Samenvatting biologische psychologie 2
1. Beïnvloeden van functies
1.1. Laesie-studies
• Bestuderen relatie natuurlijk voorkomende letsels - gedrag
• vb. 1861: Louis Victor Leborgne, bijnaam “Tan”:
• normaal intelligent
• verbaal begrip
• maar: kon enkel “tan” zeggen.
• De Fransman Paul Broca kon op basis van dissectie van Leborgnes brein en
gelijkaardige gevallen een sterke correlatie aantonen tussen:
• “expressieve afasie”, het selectieve onvermogen om zich verbaal uit te
drukken bij gepreserveerd verbaal begrip
• schade in de linker anterieure hersenhelft (“zone van Broca”)
• vb.: https://www.youtube.com/watch?v=JWC-cVQmEmY
• Wernicke afasie: https://www.youtube.com/watch?v=3oef68YabD0
• Wat toont dit aan?
• Staat deze regio in voor het gedrag “praten”?
• Taal “zit” niet in een bepaalde plaats in de hersenen; menselijk linguïstisch
gedrag omvat verscheidene functies, die ondersteund worden door
dissocieerbare cerebrale structuren
1
, Nadelen:
• Geen informatie over functioneren voor laesie
• Schade vaak niet beperkt tot één welbepaalde structuur
• → moeilijk precieze verbanden vaststellen
• Geen experimentele controle functies; worden niet doelgericht beïnvloed;
(correlationeel)
• Sommige regio’s veel vatbaarder voor vb. beroerte of impact-laesie dan andere
• Vroeger: noodzaak autopsie (→ lang wachten, drop-out)
1.2. experimentele ablatie
• = Weefsel doelbewust vernietigen
• Veelvuldig toegepast bij mensen
• Lobotomie: verwijderen van (vooral) witte stof in frontale kwab
• Toegepast als behandeling, o.m. bij kinderen met gedragsproblemen
• +/- 40.000 lobotomieën in VS alleen!
• 1949: Nobelprijs voor António Moniz voor toepassing bij psychoses
• Resectie van bepaalde delen van de hersenen nog steeds toegepast voor
klinische doeleinden (vb. epilepsie)
• Experimentele toepassing vandaag vooral bij dieren
1.2. experimentele ablatie
1. Radiofrequente (RF-) laesie
• Draadvormige electrode wordt in de hersenen gebracht, geïsoleerd behalve
punt
• Hoog- (radio-) frequente wisselstroom door de draad
• Vernietigt alle weefsels in nabijheid van de electrode (cellichamen én axonen)
• Dan gedragsobservatie, achteraf verificatie locatie laesie
• Plaatsing stalen draad dmv. stereotactisch apparaat
• Fixeert schedel
• Coördinaten van doelregio bepaald obv. anatomische referentiepunten
(vb. bregma) en stereotactische atlas (/scan)
• Toestel brengt electrode / buisje / neurostimulator obv. coördinaten
naar gewenste doelregio
2
,1.2. experimentele ablatie
2. Excito-toxische laesie
• Cannula (dun metalen buisje) wordt ingebracht
• Infusie van exciterend aminozuur (vb. kaïnezuur) loopt
door het buisje in de hersenen
• Vernietigt cellichamen door overstimulatie, spaart
nabijgelegen axonen
hippocampus rat
1.2. experimentele ablatie
3. Immuunmethodes:
• Toxische proteïne (vb. saporine) wordt gekoppeld aan
antilichaampjes
• Antilichaampjes binden selectief aan bepaalde eiwitten, die
enkel voorkomen in specifieke neuronen
• selectiviteit, niet enkel obv. locatie
• vb. eliminatie (verwijdering) van cholinerge
neuronen in de basale voorhersenen van ratten laat
toe mechanismen van AD te onderzoeken
1.2. experimentele ablatie
Nadelen:
• Al deze methoden zijn onomkeerbaar
→ impliceert between-subjects methodes
• Al deze methoden produceren bijkomstige schade
→ noodzaak adequate controleprocedures (“sham” laesie)
• Veroorzaken leed
Voordelen:
• Deze methoden laten onderzoeken van causale verbanden toe
1. Beïnvloeden van functies
1.3. tijdelijke beïnvloeding
1. Lokale anesthesie (chemische inhibitie):
• Lokale injectie
• vb. muscimol
• GABAA agonist
• voorkomt doorgeven actiepotentialen in welbepaalde regio
→ tijdelijke verstoring van activiteit in deze regio
3
, 2. Elektrische stimulatie
• inplanting elektrode die cellen exciteert dmv. elektrische stimulatie
• techniek cfr. RF-laesie
• activeert zowel cellichamen als passerende axonen in desbetreffende regio
• ongeacht of deze een inhiberende / exciterende rol in hun netwerk hebben,
betrokken in diverse neurotransmittersystemen
→ weinig specifiek / geïsoleerd, weinig ecologisch valide
• klinische toepassingen (deep brain stimulation) bij ziekte van Parkinson, OCD,
Tourette syndroom, chronische pijn, …
3. Chemische stimulatie
• infusie door al dan niet tijdelijke cannula (cfr. excito-toxische laesie)
• exciterende aminozuren
• kaïnezuur
• glutamaat
• stimuleren specifieker (enkel soma en dendrieten)
• ongeacht of deze een inhiberende / exciterende rol in hun netwerk hebben,
betrokken in diverse neurotransmittersystemen
→ weinig specifiek / geïsoleerd, weinig ecologisch valide
4. Optogenetica (wordt niet gedaan bij mens)
• Maken gebruik van lichtgevoelige proteïnen:
• Channelrhodopsine-2 (ChR2)
• uit groene algen
• wanneer geraakt door blauw licht: influx van positief geladen
(Na, K, Ca²) deeltjes → depolarisatie (excitatie) van de cel
• Natronomonas Pharaonis Halorhodopsin (NpHR)
• bacteriële oorsprong
• wanneer geraakt door geel licht: influx van negatief geladen (Cl)
deeltjes → hyperpolarisatie (inhibitie) van de cel
• Genetisch gewijzigde virussen worden geïnjecteerd
• Infecteren neuronen
• Zorgen voor productie lichtgevoelige proteïnen
• Aan- of afgezet middels licht:
• Oppervlakkige cortex: led-lampjes in gaatje in de schedel
• Dieper gelegen kernen: optische vezels ( soort elektrode)
5. Non-invasieve hersenstimulatie
• Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)
• exciteren of verstoren functie van een bepaalde regio
• dmv. sterke magnetische pulsen
4
1. Beïnvloeden van functies
1.1. Laesie-studies
• Bestuderen relatie natuurlijk voorkomende letsels - gedrag
• vb. 1861: Louis Victor Leborgne, bijnaam “Tan”:
• normaal intelligent
• verbaal begrip
• maar: kon enkel “tan” zeggen.
• De Fransman Paul Broca kon op basis van dissectie van Leborgnes brein en
gelijkaardige gevallen een sterke correlatie aantonen tussen:
• “expressieve afasie”, het selectieve onvermogen om zich verbaal uit te
drukken bij gepreserveerd verbaal begrip
• schade in de linker anterieure hersenhelft (“zone van Broca”)
• vb.: https://www.youtube.com/watch?v=JWC-cVQmEmY
• Wernicke afasie: https://www.youtube.com/watch?v=3oef68YabD0
• Wat toont dit aan?
• Staat deze regio in voor het gedrag “praten”?
• Taal “zit” niet in een bepaalde plaats in de hersenen; menselijk linguïstisch
gedrag omvat verscheidene functies, die ondersteund worden door
dissocieerbare cerebrale structuren
1
, Nadelen:
• Geen informatie over functioneren voor laesie
• Schade vaak niet beperkt tot één welbepaalde structuur
• → moeilijk precieze verbanden vaststellen
• Geen experimentele controle functies; worden niet doelgericht beïnvloed;
(correlationeel)
• Sommige regio’s veel vatbaarder voor vb. beroerte of impact-laesie dan andere
• Vroeger: noodzaak autopsie (→ lang wachten, drop-out)
1.2. experimentele ablatie
• = Weefsel doelbewust vernietigen
• Veelvuldig toegepast bij mensen
• Lobotomie: verwijderen van (vooral) witte stof in frontale kwab
• Toegepast als behandeling, o.m. bij kinderen met gedragsproblemen
• +/- 40.000 lobotomieën in VS alleen!
• 1949: Nobelprijs voor António Moniz voor toepassing bij psychoses
• Resectie van bepaalde delen van de hersenen nog steeds toegepast voor
klinische doeleinden (vb. epilepsie)
• Experimentele toepassing vandaag vooral bij dieren
1.2. experimentele ablatie
1. Radiofrequente (RF-) laesie
• Draadvormige electrode wordt in de hersenen gebracht, geïsoleerd behalve
punt
• Hoog- (radio-) frequente wisselstroom door de draad
• Vernietigt alle weefsels in nabijheid van de electrode (cellichamen én axonen)
• Dan gedragsobservatie, achteraf verificatie locatie laesie
• Plaatsing stalen draad dmv. stereotactisch apparaat
• Fixeert schedel
• Coördinaten van doelregio bepaald obv. anatomische referentiepunten
(vb. bregma) en stereotactische atlas (/scan)
• Toestel brengt electrode / buisje / neurostimulator obv. coördinaten
naar gewenste doelregio
2
,1.2. experimentele ablatie
2. Excito-toxische laesie
• Cannula (dun metalen buisje) wordt ingebracht
• Infusie van exciterend aminozuur (vb. kaïnezuur) loopt
door het buisje in de hersenen
• Vernietigt cellichamen door overstimulatie, spaart
nabijgelegen axonen
hippocampus rat
1.2. experimentele ablatie
3. Immuunmethodes:
• Toxische proteïne (vb. saporine) wordt gekoppeld aan
antilichaampjes
• Antilichaampjes binden selectief aan bepaalde eiwitten, die
enkel voorkomen in specifieke neuronen
• selectiviteit, niet enkel obv. locatie
• vb. eliminatie (verwijdering) van cholinerge
neuronen in de basale voorhersenen van ratten laat
toe mechanismen van AD te onderzoeken
1.2. experimentele ablatie
Nadelen:
• Al deze methoden zijn onomkeerbaar
→ impliceert between-subjects methodes
• Al deze methoden produceren bijkomstige schade
→ noodzaak adequate controleprocedures (“sham” laesie)
• Veroorzaken leed
Voordelen:
• Deze methoden laten onderzoeken van causale verbanden toe
1. Beïnvloeden van functies
1.3. tijdelijke beïnvloeding
1. Lokale anesthesie (chemische inhibitie):
• Lokale injectie
• vb. muscimol
• GABAA agonist
• voorkomt doorgeven actiepotentialen in welbepaalde regio
→ tijdelijke verstoring van activiteit in deze regio
3
, 2. Elektrische stimulatie
• inplanting elektrode die cellen exciteert dmv. elektrische stimulatie
• techniek cfr. RF-laesie
• activeert zowel cellichamen als passerende axonen in desbetreffende regio
• ongeacht of deze een inhiberende / exciterende rol in hun netwerk hebben,
betrokken in diverse neurotransmittersystemen
→ weinig specifiek / geïsoleerd, weinig ecologisch valide
• klinische toepassingen (deep brain stimulation) bij ziekte van Parkinson, OCD,
Tourette syndroom, chronische pijn, …
3. Chemische stimulatie
• infusie door al dan niet tijdelijke cannula (cfr. excito-toxische laesie)
• exciterende aminozuren
• kaïnezuur
• glutamaat
• stimuleren specifieker (enkel soma en dendrieten)
• ongeacht of deze een inhiberende / exciterende rol in hun netwerk hebben,
betrokken in diverse neurotransmittersystemen
→ weinig specifiek / geïsoleerd, weinig ecologisch valide
4. Optogenetica (wordt niet gedaan bij mens)
• Maken gebruik van lichtgevoelige proteïnen:
• Channelrhodopsine-2 (ChR2)
• uit groene algen
• wanneer geraakt door blauw licht: influx van positief geladen
(Na, K, Ca²) deeltjes → depolarisatie (excitatie) van de cel
• Natronomonas Pharaonis Halorhodopsin (NpHR)
• bacteriële oorsprong
• wanneer geraakt door geel licht: influx van negatief geladen (Cl)
deeltjes → hyperpolarisatie (inhibitie) van de cel
• Genetisch gewijzigde virussen worden geïnjecteerd
• Infecteren neuronen
• Zorgen voor productie lichtgevoelige proteïnen
• Aan- of afgezet middels licht:
• Oppervlakkige cortex: led-lampjes in gaatje in de schedel
• Dieper gelegen kernen: optische vezels ( soort elektrode)
5. Non-invasieve hersenstimulatie
• Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)
• exciteren of verstoren functie van een bepaalde regio
• dmv. sterke magnetische pulsen
4
