Dit is een samenvatting van het boek 'Principles of Cognitive Neuroscience'. In deze samenvatting worden de volgende hoofdstukken uit het boek behandeld: H 2, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14.
Samenvatting Cognitive Neuroscience
BOEK
H2 – The methods of cognitive neuroscience
Het doel van de cognitieve neurowetenschap is om cognitieve processen en gedrag uit te
leggen aan de hand van structuur en functies van de hersenen en andere delen van het
zenuwstelsel.
Onderzoek binnen de neurowetenschap kan opgedeeld worden in 2 categorieën:
1. Bestuderen van cognitief gedrag wanneer het brein verstoord is (trauma, beroerte,
ziekte)
2. Meten van hersenactiviteit tijdens het uitvoeren van cognitieve taken
Een van de eerste methoden om cognitieve functies van de hersenen te onderzoeken was
met behulp van intracraniale stimulatie. Omdat er geen pijnreceptoren zijn in de hersenen,
kan dit gedaan worden terwijl diegene bij bewustzijn is. Penfield deed dit met behulp van
elektrische stimulatie. Hij behandelde mensen met heftige epilepsie door de hersendelen die
daarbij betrokken waren te verwijderen. Voordat hij dit deed, bracht hij met elektrische
stimulatie de hersenen in kaart. Op deze manier heeft hij de sensorische en motorische
cortex in kaart gebracht. Hij vond dat aangrenzende lichaamsdelen in de cortex ook
aangrenzend zijn. Homunculus
De klinisch pathologische methode is een van de oudste methodes om de neurale basis van
cognitieve functies te begrijpen. Er wordt dan gekeken naar welke symptomen er zijn en
waar de hersenschade heeft plaatsgevonden. Er kan dan gesteld worden dat het hersendeel
dat beschadigd is een kritieke rol speelt bij die functie. Een nadeel is dat hersenschade het
resultaat is van meerdere factoren die door de onderzoeker niet te controleren zijn.
Daarnaast is er ook variatie in hoe de cognitieve functies verdeeld zijn over de hersenen. Het
vergelijken van verschillende mensen kan daarbij helpen Overlappende hersendelen. Een
andere manier om dit te onderzoeken zijn door chirurgische laesies te maken in bepaalde
delen van de hersenen van proefdieren en vervolgens kijken of de functies nog goed
uitgevoerd kunnen worden. Nadelen zijn dat dieren niet makkelijk geïnstrueerd kunnen
worden om een cognitieve taak uit te voeren en je hebt daarnaast ook te maken met ethiek.
Een ander nadeel is diaschisis. Dit kan verwarring brengen bij het aanwijzen van functies.
Diaschisis Een laesie in een bepaald gebied kan ook schade in functies van andere
gebieden als gevolg hebben wegens de verbindingen.
Neuronen communiceren met elkaar door het afgeven en opnemen van neurotransmitters.
Dit proces kan verstoord worden door farmacologie (drugs) en verandering brengen in
cognitieve functies. Een vorm van farmacologisch onderzoek (1) is de cognitieve functies
testen van chronische gebruikers (verslaafden). Uit onderzoek komt naar voren dat cocaïne
de dopaminereceptoren activeert en dit heeft invloed op het beloningssysteem. Een andere
vorm van farmacologisch onderzoek (2) is door op een experimentele manier een bepaalde
,hoeveelheid van de substantie toe te dienen en vervolgens de cognitieve functies te meten
als reactie daarop. Een nadeel is dat dit vaak gedaan wordt door deze substantie in het bloed
te injecteren en hierdoor worden meerdere delen van de hersenen beïnvloed.
Agonisten Drugs die aan receptoren binden en deze activeren
Antagonisten Drugs die aan receptoren binden en deze remmen
Computerized Tomography (CT) Maakt gebruik van een röntgenstraling die om het hoofd
heen beweegt. Hierdoor kan een 3D beeld van de hersenen verkregen worden.
Magnetic Resonance Imaging (MRI) Aan de hand van radiogolven die weerkaatst worden
kan er een beeld van de hersenen vastgelegd worden.
Diffusion weighted imaging is een methode om vezelbanen van de hersenen in kaart te
brengen. Dit kan gedaan worden door de beweging van watermoleculen in de hersenen te
monitoren. Diffusion Tensor Imaging (DTI) is een techniek waarmee de richting van de
watermoleculen geregistreerd kan worden.
Intracraniële stimulatie Electroden worden tijdelijk of voor langere tijd in het brein
geplaatst. Matige elektrische stimulatie kan neuronen activeren. Sterke elektrische
stimulatie kan de normale functies onderbreken. Hiermee kan dus onderzocht worden hoe
het ontbreken van deze neuronen invloed hebben op cognitieve processen.
Extracraniële stimulatie Een minder invasieve techniek: Transcraniële Magnetische
Stimulatie. Hierbij wordt met behulp van elektrische stroming een snel veranderend
magnetisch veld op de schedel gegenereerd. Hiermee wordt een tijdelijke laesie gecreëerd.
Nadelen zijn dat de spatiële resolutie niet hoog is omdat meerdere delen van de hersenen
gestimuleerd worden. Daarnaast kunnen alleen hersendelen die aan het oppervlak liggen
gestimuleerd worden. Ten derde kunnen ongewild spieren van het hoofd gestimuleerd
worden. Een andere vorm van Extracraniële stimulatie is transcranial direct current
stimulation (tDCS). Hierbij worden er elektroden op het hoofd geplaatst die constant stroom
afgeven. De stimulatie is anodal (+) (activatie verhoogd) of cathodal (-) (activatie verlaagd).
Optogenetics Een nieuwe techniek waarbij een lichtgevoelig ion-kanaal open of dicht
wordt gezet met behulp van een laser. Een neuron vuurt doordat ion-kanalen op het
celmembraan opengezet worden. Op deze manier kan men neuronen of neuronale circuits
stimuleren. Genetisch materiaal van lichtgevoelige algen wordt ingebouwd in een dragende
virus en deze wordt geïnjecteerd in specifieke hersendelen.
Directe elektrofysiologische metingen:
- Extracellulair: Vindt buiten de cel plaats. Elektroden meten elektrische activiteit die
voortkomen uit actiepotentialen.
- Intracellulair: Elektrische activiteit wordt binnen het neuron zelf gemeten. Op deze
manier kan er veel gedetailleerdere informatie verkregen worden.
,Deze metingen worden vaak toegepast op dieren die bezig zijn met een specifieke taak,
vaak na een periode van training. Hoe een neuron vuurt als reactie op een stimulus kan
in kaart worden gebracht met behulp van een Peristimulus Time Histogram (PSTH).
Electroencephalogram (EEG) Elektrische hersengolven worden gemeten doormiddel
van elektroden die zich op de schedel bevinden. De spanning van elke elektrode wordt
vergeleken met de spanning van een referentie elektrode, die zich ergens anders
bevindt. Het signaal komt tot stand door opgetelde dendritische veldpotentialen van
een groep neuronen.
Local Field Potentials (LFP) Elektrische fluctuaties in en rond de dendrieten en
reflecteren variaties in polarisatie van dendrieten.
De meest gebruikte signalen die afgeleid worden van een EEG zijn de Event Related
Potentials (ERP). ERP zijn de opgetelde elektrische activiteit van populaties neuronen die
reageren op de specifieke events. De temporale resolutie is hoog omdat ERPs directe
metingen zijn van de fluctuaties. De verkregen ERPs worden beschreven naar hun
elektrische polariteit en de tijdsduur wanneer de piek was. Hierbij is N = Negatief en P =
Positief. Voorbeeld: N100 = Negatieve piek na 100ms. Spatiele resolutie van een ERP is
niet hoog.
Magnetoencephalography (MEG) Meet het magnetische veld en niet de elektrische
fluctuaties (EEG). Hiermee kunnen event-related magnetic field potentials (ERFs)
gemeten worden. ERF signalen komen voort uit elektrische stromingen in de dendrieten
die een magnetisch veld creëren. MEG is gevoelig voor activatie in de sulci maar niet
voor activatie in de gyri. Lokalisatie is makkelijker met MEG dan EEG. EEG signalen
kunnen belemmerd worden door de schedel. MEG heeft hier geen last van. Daarnaast
pikt MEG alleen signalen van de sulci op en dit maakt het ook makkelijker.
De hersenen gebruiken bijna 20% van de energie van het lichaam terwijl het maar
ongeveer 2% van de lichaamsmassa bezet.
Positron emission tomography (PET) Het isotoop zuurstof-15 wordt geïnjecteerd en
komt in de bloedbaan terecht. Het isotoop verdeeld zich over de hersenen waardoor er
meer van de radioactieve stof terechtkomt in gebieden die grotere activiteit vertonen en
dus een grotere fysiologische behoefte hebben. Wanneer een positron botst met een
elektron ontstaat een uitstoot van twee gamma stralingen. Deze stralingen worden
geregistreerd in de PET-scanner. PET-scans kennen enkele nadelen: het kan enige tijd
duren voordat het signaal sterk genoeg is. Hierdoor is men gelimiteerd tot block designs.
PET-scans hebben een lage temporele resolutie.
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) Actieve hersendelen gebruiken meer
zuurstof dan minder actieve hersendelen. Een fMRI meet de hoeveelheid zuurstof in de
hersenen en kan aan de hand hiervan meten welke delen het meest actief zijn. Wanneer
een deel actief is, wordt er oxyhemoglobine verbruikt. Er blijft dan deoxyhemoglobine
over. Oxyhemoglobine en deoxyhemoglobine zorgen voor verschillende magnetische
resonantie signalen die geregistreerd kunnen worden. Veranderingen in magnetische
, resonantie worden blood oxygenation level dependent (BOLD) signalen genoemd. fMRI
heeft betere temporele en spatiele resolutie dan PET.
Voor de analyse van een fMRI wordt er vaak gebruik gemaakt van een multivoxel
pattern analysis (MVPA). Hierbij wordt gekeken naar patronen die consistent actief zijn
bij een stimulus. Repetition supression is een andere manier om functionaliteit te
onderzoeken. Hierbij wordt er gebruik gemaakt van het feit dat hersendelen minder
actief worden bij regelmatige blootstelling aan dezelfde stimulus. In de fMRI wordt deze
techniek gebruikt in de vorm van fMRI adaptation. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat
wanneer een tweede stimulus repetition supression laat zien bij een tweede stimulus,
dan heeft deze stimulus dezelfde neurale basis als de eerste stimulus.
Co-activatie Verschillende hersendelen veranderen op dezelfde wijze als reactie op
een stimulus.
Resting state connectivity Zelfde activatie vindt plaats in verschillende hersendelen
zonder dat iemand een taak uitvoert. Onderzoeken laten zien dat hersendelen die
tegelijk actief zijn in ruststand, ook tegelijk actief zijn bij cognitieve taak. Dit laat zien dat
er een relatie is, het is nog niet duidelijk wat voor soort relatie.
Wanneer hersenen actief zijn, treden er hemodynamische veranderingen op. Hierdoor
verandert de hoeveelheid licht dat gereflecteerd wordt. Dit kan alleen gezien worden als
de schedel verwijderd is. Een non-invasieve manier is EROS. EROS heeft een hoge
temporele, maar lage spatiele resolutie.
*Tabel op pagina 73 voor overzicht imaging techniques*
Dubbele dissociatie Patiënt A heeft problemen met het uitvoeren van A maar niet van
B. Patiënt B heeft precies het omgekeerde.
Polymorfismen Variaties in een gen. Imaging genomics refereert naar het gebruiken
van technologie om te onderzoeken hoe deze genen tot uiting zijn gekomen.
H5 – Motor systems
Alle bewegingen in het lichaam worden aangestuurd door lower motor neuronen die zich in
de hersenstam en de ruggenmerg bevinden. Bij complexe sequentiële bewegingen zijn
projecties van upper motor neuronen in de cerebrale cortex (Primaire motor cortex en
andere motorgebieden) nodig. Deze gebieden worden gereguleerd door basale ganglia en
cerebellum. Cerebellum corrigeert fouten die gemaakt worden in bewegingen en is
belangrijk voor het leren van nieuwe bewegingen. Basale ganglia is vooral betrokken bij het
vergemakkelijken van simpele vormen van leren en het aansturen van
bewegingsopdrachten.
Apraxie Het niet vrijwillig kunnen uitvoeren van geleerde bewegingen, ondanks de
motivatie en fysieke capaciteit om deze beweging uit te voeren.
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper huseyin_99. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €7,48. Je zit daarna nergens aan vast.
