Neuropsy H3 - deel 3

Wat meten metabolische methoden

De metabole component van neurale activiteit

Waarom hebben actieve neuronen energie nodig

Voor hun activiteit en signaaloverdracht

Hoe krijgen neuronen energie

Via bloedvaten

Wat wordt via het bloed naar hersenen gebracht

Zuurstof

Wat brengen metabolische methoden in kaart

Bloedtoevoer en energieverbruik in hersenen

Wat is PET

Positron Emissie Tomografie

Is PET invasief

Ja

Hoe werkt PET

Radioactieve stof wordt in bloed geïnjecteerd

Wat gebeurt met de radioactieve stof

Ze geeft positronen vrij

Wat gebeurt bij botsing van positron en elektron

Annihilatie

Wat is annihilatie

• proces waarbij deeltjes en antideeltjes elkaar vernietigen

• hun massa w omgezet in E

• dan worden er 2 fotonen geproduceerd

  • zij gaan elk in tegengestelde richting

Hoe worden fotonen gedetecteerd

Met detectoren rond het hoofd

Wat doen detectoren

Lokaliseren de bron van activiteit

Wat betekent meer fotonen

Meer hersenactiviteit

Wat is een beperking van PET

Lage temporele resolutie

Waarom is PET traag

Door halfwaardetijd van isotopen

Wat is halfwaardetijd

Tijd voor verval van radioactieve stof

Waarom moet taak lang duren bij PET

Voor voldoende signaal

Wat is een voorbeeld van PET-stof

18F-glucose

Wat is halfwaardetijd van 18F

110 minuten

Wat is het resultaat vd PET

kaart vd regionale cerebrale bloedstroom

Wat betekent rCBF

Hoeveel bloed een gebied krijgt

Wat betekent rood op PET

Hoge activiteit

Wat betekent blauw/paars

Lage activiteit

Wat kan PET nog meten

Verschillende metabolische processen

Wat kan PET onderzoeken over neurotransmitters

waar NT w opgepikt en hoe specifiek NT systemen functioneren

Wat is een beperking van PET qua veiligheid

• Radioactieve straling

• Beperkte temporele resolutie

• Alleen geblokte designs mogelijk

• Beperkte spatiale resolutie

• Meerdere pp nodig wegens ruis

• Duur

Wat is raclopride

Stof die bindt aan dopaminereceptoren

Wat meet binding potential

Mate van receptorbinding

Wat toont onderzoek met raclopride

Meer dopamine → betere visuele waarneming

Waarom kan men dit niet binnen persoon meten

door de halfwaarde tijd, je moet pp dus vergelijken om verband te zien

Wat is SPECT

Variant van PET

Wat is verschil met PET

Lagere resolutie en trager

Wat is fMRI

Functionele MRI

Wat meet fMRI

Hersenactiviteit - welke hersengebieden actief zijn

Wat is voordeel vd fMRI t.o.v. PET

• geen ioniserende straling

• meer toegankelijk

• geen beperking tot blokdesign

• geen beperking in aantal scans

• minder pp nodig

• minder duur

• snellere temporele resolutie

• kan zowel het structurele als functionele in kaart brengen

Wat is een nadeel van fMRI

Lawaai → effect op hersenactiviteit

Aanwezigheid metaal in lichaam is een probleem

Wat betekent BOLD

Blood Oxygen Level Dependent

Wat meet BOLD

Verhouding zuurstofrijk en zuurstofarm bloed

meet dus hersenactiviteit via veranderingen in zuurstofgehalte

Wat gebeurt bij actieve hersengebieden

Meer zuurstofrijk bloed

Waarom stijgt BOLD-signaal

Meer toevoer dan verbruik

Wat is hemodynamische respons

Verandering in bloed bij activiteit

Wanneer begint BOLD-signaal

2s voordat BOLD signaal begint te stijgen

Wanneer piekt BOLD-signaal

Na 6–8 seconden

Wanneer keert BOLD terug

Na 14–16 seconden

Hoe snel is fMRI met BOLD signaal t.o.v. EEG

Trager

Hoe snel is fMRI met BOLD signaal t.o.v. PET

Sneller

Wat is taakgebaseerde fMRI

Meten tijdens uitvoeren van taak

Welke condities worden vergeleken bij taak gebaseerde fMRI

Baseline en experimenteel

Wat is resultaat van taak gebaseerde fMRI

Activatiekaarten die tonen welke gebieden sterker actief zijn in ene conditie

Wat kan men vergelijken bij een taakgebaseerde fMRI

Groepen en correlaties

Wat is MVPA

Multi-voxel patroonanalyse

Wat bekijkt MVPA

Patronen over voxels ipv gemiddelde activatie

Geef een klassiek voorbeeld van MVPA

meubels, gereedschappen etc activeren hetzelfde gebied vd visuele cortex

maar patroon over voxels id visuele cortex was uniek vr elke categorie

Waarom is MVPA nuttig

Detecteert subtiele verschillen

Wat is analogie van elektriciteit bij MVPA

• Je meet stroomverbruik in 8 stadsblokken

•   Totale elektriciteitsgebruik in zomer en winter is gelijk

• Reden: in winter vral verwarming, in zomer vral airco

• MAAR het patroon is anders

  • Winter: huis 1, 2 en 3 meer stroom gebruiken (verw.) – hebben graag warm

  • Zomer: huis 4, 5, 6 meer stroom gebruiken (airco) – hebben graag koud

Wat kan MVPA voorspellen

Wat iemand ziet, waar iemand nr kijkt

Hoe werkt dit (dat MVPA kan voorspellen wat iemand ziet)

Machine learning algoritmes leren het typische activatiepatroon per categorie

→ zo voorspellen welke categorie iemand ziet obv huidige hersenpatroon

Wat is resting state fMRI

Meten in rust

Wat toont resting state

Hersen-netwerken

Wat is covariantie

Samen stijgen/dalen van activiteit van gebieden binnen een netwerk

Hoeveel netwerken zijn er ongeveer

Ongeveer 7

Geef voorbeelden van netwerken

Visueel, limbisch, default, somatosensorisch, dorsaal aandachtssyteem, ventraal aandachtssysteem, frontopariëtaal netwerk

Wat is default network

Netwerk voor interne gedachten

Hoe verhoudt default zich tot aandacht

Werken tegengesteld

Wat is voordeel van resting state

• Geen taak nodig

• Weinig inspanning vr deelnemer

• Geschikt vr baby’s, ouderen, klinische groepen

• Duurt slechts 15-30m

Wat is functionele connectiviteit

Samenhang in activiteit tussen hersengebieden

• gebieden die tegelijk actief/minder actief worden

• gebieden die elkaars activiteit beïnvloeden

gaat dus over hoe vss gebieden samenwerken

Wat is de seed methode

Vertrekt van één hersengebied (= seed gebied) en kijkt nr met welke andere gebieden dat specifieke hersengebied samenwerkt

(welke zijn gelijktijdig actief)

Wat is een voorbeeld

herinneringen onderdrukken

• meer activiteit in rechter prefrontale cortex (controle executieve functies), minder activiteit in hippocampus (betrokken bij LT geheugen)

Wat is netwerkanalyse/grafentheorie

Brein als netwerk van knooppunten waarin je hubregio’s kan identificeren

Wat zijn hubs

Belangrijke verbindingsgebieden

Wat gebeurt bij schade aan hubs

Grote gedragsproblemen

Wat is de subtractiemethode

Experimenteel minus controle

Bij welke methoden wordt de subtractiemethode gebruikt?

zowel bij PET als fMRI

Wat is doel van substractiemethode

Taakspecifieke activiteit vinden - welke gebieden zijn betrokken bij een specifieke taak

Waarom is controle nodig bij de substractiemethode

Hersenen zijn altijd actief → de processen die gelijk zijn worden weggefilterd

Wat is een probleem bij de substractiemthode

additiviteitsassumptie

Wat is additiviteitsassumptie

Taken beïnvloeden elkaar niet: als je een taakcomponent toevoegt aan controleconditie, verandert er verder niets

Waarom is dit problematisch

Taken beïnvloeden elkaar wel

Wat zijn mogelijke oplossingen vr het probleem van de subtractiemethode

• conjunctie analyse

• factoriële designs

• parametrisatie

Wat is conjunctieanalyse

Zoekt overlap tussen taken

Wat is factoriëel design

Meerdere factoren tegelijk manipuleren om interacties te testen

Wat is parametrisatie

Moeilijkheid gradueel verhogen om lineaire verbanden te meten

Blijft probleem bestaan

Ja