H7. Manipuleren en meten

Question 1

Obductie

Answer 1

Post-mortem kunnen de hersen veel vertellen
- CVA’s
- Meningioom en Glioom
- zwarte stof (bijv. Parkinson)

Question 2

Statische/ anatomische afbeeldingen

Answer 2

Snapshot van de anatomie

Question 3

Functionele/ dynamische afbeeldingen

Answer 3

Functie is af te leiden uit de image

Question 4

Spatiële resolutie

Answer 4

Hoe gedetailleerd worden hersenstructuren weergegeven (mm - cm)

Question 5

Temporele resolutie

Answer 5

Hoe nauwkeurig is de meting in de tijd (ms-min)

Question 6

Invasiviteit

Answer 6

Hoe ver moet je het brein in
- niet = non-invasief
- wel = erg invasief

Question 7

Stereotactisch apparaat

Answer 7

Bepaald heel nauwkeurig een precieze locatie in de hersenen
- psychochirurgie
- deep brain stimulation

Question 8

Ablatie

Answer 8

Delen weg halen

Question 9

Laesie

Answer 9

Incisie maken en deel uitschakelen

Question 10

Reversibele laesie

Answer 10

Voorkomt dat het omliggende gebied in de laesie komt doormiddel van koelen en neurotransmitters (GABA)
–> Gebied wordt dan tijdelijk uitgeschakeld ipv blijvend

Question 11

Irreversibele laesie

Answer 11

Blijvende laesie –> brein gaat compenseren (neuroplasticiteit)
- Elektrolytisch = wegbranden dmv. elektroden
- Neurotoxisch = vergiftiging van weefsel via infuus
- High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) = opwarmen met geluidsgolven
- wegzuigen met stofzuigertje

Question 12

Deep Brain Stimulation

Answer 12

Elektrodes in de hersenen stimuleren met kleine shockjes een specifiek gebied om gedrag te faciliteren
–> veel bij Parkinson (basale ganglia, globus pallidus en sub thalamische nucleus)

Question 13

Optogenetica

Answer 13

Manipuleren en meten van neurale activiteit in ‘natuurlijke bewegende’ dieren
–> genetisch manipuleren om op lichtgolven te reageren en dan experimenteren met lichtgolven

Question 14

Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS)

Answer 14

Met een hele sterke magneet de hersenen stimuleren
- 8 vormige spoel waar heel kort een hele sterke stroom doorstroomt (magnetisch veld)
- Het magnetisch veld verstoort de ionen stroom in je hersenen

Question 15

Online rTMS

Answer 15

rTMS tijdens een taak met herhaaldelijke stimulatie

Question 16

Offline rTMS

Answer 16

rTMS waarbij voor de taak herhaaldelijk is gestimuleerd
–> bijv. om onderactieve gebieden bij depressie actiever te maken

Question 17

Single Pulse rTMS

Answer 17

Reactie op een enkele stimulus

Question 18

Single Cell Recordings

Answer 18

• Extracellulair: meten van elektronische activiteit van meerdere neuronen
• Intracellulair: meten van elektrische activiteit van 1 neuron –> kan alleen in een petrischaaltje of hersenplakje

Question 19

Elektro-encefalografie EEG

Answer 19

Meet graduele actiepotentialen met gelijke orientatie die gelijkertijd actief zijn
+ goedkoop, non-invasief en hoge temporele resolutie (1 ms)
- lage spatiele resolutie (>1cm), bron van activiteit is moeilijk te achterhalen

Question 20

Elektrocorticografie

Answer 20

EEG maar dan met sensoren direct op het hersenweefsel

Question 21

Event Related Potentials ERP

Answer 21

Reactie op herhaaldelijke stimulus meten, kan ook locatie in het brein localiseren.
- respons op een bepaalde stimulus analyseren, bijv. opverprikkeling op geluid bij autisme

Question 22

Magneto-encefalografie

Answer 22

Activiteit meten via magnetisme\
+ non-invasief, hoge temporele resolutie (1 ms), hoge spatiele resolutie (2-3 mm)
- duurder dan EEG, bron van activiteit moeilijk te achterhalen

Question 23

Bronlokatie EEG en MEG

Answer 23

Inverse probleem: geen oplossing voor waargenomen activiteit
–> meerdere bronnen kunnen tot dezelfde activiteit leiden
- met a priori kennis over hersenfuncties kun je het meest plausibel afleiden

Question 24

Histologie

Answer 24

Post-mortem hersenweefsel kleuren om individuele cellen zichtbaar te maken

Question 25

Computed Tomography CT

Answer 25

Via X-rays plakken van het brein zichtbaar maken in een computer (CT-scan), kan een 3D brein mee gemaakt worden --> goed voor botbreuk, hersentumoren of laesies te lokaliseren + goedkoop en hoge spatiele resolutie (1 mm) - Xray is invasief en kan DNA beschadigen en lage temporele resolutie (1 sec) Het beeld komt door absorbtie: - veel absorbtie (bot) is wit - weinig absorbtie (vocht) is zwart --> er is dus geen onderscheidt tussen witte en grijze stof

Question 26

Magnetic Resonance Imaging MRI

Answer 26

Magnetisch veld door je brein, orientatie van waterstof - veel waterstof (cellichamen) is zwart - weinig waterstof (axonen) is wit --> er is dus wel onderscheidt tussen witte en grijze stof + hoge spatiele resolutie (1-5 mm), non-invasief en onderscheidt witte en grijze stof - lage temporele resolutie (1-4 sec), duur, langzaam en veel herrie

Question 27

Diffusion Tensor Imaging (DTI)

Answer 27

MRI die stroomrichting van waterstof detecteerd - beweging is makkelijk in axon en moeilijk in cellichaam --> afbeelding van zenuwbundels in het centrale zenuwstelsel en verandering in myelinisatie van axonen (multiple sclerose)

Question 28

Magnetic Resonance Angiography MRA

Answer 28

MRI om bloedvaten in beeld te brengen

Question 29

Functionele MRI (fMRI)

Answer 29

Meerdere MRI's over langere tijd -> via blood oxygen level dependence respons --> meer bloed naar actieve gebieden (zuurstofrijk bloed is minder magnetisch dan zuurstofarm) + non-invasief, hoge spatiele resolutie (1-5 mm) - lage temporele resolutie (10 sec)

Question 30

Functional near infrared spectroscopy fNIRS

Answer 30

Infra rood in het brein --> verschillende absorptie in zuurstofrijk en -arm bloed, zuurstof verbruik wordt gemeten + goedkoop, non-invasief, hoge spatiele resolutie (1 cm), hoge temporele resolutie (100 ms) - max diepte is 2 cm dus alleen oppervlakkige lagen

Question 31

Positron emission tomography PET

Answer 31

Radioactieve deeltjes in patient --> energie komt vrij bij botsing (positronen), met PET scanne is gammastraling van positron te meten --> meten van metabolische activiteit, zuurstof, glucose, neurotransmitters en eiwitten (bijv. minder dopamine bij verslaafde) + hoge spatiele resolutie (4-6 mm) - lage temporele resolutie (2 min), invasieve injectie en duur

Question 32

Volgorde Spatiële resolutie

Answer 32

1. CT (1mm) 2. MRI (1-5mm)/ fMRI (1-5mm) 4. MEG (2-3mm) 5. PET (4-6mm) 6. fNIRS (1cm) 7. EEG (>1cm)

Question 33

Volgorde Temporele resolutie

Answer 33

1. EEG (1ms)/ MEG (1ms) 3. fNIRS (100 ms) 4. CT (1sec) 5. MRI (10sec) 6. fMRI (1-4sec) 7. PET (2min)

Question 34

Waarom kan EEG geen actiepotentialen meten?

Answer 34

Alleen meetbaar als ze in grote clusters optreden - te kort - te weinig neuronen op hetzelfde moment - axonen gaan in verschillende richtingen

Question 35

Waarom kan EEG wel graduele potentialen meten?

Answer 35

- langer aanwezig - zijn lokaal (gaan niet over een axon in een richting) - op dendriete en cellichamen --> loodrecht op de cortex

Question 36

Kleuring met straling

Answer 36

Veel bot (hoge dichtheid) = wit --> veel absorptie Veel vloeistof (lage dichtheid) = zwart --> weinig absorptie

Question 37

Kleuring met magnetische imaging

Answer 37

Cellichaam (veel water) = donker --> grijze stof Axonen (geen water) = licht --> witte stof

Question 38

EEG en fNIRS combinatie

Answer 38

Hoge temporele resolutie Redelijk hoge spatiële resolutie --> Nadeel: max 2 cm diep

Question 39

EEG en fMRI combinatie

Answer 39

Hoge spatiële resolutie Hoge temporele resolutie --> Nadeel: dure EEG versterkers en elektroden die door MRI kunnen