Samenvatting neurowetenschappen: neurofysiologie

HOOFDSTUK 2 - TECHNIEKEN
INLEIDING
Elke techniek bezit een specifieke spatiale en temporale resolutie




LETSELSTUDIES
Leasies kunnen postmortem of ahv beeldvormingstechnieken gecorreleerd worden aan
functieverlies

- Patiënt HM :
o Hippocampus verwijderd  anterograde amnesie
o Unilateraal vaak uitgevoerd voor epilepsie
- Leborgne:
o Letsel in Broca  motorische afasie
- Phineas Cage :
o Letsel in orbitofrontale Cx  volledig andere persoonlijkheid
- Patiënt DF
o CO vergiftiging  letsen in lateraal occipitaal complex
o Problemen met ventrale visuele stroom  kon geen objecten herkennen

Bij proefdieren kunnen experimenteel selectieve letsels gemaakt worden
Tijdelijke en reversibele (in)activatie door injectie famracologische agentia of door koeling

EEG EN MEG
EEG = elektro-encephalografie (Bij slaaponderzoek en diagnose epilepsie)
 meet microvolt fluctuaties veroorzaakt door elektrische activiteit van grote populaties
neuronen

Aantal actieve neuronen: Hoe meer, hoe groter het signaal
Timing van actieve neuronen: hoe meer synchroon, hoe groter de amplitude van het
signaal

Slechte spatiale resolutie, hoge temporele resolutie

MEG = magneto-encephalografie
 meet zwakke magnetische velden geïnduceerd door miljoenen aanpalende actieve
neuronen

Hogere spatiale resolutie

MICRO-ELEKTRODE-REGISTRATIES
Meten local field potentials (LFP’s) en spikes (single-unit activity)
 multi-unit activity = som van spiking activiteit

,Registratie door plaatsen extracellulaire micro-elektroden in hersenparenchym

Acuut of chronisch
Via een elektrode of via multi-elektrode arrays

LFP = alle elektrische activiteit thv de elektrode tip

PET EN FMRI
Andere kant spectrum: lage spatiale resolutie en lage temporele resolutie

Indirecte technieken: meten gevolgen van verandering in neurale activiteit
 verandering in bloedvoorziening want: verhoogde neuroale activiteit; verhoogde
zuurstofnood,
verhoogde bloedtoevoer

PET: regionale bloedtoevoer na injectie radioactieve merker (lage spatiale resolutie)
fMRI: verhouding oxy- en deoxyhemoglobine = BOLD-signaal (goede spatiale resolutie)

TMS EN TDCS
TMS = transcraniële magnetische stimulatie

 niet invasieve techniek
 verandering magnetische veldsterke induceert een stroom

1) Grote elektromagneet op de schedel geplaatst
2) Korte intense stroompuls gegenereerd
3) Magneetveld ontstaat
4) Inductie elektrische stroom in onderliggende hersenweefsel
5) Transiënte verandering lokale neurale activiteit

tDCS = transcraniële direct current stimulation

 stroom tussen anode en kathode
 bij anode stimulatie = depolarisatie, kathode stimulatie = verminderde neurale
activiteit

OPTOGENETICA
Genen die coderen voor opsine inplanten via virale vectoren
 via glasvezels/LEDs kunnen lichtgevoelige eiwitten geactiveerd worden (~
lichtschakelaar)

Sterke koppeling tussen het vuren van specifieke neuronen en het licht

Neuronen selectief activeren of inactiveren?

Hoge spatiale en temporele resolutie

,HOOFDSTUK 3 - SENSORIËLE
CODERING
DE SENSORIËLE EENHEID
= het geheel gevormd door het sensoriële neuron van de eerste orde en daarmee
verbonden receptoren

Functie: uitwendige energie, die inwerkt op de receptor, omzetten in een reeks
actiepotentialen

Indelen obv de soort energie waar ze gevoelig voor zijn:

- Mechanisch
- Thermisch
- Chemisch
- Fotoreceptoren

Sensoriële eenheid bevat 3 structuren:

- Pre-receptor: alles tussen buitenwereld en de receptor
o Optimalisatie voor receptor-buitenwereld interactie
- Receptor: uitwendige energie omgezet in receptorpotentiaal
o Langzame potentiaal, summatie
o Amplitude is proportioneel aan inwerkende energie
- 1e orde neuron: receptorpotentiaal omzetten in een reeks actiepotentialen
o Drempel
o Saturatie
o Refractaire periode


DREMPEL
Enkel als stimulus een receptorpotentiaal boven een bepaalde drempel veroorzaakt,
ontstaat er een AP


SATURATIE
Vanaf een bepaalde stimulusintensiteit is er geen toename meer in de frequentie van
actiepotentialen


REFRACTAIRE PERIODE
Na het afvuren van een AP moet een neuron herstellen
 korte duur geen AP meer mogelijk = refractaire periode

Duur hiervan is variabel
 afhankelijk van type neuron

STIMULUS EN RECEPTIEF VELD

Stimulus = speciale energieverdeling, beperkt in ruimte en tijd

, RV: sensoriële eenheid = deel van receptor oppervlak van waaruit receptor kan worden
gestimuleerd
hogere orde neuron = deel van receptor oppervlak van waaruit het neuron kan
worden beïnvloed

CODEREN VAN STIMULI


MODALITEIT
Soort energie wordt gecodeerd door de specificiteit van de sensoriële eenheid

Specificiteit komt er doordat de relatieve specificiteit van de receptor door de drempel
wordt omgezet in absolutie specificiteit

Activiteit in het 1e orde neuron, toont aan welke soort energie er is


LOCATIE
Plaats van inwerkende energie wordt gecodeerd door de topografische organisatie van de
sensoriële systemen.

Spatiale relaties tussen receptoren worden bewaard in kernen/banen van hogere orde

3 duidelijk topografisch georganiseerde systemen:

- Somatische systeem
- Auditieve systeem
- Visuele systeem


INTENSITEIT
Gecodeerd door de frequentie van de AP en aantal actieve neuronen


DUUR
Verschillende respons mogelijk afhankelijk van adaptatie:

- Geen: tonische respons  vuurt tot stimulus wegvalt
- Volledige adaptatie: fasische respons  na enkele ms stopt neuron met vuren
- Gemengd: fasico-tonische (vroeg fasisch, laat tonisch)

ALGEMENE KENMERKEN VAN SENSORIËLE SYSTEMEN
1) Multipele representaties of mappen: spatiale kaart van receptor oppervlak
 komt op verschillende lagen van corticale gebieden voor

2) Parallele informatieverwerking

3) Seriële schakeling van kernen (hiërarchie)

4) Plasticiteit: letsel zorgt voor reorganisatie van corticale map

5) Magnificatie en disproportionele afbeelding

6) Columnaire organisatie

7) Laterale inhibitie: verhoogt contrast/selectiviteit

PSYCHOFYSICA