Untitled

Het brein in actie

Technieken om de werking van de hersenen te bestuderen

  • Onze kennis over de werking van de hersenen is enorm toegenomen sinds de jaren 1980.

  • Nieuwe technieken maken het mogelijk om de werking van de hersenen in levenden lijve te bestuderen.

  • Voorheen waren onderzoekers voornamelijk afhankelijk van letselstudies.

Letselstudies

  • Hersenletsels hebben gevolgen voor het gedrag en zijn een belangrijke methode om hersenactiviteit aan gedrag te relateren.

    • In de 19de eeuw werd opgemerkt dat letsels aan de linkerkant van de hersenen vaker resulteren in taalproblemen dan letsels aan de rechterkant.

    • Voordelen van letselonderzoek:

    • Beschikbaarheid van mensen met goed gedocumenteerde hersenschade.

    • Nadelen:

    • Natuurlijke letsels veroorzaken vaak diffuus afwijkend gedrag.

    • Moeilijkheid om specifieke gedragsgevolgen aan specifieke hersenschade te relateren.

  • Bij dieren kunnen letsels chirurgisch worden aangebracht voor gedragsonderzoek.

Elektrische activiteit

  • Neuronaal signaal is deels elektrisch.

  • Hersenactiviteit kan gemeten worden door elektrische activiteit te registreren met behulp van een elektro-encefalograaf (EEG).

    • EEG plaatst elektroden op de schedel om elektrische activiteit op een relatief groot oppervlak te meten, maar is toch gevoelig genoeg om neuronale correlaten van gedrag vast te leggen.

    • In Hoofdstuk 5 zullen we zien dat EEG-activiteit kan helpen onderscheid te maken tussen mensen in slaap- en waaktoestand of in verschillende slaapstadia.

  • Event-Related Potentials (ERP)

    • De elektrische activiteit van hersenen als reactie op specifieke stimuli wordt een ERP genoemd.

    • Verkregen door herhaaldelijk dezelfde stimulus aan te bieden en het gemiddelde signaal te berekenen.

    • Toevalsmomenten (ruis) worden gezuiverd, zodat alleen de reacties op de stimuli zichtbaar zijn.

    • Gebruikt om te onderzoeken hoe snel de hersenen reageren op informatie.

  • Magneto-Electroencefalografie (MEG)

    • Een verbeterde versie van EEG, die het magnetische veld rond de schedel registreert voor nauwkeurige metingen van elektrische activiteit.

Elektrische stimulatie

  • Delen van de hersenen kunnen elektrisch gestimuleerd worden om de gedragsgevolgen te onderzoeken.

  • Deze stimulatie kan onderdeel zijn van neurochirurgische procedures wanneer de hersenen bloot liggen.

    • In het verleden werd dit vaak gedaan om essentieel weefsel te sparen.

    • Huidige technieken baseren 'mapping' steeds vaker op hersenscans.

  • Transcraniale Magnetische Stimulatie (TMS)

    • Maakt gebruik van een achtvormige spiraal om een licht magnetisch veld door de hersenen te sturen, wat neuronale communicatie verstoort en kortstondige 'letsels' aanbrengt.

Hersenscans

  • Hersengebieden die actief zijn hebben extra bloed nodig.

    • Ongeveer 20% van het bloed in ons lichaam gaat naar de hersenen.

  • Positron Emissie Tomografie (PET)

    • Oorspronkelijke techniek waarbij een radioactieve stof werd ingespoten om bloedtoevoer in de hersenen te meten.

  • Functionele Magnetische Resonantie Imaging (fMRI)

    • Maakt gebruik van magnetische resonantie om zuurstofrijke en zuurstofarme bloedcellen te onderscheiden zonder radioactieve stoffen te gebruiken.

    • Biedt een duidelijkere lokalisatie dan PET.

  • Studie van zichtbare activatie in de hersenen:

    • Foutdetectiesignalering vindt altijd plaats aan de binnenkant van de frontale lob, wat aantoont dat frontale lobben verantwoordelijk zijn voor evaluatie- en controletaken bij gedrag.

Beperkingen van Hersenscans

  • Hersenscans hebben beperkte temporele resolutie (rekening tot seconden).

  • EEG en ERP registreren met milliseconde-nauwkeurigheid, waardoor combinatie met fMRI gebruikelijk wordt in geavanceerde laboratoria.

  • Deze combinatie levert zowel temporele (milliseconden) als spatiale (enkele millimeters) resoluties op.

Netwerken in de hersenen

  • Hersenscans onthullen samenwerking tussen gebieden in de hersenen.

    • Onderzoekers richten zich vaak op specifieke hersengebieden, maar deze maken deel uit van uitgebreide netwerken.

  • Drie grote netwerken in de hersenen:

    1. Standaardnetwerk (Default Mode Network)

    • Actief in rusttoestand, dagdromen, herinneringen ophalen, en toekomstplanning.

    • Blootstelt associaties met de hippocampus en temporale cortex.

    1. Dorsale Aandachtsnetwerk

    • Actief wanneer gericht op externe stimuli, gelegen rond motorische en somatosensorische cortex.

    • Competitie met het standaardnetwerk; onderdrukt elkaars activiteit.

    1. Frontopariëtale Controlenetwerk

    • Actief bij doelgericht gedrag; interacties met het standaardnetwerk of dorsale aandachtsnetwerk.

    • Dit netwerk is actief bij doelgerichte taken zoals toekomstplannen of probleemoplossing.

  • Interacties tussen verafgelegen hersengebieden

    • Herkenning van geschreven woorden vereist samenwerking van meerdere hersengebieden, niet alleen de visuele verwerkingsgebieden.

    • Dit netwerk breidt zich uit en omvat ook gebieden die invloed hebben op betekenis en interpretatie.