02/06/2020 HC 01: Human Neurophysiology 2020 Kick-off
Human brain project = brein nabootsen en metingen daaraan doen, centrale computer die
een hoge kwaliteit heeft van het brein> goede schatting van hoe het echte brein in mensen
werkt ipv. muizen en ratten om onderzoek aan te doen.
BRAIN = betere monitoring van individuele cellen (Amerika). Allebei de projecten kwamen
voort uit het Human Genome Project waaruit bleek dat ze onderzoek konden doen op zo’n
grote schaal (grote investering). Kunnen leiden tot grote breakthroughs voor betere science
en kansen.
Er is een paradigma shift geweest vanaf de jaren 90, waarbij men ervan uit ging dat de
functie van het brein meer was dan perceptie van jouw omgeving > functie en karakter van
spontane brein activiteit werd interessanter. Default mode netwerk is een groot breinsysteem
(medial frontal oa.) en is metabolisch het meest actief en vooral actief wanneer je helemaal
niets doet. Daarom wordt het ook wel de brain’s dark energy genoemd. Misschien heeft
deze regio meer te maken met hoe wij herinneringen vastleggen en onszelf zien etc. Eén
manier om de default netwerk te testen, is te vragen om mensen te laten resten en brein
activiteit meten (eyes closed wakefull rest). Voordelen > makkelijk te meten + hardware en
software tools hebben ons de mogelijkheid gegeven om veel data te ontrekken hieruit +
gelijke sensitiviteit voor ziekte (neurodegenerative disorders zijn abnormaal denken,
bewegen etc. > at rest meten geeft meer info over pathofysiologie in tegenstelling tot goal
directed task metingen).
Je kan interessante data verkrijgen via neuroimaging via resting-state physiology over wat
mensen voelen en denken. Hij wilde de brug leggen tussen wat we meten + wat de
proefpersoon ervaart via de Amsterdam Resting-State Questionnaire. Gebasseerd hierop
krijgen we een kwantitatieve map van inner experiences. Het vertelt wat mensen ervaarde
tijdens dit experiment en we kunnen kijken naar individuele patiënten en de scores
vergelijken met elkaar en dit kunnen we gebruiken bij fMRI om individuele variantie terug te
leiden naar activiteit in het brein.
Deadlines:
- 9 juni Research Proposal written max 2 pagina’s
- 10 juni feedback geven op anderman zijn research proposal
- 11/12 juni 7-minutes group presentation van research proposal (10%) > literatuur
opzoeken om aan de hand van de data een research proposal opstellen.
- 23 juni Poster symposium > 7-10 minute presentations 40% van het cijfer
Inhoudelijk college
Reading material (lezen deze week):
- A wandering Mind is an Unhappy Mind
- The ARSQ 2.0 reveals age and personality effects on mind-wandering experiences
Wat is cognitieve neuroscience?
Gecombineerde studie van mind en brein. Het is geen oude discipline (30-40 jaar oud). EEG
is een relatief oude techniek en andere tools (MRI/fMRI) hebben revolutionized de manier
waarop we neuroimaging kunnen doen. Het maakt het mogelijk om de biologie te ontdekken:
conscious experience, unconscious processes en disordered mind. We kunnen
,experimenten hierop baseren om dit te meten. Ook willen ze cognitive imaging ook
gebruiken op de lange termijn voor het verbeteren van diagnose en treatment van brain-
disorders. Hoe het brein georganiseerd is, is ook handig voor de ontwikkeling van AI.
Neuroimaging technieken:
- Positron emission tomography (PET) > attach radioactive materiaal aan bijv. suiker
die ophopen in regionen waar veel glucose wordt gebruikt. Als het decays > positron
kan een elektron tegenkomen en leidt tot 2 gamma rays die gedetecteerd kunnen
worden. Afhankelijk van welke sensors geactiveerd worden, kunnen we herleiden
waar de glucose zat. De temporal resolutie is heel laag, dus moet je lang detecteren
om voldoende gamma rays gedetecteerd te hebben. PET is een absolute meting van
metabolisme. Het brein verbruikt veel energie en verschillende breinregionen hebben
verschillende glucose gebruik tijdens verschillende taken die je uitvoerd. Je kan
averaged difference images waarbij je contrasteert tussen twee taken zie je welke
brein regionen vooral geactiveerd zijn (subtractions) > functional specialisation van
het brein. Het maakt mogelijk om non-invasief de brein activiteit te meten.
- fMRI > heeft PET voor een groot deel vervangen met een betere spatial en temporal
resolutie en is etisch gezien veiliger. De bold response wordt gemeten > blood
oxygenatie ratio > neuronale activiteit in een breinregio deze regio zal bloed
aantrekken voor zuurstof en nutriënten > radioactive sugar zal daar consumed
worden en meer radioactief materiaal zal daar accumuleren > ask voor fresh blood >
hemoglobin oxygenated en zal stijgen in deze area > deoxygenated/oxygenated
hebben verschillende magnetic properties en kan je deze verschillen in
hemodynamic response meten via MRI. fMRI meet delayed neuronal activity (real-
time is elektrisch wat je zou moeten meten).
Je ziet met fMRI welke breinregionen zijn betrokken bij de taak, als je dit repeatedly doet >
statisticilaly significant signal-to noise-ratio. 95% van het volume van het brein verandert zijn
hemodynamic respons bij zo’n simpele letter number response. Elke operatie met
consicouness moet je kijken dus naar het hele brein en speelt waarschijnlijk een rol. Het
oude beeld was dat als je reste, dat het brein niet actief was en als je een task deed dan wel
> dit verschil hiertussen zou vertellen welke brein regionen involved zijn in de task. Nu weten
we dat als we niets doen er toch breinactiviteit is. Als je een cognitive task doet, dan lichten
breinregionen meer op. 1997 > resting state als een referentie voor een active state> leidde
de active state niet altijd tot meer activiteit van de brein regionen. Systematic decrease in
sommige brein regionen in metabolisme activiteit als gevolg van het uitvoeren van een task.
Het lijkt dat sommige breinregionen die heel actief zijn gedurende niets doen, dalen in
activiteit tijdens een task (default network > brein systeem wanneer je niets doen en als je
wel iets gaat doen, neemt de activiteit hiervan af).
Deze breinregionen (default network) zijn correlated ondanks dat ze ver uit elkaar liggen
(correlated BOLD signalen gedurende rust). Deze netwerken werden geídentificeerd voor
task-induced decreasing activiteit. Als we correlate/indentificeren alle brein regionen die
hierbij betrokken zijn > default network eruit krijgen. Veel brein netwerken (functionele
systemen) distrubuted zijn en synchronized. Het geeft ons de mogelijkheid om deze
functionele netwerken in consciouness te testen na ze geïdentificeerd te hebben. Ze hebben
dit toegepast op verschillende brein disorders.
,Er was little en indirect bewijs voor de functionele rol van het default mode network dit moest
nog achterhaald worden. Dus gingen ze kijken naar brein regionen die oplichte door
planning the future of moral decision making. Mediale voorbrein, temporale brein en cortex
cingularis posterior. De default network verschilt tussen gezonde mensen en mensen met
bijvoorbeeld ADHD.
Waarom is mind wandering belangrijk?
William James pionering psychologist zei dat een deel wat we perceive komt uit sense van
een object en een deel (grootste deel) komt uit ons eigen hoofd. 5000 deelnemers een app
instaleren die random afgaat op een dag en moet de particiapnt 3 vragen beantwoorden. Dit
leidde tot vele responses en wat je kon zien dat 47 % van de tijd de proefpersonen zeiden
dat ze dachten aan iets anders dan wat ze aan het doen waren. Een wandering mind is an
unhappy mind. Om dit type research open te breken is een questionnaire geopend >
systematische manier over wat mensen denken/voelen tijdens de rest-time (mind-
wandering).
A model van resting-state cognition gebaseerd on factor analyses met 10 dimensies waarbij
voor elke dimensie 3 vragen zijn die daaraan gekoppeld zijn. De questionnaire wordt
gebruikt in grote cohorten en deze kennen verschillende labels (comfort, discontinuity of
mind). Als mensen zich heel comfotabel zijn hebben ze lage discontinuity of mind en
andersom hebben mensen het gevoel dat ze minder invloed hebben op hun gedachten. Er
zijn ook domeinen die geen correlatie hebben, maar theory of mind en planning hebben een
positief verband.
Je krijgt resting-state brain activiteit via EEG en de questionnaire resultaten als cognitie
materiaal. De papers moet je lezen om te begrijpen wat de motivatie is, verschillende
dimensies van de questionnaire begrijpen. Mensen met autisme laten zien dat volgens de
questionnaire minder theory of mind en somatic awareness, minder comfortabel en meer
discontinuitiy of mind. Mensen met autisme doen weinig als ze rusten en imagined talking to
myself doen ze meer.
Eén van de dingen die uit het onderzoek naar de default network komt > perioden van
attentie tot inner surface en dan is default network actief en goal directed behaviour
netwerks minder actief. Wat ze postuleerden is dat de attentie fluctueert tussen
external/internal environment. Soms mind wander je voor een seconde en daarna je
aandacht weer te richten op external environment. Een visueel experiment om mind
wandering te onderdrukken door een boring task (afbeeldingen van bloemen). Ze lieten deze
zien voor 600 ms en soms blijft het 1200 ms op het scherm en je weet niet welke langer blijft
en je moet je aandacht er de hele tijd bij houden, om deze afbeelding eruit te pikken. Als je
start mind-wandering zal je dit niet opmerken > hoe snel + hoe meer je oppikt vertelt iets
over hoeveel je mind-wandered. Je kan individuele variantie zien in de respons en relateren
aan EEG.
02/06/2020 HC 02: Neuronal basis of EEG and ERPs
Brein activiteiten meten we via EEG.
Waarom onderzoek met EEG:
- Fundamentale kennis en nieuwsgierigheid van waar, hoe en wanneer en geeft ons
de mogelijkheid om een reflectie te krijgen van miljoenen neuronen dat iets samen
, doen.
- We kunnen free will bestuderen aangezien we kunnen tracen welke activiteiten
ervoor komen en welke erna
- Computerinterfaces en tegenwoordig is het goedkoper geworden en veiliger (smart
watch). Binnen 3 jaar ongeveer wireless headphones met EEG dat maar 50 euro zal
kosten en kan je continu het EEG signaal meten via je smartphone.
- Consciousness > activeren van oscillations uit verschillende brein regionen door de
tijd heen. Als je het omgekeerd wordt en heel kort (het gezicht) dan zien ze niet de
activatie die eerst gezien werd. Zo is je visual system niet getraind om dit te
herkennen. Eigenlijk manipuleren van wat je ziet in de central stimuli om te begrijpen
hoe deze herinnering gevormd wordt.
- Nog meer belangrijk = brain disorders (willen begrijpen). 35% van de
gezondheidskosten van de EU zijn besteed aan brain related disorders en 50% van
de brain disorders worden getreat en dat het gedetecteerd wordt. Potentieel voor
preventie, diagnose en therapieën (niet alleen geneeskunde, maar ook via apps die
symptomen van brain disorders herkennen en zit ook veel commerciële kansen
in).Specifiek voor EEG voor feedback on brein activiteit om deze zo aan te passen
en via plasticiteit mechanismen kunnen we dit ook daadwerkelijk moduleren. Dit blijkt
voor sommige brein aandoeningen een beter effect + langer dan geneesmiddelen.
EEG is ook achter andere physiological measurments. Het heeft potentieel, maar waarom
loopt EEG achter (baby’s met veel complicaties (prematuur) kunnen toch in leven worden
gehouden, maar ze meten pulse, temperatuur en hartslag bij brein afwijkingen, maar
waarom meten ze geen EEG > data is wel beschikbaar, maar we kunnen deze afwijkingen
(brein disorders) nog niet verhelpen). We hebben nog geen goede diagnostische
markers/analysetechnieken om deze signalen die ingewikkeld zijn te begrijpen.
Voordelen van EEG:
- Directe reflectie van activiteit > informatieprocessing is geen hemodynamisch proces.
- Temporele resolutie is hoog en kent geen vertraging. fMRI en PET kennen een
minder goede temporal resolution. Op een centimeter na kan je achterhalen waar het
signaal vandaan kwam.
- Grotere specificiteit > microcircuits kunnen oscillations produceren en we kunnen
meerdere oscillations nemen van een brein regio, terwijl fMRI alleen in een cube
meer of minder energie kan meten in 1 seconde.
- Portable > EEG consumer variant om jezelf te leren mediteren bijvoorbeeld en snel
zal het in je headphones komen. MRI is veel duurder en totaal niet handbaar.
- Niet-invasief
- Beschikbaarheid
- Goedkoop
Hoe wordt EEG gemeten?
Een neuron heeft een celmembraan die verschillende ionen qua concentraties hanteert. Als
een neurotransmitter een receptor activeert (excitatie) > ionkanaal wordt geopend en
natrium stroomt naar binnen down his electrochemical gradient. Na/K pomp pompt het terug.
Voor een paar milliseconden zijn natrium naar binnen gestroomd en weer verwijderd >
speration of charge > electrical diapole moment en een electric field en komt voor in het
medium dat dit signaal kan doorgeven (water) en verspreid door de hersenen maar neemt
met afstand natuurlijk af net als een echo. Een elektrode buiten het hoofd (2 op
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 joyceburger71. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €2,99. Je zit daarna nergens aan vast.
