NEUROPSYCHOLOGIE
COGNITIEVE WETENSCHAPPEN
- Cognitieve neurowetenschap is een vakgebied dat een integratie beoogt tussen:
o Neurowetenschappen
o Cognitieve psychologie
- Hoofdeigenschap:
o Ontwikkelen van paradigma’s
o Die toelaten om functies op een gesystematiseerde manier te bestuderen
- Cognitie (kernvermogen)
o Het vermogen tot kennisverwerving
o Via zintuiglijke waarneming
o En het verwerken van informatie door denken
ð Cognitie = alles tussen basale perceptie en concrete motorische activatie
Individuele verschillen:
o Cognitieve vermogens kunnen meer of minder ontwikkeld zijn
o Afhankelijk van:
§ Voorstellingsvermogen
§ Geheugen
§ Rede
§ Ervaring
§ Vermogen tot:
• Gewaarwording
• Hypothesetoetsing van ideeën of overtuigingen
Functionele betekenis: probleemoplossing en besluitvorming
EEN KORTE GESCHIEDENIS
- Oude Romeinen (± 150)
o Galen: dokter van gladiatoren en schrijver
§ Observeerde de effecten van hersen- en ruggenmergschade
§ Dissecteerde ook schapen om meer inzicht te krijgen
o Conclusies van Galen:
§ Cerebrum is zacht → betrokken bij gevoelens en perceptie
§ Cerebellum is harder → motorische controle
§ Ventrikels zijn hol → communicatie
- Renaissance (± 1500)
o Andreas Vesalius (Andries van Wesel, geboren in Brussel)
§ Maakte medische tekeningen die sterk lijken op de werkelijkheid
§ Schreef De corporis humani fabrica libri septem:
→ Reeks boeken met anatomietekeningen, o.a. van de hersenen
§ Besteedde vooral aandacht aan de ventrikels
→ Vanuit het idee dat ze instonden voor communicatie
(later blijkt dit niet correct: ze werken als “schokdempers”)
, - 1700–1750: Eerste “wetenschappelijke” dissecties
o Onderscheid tussen: grey matter en white matter (grijze en witte stof)
§ Witte stof: loopt via zenuwbanen door het lichaam
→ Men dacht dat hierlangs informatie werd verzonden
o Onderscheid tussen: centraal en perifeer zenuwstelsel
o Gyri en sulci (bulten en groeven) zijn universeel
- 1751: Benjamin Franklin
§ Publiceerde werk over elektriciteit
§ Leidde tot nieuwe tools
§ Snelle ontdekking dat elektriciteit informatie doorgeeft van, naar en in hersenen
- 1810: Franz Joseph Gall (Oostenrijk)
o Ontwikkelde frenologie
§ Koppelde bulten op de schedel aan persoonlijkheidskenmerken
o Theorie: nooit echt populair bij wetenschappers, bulten volgen niet de gyri
o Toch: het boek was populair, idee bleef hardnekkig bestaan tot vandaag
NEUROIMAGING-INSTRUMENTEN
CASE STUDIES
- Phineas Gage (1848)
o Onverwachte explosie lanceerde een tamping iron
o Prefrontale cortex werd verwijderd, maar hij kon nog vrij goed functioneren
o “Herstelde” binnen het uur:
§ Wandelde zelf naar de dokter
§ Legde het accident uit
o Gevolgen:
§ Grote veranderingen in persoonlijkheid
§ Later ook sociaal herstel
- Paul Broca (1860)
o Patiënt:
§ Kon spraak begrijpen
§ Kon niet meer spreken
o De woorden van de patiënt: hielden geen steek
ð Hersenfuncties voor spraak zijn ergens anders dan voor spraak begrip
EERSTE “NEUROWETENSCHAPPELIJKE METHODE”
- Angelo Mosso – Human Circulation Balance (1880)
o De hersenen hebben bloed nodig → bloed weegt
o Wiskunde of emoties tipten de balans
- Pneumoencephalografie
o Geïntroduceerd door Walter Dandy (1919)
o Cerebrospinaal vocht: gedraineerd en vervangen door lucht
o Gevolg: beter contrast op een X-ray
o Kenmerken: Invasief, Pijnlijk, Eerder gevaarlijk
o Gebruik: vaak gebruikt tot in de jaren 70
o Culturele referentie: relatief realistisch weergegeven in The Exorcist (1973)
,MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)
- Algemeen:
o Radio frequency coil:
§ Lange draad waar elektriciteit door gestuurd wordt
§ Creëert een magnetisch veld
o Alles rond de magneet dient voor afkoeling
§ Gebruik van vloeibare helium
o Gradient coils:
§ Kleine magneten die kunnen verplaatsen
§ Maken kleine variaties om bloed te meten
o Door verschillende scanning sequences:
§ Gevoelig voor verschillende eigenschappen in het lichaam
- Wat wordt gemeten:
o Probeert de functie van de hersenen in kaart te brengen
o Probeert het verschil te meten tussen oxygenated en deoxygenated blood
o Bij hersenactiviteit: extra toevoer van zuurstofrijk bloed
- Baseline vs Active
o Baseline: normale toestand
o Active: verhoogde toevoer van zuurstofrijk bloed
o Verschil zichtbaar tussen: Oxygenated Hb en Deoxygenated Hb
- BOLD-respons:
o BOLD = blood-oxygen-level dependent
o Dit speelt zich altijd af nadat een hersenregio iets heeft moeten verwerken
o Verloop: Bloed toegevoegd → Geconsumeerd → Korte piek → Stabilisatie
o Het BOLD-contrast volgt de Hemodynamic Response Function (HRF):
§ Aanpassing in bloedflow om bloed te leveren aan gestresseerd weefsel
- Indirect karakter van fMRI:
o fMRI is enorm indirect
o Vergelijking: zoals kijken naar waterverbruik om te weten waar activiteit was
o We kijken:
§ Niet rechtstreeks naar hersenactiviteit
§ Maar naar bloedtoevoer
- Signaalketen bij fMRI, verandering van:
1. Neuronale activiteit
2. Zuurstofconcentratie in het bloed
3. Magnetische eigenschappen van hemoglobine
4. Signaalintensiteit
- Ruimtelijke resolutie
o Meestal resolutie van 2–3 mm
o Goed voor een niet-invasieve methode
o Op 3 mm: geen super gedetailleerd beeld
o Hersenen worden opgedeeld in voxels
- fMRI werkt via vergelijking van twee condities: Stimulus en Control
o Activatie: bij dambordpatroon
§ Snelle daling bij zwart scherm
o Er is: verschil in activatie en verschil in hersenregio’s
o Tijdscurves tonen:
§ Wisselende activatie bij stimulus
§ Meer stabiel signaal bij controle
, EEG (ELEKTRO-ENCEFALOGRAFIE)
- Ontdekking van EEG: Hans Berger (1924)
o Viel van een paard
o Zijn zus voelde dat er iets aan de hand was en verwachtte een telegram van haar vader
o Dit incident maakte zo’n indruk dat Hans in telepathie begon te geloven
o Hij startte onderzoek naar de oorsprong van “psychische energie”
o Hiervoor probeerde hij hersensignalen die naar elkaar zouden uitzenden te meten
- EEG-meting
o EEG is: enorm indirect, niet-invasief
o Werkwijze:
§ Elektrodes worden op het hoofd geplaatst
§ Er zit een laagje schedel tussen hersenen en elektrodes
§ Het signaal is moeilijk te signaleren
§ Gel wordt op elektrodes gedaan
- EEG: the inverse problem
o Het is zeer moeilijk om te achterhalen waar hersenactiviteit precies plaatsvond
o Bijvoorbeeld:
§ Als er hersenactiviteit is in de basale ganglia
§ Is het zeer moeilijk te bepalen waar dit exact plaatsvond
- EEG-elektrodes
o Meestal worden 64 elektroden gebruikt
o Plaatsing:
§ Fz = meest centraal
§ Cz = ook centraal
§ Pz = meer dorsaal
o Hoe groter het getal: hoe meer naar links of rechts
- Spontane EEG, EEG-signalen verschillen bij:
o Excited, Relaxed, Drowsy, Asleep, Deep sleep, Coma
- Event-related potentials (ERPs)
o ERPs = gebeurtenis-gerelateerde potentialen
o Werkwijze:
§ Meerdere single trials
§ Worden gemiddeld
§ Resultaat is een average ERP
o Gebaseerd op respons op een stimulus
- ERP-componenten
o We kunnen beter afleiden wanneer iets heeft plaatsgevonden dan bij MRI
o Deflecties:
§ Negatieve deflectie = N
§ Positieve deflectie = P
o Het getal: staat voor hoeveelste piek
o Conventie:
§ Negatieve waarden bovenaan
§ Positieve onderaan
ð Omdat negatieve waarden als meer suggestief werden beschouwd
COGNITIEVE WETENSCHAPPEN
- Cognitieve neurowetenschap is een vakgebied dat een integratie beoogt tussen:
o Neurowetenschappen
o Cognitieve psychologie
- Hoofdeigenschap:
o Ontwikkelen van paradigma’s
o Die toelaten om functies op een gesystematiseerde manier te bestuderen
- Cognitie (kernvermogen)
o Het vermogen tot kennisverwerving
o Via zintuiglijke waarneming
o En het verwerken van informatie door denken
ð Cognitie = alles tussen basale perceptie en concrete motorische activatie
Individuele verschillen:
o Cognitieve vermogens kunnen meer of minder ontwikkeld zijn
o Afhankelijk van:
§ Voorstellingsvermogen
§ Geheugen
§ Rede
§ Ervaring
§ Vermogen tot:
• Gewaarwording
• Hypothesetoetsing van ideeën of overtuigingen
Functionele betekenis: probleemoplossing en besluitvorming
EEN KORTE GESCHIEDENIS
- Oude Romeinen (± 150)
o Galen: dokter van gladiatoren en schrijver
§ Observeerde de effecten van hersen- en ruggenmergschade
§ Dissecteerde ook schapen om meer inzicht te krijgen
o Conclusies van Galen:
§ Cerebrum is zacht → betrokken bij gevoelens en perceptie
§ Cerebellum is harder → motorische controle
§ Ventrikels zijn hol → communicatie
- Renaissance (± 1500)
o Andreas Vesalius (Andries van Wesel, geboren in Brussel)
§ Maakte medische tekeningen die sterk lijken op de werkelijkheid
§ Schreef De corporis humani fabrica libri septem:
→ Reeks boeken met anatomietekeningen, o.a. van de hersenen
§ Besteedde vooral aandacht aan de ventrikels
→ Vanuit het idee dat ze instonden voor communicatie
(later blijkt dit niet correct: ze werken als “schokdempers”)
, - 1700–1750: Eerste “wetenschappelijke” dissecties
o Onderscheid tussen: grey matter en white matter (grijze en witte stof)
§ Witte stof: loopt via zenuwbanen door het lichaam
→ Men dacht dat hierlangs informatie werd verzonden
o Onderscheid tussen: centraal en perifeer zenuwstelsel
o Gyri en sulci (bulten en groeven) zijn universeel
- 1751: Benjamin Franklin
§ Publiceerde werk over elektriciteit
§ Leidde tot nieuwe tools
§ Snelle ontdekking dat elektriciteit informatie doorgeeft van, naar en in hersenen
- 1810: Franz Joseph Gall (Oostenrijk)
o Ontwikkelde frenologie
§ Koppelde bulten op de schedel aan persoonlijkheidskenmerken
o Theorie: nooit echt populair bij wetenschappers, bulten volgen niet de gyri
o Toch: het boek was populair, idee bleef hardnekkig bestaan tot vandaag
NEUROIMAGING-INSTRUMENTEN
CASE STUDIES
- Phineas Gage (1848)
o Onverwachte explosie lanceerde een tamping iron
o Prefrontale cortex werd verwijderd, maar hij kon nog vrij goed functioneren
o “Herstelde” binnen het uur:
§ Wandelde zelf naar de dokter
§ Legde het accident uit
o Gevolgen:
§ Grote veranderingen in persoonlijkheid
§ Later ook sociaal herstel
- Paul Broca (1860)
o Patiënt:
§ Kon spraak begrijpen
§ Kon niet meer spreken
o De woorden van de patiënt: hielden geen steek
ð Hersenfuncties voor spraak zijn ergens anders dan voor spraak begrip
EERSTE “NEUROWETENSCHAPPELIJKE METHODE”
- Angelo Mosso – Human Circulation Balance (1880)
o De hersenen hebben bloed nodig → bloed weegt
o Wiskunde of emoties tipten de balans
- Pneumoencephalografie
o Geïntroduceerd door Walter Dandy (1919)
o Cerebrospinaal vocht: gedraineerd en vervangen door lucht
o Gevolg: beter contrast op een X-ray
o Kenmerken: Invasief, Pijnlijk, Eerder gevaarlijk
o Gebruik: vaak gebruikt tot in de jaren 70
o Culturele referentie: relatief realistisch weergegeven in The Exorcist (1973)
,MAGNETIC RESONANCE IMAGING (MRI)
- Algemeen:
o Radio frequency coil:
§ Lange draad waar elektriciteit door gestuurd wordt
§ Creëert een magnetisch veld
o Alles rond de magneet dient voor afkoeling
§ Gebruik van vloeibare helium
o Gradient coils:
§ Kleine magneten die kunnen verplaatsen
§ Maken kleine variaties om bloed te meten
o Door verschillende scanning sequences:
§ Gevoelig voor verschillende eigenschappen in het lichaam
- Wat wordt gemeten:
o Probeert de functie van de hersenen in kaart te brengen
o Probeert het verschil te meten tussen oxygenated en deoxygenated blood
o Bij hersenactiviteit: extra toevoer van zuurstofrijk bloed
- Baseline vs Active
o Baseline: normale toestand
o Active: verhoogde toevoer van zuurstofrijk bloed
o Verschil zichtbaar tussen: Oxygenated Hb en Deoxygenated Hb
- BOLD-respons:
o BOLD = blood-oxygen-level dependent
o Dit speelt zich altijd af nadat een hersenregio iets heeft moeten verwerken
o Verloop: Bloed toegevoegd → Geconsumeerd → Korte piek → Stabilisatie
o Het BOLD-contrast volgt de Hemodynamic Response Function (HRF):
§ Aanpassing in bloedflow om bloed te leveren aan gestresseerd weefsel
- Indirect karakter van fMRI:
o fMRI is enorm indirect
o Vergelijking: zoals kijken naar waterverbruik om te weten waar activiteit was
o We kijken:
§ Niet rechtstreeks naar hersenactiviteit
§ Maar naar bloedtoevoer
- Signaalketen bij fMRI, verandering van:
1. Neuronale activiteit
2. Zuurstofconcentratie in het bloed
3. Magnetische eigenschappen van hemoglobine
4. Signaalintensiteit
- Ruimtelijke resolutie
o Meestal resolutie van 2–3 mm
o Goed voor een niet-invasieve methode
o Op 3 mm: geen super gedetailleerd beeld
o Hersenen worden opgedeeld in voxels
- fMRI werkt via vergelijking van twee condities: Stimulus en Control
o Activatie: bij dambordpatroon
§ Snelle daling bij zwart scherm
o Er is: verschil in activatie en verschil in hersenregio’s
o Tijdscurves tonen:
§ Wisselende activatie bij stimulus
§ Meer stabiel signaal bij controle
, EEG (ELEKTRO-ENCEFALOGRAFIE)
- Ontdekking van EEG: Hans Berger (1924)
o Viel van een paard
o Zijn zus voelde dat er iets aan de hand was en verwachtte een telegram van haar vader
o Dit incident maakte zo’n indruk dat Hans in telepathie begon te geloven
o Hij startte onderzoek naar de oorsprong van “psychische energie”
o Hiervoor probeerde hij hersensignalen die naar elkaar zouden uitzenden te meten
- EEG-meting
o EEG is: enorm indirect, niet-invasief
o Werkwijze:
§ Elektrodes worden op het hoofd geplaatst
§ Er zit een laagje schedel tussen hersenen en elektrodes
§ Het signaal is moeilijk te signaleren
§ Gel wordt op elektrodes gedaan
- EEG: the inverse problem
o Het is zeer moeilijk om te achterhalen waar hersenactiviteit precies plaatsvond
o Bijvoorbeeld:
§ Als er hersenactiviteit is in de basale ganglia
§ Is het zeer moeilijk te bepalen waar dit exact plaatsvond
- EEG-elektrodes
o Meestal worden 64 elektroden gebruikt
o Plaatsing:
§ Fz = meest centraal
§ Cz = ook centraal
§ Pz = meer dorsaal
o Hoe groter het getal: hoe meer naar links of rechts
- Spontane EEG, EEG-signalen verschillen bij:
o Excited, Relaxed, Drowsy, Asleep, Deep sleep, Coma
- Event-related potentials (ERPs)
o ERPs = gebeurtenis-gerelateerde potentialen
o Werkwijze:
§ Meerdere single trials
§ Worden gemiddeld
§ Resultaat is een average ERP
o Gebaseerd op respons op een stimulus
- ERP-componenten
o We kunnen beter afleiden wanneer iets heeft plaatsgevonden dan bij MRI
o Deflecties:
§ Negatieve deflectie = N
§ Positieve deflectie = P
o Het getal: staat voor hoeveelste piek
o Conventie:
§ Negatieve waarden bovenaan
§ Positieve onderaan
ð Omdat negatieve waarden als meer suggestief werden beschouwd
