Brain Imaging

Brain imaging: alle technieken uit medische beeldvorming om de hersenen te observeren, vooral wanneer een persoon voert een cognitieve taak.

Historisch

De waarneming van de hersenen bij autopsie was onnauwkeurig en onvolledig is, vooral als gevolg van de observatie post mortem van een bevroren lichaam, die verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor het verwijderen van hersentumoren veroorzaken cognitieve stoornissen, zoals afasie. De ontwikkeling van medische beeldvormingstechnieken gekoppeld met methoden van cognitieve en experimentele psychologie werd waargenomen in vivo elektrische activiteit en de bloedstroom in de hersenen, waarbij veranderingen kunnen hersengebieden door verschillende cognitieve processen gevraagde bepalen . De instrumenten van neuroimaging hebben sterk bijgedragen aan de vooruitgang en cognitieve wetenschappen sinds de jaren 1990, bij te dragen aan wat wel het decennium van de hersenen.

Verschillende brain imaging technieken

Structurele neuroimaging

Doelstellingen van de structurele neuroimaging

Structurele beeldvorming beoogt de verschillende onderdelen van de anatomie van het centrale zenuwstelsel, te lokaliseren en te meten. In klinische medische praktijk geeft de plaats en de omvang van hersenletsel in een diagnostische doeleinden en / of chirurgie.

Als onderdeel van het onderzoek in de cognitieve neurowetenschappen. Structurele beeldvorming levert bewijs aan neuropsychologische gedragsobservaties interpreteren. Bij het bepalen van wat schade is een gegeven cognitief deficit, kan men vaststellen dat de benadeelde hersengebied betrokken bij het onderliggende mechanisme. Zo is het waarnemen post mortem, dat de hersenen van een patiënt niet praten na een beroerte een gebied in de linker frontale kwab had vernietigd werd, Paul Broca afgeleid van de rol van dit gebied in het proces van de taal.

Meer recentelijk, met de verhoging van de meetnauwkeurigheid, is het mogelijk geworden om de maat van het volume van een hersengebied met gedragsresultaten correleren. Een studie toonde aan dat een structuur van de hersenen die betrokken zijn bij het ruimtelijk geheugen, de hippocampus, werd verder ontwikkeld in de drivers van de Londense taxi's dan in de gemiddelde bevolking, en vooral omdat ze reden meer lang.

Gereedschappen van de structurele neuroimaging

  • Histologie en post-mortem onderzoek
  • Anatomische MRI
  • CT-scan
  • Tomografie single photon emissie
  • Voxel-based morfometrie

Functionele neuroimaging

Doelstellingen van functionele neuroimaging

Functionele beeldvorming streeft naar de hersenen te karakteriseren in actie. Het traditionele gebruik van deze werkwijzen is een cognitieve taak aan een individu en het signaal dat door de hersenen te meten. Next technische en wiskundige technieken gebruikt, is het mogelijk te vinden, min of meer precies wat hersengebied was bijzonder actief en als cognitieve taak.

Functionele neuroimaging hulpmiddelen

  • Beeldvorming van functionele magnetische resonantie omvat het meten van de BOLD signaal dat de snelheid van de bloedoxygenatie in de hersenen weerspiegelt. Slecht uitgelegd door een mechanisme, genaamd hemodynamische respons, zuurstofrijke doorbloeding stijgt in de regio's die energie verbruiken. Aldus is het mogelijk met deze werkwijze precies te weten welke hersengebieden specifiek actief gedurende een bepaalde taak. Sinds de jaren 2000, de techniek van fMRI gebeurtenis geeft toegang tot de dynamiek van de BOLD signaal, maar het is veel trager dan de dynamiek van de cognitieve processen.
  • Positron emissie tomografie is voor veranderingen van de bloedstroom door een radioactieve tracer geïnjecteerde meten hoeft intraveneus. De verspreiding van de tracer en de modulatie van de bloedstroom is relatief langzaam verschijnselen deze techniek geen toegang tot de dynamiek van neurale mechanismen. Dit maakt vandaag een techniek minder gebruikt voor functionele beeldvorming. Via radiotracers tegen met affiniteit met bepaalde neuroreceptor, PET maakt het mogelijk om de neurale activiteit die een specifieke fysiologische mechanisme selectief meten.
  • Elektro was de eerste methode van invasieve neuroimaging, in 1929 ontwikkeld door de neuroloog Hans Berger. In tegenstelling tot de twee methoden bekend als metabolisch, is een directe maat van de elektrische activiteit. Het GET is relatief ruimtelijk nauwkeurig maar heeft een beperkte tijdsresolutie alleen de snelheid van de meetelektronica. Eén benadering omvat het meten evoked potentials: herhalen van dezelfde stimulus vele malen, is het mogelijk om de positieve en negatieve golf kenmerken van de verschillende fasen van informatieverwerking werkwijze markeren. Een andere benadering is om veranderingen in ritmische activiteiten lijken een belangrijke functionele rol spelen in cognitie te meten.
  • Magnetoencephalography biedt een relatief soortgelijke informatie aan de GET, maar het meet de hersenactiviteit veroorzaakt door magnetische velden. Het voordeel van de MEG ligt in het feit dat, anders dan elektrische velden, worden magnetische velden nauwelijks vervormd door de doorgang door het lichaamsweefsel. Zoals bij de EEG is het mogelijk, via een wiskundige analyse van het signaal naar de bronnen van het elektromagnetische signaal te reconstrueren. Hierdoor kan identificeren met meer of minder precisie onderdelen die worden uitgestoten evoked potentials. Echter, deze technieken ruimtelijke locatie aanzienlijk verlengen de verwerkingstijd en nog steeds marginaal.
  • Optische beeldvorming
  • Spectroscopische beeldvorming NIR
  • De maatregel hebben het optische signaal een relatief nieuwe techniek.

Vergelijking van verschillende methoden

FMRI deelt met de PET het voordeel van een goede ruimtelijke resolutie, en biedt een goede tijdsresolutie omdat het gebruik ervan niet berust op de levensduur van een product. Echter, deelt fMRI ook de nadelen van PET: onbekend veiligheid en invasieve procedure, moet de patiënt worden verlengd en de machine produceert een hels lawaai.

EEG en MEG niet invasief omdat het nauwelijks dat het onderwerp, de toepassing van de elektroden pijnloos dwingt. Ze bieden ook een goede tijdsresolutie. Echter, de ruimtelijke resolutie van deze methoden blijft slecht gekarakteriseerd.

Een voorbeeld psycholinguïstische experiment met behulp van EEG

Na het aanbrengen van de elektroden, worden de proefpersonen geconfronteerd met semantische en syntactische overtreding ervaringen. In het eerste geval wordt een negatieve golf uitgezonden ongeveer 400 ms na de stimulus bij transgressieve semantische anomalie. In het tweede geval wordt een positieve golf uitgezonden ongeveer 600 ms na de stimulus bij syntactische anomalie.

Dit geeft aan dat de semantische activiteit voorafgaat syntactische activiteit, althans bij gezonde proefpersonen. In afasiepatiënten, de N400 golf wordt later en van mindere omvang, zou hun toegang tot de semantische informatie langzamer.