Lecture 3 Flashcards
Single-cell recordings
Electrodes in/ near neuron (invasive)
Measure action potentials per second or even less
In animal studies or in human patients במיוחד אם יש ניתוח להסרת גידול או אפילפסיה
מודדות זרם חשמלי
מדידה ישירה וחודרנית
Grandmother cell
האם יש תא שהוא ייחודי עבור קונספט של סבתא ומייצג את פניה
הספציפיים? תא בודד האחראי על תפקוד ייחודי?
Neurons are tuned to a specific stimulus but there is no
grandmother-cell.
תא סבתא הוא המקרה הקיצוני של sparseness.
Sparseness
אין תא בודד שאחראי על איתור קונספט מסוים, אלא אוסף של תאים.
There’s no specific neuron responsible for identifying one person, but rather a collection of neurons. The concept of grandmother cells is the opposite of sparseness.
Pontifical cell
תא בודד המלכד אינפורמציה מכל התאים הסובבים אליהם הוא מחובר.
Is the cell that collects all the information from neighbouring cells and is the one that releasesallthedata.
Distributed representation
רשת גדולה של מאוד ועשרות אלפים של תאים שממדים את קונספט מסוים.
Electrocorticography (ECoG)
אלקטרודות דקים וקטנים, פעילות חשמלית, פוטנציאל פעולה, 200-400 תאים. משתמשים בה כשיש התערבות נוירוכירורגית.
ב- EEG יש קובע כזה ופה לא.
בא ממניעים קליניים.
Athymic mice
עכברים שאין להם מערכת חיסון
Electroencephalogram (EEG)
לא חודרנית, לא ישירה, פעילות חשמלית ממוצעת סביב התאי עצמו ולא התוך תאית, רזולוציה מרחבית לא טובה, בזמן מאוד טובה
Sensitive to dendritic current rather than action potentials
מה הוא ההבדל בין EEG and single cell recording?
EEG: מדידה עקיפה, לא חודרנית
Single cell recording: מדידה ישירה, חודרנית
Inverse problem
להתחיל מהאפקט ולמצוא את המקור
האם אני יכולה לאתר את המקור שממנו נבעה פעילות חשמלית מסוימת מ- EEG שהיא מדידה עקיפה?
בשביל לפתור, מנסים לשלב MRI עם EEG למשל.
Beta waves =
ערניים
Alpha waves =
מנוחה, relaxed, eyes closed
Theta waves =
ישנוניים, ישנים
drowsy, asleep
Delta waves =
Deep sleep, coma, גלים איטיים
Sleep study
- 4 stages of sleep
- ~ 4 cycles per night
- REM resemble wakefulness (Beta waves) and it increases overnight and goes and lessens till we are about to wake up.
Grand mal
Consists of: Tonic — clonic — coma after seizure.
Lasts one or two minutes or less.
יש לו אפקט מאוד חזק על הפעילות המוחית והתפקודית
Tonic seizure
sudden stiffness or tension in the muscles of the arms, legs, or trunk.
פעילות חשמלית הולכת וגוברת.
Clonic seizure
sustained rhythmical jerkin of the body or parts of the body.
יש הפסקות בין התנועות עד שנגמר ונכנסים לתרדמת
RO (right occipital) in epilepsy
האזור פעיל במיוחד אפילו תחילת ההתקף. נוכל להקטין פעילותו ובכך להקטין סיכויי התרחשות התקף. זה קשור לגירוי של אור.
Petit mal (absence seizure)
מישהו שבוהה בחסר. העיניים יכולות להתגלגל, רואים תנועות חוזרות. 10-20 שניות. ילדים חווים את זה יותר ממבוגרים. הם יכולים לא לדעת שהיה להם התקף.
P3 O1: דחיפות גבוהה, צפוף.
ההשפעה על המוח לא כל כך חדה אך יש בעיות בקשב וזיכרון.
Children with very frequent petit mal seizures can have learning difficulties.
אם לא מקבלים תרופות זה יהיה מאוד צפוף מבחינת ההתקפים.
What is the difference between grand mal and petit mal?
Grand: אפקט חזק על הפעילות המוחית והתפקודית
Petit: אפקט חלש יותר על הפעילות המוחית והתפקודית. יותר צפוף מאשר גרנד מאל.
Event related potential (ERP)
נגזרת מ- EEG אך פרוטוקול שונה.
חושפת מישהו באופן ממושך לגירוי מינימום 50 פעמים (50-100). אפשר לעקוב ולרשום לאורך זמן של כמעט 400 אלפיות השנייה.
ניסויי ERP/EEG יחסית ארוכים.
P (positive) = down
N (negative) = up
אין משמעות לכיוון המתח החשמלי.
Limitation: Vocal response avoided – motion
What is the difference between EEG and ERP?
ב- EEG זה בזמן תנוחה
ב- ERP זה בזמן שחושפים מישהו לגירוי באופן ממושך
Statistical-sequential learning and ERP components
N1: pre-attentive perceptual processing in primary cortex
P2: pre-attentive perceptual processing in primary cortex
N2: stimulus detection
P3: stimulus categorization and memory updating
N400: semantic/conceptual processing
P600: syntactic processing
What problem do source localizations techniques offer a solution for?
The inverse problem
דרך הטכניקות מנסים לפתח משוואות מתמטיות.
Name three direct functional methods
Electrophysiological methods:
1) Single cell recording
2) ECoG
3) EEG/ERP
Name two indirect functional methods
PET & fMRI
To compensate for increased oxygen consumption, more blood flows into the region:
PET measures blood flow in a region
fMRI measures blood oxygenation
Positron Emission Tomography (PET)
- Measures changes in metabolic processes including blood flow (rCBF).
- Radioactive tracer injected into blood stream.
- Radioactive molecules break and release particles that are detected by the PET camera.
- היום אפשר לייצר מולקולות שהן נרתמות ע”י רצפטורים מסוימים ואז דרך הפלט אפשר לדבר על פעילות רצפטורים.
Limitation: takes two hours to finish since tracer can take 30-60min to be absorbed in the body. - Requires a nearby Cyclotron because of short half-life of radioactive molecules. Many places do not have it and instead use Fluorine-18, with a half-life of 110 min.
Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)
- Measures concentration of oxy-hemoglobin in the blood
- The level of blood oxygenation affects the local magnetic field
רזולוציה בזמן לא טובה (6 שניות פחות או יותר)
Advantages of fMRI compared to PET
No radioactivity
Enables multiple scans per subject
Better temporal resolution 1s vs. 30s
Better spatial resolution 1mm vs. 10mm
fMRI disadvantages
expensive, claustrophobic, motion artefacts, restricted behaviours
Magnetoencephalography (MEG)
מודדים השדות המגנטים התוך תאיים במוח
. SQUIDמאפשר לנו ללכד את השדות המגנטיים התוך תאיים.
Inverse problem מופחתת כאן.
הרישום הזה של המג הוא מאוד מועיל לכל המחקר שמתענייןBMI- Brain machine interface.
הייחודיות של השיטה זה שהיא יכולה לאתר שדות מגנטים מאוד חלשים וקטנים שנוצרים על ידי הפעילות החשמלית שקיימת במוח.
הבדלים בין MEG ל EEG:
ל- MEG רזולוציה טמפורלית הרבה יותר גבוהה.
רזולוציה מרחבית יותר טובה.
Block design - fMRI
עושים את הגירויים בבלוקים - תקופה חושפים את האדם לאור ותקופה לחושך למשל. כדי לקבל גירוי מהימן צריך במינימום לחשוף את הגירוי ליותר מ- 6 שנויות. לא מאפשר רנדומיזציה.
Event related design - fMRI
יכולים להיחשף להרבה גירויים שמאפשרים גמישות לעשות רנדומזציה, אין חיסור או בלוקים. יכולים להשוות בין הגירויים השונים באופן רציף.
ניסוי העוגה וה- block design in fMRI:
Occipital-temporal junction =
ההפרש בין חשיפת אדם באופן פסיבי למילת “עוגה” כתובה (תנאי 2) לעומת הפיקסציה (תנאי 1).
ניסוי העוגה וה- block design in fMRI:
Left inferior frontal gyrus =
ההפרש בין הסתכלות על המילה הכתובה “עוגה” באופן פסיבי (תנאי 2) לעומת קריאת המילה בקול רם (תנאי 3).
