Beïnvloeden van functies (onderzoeksmethoden) PPT4

Wat zijn de 3 algemene manieren om functies te beïnvloeden?

Laesie-studies

Experimentele ablatie

Tijdelijke beïnvloeding

Waarom horen laesie-studies eigenlijk niet bij ‘het beïnvloeden van functies’?

Geen experimenteel onderzoek, maar correlationeel

Wat houden laesie-studies in?

Relatie tussen natuurlijk voorkomende letsels & gedrag bestuderen

Laesie = letsel

Wat is afasie van Broca & hoe & door wie is men tot deze conclusie gekomen?

Had verbaal begrip & normale intelligentie, maar kon zich niet verbaal uitdrukken (zei enkel ‘tan’)

Paul Broca: dissecteerde zijn brein

→ **Afasie van Broca/expressieve afasie**: selectieve onvermogen om zich verbaal uit te drukken bij gepreserveerd verbaal begrip

* schade in L anterieure hersenhelft

Heeft iemand met afasie van Broca enkel problemen met verbale output? Waarom (niet)?

Nee, ook problemen met verbaal begrip

* complexe grammatica, zinnen begrijpen moeilijk
* communicatie: telegram stijl, simpele grammaticale structuren (‘ik honger’)
* schrijftaal ook minder complex

Wat is vloeiende afasie & hoe wordt het ook wel eens genoemd?

Wernicke

Geen verminderd vermogen tot verbale output, maar zonder verbaal begrip

Zinnen slagen nergens op (word salad)

Omgekeerde van afasie van Broca

Wat kan men concluderen uit de laesie-studie van afasie?

* Taal zit niet in bepaalde plaats in hersenen; menselijk linguïstisch gedrag omvat verschillende functies ondersteund door dissocieerbare cerebrale structuren
* Aard letsel → variabiliteit in Broca afasie
* ZS is netwerk, functie zit dus verspreid (vb als je hart stopt, kan je niet meer praten, maar er zitten geen talige functies in hart)

Wat zijn nadelen van laesie-studies?

* Geen info over functioneren vóór laesie (dus vb gepreserveerde intelligentie moeilijk aan te tonen)
* moeilijk uitspraken over impact letsel
* Schade vaak niet beperkt tot 1 structuur → moeilijk precieze verbanden vaststellen
* Geen experimentele controle over functies, niet doelgericht beïnvloed
* interpretaties over verbanden met gedrag moeilijk
* populatie met laesie klein
* Sommige regio’s vatbaarder
* vb schade aan hersenstam zeldzaam want ofwel overleden, ofwel minder vatbaar door structuur
* meest voorkomende: frontaal & occipitaal
* Vroeger: noodzaak autopsie
* wachten tot persoon met laesie sterft, tot dan kan veel gebeuren met brein
* lang wachten, drop-out

Wat is experimentele ablatie & hoe wordt het toegepast?

Weefsel (meestal hersenweefsel) doelbewust vernietigen

Veel toegepast bij mensen

* **Lobotomie**: witte stof in frontale kwab verwijderen
* ‘behandeling’ voor kids met gedragsproblemen
* 40K in VS
* __Resectie__ bepaalde hersendelen nog steeds toegepast voor klinische doeleinden (vb epilepsie)

Experimentele toepassing bij dieren

Op welke manieren kan met experimentele ablatie doen?

Radiofrequente (RF-) laesie

Excito-toxische laesie

Immuunmethodes

Wat houdt RF-laesie in?

Verbranding door elektriciteit


1. **Draadvormige electrode** in hersenen gebracht
* geïsoleerd behalve punt
2. Hoog frequente **wisselstroom** door draad
3. Alle weefsels nabij electrode vernietigd
* cellichamen EN axonen
4. Gedragsobservatie
5. Verificatie locatie laesie (hebben ze juiste deel kapot gemaakt)

Vergelijking: bij ander proefdier ook draad invoegen, maar stroom niet toebrengen om testcondities zo gelijk mogelijk te houden

Wat (welk instrument) gebruikt men om RF-laesie te doen?

**Stereotactisch apparaat** om draad te plaatsen

* **fixeert** schedel
* coördinaten doelregio bepaald obv anatomische referentiepunten & stereotactisch atlas (of scan)
* toestel brengt electrode obv coördinaten naar doelregio

Wat houdt excito-toxische laesie in?

Vergiftiging door excitatie


1. **Cannula** ingebracht
2. Infusie **exciterend aminozuur** door buisje in hersenen
3. Cellichamen vernietigd door **overstimulatie**, nabije axonen gespaard
* itt RF: beschadiging in gebied, maar ook andere gebieden omdat axonen ook vernietigd worden

Wat houden immuunmethodes in?

Vernietiging cellen door ontploffing


1. **Toxische proteïne** gekoppeld aan antilichaampjes (zoals dynamieten)
* meestal **saporine**


2. Antilichaampjes **binden selectief** aan bepaalde eiwitten die enkel voorkomen in specifieke neuronen

* selectiviteit itv locatie & cellen
* vb eliminatie cholinerge neuronen in basale voorhersenen in ratten → mechanismen AD onderzoeken

Wat zijn de nadelen van experimentele ablatie?

* Methoden **onomkeerbaar**

→ between-subjects methodes: bij ene groep interventie, bij andere niet → grotere groep nodig (vergelijkbaar? variabiliteit, minder strikte controle)
* Bijkomstige schade

→ noodzaak adequate controleprocedures
* Veroorzaken leed

Wat zijn de voordelen van experimentele ablatie?

Methoden laten onderzoeken van causale verbanden toe

Op welke manieren beïnvloedt men tijdelijk functies?

Lokale anesthesie

Elektrische stimulatie

Chemische stimulatie

Optogenetica

Non-invasieve hersenstimulatie

Targeted mutation

Wat houdt lokale anesthesie in?

= Chemische inhibitie, geen vernietiging

Lokale injectie

Vb muscimol

* GABAa agonist voorkomt doorgave actiepotentialen in bepaalde regio

→ tijdelijke verstoring activiteit in deze regio (verdovend)

Je kan meervoudige injecties in zelfde proefdier & verschillende regio’s verdoven

Wat houdt elektrische stimulatie in?

* Inplanting elektrode die cellen exciteert door elektrische stimulatie
* Techniek RF-laesie
* Nadeel: activeert cellichamen EN passerende axonen in regio
* Ongeacht inhiberende/exciterende rol netwerk, betrokken in diverse neurotransmittersystemen

→ weinig specifiek/geïsoleerd, weinig ecologische valide

Hoe wordt elektrische stimulatie vandaag toegepast?

Klinische toepassingen bij mensen met ziekte

* Parkinson, OCD, Tourettes, chronische pijn..
* deep brain stimulation
* zelden/nooit 1e keuze van behandeling

Wat houdt chemische stimulatie in?

Infusie door (tijdelijke) cannula

Exciterende aminozuren

* kaïnezuur
* glutamaat

Specifiekere stimulatie (soma & dendrieten)

Ongeacht inhiberende/exciterende rol in netwerk, betrokken bij diverse neurotransmittersystemen

→ weinig specifiek/geïsoleerd, weinig ecologisch valide

Wat houden optogenetica in?

Injectie genetisch gewijzigde **virussen**

**Infecteren** neuronen

Productie lichtgevoelige proteïnen (inhiberend & exciterend)

Licht → aan-/afgezet

* in cortex: **led-lampjes** door gat in schedel
* diepere kernen: **optische vezels** (lichtgevende draden)

Kiezen wanneer je neuronen exciteert/inhibeert

Welke soorten non-invasieve hersenstimulaties zijn er?

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)

Transcraniële direct current stimulatie (tDCS)

Wat houd transcraniële magnetische stimulatie in & hoe wordt het toegepast?

Neuronen in bepaalde regio exciteren/inhiberen dmv magnetische pulsen

Tijdelijke effecten

Klinische toepassingen op mens

* vooral bij depressie, ook diagnostiek van functies
* kan helpen met stoppen van roken

Wat houdt tDCS in & wat is een toepassing?

Prikkelbaarheid neuronen verhogen/verlagen

* psychologische context belangrijk!: zwaar beroep → meer actiepotentialen

Toepassing depressie: cognitieve gedragstherapie + tDCS → beter effect dan elk afzonderlijk

Toepassing verslaving: craving/gebruik verminderen

Vergelijk tDCS met TMS

TMS: neuronen vuren

tDCS:

* minder focaal: niet specifiek, elektriciteit verspreidt zich
* goedkoper
* draagbaar
* makkelijke methode (bestaat al jaren)

Wat houdt targeted mutation in?

Gemuteerde genen ingebracht in chromosomen

* **Knock-out genen**: verhinderen genetische expressie (aanmaak proteïne stoppen)
* **Knock-in genen**: stimuleren…
* productie bepaalde proteïne
* productie proteïne die normaal niet wordt geproduceerd
* **Voorwaardelijke knock-out**: enkel na toediening bepaalde substantie
* ingrijpen vanaf conceptie verhindert normale ontwikkeling → mogelijkheid proteïneproductie LATER te stoppen

Welke methoden zijn er nog om functies tijdelijk te beïnvloeden?

Psychofarmaca

* substantie innemen die tijdelijk ZS beïnvloedt
* drugs, pijnstiller, sigaret…

ECT (elektroconvulsie therapie)

Bio- & neurofeedback