Hoofdstuk 7: Measuring & manipulating

Question 1

Spatiale resolutie

Answer 1

Hoe gedetailleerd worden hersenstructuren weergegeven?

Question 2

Temporele resolutie

Answer 2

Hoe nauwkeurig is de meting inde tijd?

Question 3

Invasiviteit

Answer 3

Is meten mogelijk vanaf de buitenkant (non-invasief)?

Question 4

Wat doet een stereotactisch apparaat?

Answer 4

Bepaalt heel nauwkeurig een precieze locatie in de hersenen

Question 5

Wat zijn 3 irreversibele laesie technieken?

Answer 5

• Elektrolytisch: wegbranden weefsel met stroom door electroden
• Neurotoxisch: vergiftigen weefsel via infuus met neurotoxische chemische stof
• High-intensity focused ultrasound (HIFU): opwarmen weefsel met hoge intensiteit geluidsgolven

Question 6

Wat zijn 2 reversibele laesie technieken?

Answer 6

• Regionale koeling
• Lokale toediening van GABA agonist

Question 7

Wat is deep-brain stimulation (DBS)?

Answer 7

Elektrodes geïmplanteerd in de hersenen stimuleren een specifiek gebied met continue laagspanning pulsen van elektrische stroom om gedrag te faciliteren

Question 8

Wat is optogenetica?

Answer 8

Manipuleren en meten van neurale activiteit in ‘natuurlijk bewegende’ dieren

Question 9

Wat is transcraniële magnetische stimulatie (TMS)?

Answer 9

Kort een sterke magneet aan en uit om hersenstructuren te stimuleren (als een soort magnetisch veld)

Question 10

Wat zijn 4 belangrijke technieken bij het meten van elektrische hersenactiviteit?

Answer 10

1. Single-cel recordings –> actiepotentialen
2. Elektro-encefalografie (EEG) –> graduele potentialen
3. Event-related potentials (ERPs) –> in reactie op stimulus
4. Magneto-encefalografie (MEG) –> magnetische activiteit

Question 11

Wat is extracellulair en intracellulair bij single-cel recordings?

Answer 11

Extracellulair –> meten van elektrische activiteit van meerdere neuronen (clusters)
Intracellulair –> meten van elektrische activiteit van één enkele neuron

Question 12

Wat doet elektro-encefalografie (EEG)?

Answer 12

Meet graduele potentialen (EPSPs en IPSPs) op neuronen met gelijke oriëntatie die tegelijk actief zijn

Question 13

Wat zijn de plus- en minpunten van elektro-encefalografie (EEG)?

Answer 13

+ goedkoop, non-invasief, hoge temporele resolutie
- lage spatiele resolutie, bron moeilijk te achterhalen

Question 14

Waarom kan EEG geen actiepotentialen meten?

Answer 14

• Actiepotentialen zijn kortdurend
• Neuronen ‘vuren’ zelden op exact hetzelfde moment
• Axonen zijn relatief ‘random’ georiënteerd

Question 15

Hoe hoger de frequentie van het EEG, …

Answer 15

Hoe actiever de hersenen

Question 16

Wat zijn de plus- en minpunten van magneto-encefalografie?

Answer 16

+ non-invasief, hoge temporele resolutie, hoge spatiele resolutie
- veel duurder dan EEG, bron moeilijk te achterhalen

Question 17

Waarom heeft MEG een hogere spatiele resolutie dan EEG?

Answer 17

Magnetische golven ondervinden minder verstoring van hersenweefsel, schedel en hoofdhuid dan elektrische signalen (EEG, ERP)

Question 18

Wat is het inverse probleem bij bronlokalisatie met EEG en MEG?

Answer 18

Er is geen unieke oplossing voor de waargenomen activiteit
–> Meerdere bronnen kunnen leiden tot dezelfde activiteit op de hoofdhuid

Meest plausibele oplossingen: a priori kennis van hersenfuncties

Question 19

Wat zijn de plus- en minpunten van computed tomography (CT)?

Answer 19

+ hoge spatiele resolutie, relatief goedkoop
- lage temporele resolutie, maakt gebruik van röntgenstraling (kan DNA beschadigen)

Question 20

Waar hangt de mate van stralingsabsorptie van af bij CT?

Answer 20

Weefseldichtheid
–> Hoge dichtheid absorbeert veel straling (wit/licht)
–> Lage dichtheid absorbeert weinig straling (zwart/donker)
–> Absorptie van hersenweefsel ligt hier tussenin (korrelig)

Question 21

Wat zijn de plus- en minpunten van magnetic resonance imaging (MRI)?

Answer 21

+ hoge spatiele resolutie, grijze en witte stof goed te onderscheiden, non-invasief (elektromagnetisch is onschadelijk)
- duur, stilliggen in nauwe ruimte, herrie, langzaam, lage temporele resolutie

Question 22

Waarvan is MRI de magnetische tegenhanger?

Answer 22

van CT

Question 23

Waterstofatomen

Answer 23

Gedragen zich als spinnende staafmagneten in aanwezigheid van een magnetisch veld

Gebieden met veel: donker op MRI
Gebieden met minder: lichter op MRI
–> Geschikt om hersenweefsel in detail te onderzoeken

Question 24

Wat voor methode is diffusion tensor imaging (DTI)?

Answer 24

MRI methode die stroomrichting van watermoleculen detecteert

Gebruikt om afbeeldingen te maken van zenuwvezelbundels in het CZS en om veranderingen in myelinisatie van axonen te monitoren

Question 25

Waar is magnetic resonance angiography (MRA) voor?

Answer 25

MRI voor imaging van bloedvaten

Question 26

Wat zijn de plus- en minpunten van functionele MRI (fMRI)?

Answer 26

+ hoge spatiele resolutie, non-invasief
- lage temporele resolutie

Question 27

Wat meet blood-oxygen-level-dependent imaging (BOLD)?

Answer 27

Meet de veranderingen in hersenactiviteit door relatieve verschillen in bloedtoevoer of stoffen in het bloed te meten
–> Zuurstofrijk bloed is minder magnetisch dan zuurstofarm bloed

Question 28

Wat zijn de plus- en minpunten van functional near-infrared spectroscopy (fNIRS)?

Answer 28

+ goedkoop, non-invasief, redelijke temporele resolutie, redelijk hoge spatiele resolutie
- beperkt tot oppervlakkige lagen (~ 2cm)

Question 29

Hoe meet fNIRS?

Answer 29

Gebruikt mate van gereflecteerd infrarood licht om activiteit in hersenweefsel te bepalen

Door de mate van lichtabsorptie te meten kan het gemiddelde zuurstofgebruik worden bepaald van onderliggend hersenweefsel in cerebrale cortex

Question 30

Wat zijn de plus- en minpunten van positron emission tomography (PET)?

Answer 30

+ redelijk hoge spatiele resolutie
- lage temporele resolutie, vereist injectie (invasief) van kleine hoeveelheid water gelabeld met radioactieve moleculen (erg duur)

Question 31

Waar wordt PET voor gebruikt?

Answer 31

Gebruikt om de metabolische activiteit van hersenweefsel te bestuderen
–> PET scanner detecteert bloedtoevoer in hersenweefsel door meten van relatieve verschillen in opname van zuurstof, glucose en neurotransmitters, en eiwitten

Question 32

Combinatie van EEG en fNIRS

Answer 32

• Hoge temporele resolutie (EEG)
• Redelijk hoge spatiele resolutie (fNIRS)
• Wel beperkt tot oppervlakkige lagen (~ 2cm)

Question 33

Combinatie van EEG en fMRI

Answer 33

• Hoge temporele resolutie (EEG)
• Hoge spatiele resolutie (fMRI)
• Vereist wel compatibele EEG versterkers en elektrodes voor MRI (relatief duur)