Neural networks and reorganisation
Afkortingen 3
Les 1: neurowetenschappelijke methoden 4
Magnetic Resonance Imaging (MRI) 4
Magnetic Resonance Imaging (MRI) 4
Biologische basis van MRI 5
Voorbeeld van een applicatie 6
Functionele MRI (fMRI) 7
Biologische basis van fMRI 7
Voorbeeld van een applicatie 9
Functional connectivity MRI (fcMRI) 9
Voorbeeld van een applicatie 10
Samenvattend 10
Diffusion Tensor Imaging (DTI) 11
Vezel tractografie 12
Applicaties 12
Samenvattend 12
Functional Near-infrared Spectroscopy (FNIRS) 13
Samenvattend 13
Electro-EncephaloGraphy (EEG) 14
Neurofysiologische basis 14
Interpretatie/analyse 16
Applicaties 18
Samengevat 18
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) 19
Neurofysiologische basis 19
Applicaties 20
Samenvattend 21
Les 2: Niet-invasieve hersenstimulatie 22
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) 22
Repetitieve TMS (rTMS) 23
Transcranial direct current stimulation (tDCS) 24
tDCS voor Parkinson 26
Neurostimulatie voor herstel na stroke 26
Neurostimulatie voor ziekte van Parkinson 29
Algemene conclusies voor de applicatie van tDCS of rTMS bij stroke/parkinson 31
Opmerkingen voor de applicatie/tolerantie 31
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) 31
tACS voor parkinson 32
EEG-gebaseerde feedback 33
EEG-neurofeedback 33
Les 3: neuroplasticiteit en veroudering 34
Wat is verouderen? Een biologisch perspectief 34
Verouderen op het niveau van het hersensysteem 35
Anatomische veranderingen 35
Intrinsieke functionele veranderingen 36
Taakgerelateerde veranderingen 38
Samenvattend 41
Kunnen we het verouderingsproces aanpassen? 42
Neuroplasticiteit en motorisch leren in het jonge en ouder wordende brein 43
1
, Neuroplasticiteit 43
Motorisch leren - conceptuele componenten 43
Les 4: Parkinson 47
Spontane neurale adaptatie 47
PD-neurodegeneratie is amper gevisualiseerd 48
Differentieel striataal verlies in PD 50
Spontane adaptatie 50
Neurofysiologie 50
BOLD-respons 52
Samenvatting van de spontane adaptaties in PD 56
Neurale correlaties van schrijfbeperkingen 57
Brain imaging data 58
Neurale correlaties van dubbeltaken 58
Neurale correlaties van freezing 60
Take home message 67
Oefen-geïnduceerde adaptatie 68
Samenvatting van oefening in PD-modellen 69
Motorisch leren 70
Normaal motorisch leren: stadia 70
Wat is geweten over motorisch leren bij PD? 72
Neuronale signatuur op motorisch leren 73
Modellen 73
Experimenteel bewijs 75
Algemene conclusie 81
Grijze stof verandering: wat betekent dit? 82
Les 5: stroke 82
Stroke - plasticiteit na focale beschadiging 82
Sleutelconcepten 83
Sleuteldefinities 84
Spontaan biologisch herstel - BL 84
Is herstel afhankelijk van anatomie? 84
Premotor vs. primaire motorische circuits 86
T1 images: CST vs. motorische cortex 86
CST - beschadiging 87
Corticale beschadiging 87
Dierenstudies en corticale reorganisatie na stroke 88
Neurofysiologie - apenmodellen 88
Temporal contiguity hypothesis 88
Interhemisferische remapping 89
Herstelmechanismen 90
Herstel bij mensen in functie van de tijd 91
Spontane plasticiteit - vroeg 92
Herstel bij mensen - BOLD-respons 93
BOLD-respons: net na stroke 93
Veranderingen in rsMRI-connectiviteit 93
Samenvatting van de BOLD-studies 94
Stroke-herstel: laat stadium 94
Variabel herstel na stroke 94
Samenvatting van andere brain imaging studies 95
Stroke herstel is onopgelost 96
Revalidatie en herstel 96
Stroke-revalidatie 96
Open issues 97
2
,Afkortingen
BOLD = blood oxygen level dependent
oxy-Hb = zuurstofrijk hemoglobine
deoxy-Hb = zuurstofarm hemoglobine
D = diffusie
M1 = primaire motorische cortex
MEP = motor evoked potential
GM = grijze stof
WM = witte stof
FA = fractional anisotropy
CSP = cortical silent period
FoG = freezing of gait
MLR = mesencefalische locomotorische regio
STN = subthalamische nucleus
LFP = local field potentials
PPN = pedunculo pontine nucleus
ML = motorisch leren
CST = corticospinale tractus
rsMRI = resting state MRI
3
, Les 1: neurowetenschappelijke methoden
● meten van de hersenactiviteit op het niveau van de systemen
○ niet één enkele cel
● niet-invasief
○ niet in het brein, maar op het niveau van de schedel
● fundamenteel onderzoek
○ motorische controle, motorisch leren
○ cognitie
○ geheugen
○ …
● klinisch onderzoek
○ neurale processen onderliggend aan verouderen
○ neurale basis van ziektes
○ neurale evaluatie van ziekteprogressie
○ neurale evaluatie van interventies/behandelingen
● methoden
○ magnetic resonance imaging (MRI)
○ diffusion tensor imaging (DTI)
○ functional near-infrared spectroscopy (FNIRS)
○ electro-encephalografy (EEG)
○ transcranial magnetic stimulation (TMS)
● er is een spatiale schaal en een temporele schaal
○ beiden hebben een verschillende resolutie
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
● materiaal/uitrusting
○ scanner bestaande uit een
gigantische magneet
■ staat altijd aan
○ head coil
■ kan aan- of uitgezet worden
● verschillende vormen
○ MRI
■ hersenanatomie
○ functional MRI (fMRI)
■ hersenactiviteit
○ functional connectivity MRI (fcMRI)
■ functionele connectiviteit
● communicatie tussen verschillende hersenregio’s wordt
hiermee weergegeven
4
Afkortingen 3
Les 1: neurowetenschappelijke methoden 4
Magnetic Resonance Imaging (MRI) 4
Magnetic Resonance Imaging (MRI) 4
Biologische basis van MRI 5
Voorbeeld van een applicatie 6
Functionele MRI (fMRI) 7
Biologische basis van fMRI 7
Voorbeeld van een applicatie 9
Functional connectivity MRI (fcMRI) 9
Voorbeeld van een applicatie 10
Samenvattend 10
Diffusion Tensor Imaging (DTI) 11
Vezel tractografie 12
Applicaties 12
Samenvattend 12
Functional Near-infrared Spectroscopy (FNIRS) 13
Samenvattend 13
Electro-EncephaloGraphy (EEG) 14
Neurofysiologische basis 14
Interpretatie/analyse 16
Applicaties 18
Samengevat 18
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) 19
Neurofysiologische basis 19
Applicaties 20
Samenvattend 21
Les 2: Niet-invasieve hersenstimulatie 22
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) 22
Repetitieve TMS (rTMS) 23
Transcranial direct current stimulation (tDCS) 24
tDCS voor Parkinson 26
Neurostimulatie voor herstel na stroke 26
Neurostimulatie voor ziekte van Parkinson 29
Algemene conclusies voor de applicatie van tDCS of rTMS bij stroke/parkinson 31
Opmerkingen voor de applicatie/tolerantie 31
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) 31
tACS voor parkinson 32
EEG-gebaseerde feedback 33
EEG-neurofeedback 33
Les 3: neuroplasticiteit en veroudering 34
Wat is verouderen? Een biologisch perspectief 34
Verouderen op het niveau van het hersensysteem 35
Anatomische veranderingen 35
Intrinsieke functionele veranderingen 36
Taakgerelateerde veranderingen 38
Samenvattend 41
Kunnen we het verouderingsproces aanpassen? 42
Neuroplasticiteit en motorisch leren in het jonge en ouder wordende brein 43
1
, Neuroplasticiteit 43
Motorisch leren - conceptuele componenten 43
Les 4: Parkinson 47
Spontane neurale adaptatie 47
PD-neurodegeneratie is amper gevisualiseerd 48
Differentieel striataal verlies in PD 50
Spontane adaptatie 50
Neurofysiologie 50
BOLD-respons 52
Samenvatting van de spontane adaptaties in PD 56
Neurale correlaties van schrijfbeperkingen 57
Brain imaging data 58
Neurale correlaties van dubbeltaken 58
Neurale correlaties van freezing 60
Take home message 67
Oefen-geïnduceerde adaptatie 68
Samenvatting van oefening in PD-modellen 69
Motorisch leren 70
Normaal motorisch leren: stadia 70
Wat is geweten over motorisch leren bij PD? 72
Neuronale signatuur op motorisch leren 73
Modellen 73
Experimenteel bewijs 75
Algemene conclusie 81
Grijze stof verandering: wat betekent dit? 82
Les 5: stroke 82
Stroke - plasticiteit na focale beschadiging 82
Sleutelconcepten 83
Sleuteldefinities 84
Spontaan biologisch herstel - BL 84
Is herstel afhankelijk van anatomie? 84
Premotor vs. primaire motorische circuits 86
T1 images: CST vs. motorische cortex 86
CST - beschadiging 87
Corticale beschadiging 87
Dierenstudies en corticale reorganisatie na stroke 88
Neurofysiologie - apenmodellen 88
Temporal contiguity hypothesis 88
Interhemisferische remapping 89
Herstelmechanismen 90
Herstel bij mensen in functie van de tijd 91
Spontane plasticiteit - vroeg 92
Herstel bij mensen - BOLD-respons 93
BOLD-respons: net na stroke 93
Veranderingen in rsMRI-connectiviteit 93
Samenvatting van de BOLD-studies 94
Stroke-herstel: laat stadium 94
Variabel herstel na stroke 94
Samenvatting van andere brain imaging studies 95
Stroke herstel is onopgelost 96
Revalidatie en herstel 96
Stroke-revalidatie 96
Open issues 97
2
,Afkortingen
BOLD = blood oxygen level dependent
oxy-Hb = zuurstofrijk hemoglobine
deoxy-Hb = zuurstofarm hemoglobine
D = diffusie
M1 = primaire motorische cortex
MEP = motor evoked potential
GM = grijze stof
WM = witte stof
FA = fractional anisotropy
CSP = cortical silent period
FoG = freezing of gait
MLR = mesencefalische locomotorische regio
STN = subthalamische nucleus
LFP = local field potentials
PPN = pedunculo pontine nucleus
ML = motorisch leren
CST = corticospinale tractus
rsMRI = resting state MRI
3
, Les 1: neurowetenschappelijke methoden
● meten van de hersenactiviteit op het niveau van de systemen
○ niet één enkele cel
● niet-invasief
○ niet in het brein, maar op het niveau van de schedel
● fundamenteel onderzoek
○ motorische controle, motorisch leren
○ cognitie
○ geheugen
○ …
● klinisch onderzoek
○ neurale processen onderliggend aan verouderen
○ neurale basis van ziektes
○ neurale evaluatie van ziekteprogressie
○ neurale evaluatie van interventies/behandelingen
● methoden
○ magnetic resonance imaging (MRI)
○ diffusion tensor imaging (DTI)
○ functional near-infrared spectroscopy (FNIRS)
○ electro-encephalografy (EEG)
○ transcranial magnetic stimulation (TMS)
● er is een spatiale schaal en een temporele schaal
○ beiden hebben een verschillende resolutie
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
● materiaal/uitrusting
○ scanner bestaande uit een
gigantische magneet
■ staat altijd aan
○ head coil
■ kan aan- of uitgezet worden
● verschillende vormen
○ MRI
■ hersenanatomie
○ functional MRI (fMRI)
■ hersenactiviteit
○ functional connectivity MRI (fcMRI)
■ functionele connectiviteit
● communicatie tussen verschillende hersenregio’s wordt
hiermee weergegeven
4
