Cognitieve wetenschappen = het wetenschappelijke veld dat zich bezighoudt met de studie van de
biologische processen en aspecten ten grondslag aan cognitie
Cognitie = mentale actie of proces van het verweren van kennis en begrip door middel van
gedachten, ervaring en zintuigen
Omvat veel aspecten van intellectuele functies en processen: aandacht, kennisvorming, geheugen,
werken, oordel en evaluatie, redeneren en berekenen, probleemoplossing en besluitvorming, begrip
en productie van taal
Cognitieve processen gebruiken bestaande kennis en genereren nieuwe kennis
Een korte geschiedenis van de ‘cognitieve
neurowetenschappen’
Oude romeinen (150): Galen = schrijver, dokter voor gladiatoren
Zag effecten van hersenen- en rugschade: slag rechterzijde hoofd verlamming linkerzijde
Dissecteerde ook schapen
o Zachte cerebrum: gevoelens en perceptie
o Harde cerebellum: motor controle
o Holle ventrikels: communicatie
Renaissance (1500): Andries van Wesel = Andreas Vesalius = geboren in Brussel
Maakte medische tekeningen en groef lijken op
De corporis humani fabrica libri septum: set aan boeken met anatomietekeningen (o.a.
hersenen)
o Vooral aandacht aan ventrikels
1700-1750: eerste wetenschappelijke dissecties
Grijze en witte materie
Witte materie loopt via zenuwbanen over in lichaam verzond informatie
Centrale en perifere zenuwstelsel
Bulten en groeven (gyri en sulci) zijn universeel (bij iedereen, niet random)
1751: ontdekking elektriciteit
Elektriciteit ontdekt: ontdekking nieuwe tools ontdekking elektriciteit is manier waarop
informatie doorgestuurd wordt van en naar de hersenen
1810: ontdekking frenologie
Frenologie = bulten bovenop schedel gelinkt aan persoonlijkheidskenmerken
Theorie nooit super populair onder meeste wetenschappers: bulten volgen niet gyri
Boek populair en hardnekkig tot vandaag
Gebruikt: extreemrechts, racistische kring
Neuroimagining-instrumenten
Phineas Gage: case studie
, Mijnwerking: 1848 onverwachte explosie lanceerde tamping iron door schedel (buskruit)
herstelde binnen uur, wandelde zelf tot dokter en legde accident uit grote veranderingen
in persoonlijkheid (agressiever), sociaal herstel op latere leeftijd
Evidentie plasticiteit hersenen
Patiënt Paul Broca: case studie 1860
Patiënt kon spraak begrijpen, zelf niet meer spreken (woorden hielden geen steek)
Sommige functies zijn wel gelokaliseerd
Broca’s area: spraakfunctie (meeste mensen: plasticiteit)
Eerste neurowetenschappelijke methode: Angelo Mosso’s human circulation balance 1880
Mensen op balans en moesten neurologische taken uitvoeren bij intense processen
(emotie, wiskunde) hebben hersenen bloed nodig, bloed weegt balans in beweging
Wiskunde of emoties tipten balans
Pneumoencephalografie: Walter Dandy 1919
Cerobrospinaal vocht werd gedraineerd en verplaatst door lucht beter contrast in x-ray
Invasief, pijnlijk, gevaarlijk
Naald in gebracht, cerebrospinaal vocht eruit gehaald lichaam getild (vocht vervangen
door lucht)
Vaak gebruikt fMRI tot in jaren 70 (tumoren detecteren)
Relatief realistisch weergegeven in The Exorcist
Methodes om hersenactiviteit te meten
Vele technieken die we zullen bespreken: zeer recent en evolueren nog volop!
Enorm jong wetenschappelijk veld: studies van 2000 al te oud
fMRI: teams vragen oplossen: weinig consensus: iedereen eigen vuistregels …
! bevindingen uit dit veld: met korrel zout
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
3 benodigdheden
Magneet: magnetisch veld (in Tesla: vb. 3)
o Hoe groter magneet, hoe sterker resolutie, hoe meer invasief (bekeken als niet invasief:
niet in hersenen)
o In scanner nooit metaal (aangetrokken)
Gradient coils: magneten die kunnen bewegen, brengen verstoringen in magnetische veld,
helpen in te zoomen op bepaalde regio’s
Radiofrequency coil: zendt signaaltjes uit en vangt ze terug op, kijk wat variaties zijn in
signalen a.h.v. manipulaties in gradient coils
Door sterk magnetisch veld en lichte wijzigingen op magnetisch veld, kunnen we
magnetische eigenschappen meten van de processen binnen de hersenen
Magnetische eigenschappen van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed
Rest apparatuur = koeling (afsluitsysteem, schoorsteen)
Magnetisch veld wordt zeer heet
, Meest kostelijke: vloeibaar helium (eindig: niet opnieuw genereren)
Functie MRI
Laesies detecteren, gedetailleerde beelden hersenen
Helft hersenen weg: laat gedetecteerd (vrij normaal functioneren)
Structurele beeldvorming (MRI): anatomie
Functionele beeldvorming (fMRI): functie
Indirecte metingen: zuurstofrijk en zuurstofarm bloed hersenactiviteit: zuurstofrijk bloed
aantrekken (extra geoxygeneerd hemoglobine aangestuurd)
Bloedsomloop indirecte maat hersenactiviteit (directe maat = neuronen)
Wie, waar, wanneer activiteit vertoonde a.h.v. wateractiviteit (voorbeeld kaart)
BOLD response (blood-oxygen-level dependent)
o Hemodynamic respons function (HFR): aanrijking zuurstofrijk bloed niet meteen
(seconden: slechte temporele reolutie): overshoot dipje stabilisatie
o Mate waarin we HFR terugvinden = mate waarin hersenactiviteit heeft plaatsgevonden
op tijdstip 0
Verandering van neuronale activiteit verandering in zuurstofconcentratie bloed
verandering magnetische eigenschappen hemoglobine verandering signaalintensiteit
Spatiele resolutie = nauwkeurigheid waarmee we kunnen kijken in de ruimte opdeling in
voxels
o 3-3-3 mm al vrij nauwkeurig
o Veel extra informatie als voxel kleiner is? Niet overtuigd: proces (bloedtoevoer:
verhouding zuurstofrijk en zuurstofarm bloed) ook zekere spatiele resolutie onderhevig
waar kleine adertjes lopen (niet overal) kijken niet naar neuronale activiteit, wel
bloedtoevoer
Vergelijking 2 condities: stimulus (zien raster), control (zien zwart scherm)
Programmeren taken die mensen moeten doen bij scanning
o Stimulus: visuele cortex activiteit omhoog
! enige vertraging ! na tijd daling door habituatie
o Control: visuele cortex activiteit omlaag
o Vergelijken andere locatie: weinig tot geen activiteit
Elektro-EncefaloGrafie (EEG)
Ontdekking
Hans Berger viel van paard 1924, zus voelde dat er iets aan de hand was en stond erop dat
haar vader Hans telegram zou zenden, incident indruk op Hans: begon in telepathie
(uitzenden hersensignalen) te geloven
Startte onderzoek om oorsprong psychische energie ontdekken gevonden aan de hand
van EEG
Nu weten we: geen telepathische signalen, wel correlaat effectieve onderliggende
hersenactiviteit
Elektro-encefalografie (EEG)
Elektroden op schedel elektrische activiteit meten
Linken hersenactiviteit gepaard confounds: kaakbeweging, oogbeweging, eender welke
beweging (zelden bij kinderen) genereert ook elektrische activiteit ruis
biologische processen en aspecten ten grondslag aan cognitie
Cognitie = mentale actie of proces van het verweren van kennis en begrip door middel van
gedachten, ervaring en zintuigen
Omvat veel aspecten van intellectuele functies en processen: aandacht, kennisvorming, geheugen,
werken, oordel en evaluatie, redeneren en berekenen, probleemoplossing en besluitvorming, begrip
en productie van taal
Cognitieve processen gebruiken bestaande kennis en genereren nieuwe kennis
Een korte geschiedenis van de ‘cognitieve
neurowetenschappen’
Oude romeinen (150): Galen = schrijver, dokter voor gladiatoren
Zag effecten van hersenen- en rugschade: slag rechterzijde hoofd verlamming linkerzijde
Dissecteerde ook schapen
o Zachte cerebrum: gevoelens en perceptie
o Harde cerebellum: motor controle
o Holle ventrikels: communicatie
Renaissance (1500): Andries van Wesel = Andreas Vesalius = geboren in Brussel
Maakte medische tekeningen en groef lijken op
De corporis humani fabrica libri septum: set aan boeken met anatomietekeningen (o.a.
hersenen)
o Vooral aandacht aan ventrikels
1700-1750: eerste wetenschappelijke dissecties
Grijze en witte materie
Witte materie loopt via zenuwbanen over in lichaam verzond informatie
Centrale en perifere zenuwstelsel
Bulten en groeven (gyri en sulci) zijn universeel (bij iedereen, niet random)
1751: ontdekking elektriciteit
Elektriciteit ontdekt: ontdekking nieuwe tools ontdekking elektriciteit is manier waarop
informatie doorgestuurd wordt van en naar de hersenen
1810: ontdekking frenologie
Frenologie = bulten bovenop schedel gelinkt aan persoonlijkheidskenmerken
Theorie nooit super populair onder meeste wetenschappers: bulten volgen niet gyri
Boek populair en hardnekkig tot vandaag
Gebruikt: extreemrechts, racistische kring
Neuroimagining-instrumenten
Phineas Gage: case studie
, Mijnwerking: 1848 onverwachte explosie lanceerde tamping iron door schedel (buskruit)
herstelde binnen uur, wandelde zelf tot dokter en legde accident uit grote veranderingen
in persoonlijkheid (agressiever), sociaal herstel op latere leeftijd
Evidentie plasticiteit hersenen
Patiënt Paul Broca: case studie 1860
Patiënt kon spraak begrijpen, zelf niet meer spreken (woorden hielden geen steek)
Sommige functies zijn wel gelokaliseerd
Broca’s area: spraakfunctie (meeste mensen: plasticiteit)
Eerste neurowetenschappelijke methode: Angelo Mosso’s human circulation balance 1880
Mensen op balans en moesten neurologische taken uitvoeren bij intense processen
(emotie, wiskunde) hebben hersenen bloed nodig, bloed weegt balans in beweging
Wiskunde of emoties tipten balans
Pneumoencephalografie: Walter Dandy 1919
Cerobrospinaal vocht werd gedraineerd en verplaatst door lucht beter contrast in x-ray
Invasief, pijnlijk, gevaarlijk
Naald in gebracht, cerebrospinaal vocht eruit gehaald lichaam getild (vocht vervangen
door lucht)
Vaak gebruikt fMRI tot in jaren 70 (tumoren detecteren)
Relatief realistisch weergegeven in The Exorcist
Methodes om hersenactiviteit te meten
Vele technieken die we zullen bespreken: zeer recent en evolueren nog volop!
Enorm jong wetenschappelijk veld: studies van 2000 al te oud
fMRI: teams vragen oplossen: weinig consensus: iedereen eigen vuistregels …
! bevindingen uit dit veld: met korrel zout
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
3 benodigdheden
Magneet: magnetisch veld (in Tesla: vb. 3)
o Hoe groter magneet, hoe sterker resolutie, hoe meer invasief (bekeken als niet invasief:
niet in hersenen)
o In scanner nooit metaal (aangetrokken)
Gradient coils: magneten die kunnen bewegen, brengen verstoringen in magnetische veld,
helpen in te zoomen op bepaalde regio’s
Radiofrequency coil: zendt signaaltjes uit en vangt ze terug op, kijk wat variaties zijn in
signalen a.h.v. manipulaties in gradient coils
Door sterk magnetisch veld en lichte wijzigingen op magnetisch veld, kunnen we
magnetische eigenschappen meten van de processen binnen de hersenen
Magnetische eigenschappen van zuurstofrijk en zuurstofarm bloed
Rest apparatuur = koeling (afsluitsysteem, schoorsteen)
Magnetisch veld wordt zeer heet
, Meest kostelijke: vloeibaar helium (eindig: niet opnieuw genereren)
Functie MRI
Laesies detecteren, gedetailleerde beelden hersenen
Helft hersenen weg: laat gedetecteerd (vrij normaal functioneren)
Structurele beeldvorming (MRI): anatomie
Functionele beeldvorming (fMRI): functie
Indirecte metingen: zuurstofrijk en zuurstofarm bloed hersenactiviteit: zuurstofrijk bloed
aantrekken (extra geoxygeneerd hemoglobine aangestuurd)
Bloedsomloop indirecte maat hersenactiviteit (directe maat = neuronen)
Wie, waar, wanneer activiteit vertoonde a.h.v. wateractiviteit (voorbeeld kaart)
BOLD response (blood-oxygen-level dependent)
o Hemodynamic respons function (HFR): aanrijking zuurstofrijk bloed niet meteen
(seconden: slechte temporele reolutie): overshoot dipje stabilisatie
o Mate waarin we HFR terugvinden = mate waarin hersenactiviteit heeft plaatsgevonden
op tijdstip 0
Verandering van neuronale activiteit verandering in zuurstofconcentratie bloed
verandering magnetische eigenschappen hemoglobine verandering signaalintensiteit
Spatiele resolutie = nauwkeurigheid waarmee we kunnen kijken in de ruimte opdeling in
voxels
o 3-3-3 mm al vrij nauwkeurig
o Veel extra informatie als voxel kleiner is? Niet overtuigd: proces (bloedtoevoer:
verhouding zuurstofrijk en zuurstofarm bloed) ook zekere spatiele resolutie onderhevig
waar kleine adertjes lopen (niet overal) kijken niet naar neuronale activiteit, wel
bloedtoevoer
Vergelijking 2 condities: stimulus (zien raster), control (zien zwart scherm)
Programmeren taken die mensen moeten doen bij scanning
o Stimulus: visuele cortex activiteit omhoog
! enige vertraging ! na tijd daling door habituatie
o Control: visuele cortex activiteit omlaag
o Vergelijken andere locatie: weinig tot geen activiteit
Elektro-EncefaloGrafie (EEG)
Ontdekking
Hans Berger viel van paard 1924, zus voelde dat er iets aan de hand was en stond erop dat
haar vader Hans telegram zou zenden, incident indruk op Hans: begon in telepathie
(uitzenden hersensignalen) te geloven
Startte onderzoek om oorsprong psychische energie ontdekken gevonden aan de hand
van EEG
Nu weten we: geen telepathische signalen, wel correlaat effectieve onderliggende
hersenactiviteit
Elektro-encefalografie (EEG)
Elektroden op schedel elektrische activiteit meten
Linken hersenactiviteit gepaard confounds: kaakbeweging, oogbeweging, eender welke
beweging (zelden bij kinderen) genereert ook elektrische activiteit ruis
