstemming gekomen dat alleen al de aanwezigheid van de eigen smartphone de prestaties bij een werkgeheugentaak bij leerlingen vermindert: er wordt een lagere nauwkeurigheid en een langere reactietijd waargenomen. Zogenaamde ‘Fear of Missing Out’ (FoMO) wordt beschouwd als een modererende factor op het effect van de aanwezigheid van smartphones: hoe hoger het niveau van FoMO, hoe groter de afname van de prestaties. Opgemerkt moet worden dat niet al het bewijsmateriaal in dezelfde richting wijst; naast de voorgestelde effecten van de aanwezigheid van smartphones op het werkgeheugen, is ook beschreven dat gamen, uitgevoerd op TSDs, (zwak) positief geassocieerd is met de prestaties van het werkgeheugen. Vergelijkbaar onderzoek bij jongere kinderen is niet beschikbaar.

In dit proefschrift is de digitale versie van de Corsi Blocks Tapping Task gebruikt om de prestaties van het werkgeheugen bij kinderen te beoordelen (zie hoofdstuk 4). De resultaten van ons onderzoek tonen aan dat matig tot hoog TSD-gebruik bij meisjes kan worden gelinkt aan een afname van de kans op het geven van een correct antwoord in een geheugentaak. Bij jongens werd een omgekeerde link gevonden: matig tot hoog TSD-gebruik kon worden gelinkt aan een verhoogde kans op het correct beantwoorden van een opdracht in een geheugentaak. Daarnaast zijn er sterke aanwijzingen dat matig tot hoog TSD-gebruik verband houdt met een toename van de Corsi Span en de totale score bij jongens, maar niet bij meisjes.

Deze bevinding zou mogelijk verklaard kunnen worden door twee hypothetische mechanismen die verband houden met de positieve correlatie tussen gamen – een van de belangrijkste redenen waarom jongens een TSD gebruiken – en werkgeheugen. De eerste hypothese wordt de ‘kerntrainingshypothese’ genoemd. Deze hypothese stelt dat herhaalde belasting van een cognitief systeem plastische veranderingen in de neurale substraten veroorzaakt en daarmee een verbetering van de prestaties. De tweede hypothese wordt de ‘leren-leren-hypothese’ genoemd, die de verbetering beschrijft van vaardigheden die in veel verschillende situaties worden gebruikt, zoals het leren van regels en het toewijzen van cognitieve hulpbronnen in nieuwe situaties.

Non-verbale intelligentie

Een mogelijke relatie tussen TSD-gebruik en non-verbale intelligentie staat al geruime tijd ter discussie. Het feit dat TSDs momenteel vaak in de onderwijsomgeving worden gebruikt om het leren te verbeteren, maakt dit debat nog relevanter en ingewikkelder.

De literatuur laat tegenstrijdige bevindingen zien: waar een meta-analyse beschrijft dat TSD-gebruik van positieve waarde zou kunnen zijn in het leerproces van 0 tot 5-jarigen, beschrijven andere onderzoeken ook negatieve effecten van TSD-gebruik op (indirecte metingen van) intellectuele capaciteiten. Het gebruik van smartphones is bijvoorbeeld in verband gebracht met lagere academische prestaties en het gebruik van TSDs tijdens schoolwerk is negatief gerelateerd aan het gemiddelde academische cijfer van een leerling. Er bestaat consensus over de stelling dat de aanwezigheid van de smartphone zelf voldoende is om een negatief effect op de academische prestaties te verkrijgen. Over de prestaties op non-verbale intelligentietaken kunnen door gebrek aan gedegen (peer-reviewed) onderzoek geen uitspraken met zekerheid worden gedaan.

Non-verbale intelligentie is in dit proefschrift gemeten via de papier-en-potloodversie van de Raven Coloured Progressive Matrices. Uit de resultaten (zie hoofdstuk 5) blijkt dat de kans op het correct beantwoorden van een non-verbale intelligentietaak significant lager is voor kinderen van 7 jaar en ouder met matig tot hoog TSD-gebruik in vergelijking met hun leeftijdsgenoten met geen tot laag TSD-gebruik. Bovendien is gevonden dat kinderen met matig tot hoog TSD-gebruik een lagere totaalscore op de taak hebben dan hun leeftijdsgenoten met geen tot laag TSD-gebruik. De resultaten van de huidige studie duiden op een mogelijk ‘schadelijk’ verband tussen TSD-gebruik en non-verbale intelligentie, ondanks de kleine onderzoekspopulatie. De effecten van deze relatie kunnen verstrekkend zijn, maar (longitudinaal) onderzoek is essentieel om mogelijke causale mechanismen te ontdekken.

Doel 2: Inzicht in de relatie tussen TSD-gebruik en de fysieke (en kort mentale) gezondheid bij kinderen

Het gebruik van TSDs is in verband gebracht met en zelfs aangewezen als mogelijke oorzaak van verschillende gezondheidsklachten bij kinderen. Hoewel er in de literatuur melding wordt gemaakt van enkele potentiële positieve effecten van TSD-gebruik (zoals op de sociale ontwikkeling en de fijne motoriek), worden potentiële negatieve effecten vaker onderzocht. Zowel cross-sectionele onderzoeken als systematische reviews beschrijven negatieve associaties tussen TSD-gebruik en musculoskeletale symptomen (o.a. niet-specifieke nekpijn), oculaire symptomen (waaronder bijziendheid en asthenopie) en hypertensie bij adolescenten. Met betrekking tot mentale gezondheidsproblemen beschrijven onderzoeken een toenemend aantal emotionele problemen, angstklachten en/of depressieve symptomen, somatische klachten, sociale ontwenningsverschijnselen, aandachtsproblemen en agressief gedrag bij kinderen met langdurig TSD-gebruik en een negatief effect van smartphoneverslaving op sociale betrokkenheid.

In dit proefschrift zijn verschillende gezondheidsklachten in kaart gebracht: hoofdpijn, buikpijn, stemmingsklachten en algemene gezondheidsklachten (zie hoofdstuk 6). De resultaten wijzen er op dat kinderen met matig tot hoog TSD-gebruik significant meer gezondheidsklachten rapporteren dan hun leeftijdsgenoten met geen tot laag TSD-gebruik. Er kunnen diverse verklaringsmechanismen voor deze bevinding worden gegeven. Zo kan het zijn dat er een relatie is tussen de emissie van RF-EMF en verschillende biologische effecten. Een andere mogelijke verklaring is dat een afname van fysieke activiteit (als resultaat van toegenomen TSD-gebruik), leidt tot gezondheidsklachten.

Doel 3: Onderzoek naar de relatie tussen TSD-gebruik en hartslagvariabiliteit bij (jong)volwassenen

Naast de bovengenoemde onderzoeksgroep bestaande uit jonge kinderen, bevat dit proefschrift een hoofdstuk (hoofdstuk 7) over de relatie tussen de blootstelling aan radiofrequente elektromagnetische velden (RF-EMF) en hartslagvariabiliteit (HRV) in een experiment met één proefpersoon. Het doel van dit pilot-experiment was om het mogelijke effect van blootstelling aan RF-EMF via een SMS op een mobiele telefoon dicht bij het lichaam en de HRV, als maatstaf voor de algemene gezondheid, te onderzoeken. HRV is een gevoelige, fysiologische parameter, die vaak wordt beschreven als een autonome biomarker, en een afname van HRV wordt in verband gebracht met gezondheidsproblemen.

Wetenschappelijke studies over dit onderwerp leveren tegenstrijdige resultaten op: sommige onderzoeken suggereren dat RF-EMF een duidelijk effect heeft op HRV, andere suggereren dat de effecten van straling op HRV variëren of niet statistisch significant zijn. Een van de mogelijke verklaringen voor de inconsistentie in de gevonden effecten kan zijn dat deze studies aanzienlijke verschillen in methodologie laten zien, zoals de toediening van RF-EMF-blootstelling, de berekening van HRV en de keuze van statistische analyses.

In ons experiment werd blootstelling aan RF-EMF gecreëerd door een SMS te sturen naar een mobiele telefoon op enkele centimeters afstand van het lichaam van de proefpersoon. Tegelijkertijd werd de hartfunctie (via een hartfilmpje/elektrocardiogram) geregistreerd. De resultaten van onze pilotstudie suggereren dat er een significante afname van de HRV plaatsvindt tijdens blootstelling aan RF-EMF. Hoewel met deze studieopzet een directe relatie tussen gezondheidsklachten en blootstelling aan RF-EMF niet kon worden aangetoond, zou de verlaagde HRV in verband kunnen worden gebracht met potentiële gezondheidsproblemen.

Conclusie: TSD-gebruik en gezondheid lijken met elkaar verband te houden

De resultaten van dit proefschrift laten zien dat het gebruik van TSDs bij jonge kinderen geassocieerd is met hun neuropsychologisch functioneren alsook met hun gezondheid. De intensiteit van TSD-gebruik is geassocieerd met een verminderde prestatie op taken die interferentie suppressie, werkgeheugen en non-verbale intelligentie meten. Daarnaast is de intensiteit van TSD-gebruik geassocieerd met een toename in verschillende gezondheidsklachten (hoofdpijn, buikpijn, stemmingsklachten en algemene gezondheidsklachten). In het single-case experiment bij één jongvolwassene dat in dit proefschrift werd uitgevoerd, zijn er aanwijzingen gevonden dat de hartslagvariabiliteit ongunstig wordt beïnvloed door de RF-EMF-emissie veroorzaakt door TSDs.

Toekomstig onderzoek

Veel vragen over de mogelijke relatie tussen TSD-gebruik en gezondheid blijven nog steeds onbeantwoord. In toekomstig onderzoek moet specifieke aandacht worden besteed aan mediërende factoren, (causale) mechanismen, persoonlijke factoren, multidimensionale modellen en klinische implicaties. Toekomstig onderzoek op dit gebied zou een grote onderzoekspopulatie moeten omvatten. Daarnaast is een correcte en nauwkeurige meting van het gebruik van TSDs, inclusief specificaties over de inhoud van het gebruik, van groot belang. Naast deze aanbevelingen verdient het gebruik van multilevel-analyse in combinatie met het onderzoeken van interactie-effecten, speciale aandacht. Omdat leeftijd, geslacht en sociaaleconomische status relevante voorspellers zijn van het gebruik van TSDs, moet een brede selectie van variabelen worden verzameld.

Als vervolg op het experiment beschreven in hoofdstuk 7 zou het interessant zijn om een experimentele setting op te zetten om te documenteren wat er gebeurt als een TSD wordt gebruikt in de directe nabijheid van een kind. Vertoont het elektrocardiogram (ECG) veranderingen? Of moeten we zoeken naar veranderingen in het elektro-encefalogram (EEG)? Zijn bepaalde mensen gevoeliger voor door RF-EMF veroorzaakte veranderingen en moeten die mensen te allen tijde hun TSD in een speciaal hoesje dragen?

Vooralsnog lijkt het verstandig om het (moment van) introductie van het TSD-gebruik in het leven van een kind zorgvuldig af te wegen en verantwoord TSD-gebruik te ondersteunen. Richtlijnen worden voortdurend bijgewerkt met aanbevelingen voor verantwoord TSD-gebruik; de overwegingen zoals hierboven beschreven zouden waardevol kunnen zijn bij de vorming en onderbouwing van nieuwe wetenschappelijk onderbouwde richtlijnen.

Impact

The results as described in this thesis, are indicative for a potential negative association between the use of touch screen devices (TSD) such as mobile phones and tablets on the one hand, and health and neuropsychological functioning of young children on the other. In addition, the emission of a SMS in a single subject experiment – which causes emission of radiation (RF-EMF) – was associated with a lower heart rate variability (which may be indicative for poorer health).

Research in this field is extremely important, which is underlined by the World Health Organization (WHO). In recent publications, the WHO has decided that extensive, systematic research on the potential effects of RF-EMF is necessary to make a substantiated statement. The findings of thorough research could be relevant for a number of people, since touch screen device use by young children and young adolescents has increased enormously over the years, without society being properly informed about the potential negative associations or consequences (yet). Therefore, the target audience of this thesis is broad: parents, teachers, researchers, mobile phone users in general, and governmental employees may find this thesis insightful.

An increasing number of measures is being taken to limit potential negative effects of touch screen device use on several levels of society. Recently, in the summer of 2023, the Dutch government announced the advice to ban smartphone use for non-educational purposes from educational settings in secondary schools. Primary schools are urgently advised to ban smartphone use as well from the start of schoolyear 2024 – 2025. On a smaller scale, parents of children ask each other for advice on how to control the TSD use expressed by their children. A complicating factor is that parents often use TSDs quite often themselves, which makes it difficult to instruct their children to do otherwise. Often, healthcare professionals do not really know the exact answer to what is right and what is wrong. For children, controlling their own touch screen device use is something that is really difficult, since it is something that they often enjoy, and the potential negative consequences of screen time are usually not something they notice immediately. Limiting their own screen time and listening to their parents advising or obligating them to, is therefore often a struggle and leads to arguments in the home environment.

To provide some guidance on responsible TSD use, guidelines are being developed (World Health Organization, 2019). The current guidelines on this topic are based upon very limited research and the implementation of guidelines is something completely different from the theoretical base substantiating it: studies have shown that only one in 4 children younger than 2 years and 1 in 3 children aged 2 to 5 years are meeting screen time guidelines (B. A. McArthur et al., 2022). More research is definitely needed to gain more insight in the complex relation between TSD use and our health in general (i.e., physical, cognitive, and mental). Hopefully, the pilot study in this thesis provides a little sneak peek into the results that may be found in a future (still to be executed) large longitudinal study, investigating the causal mechanisms between decreases in cognitive functioning and the occurrence of health complaints (including complaints that may be related to RF-EMF) in children. It would be ideal if personalized guidelines would exist in the future, so that teachers, and parents, but also children themselves, will have access to tools to guide them to responsible TSD use. Incorporating the opinions of TSD from different ages in the development of guidelines is essential since expert opinions make guidelines more realistic and increase the success rate.

Concludingly, the results of this dissertation add to the existing literature on the potential association between TSD use and the health and wellbeing of young children, as well as to