Thema 3 Het brein in beeld Flashcards
representaties
eigenschappen die worden weergegeven in cognitieve systemen (mentale representaties) en neurale systemen (neurale representaties)
single-cell recording
registratie van de responsiviteit van een neuron op een bepaalde stimulus (in termen van actiepotentialen per seconde) invasief. door het implanteren van kleine elektrode in het neuron zelf intracellulair of buiten het membraan extracellulair en het tellen van het aantal keren dat een actiepotentiaal optreedt in reactie op een stimulus.
Elektro-encefalografie (EEG) Berger
metingen van elektrische signalen van het brein door het plaatsen van verschillende elektrodes op de hoofdhuid. is een grove techniek en is bijzonder geschikt voor het meten van de relatieve timing van cognitieve gebeurtenissen en neurale activiteit.
de fysiologische basis van het EEG signaal ligt meer in de postsynaptische dendritische signalen, voorwaarden 1 de hele neuronenpopulatie gelijktijdig actief om een electrisch veld van voldoende grootte te doen ontstaan en parallel geordend zodat ze bij elkaar optellen ipv elkaar neutraliseren. In de cerebrale cortex is dat zo maar niet in alle hersengebieden.
Het is een voltage vergelijking tussen 2 of meer locaties, vaak een referentielocatie die niet beinvloedt wordt door de variabele vak het slaapbeen. een alternatief is het gebruik van het gemiddelde van alle elektrodes als referentie. Het jasper 10-20 systeem van elektroden, het is belangrijk te beseffen dat de op een locatie geregistreerde activiteit niet noodzakelijk te maken heeft met neurale activiteit in dat gebied. EEG/ERP is dus niet geschikt voor het lokaliseren van neurale activiteit
Event-related potential (ERP)
Gemiddelde verandering(de mate) in voltage op de hoofdhuid, gekoppeld aan het tijdstip van specifieke cognitieve gebeurtenissen.
als verschillende EEG golven gemiddeld worden verbetert de verhouding van signaal en ruis en wordt een event related potential waargenomen. tijd op x as en elektrodenpotentiaal op y, de pieken positief p en n negatief en een nummer.
in verreweg de meeste erp experimenten wordt deelnemers gevraagd een taak uit te voeren die een gedragsreactie vereist en die onafhankelijk geanalyseerd kan worden in termen van reactietijden of foutpercentages. dat geldt niet voor subliminale stimuli
Het is niet mogelijk vocale reacties te registreren. oogbewegingen hebben inlvoed maar moeilijk te verhinderen zonder invloed op de taak.
het onderzoeken van tijdsverloop van cognitieve processen is een belangrijke methode.Event-related potentials heben een uitstekende temporele resolutie. de methode heeft een aantal voordelen tov reactietijdmetingen; een continue meting van veranderingen, gemakkelijk te koppelen aan neurale processen en het meten van veranderingen die te maken hebben met stimuli die niet om een reactie vragen.
oscillatiemetingen
de snelheid van de verandering van het EEg signaal koppelen aan cognitieve gebeurtenissen.
verschillende snelheden of frequentiebanden in griekse karakters;
alfa 7-14 Hz
beta 15-30 Hz
Gamma 30 Hz en hoger
Het slaap-waakritme maar nooit een 1 op 1 koppeling tussen frequentiebanden en cognitieve functies, kan afkonstig zijn uit verschillende hersengebieden. het suggereert wel dat cognitie meer is dan de hoeveelheid hersenactiviteit zoals fMRI geinterpreteerd wordt en dat ook de synchronisatie van hersenactiviteit een rol speelt.
Eeg wordt meestal gebruikt voor ERP niet voor oscillatiemetingen.
reactietijd
relatief tijdsverschil tussen het begin van een stimulus/gebeurtenis en de gedragsrespons daarop, op basis waarvan conclusies getrokken kunnen worden over cognitieve systemen.
multi-cellrecordings
elektrische activiteit (in termen van actiepotentialen per seconde) van vele afzonderlijke neuronen gemeten met 1 of meer elektroden. speciale algoritmen worden gebruikt om het signaal te splitsen in het aandeel van de afzonderlijke neuronen.
grootmoedercel
hypothetisch neuron dat reageer op een specifieke stimulus (zoals het zien van iemands grootmoeder)
gespreid gedistribueerde representatie
aan de top van de hierarchie; een klein deel van de neuronen krijgt informatie over een stimulus/gebeurtenis,
beide manieren om informatie te presenteren tijds en frequentiecodering hangen samen met gespreide distributie, activiteit in meerdere neuronen is vereist om een stimulus te representeren. deze manier van coderen spaart energie, maakt een grote geheugencapaciteit mogelijk, kan beschermen tegen informatieverlies als synapsen verloren gaan en stelt het cognitieve systeem in staat tot generaliseren en categoriseren.
frequentiecodering
de informatie-inhoud van een neuron kan worden gerelateerd aan het aantal actiepotentialen per seconde
tijdscodering
de synchronie van vuren kan worden gebruikt door een populatie neuronen om dezelfde stimulus of gebeurtenis te coderen. tijdscodering kan een mechanisme zijn voor het integreren van info in ruimtelijk gescheiden neuronenpopulaties.
dipool
paar van positieve en negatieve elektrische ladingen, op korte afstand van elkaar. heeft in cognitieve termen geen betekenis en zegt ook niets over prikkeling danwel remming. de polariteit hangt af van de ruimtelijke indeling van de op dat moment betrokken neuronen. als een prikkelende neurotransmitter wordt afgegeven stromen positieve ionen de dendrieten binnen, wat zorgt voor een negatieve spanning buiten de cel. dit creeert een dipool. Dipolen van verschillende gebieden tellen bij elkaar op en gaan naar de schedel, wat tot de karakteristieken pieken en dalen van de ERP leidt. De timing en amplitude van de pieken is de golfvorm van een ERP, de ERP componenten kunnen aan cognitie gekoppeld worden. maar het is geen simpele overeenkomst met een cognitieve component daarom zerggen sommige liever erp afwijking.
mentale chronometrie
onderzoek naar het tijdsverloop van informatieverwerking in het menselijk zenuwstelsel, minder tijd efficientere informatieverwerking
additieve-factoren-methode
Sternberg ontwikkelde een algemene methode voor het verdelen van reactietijden door in verschillende fasen te splitsen. Bijvoorbeeld een cijfferreeks onthouden bestaat uit coderen vergelijken beslissen reageren.
De kracht van de methode ligt hierin dat van een onbekende factor bepaald kan worden of die een interactief effect heeft op afzonderlijke fasen of een additief effect op meerdere fasen en dus ook de totale reactietijd..
N170
ERP- component (negatief potentiaal bij 170ms) gekoppeld aan het waarnemen van gelaatsstructuur, het sterkst te zien in rechter posterieure (achterste caudaal) temporale gebieden en wordt geassocieerd met perceptuele verwerking van een gezicht.
N 250 herkenning van een gezicht
P400-600 gerelateerd met herkenning van de persoon, waarbij de naam en de persoon kunnen worden gekoppeld.
associatieve priming
reactietijden zijn korter voor stimulus X na blootstelling aan stimulus Y, als x en y voordien met elkaar geassocieerd waren (bijvoorbeeld als ze samen voorkomen).
exogeen
ERP componenten die gerelateerd zijn aan de fysieke eigenschappen van de stimulus, evoked potentials
Endogeen
ERP componenten die gerelateerd zijn aan kenmerken van een taak, zij kunnen zich voordoen als een externe stimulus afwezig is.
inverse probleem
probleem van het lokaliseren van de bronnen van elektrische activiteit bij metingen op de hoofdhuid bij ERP onderzoek daardoor is de spatiele resolutie niet goed. het electrisch potentiaal is bekend dat wordt gemeten maar aantal, plaats en magnitude van de bronnen zijn onbekend.
dipoolmodellering
poging het inversieprobleem bij ERP metingen op te lossen door een aanname te doen van het aantal dipolen dat bijdraagt aan het op de hoofdhuid geregistreerde signaal. meestal wordt voor een goede spatiele resolutie echter voor een andere methode gekozen.
Magneto-encefalografie (MEG)
Niet-invasieve methode voor het op de hoofdhuid registreren van magnetische velden van het brein heeft als voordeel een potentieel goede spatiele resolutie maar de kosten zijn hoog.
signaal wordt niet beinvloed door schedel etc, (bij EEG/ERP wel)
slecht in detecteren diepe dipolen ERP/EEG wel goed, gevoeliger voor activiteit in sulci (ERP/EEG in gyri en sulci).
beide temporele resolutie van mms,
potentieel goede patiele resolutie (ERP/EEG niet)
duur en beperkt beschikbaar. (ERP/EEG niet)
structurele beeldvorming (statisch)
metingen van ruimtelijke configuratie van verschillende typen hersenweefsel (hoofdzakelijk CTcomputerized tomography
en MRI geen ioniserende straling, betere spatiele resolutie gyri zichtbaar witte en grijze stof,)
functionele beeldvorming (dynamisch van moment tot moment)
metingen van de tijdelijke veranderingen in de breinfysiologie die te maken hebben met cognitieve verwerking. De meest gebruikte methode is fMRI (altijd in vergelijking met controlecondities) MRI aangepast om veranderingen in zuurstofsaturatie van het bloed op te sporen die te maken hebben met neurale activiteit.
waarom maken MRI scanners zoveel lawaai
de sterke magnetische velden worden opgewekt door elektrische stroom door spoelen te leiden en die snel in en uit te schakelen. bij het inschakelen zetten de spoelen zeer snel uit. Dit zorgt voor het gonzende geluid.
Voxel-based morphometry (VBM)
techniek voor het scheiden en meten van verschillen in concentraties van witte en grijze stof. dit geeft belangrijke aanwijzingen hoe individuele verschillen in hersenstructuur te koppelen zijn aan verschillen in cognitie. structuele MRI spoort de verschillen tussen grijze en witte stof op. VBM verdeelt het brein in voxels, tienduizenden kleine gebieden van enkele kubieke mm groot., de concentratie van witte en grijze stof in elke voxel wordt geschat, waardoor het mogelijk is deze meting tussen individuen te vergelijken.
Diffusion tensor imaging (DTI)
gebruikt MRI om verbindingen van witte stof tussen hersengebieden te meten. VBM meet alleen de hoeveelheid witte stof, geen verbindingen.
dat is mogelijk doordat watermoleculen in axonen zich in somme richtingen verspreiden en in andere niet.