Biologische psychologie II samenvatting 2021
(Inleiding niet op het examen)
ONDERZOEKSMETHODEN
Chapter 5: Methods and strategies of research
OVERZICHT
Beïnvloeden van functies Observeren van structuur Observeren van activiteit
1.Laesie-studies 1.Histologische methoden 1.Elektrische en magnetische
2.Experimentele ablatie 2.Tracing activiteit
2.1 RF laesies 2.1 Anterograad 1.1 Micro-elektrodes
2.2 Excito-toxische laesie 2.2 Retrograad 1.2 Macro-elektrodes (& EEG)
2.3 Immuunmethodes 2.3 Transneuronaal 1.3 MEG
(Enkel na dissectie proefdier)
3.Tijdelijke beïnvloeding 2.Metabole en synaptische
3.1 Lokale anesthesie 3. Structuur van levend activiteit
3.2 Elektrische stimulatie (menselijk) weefsel 2.1 Autoradiografie
3.3 Chemische stimulatie 3.1 CT 2.2 PET
3.4 Optogenetica 3.2 MRI 2.3 fMRI
3.5 NIBS 2.4 Microdialyse
3.6 Targeted mutation
Beinvloeden van functies
1. Laesie-studies
= Bestuderen van natuurlijk voorkomende letsels bv. persoon die enkel nog “Tan” kon zeggen >
Broca kon obv dissectie en gelijkaardige gevallen een sterke r aantonen tussen “expressieve afasie”:
het selectieve onvermogen om zich verbaal uit te drukken bij gepreserveerd begrip (schade in de
linker anterieure hersenhelft, zone van Broca)
Nadelen laesie-studies
- Geen info over functioneren voor laesie
- Schade niet beperkt tot 1 structuur
- Geen experimentele controlefuncties
- Sommige regio’s zijn vatbaarder voor bv. beroerte
2. Experimentele ablatie
= weefsel doelbewust vernietigen.
> Veelvuldig toegepast bij mensen met lobotomie: verwijderen van (vooral) witte stof in frontale
kwab
> Werd toegepast als behandeling voor gedragsproblemen (ook kinderen!)
> 1949 Nobelprijs Moniz voor toepassing bij psychoses
> Resectie bepaalde delen nog steeds toegepast voor klinische doeleinden bv. epilepsie,
experimenteel vandaag vooral bij dieren
, 2.1 Radiofrequente (RF-) laesie
= Er wordt een draadvormige elektrode in de hersenen gebracht waarvan enkel de punt niet
geïsoleerd is. Doorheen de draad gaat een hoog- radio- frequente wisselstroom. Deze vernietigt alle
weefsels in de nabijheid van de elektrode (zowel cellichamen als axonen).
De plaatsing van de draad gebeurt dmv. een stereotactisch apparaat dewelke de schedel fixeert. De
coördinaten van de doelregio worden bepaald obv anatomische referentiepunten en stereoactische
atlas (scan). Het stereotactisch apparaat brengt de electrode obv coördinaten naar de doelregio.
Nadeel: nog altijd redelijk grof
2.2 Excito-toxische laesie
= Een cannula (dun metalen buisje) wordt ingebracht en infuseert een exciterend aminozuur (bv.
kaïnezuur) via een buisje in de hersenen. Door overstimulatie worden cellichamen vernietigt, maar
deze methode spaart de nabijgelegen axonen. Dit wordt ook geplaatst dmv een stereotactisch
apparaat.
2.3 Immuunmethodes
Hiervoor zijn twee dingen nodig: een toxische proteïne (bv. saporine) en een antilichaampje. De
toxische proteine wordt gekoppeld aan antilichaampjes. Deze antilichaampjes binden zich selectief
aan bepaalde eiwitten die enkel voorkomen in specifieke neuronen.
Die selectiviteit is niet alleen op basis van locatie, je hoeft eigenlijk niet eens te weten waar precies.
De antilichaampjes gaan gewoon circuleren en zich enkel binden aan de specifieke neuronen.
Experimentele ablatie in het algemeen
Voordelen Nadelen
+ Deze methoden laten onderzoeken van - Al deze methoden zijn onomkeerbaar >
causale verbanden toe. impliceert between-subjects methodes (grotere
groepen nodig om op te testen)
- Al deze methoden zorgen voor bijkomstige
schade en leed > noodzakelijk
controleprocedures (sham laesie)
3. Tijdelijke beïnvloeding
3.1 Lokale anesthesie (chemische inhibitie)
= Een lokale injectie van bv. muscimol, een GABA agonist; deze voorkomt het doorgeven van
actiepotentialen in een welbepaalde regio. Dit zorgt voor een tijdelijke verstoring van activiteit in
deze regio.
3.2 Elektrische stimulatie
= Er wordt een elektrode ingeplant die cellen exciteert dmv elektrische stimulatie (lijkt daardoor op
de RF laesie qua techniek). Deze activeert zowel cellichamen als passerende axonen in de
desbetreffende regio. Ongeacht of ze een inhiberende of exciterende rol in hun netwerk hebben,
worden deze betrokken in diverse neurotransmittersystemen.
,Deze methode is weinig specifiek en weinig ecologisch valide. Klinische toepassingen hiervan
gebeuren door deep brain stimulation (implantaat) bv. bij de ziekte van Parkinson, OCD, Tourette,
chronische pijn…
3.3 Chemische beïnvloeding
= Er worden via een infusie met een cannula exciterende aminozuren zoals kaïnezuur en glutamaat
binnen gebracht. Deze stimuleren iets specifieker, enkel de soma en dendrieten (niet de axonen).
Maar ook hier stimuleren deze ongeacht of de neuronen een exciterende of inhiberende rol hebben
in hun netwerk of betrokken zijn in diverse neurotransmittersystemen. Dit maakt deze techniek ook
weinig specifiek en weinig ecologisch valide.
3.4 Optogenetica
= Hier worden lichtgevoelige proteïnen gebruikt. Bv. ChR2 (komt uit groene algen), wanneer deze
proteïne geraakt wordt door blauw licht, komt er een influx van positief geladen deeltjes (Na, K, Ca2)
wat zorgt voor een depolarisatie/excitatie van de cel.
Bv. NpHR (bacteriële oorsprong), wanneer deze geraakt worden door geel licht, komt er een influx
van negatief geladen deeltjes (CI) wat zorgt voor hyperpolarisatie/inhibitie van de cel.
Deze lichtgevoelige proteïnen worden geinjecteerd adhv genetisch gewijzigde virussen die
neuronen infecteren en zorgen voor de productie van lichtgevoelige proteïnen. Om licht aan de
neuronen te kunnen brengen, worden er gaatjes in de schedel van het proefdier gemaakt waar led-
lampjes worden in gestoken. Voor dieper gelegen kernen wordt er gebruik gemaakt van optische
vezels.
3.5 Non-invasieve hersenstimulatie
Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)
= Hiermee kan een functie van een bepaalde regio worden geëxciteerd of geïnhibeerd dmv sterke
magnetische pulsen. Klinisch wordt dit toegepast vooral bij depressie en diagnostiek van functies.
Transcraniële direct current stimulatie (tDCS)
= Met deze techniek wordt de prikkelbaarheid van neuronen verhoogd of verlaagd (itt TMS kan
tDCS neuronen niet laten vuren). => Modulerende vorm van stimulatie, gaat versterken of
verzwakken. De psychologische context is dus belangrijk.
Het werkt ook minder focaal dan TMS want de elektrische stroom gaat zich ook een beetje
verspreiden doorheen hersenvocht.
3.6 Targeted mutation
= Gemuteerde genen worden ingebracht in de chromosomen. Dit kan de gebruikelijke aanmaak van
bepaalde proteïnen verhinderen/verstoren. Knock-out genen verhinderen de genetische expressie
(gebruikelijke productie van een bepaalde proteïne).
Knock-in genen stimuleren de gebruikelijke productie van een bepaalde proteïne of zorgt ervoor dat
een bepaalde proteïne zal geproduceerd worden die normaal niet geproduceerd wordt.
=> Staat onder tijdelijke beïnvloeding omdat het mogelijk zou zijn om voorwaardelijke knock-out
genen in te brengen in een chromosoom. Deze zouden enkel werken nadat er een bepaalde
substantie is toegediend.
, Andere vormen van tijdelijke beinvloeding: psychofarmaca, ECT, neurofeedback…
Observeren van structuur
1. Histologische methoden
Histologie = weefselleer
1ste stap perfusie: verwijdering van al het bloed uit het brein, spoeling dmv zout, fixatiemiddel door
bloedvaten gepompt.
2de stap fixatie: weefsel wordt in fixatiemiddel geplaatst (meestal formol) om decompositie tegen te
gaan.
3de stap versnijden: microtoom (soort mes) of cryostaat (bevriezen van weefsel)
4de stap kleuring
> bv. Nissl; korreltjes wat duidt op aanwezigheid van RNA en dus proteïnesynthese. Deze Nissl
lichaampjes zijn enkel aanwezig in de soma en dendrieten van neuronen en ook in gliacellen.
> immunocytochemie: antilichaampjes voor een specifieke peptide of proteïne worden gekoppeld
aan kleurstofmolecules (zelfde principe als de experimentele ablatie immuunmethode). Deze worden
zichtbaar gemaakt door licht ve bep golflengte er op te schijnen.
5de stap observatie
> Lichtmicroscoop (ongedetailleerd, enkel dunne secties)
> Transmissie – electronenmicroscoop (tot op niveau van vesikels en celorganellen)
> Scanning (minder vergroting, maar wel 3D)
> Confocale laserscanning (kan in dikkere secties, zelfs levend weefsel, maar cellen moeten
gefluoriscerend gekleurd worden dmv immunocytochemie)
2. Tracing
2.1 Anterograad
Naar welke structuren sturen neuronen hun output? Op welke neuronen oefenen neuronen in een
bepaalde regio een invloed uit?
=> volgen van Efferente axonen = anterograad labelen
Hiervoor worden chemische substanties gebruikt zoals PHA-L, de celkernen (soma) en dendrieten
nemen deze op maar omliggende axonen niet. Dan neemt er axoplasmatisch transport naar de
eindknopen plaats en vervolgens worden deze opnieuw zichbaar gemaakt door immunocytochemie.
2.2 Retrograad
Van welke structuren ontvangen neuronen in een bepaalde regio axonale input? Welke neuronen
oefenen invloed uit op neuronen in een bepaalde regio?
=> Volgen van Afferente axonen = retrograad labelen
Hiervoor worden chemische substanties gebruikt zoals fluorogold, deze wordt enkel opgenomen
door de eindknopen, vervolgens gaat dit naar de soma door retrograde axoplasmatisch transport
en nadien opnieuw zichtbaar gemaakt door immunocytochemie.
Anterograde en retrograde tracing brengt maar 1 stap in een keten van neuronen in kaart
(vertrekken of toekomen).
