Samenvatting Cognitive Neuropsychology

Samenvatting Cognitive Neuropsychology
Inhoud
Hoorcollege 1: Introductie (Hoofdstuk 1)...........................................................................................2
Hoorcollege 2: EEG (Hoofdstuk 9 en 10).............................................................................................8
Hoorcollege 3: Structurele neuroimaging (Hoofdstuk 2 en 3)..........................................................16
Hoorcollege 4: MRS en MRI (Hoofdstuk 3, 4 en 5)............................................................................26
Hoorcollege 5: fMRI experimenten (Hoofdstuk 5 en 8)....................................................................30
Hoorcollege 6: fNIRS en PET/SPECT (Hoofdstuk 4.3, 4.5).................................................................35
Hoorcollege 7: Causale methoden (Hoofdstuk 14 en 3.1.5).............................................................40
Hoorcollege 8: Hersenfuncties: een chirurgisch perspectief............................................................48
Hoorcollege 9: Dierenstudies, artikel................................................................................................52
Hoorcollege 10: Beeldvormende genetica........................................................................................56
Hoorcollege 11: Elektrofysiologische neuroimaging.........................................................................61
Hoorcollege 12: Multimodale beeldvorming (Hoofdstuk 13) en kritisch perspectief (Hoofdstuk 7) 68




1

,Hoorcollege 1: Introductie (Hoofdstuk 1)

Cognitieve neuropsychologie = de studie naar de relatie tussen structuur en functie van
het brein en zijn cognitieve functies (zoals taal, geheugen, aandacht, etc.)
Deze cognitieve processen worden onderzocht door
 Te kijken naar ‘normale’, gezonde personen
 Door individuen met een beschadiging aan het brein. Hier wordt onderzocht naar
de afbreking van deze cognitieve processen. Dit kan als gevolg zijn door een
verworven hersenschade of als gevolg van een ontwikkelingsstoornis.
Wetenschappelijk potentieel vs. Wetenschappelijke fictie
In 2009 gaf Verbeke het volgende als claim: “Hersenscans zullen standaard worden wanneer
iemand solliciteert”.
Voorbeeld:




Hedendaags (2020) worden hersenscans nog steeds niet standaard in de praktijk gebruikt.
Hersenscans worden wel gebruikt als bewijs in de rechtszaal, o.a. voor:
 Persoonlijkheidsassessment
 Controle van acties. De dader gaat het dan wel toeschrijven aan hun hersenen.
 Leugen detectie
Ondanks dat het wordt gebruikt worden hersenscans vaak over geïnterpreteerd door leken.
De overtuigende kracht van “neuro”
Ali et al. (2014) deden een onderzoek bij studenten om te kijken hoeveel ze zouden geloven
in het mom van de neurowetenschap. Zo werden studenten onder andere overtuigd dat een
bepaalde hersenscan zijn gedachten konden voorspellen. In werkelijkheid was deze
hersenscan een haardroger die je in de salon kan zien voorbijkomen. Studenten vonden de
techniek zeer plausibel en waren bijna niet sceptisch.
De claims die gemaakt worden in artikelen die je in de media ziet gaan vaak verder dan het
oorspronkelijke doel van het onderzoek en omvatten vaak niet alle benodigde informatie om
er goede meningen over te kunnen vormen
Is er een objectieve diagnose wat betreft ziekte?
Sommige neurologische stoornissen zijn goed te voorspellen met behulp van neuro-imaging:
hersentumor, dementie en milde cognitieve stoornissen.
In tegenstelling tot psychiatrische en mentale syndromen: depressie, autisme spectrum
stoornis en schizofrenie. Deze zijn minder goed te voorspellen.

2

,Dit verschil is vooral te zien op een hoger groepslevel. Het verschil is helaas niet zo groot en
consistent genoeg om diagnose toe te staan op een individueel persoon.
De basis van neurale signalen
Neuronen bevatten cellichamen (grijze stof)
van de cerebrale cortex en subcorticale
structuren. Aan dit neuron zit een axon (witte
stof).
Zonder input (rusttoestand/rustpotentiaal),
heeft het celmembraan van een neuron een
vast, elektrisch, potentiaal verschil van -70 mV. Er is hier geen sprake van impulsen die zich
voort geleiden. Deze negatieve lading zit aan de binnenkant van het membraan.
Post-synaptisch potentiaal= Er ontstaat een potentiaalverschil dat optreedt door verstoring
van de rustpotentiaal aan het membraan. Dit komt omdat een elektrische prikkel via een
synaps is ontvangen door een dendriet of door het cellichaam. (HC: De vele synapsen van
de dendrieten worden geïntegreerd en samengevormd tot het post-synaptisch potentiaal.)
Dit kan hyper- en depolariseren.
Neurale communicatie
Neurale communicatie gebeurt via actiepotentialen. Een
actiepotentiaal komt tot stand als er een input is van een ander
neuron (dit gaat via neurotransmitters). Deze input is namelijk een
zenuwimpuls die wordt veroorzaakt door een verandering in de
elektrische lading op het celmembraan. Als het neuron ‘vuurt’ plant
deze lading zich voort over het axon en zet dit de eindknopjes aan
tot het uitscheiden van neurotransmitters.
Met als gevolg dat het membraanpotentiaal van het postsynaptisch
neuron gaat de- of hyperpolariseren.
Na verloop van tijd verandert dit membraanpotentiaal van het neuron in functie. Dit is
afgestemd op de input die het postsynaptisch neuron ontvangt.
= signaal
 Samenvatting van inputniveau, relatieve mate van exciterende / remmende input,
wanneer actiepotentiaal wordt geactiveerd
Signaal beschrijvingen
Het simpelste signaal is een
sinusvormige oscillatie. Dit is een
golf die 1 keer omhoog en 1 keer
omlaag gaat.
Frequentie = de mate van
verandering in een signaal langs een
bepaalde dimensie zoals tijd of
ruimte. Uitgedrukt in Hz.
 1 Hz = een volle cyclus (1 keer omhoog, 1 keer omlaag) in 1 seconde.
 Biologische signalen bevatten nooit slechts één frequentie. Dit is alleen ter sprake bij
kunstmatige signalen zoals een pure toon.

3

, Complexe signalen zoals biologische signalen kun je ontleden in frequentie componenten.
 Ieder component heeft zijn eigen frequentie, variërend van langzaam tot snel (Hz)
 Amplitude: hoe vaak het op en neer gaat, uitwijking
 Fase (phase): wanneer het omhoog of omlaag gaat
Frequentie spectrum: het gemeten bereik van frequenties.
 Hoogste bereik
- Beperkt door bemonsteringsfrequentie (sampling frequency). Dit is de hoogste
frequentie die gemeten kan worden maar dit wordt beperkt door hoe vaak het
signaal wordt gemeten.
- 0.5 * sampling frequentie (Nyquist sampling theorem)

 Laagste bereik
- Beperkt door hoe lang het signaal is gemeten
- 1 / aantal seconde dat is gemeten

Filteren: een specifiek deel van het gemeten frequentiespectrum wordt verzwakt of
uitgesloten. (low-pass, high-pass or band-pass; zie bladzijde 63)
- Lokaalveldpotentialen (LFP): hetzelfde signaal wordt verwerkt via een
laagdoorlaatfilter. Dit zou informatie bevatten over de langzamere veranderingen in
membraanpotentialen van alle nabijgelegen neuronen.
Spectrogram: een matrix
die de sterkte van elke
frequentie op elk moment
in de tijd bevat.




Moleculaire en hemodynamische signalen
Veranderingen in membraanpotentiaal vinden eigenlijk alleen plaats door beweging van
chemische stoffen en moleculen in en uit de neuronen. Elektrofysiologische veranderingen
zijn verbonden met andere soort van veranderingen.
Op een kleine schaal: beweging van chemische substanties en moleculen
 Bijvoorbeeld depolarisatie: de influx van Na+, repolarisatie: uitgaande stroom van K+
 Bijvoorbeeld hoge concentratie van calcium in actieve, elektrische neuronen  2
foton calciumbeeldvorming
Op een grotere schaal: hemodynamica
 De bloedtoevoer wordt aangepast aan de huidige behoeften en verandert dus in de
loop van de tijd.
 Weergave van de huidige energiebehoefte en de veranderingen over tijd (vaak d.m.v.
bloedtoevoer)
 Het fMRI signaal reflecteert meerdere hemodynamische correlaten van neurale
activiteit. Hoogste spatiële resolutie.




4