Resume
Samenvatting boek HBI
- Établissement
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Samenvatting boek HBI
[Montrer plus]
Livre connecté
Titre de l’ouvrage:
Auteur(s):
- Édition:
- ISBN:
- Édition:
Vendeur
S'abonner
Aperçu du contenu
HUMAN BRAIN IMAGINGCOLLEGE 1: INTRODUCTIE EN OVERVIEW
Als er iets gebeurt in het brein zijn er gevolgen
o Gezonde breinactiviteit en schade in het brein beide hebben gevolgen
o Architect met breinschade: kon zich niks meer inbeelden, heel belangrijk in zijn
job (slide 8)
Breinschade architect vergeleken met andere controlepatiënten
Er is overlap maar ook verschillen tussen deze personen, architect is de
enige met problemen in visueel inbeelden
Unieke schade architect: waarschijnlijk belangrijke plek voor visueel
inbeelden
Blauw: architect met zelfde schade maar geen probleem met visueel
inbeelden
Lange tijd: afbeeldingen van mensen met aura van straling rond hoofd, lijkt alsof er
licht uit het hoofd komt echte leven: kunnen signalen die worden uitgezonden door
iemands brein niet zien
o Maar: signalen zijn wel aanwezig in elke persoon
o Onderliggende fysiek principes klinken erg complex (bv.: “magentische
resonantie beeldvorming”) principes komen soms erg dicht bij optisch signaal
(zoals geschilderde aura’s)
Afgelopen decennia: wetenschappers’ mogelijkheid om breinsignalen te meten is
verbeterd
o 1930: EEG
o 1970: radiografische methoden belangrijk om structuur van brein te zien,
schade oppikken (bv.: Computertomografie)
o 1980-1990: positronemissietomografie en functionele magnetische
resonantiebeeldvorming belangrijk om functioneren van brein te begrijpen
o 1990-2000: decennium van het brein = evolutie die niet zonder kritiek is
enorm veel aandacht voor hersenen en veel geld ging er naartoe
Toename van applicatie methoden voor beelvorming van hersenen over alle
wetenschappelijke disciplines heen die brein, geest en gedrag onderzoeken
(slide 9)
1.1. BREIN ENTHOUSIASME: RELEVANTIE VAN HET ONDERSCHEIDEN VAN FEIT EN
FICTIE
Basiskennis over beelvorming van hersenen: mogelijk onderscheid tussen
wetenschhappelijk potentieel van methoden en wetenschappelijke fictie te maken
Voorbeelden media waarin ze neiging hebben zich te laten meeslepen (p. 2)
o 2009, Verbeke: hersenscan om te bepalen of iemand geschikt is voor de functie
Het eigen bedrijf van Verbeke kan dit voor u doen, voor slechts € 5.000
2024: hersenscans zijn nog steeds geen standaardpraktijk
o Hersenscans als bewijs in de rechtbank
Ter ondersteuning van de persoonlijkheidsbeoordeling
Controle over acties (bv.: minder activiteit in PFC dus minder controle over
acties, …)
Leugendetectie (bv.: www.noliemri.com): activiteit in specifieke regio’s
gebruiken om te bepalen of iemand aan het liegen is of niet
o MRI gebruikt om iemands bewustzijnsstaat te testen
Patiënten in aanhoudende vegetatieve toestand of ingesloten syndroom
Vraag om ja/nee-vragen te beantwoorden door twee heel verschillende
gebeurtenissen voor te stellen
Toegepast op voormalig premier van Israël, Ariel Sharon
o Hoop dat beeldvorming van hersenen een essentiele en nuttige tool is voor
objectieve diagnose van vele ziekten
Hoop komt overeen met werkelijkheid in geval van veel neurologische
syndromen (bv.: detectie en prognose van tumors)
Ook snelle progressie in neuropsychologische gevallen
1
, Maar minder vooruitgang voor psychiatrische en mentale syndromen:
depressie, autismespectrumstoornis, schizofrenie, ...
Verschillen op groepsniveau tussen normale en “zieke” hersenen
Maar niet groot en consistent genoeg om diagnose van een individueel
onderwerp mogelijk te maken
Voorbeelden hebben drie overeenkomsten
o Berichtgeving in media is gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek dat is
verschenen in peer-reviewed tijdschriften
o Wetenschap is in de eerste plaats op zichzelf geldig en belangrijk, en
onderzoeken vergroten onze kennis van functioneren van hersenen vaak op zeer
zinvolle manier
o Maar: informatie en beweringen die in populaire media terechtkomen, reiken
vaak veel verder dan oorspronkelijke reikwijdte van deze rapporten
Belangrijke rol van diepgaande kennis hebben van betrokken methodologie,
die nodig is om ware potentieel van deze technieken te beoordelen kennis
is noodzakelijk om te voorkomen dat u slachtoffer wordt van
overenthousiasme of overmatig scepticisme
Neuro-sceptisisme en de media (p. 5)
o Hersenbeeldvorming als neo-frenologie?
Neofrenologie: idee dat je functies in brein kan lokaliseren maar ook dat
wanneer je een dunk hebt in schedel je een of andere persoonlijkheid hebt…
niet empirisch gevalideerd overgebleven: verschillende functies in
verschillende breinregio’s
o Deze cursus: is relevant … en het is veel meer dan dat!
o Probleem met gebruik en begrip van hersenwetenschap in populaire media
Neigt naar sciencefiction
Gegevens/methoden ondersteunen geen sterke conclusies
Neuromanie van neurofielen en neurohawks leidt tot neurononsense,
neurotrash en neurobabbel
Hersenhype in media mag dan voorbij zijn, het aantal wetenschappelijke
onderzoeken blijft toenemen
1.2. DE BASIS VAN NEURALE SIGNALEN
1.2.1. INFORMATIEOVERDRACHT IN NEURONEN
Neuronen zijn het meest centrale celtype voor hersenfuncties
Veel soorten neuronen die uit volgende delen bestaan: dendritische boom, soma
(cellichaam) en axon
Cellichamen van neuronen geconcentreerd in bepaalde structuren: grijze stof (bv.:
hersenschors)
o Andere concentraties van cellichamen onder cortex (subcorticale structuren)
worden kernen genoemd
Sommige neuronen hebben korte axonen die in de grijze massa achterblijven, maar
veel neuronen zijn via lange axonen verbonden met verre neuronen
o Al deze lange axonen vormen samen de witte stof
o Onder cortex neemt witte stof een groot volume in beslag, in perifere
zenuwstelsel vormen axonen zenuwbundels en -kanalen
Figuur 1.3. en 1.4. (p. 8)
o 1 post- en 3 pre-synaptische neuronen
o Neuron ontvangt input van andere neuronen (links): twee excitatorische
neuronen die ontvangende neuron meer “actief” maken, één inhibitorische nruon
die ontvangende neuron minder “actief” maakt
o Zonder input (in rust): rustpotentiaal op cellmembraan elektrisch
potentiaalverschil tussen binnen- en buitenkant van neuron
In rust bedraagt dit potentiaalverschil -70 millivolt (mV) startpunt in
schematische potentiële functie die onderaan figuur 1.4 wordt weergegeven
o Neuron ontvangt input van andere neuronen door afgifte van een
neurotransmitter bij synapsen in dendritische boom van ons neuron
Receptoren in membraan van neuron reageren op NT en verstoren zo het
rustpotentiaal
2
, Richting van effect verschilt tussen NT en, afhankelijk van welke NT wordt
vrijgegeven, worden neuronen excitatorisch of inhibitorisch
NT van een exciterend neuron zal potentiaalverschil minder negatief
maken (depolarisatie), dus de -70mV zou -65mV kunnen worden (bv.:
glutamaat)
NT van een inhibirend neuron zal potentiaalverschil negatiever maken
(hyperpolarisatie) (bv.: GABA)
o Veranderingen in potentiaalverschil vinden oorsprong in dendritische boom van
neuron worden door celmembraan van soma doorgegeven naar punt waar
axon begint = "axonheuvel" genoemd
o Wanneer potentiaalverschil een kritisch niveau bereikt (meestal bij -55 mV)
Verschil tussen binnen- en buitenkant van neuron klein: reeks gebeurtenissen
op celmembraan plotselinge verdere afname van potentiaalverschil, een
overshoot zodat het verschil zelfs positief wordt zeer snel herstel van een
negatief verschil
Deze snelle veranderingen in potentieel nemen zeer karakteristieke vorm
aan: het actiepotentiaal (figuur 1.3.B)
o Schematische potentieel onder figuur 1.4 toont drie van dergelijke AP's gezien
hun scherpte worden AP's ook wel "spikes" genoemd
AP's beginnen bij axonheuvel dicht bij soma, worden snel door axon
getransporteerd, helemaal naar andere uiteinde, waar axon splitst in fijne
vertakkingen die bij synapsen terechtkomen
Komst van een AP van ons neuron veroorzaakt vrijkomen van NT's verhaal
herhaalt in volgende neuron dat van membraanpotentiaal verandert
o Postsynaptische neuron zal input die het ontvangt over alle inputneuronen en
over tijd heen integreren door effect dat vrijgegeven NT's hebben op
postsynaptische potentieel
Figuur 1.4: effect van elke AP die wordt "afgevuurd" door inputneuronen en
resulteert in NT-vrijgave
AP in een exciterend neuron: curve van potentiaal omhoog en wordt
minder negatief
AP in een inhiberend neuron: curve daalt naar meer negatieve waarden
Wanneer er voldoende vaak prikkelende input wordt ontvangen:
membraanpotentiaal bereikt kritische niveau en AP wordt geactiveerd
Verschillende AP's volgen omdat er meer prikkelende input wordt ontvangen
1.2.2. SIGNAALVERWERKING
Veranderingen in membraanpotentiaal over soma en axonheuvel (figuur 1.4): vormen
signaal dat zeer gedetailleerde info geeft over wat er met neuron gebeurt
o Vat samen hoeveel input neuron ontvangt, relatieve mate van prikkelende en
remmende input, en wanneer een AP wordt geactiveerd geeft niet volledige
verhaal weer.
o Bv.: twee rode neuronen hebben elk hetzelfde effect op membraanpotentiaal en
kunnen dus niet worden onderscheiden m.b.v. dit signaal
Feit dat postsynaptische neuron een AP afvuurt, vertelt niet welk
presynaptisch neuron de depolarisatie heeft veroorzaakt
Fluctuerende membraanpotentiaal, als slechts één signaal, is zeer nuttig om
een samenvatting te geven van wat er gebeurt
Methoden om membraanpotentieel direct te meten en hoe dit in de loop van de tijd
verandert
o Bv.: patch-clamping met punt van pipet wordt een deel van membraan
afgezogen en vervolgens wordt membraanpotentiaal gemeten (zeer invasief)
Vereist een zeer stabiel substraat dat alleen haalbaar is in een streng
gecontroleerd dierexperiment & wordt meestal toegepast op in vitro
hersenschijfjes i.p.v. op levende dieren
Wordt niet gebruikt in menselijk onderzoek
Is enige methode waarmee we veranderingen in membraanpotentiaal
getrouw kunnen meten
3
, o Zullen dit signaal gebruiken om verschillende concepten over signaalverwerking
uit te leggen, die ook een terugkerend thema zullen zijn voor signalen die we bij
mensen kunnen meten
1.2.2.1. FREQUENTIE
Frequentie: snelheid waarmee een signaal verandert in een bepaalde dimensie (bv.:
tijd of ruimte)
o In tijdsdomein wordt frequentie uitgedrukt in Hertz (Hz), waarbij tijdseenheid een
seconde is
o Frequentie met frequentie 1 Hz: signaal dat één keer per seconde op en neer
gaat volledige periode (omhoog en omlaag) duurt precies één seconde
o Biologische signalen bevatten nooit slechts één frequentie, kunstmatige signalen
kunnen dat wel
Bv.: een zuivere toon bestaat uit een sinusoïdale geluidsgolf (= simpelste
signaal) van slechts één frequentie
o Biologische signalen (= complexe signalen) bevatten deelsignalen of
frequentiecomponenten hebben elk een andere frequentie, variërend van
langzaam tot snel (bv.: 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz, …)
Elke component wordt bepaald door drie parameters: frequentie, amplitude
(hoeveel het op en neer gaat, pijl in afbeelding links) en fase (wanneer het
op en neer gaat, afbeelding rechts: verschillende fase)
Afgezien van veranderingen die kunnen worden teweeggebracht door deze
parameters te wijzigen, zijn componenten hetzelfde
Bij meeste signaalverwerkingsmethoden worden sinusoïdale functies
gebruikt, die inderdaad worden gekenmerkt door frequentie, amplitude en
fase
Frequentie spectrum
o Bereik van frequenties in een signaal is niet oneindig meetbereik wordt
frequentiespectrum genoemd
o Hoogste frequentie die kan worden gemeten
Beperkt door hoe vaak signaal wordt gemeten, m.a.w. samplingfrequentie
Bv.: lichaamsgewicht 1x/dag meten schommelingen in gewicht over dagen
heen vastleggen, niet schommelingen binnen een dag
½ x sampling frequency (bv.: met frequentie van 1x/dag kan je alleen
getrouw fluctuaties vastleggen die langzamer zijn dan twee dagen, of helft
van samplingfrequentie)
(Nyquist sampling theorema)
o Laagste frequentie die kan worden gemeten
Beperkt door hoe lang het signaal wordt gemeten
Bv.: als signaal twee seconden wordt gemeten met hoge samplingfrequentie
mogelijk om frequentiecomponenten vanaf 0,5 Hz en hoger te registreren,
maar frequenties daaronder niet
Limiet wordt gegeven door 1 gedeeld door aantal seconden gemeten
o Filteren: specifiek deel van gemeten frequentiespectrum wordt verzwakt
Laagdoorlaatfiltering: lagere/langzamere frequenties niet gewijzigd,
hogere/snellere worden verzwakt/verwijderd (=smoothing)
Hoogdoorlaatfiltering: hogere frequenties gaan door filter en lagere
frequenties worden verzwakt
Banddoorlaatfiltering: bepaald bereik van "band" van frequenties mag door
filter gaan, alle frequenties onder en boven dit bereik worden verzwakt.
o Oefening: beschrijf dit signaal in termen van componenten (slide 29)
Traag omhoog, dan sneller, grote veranderingen, … type taal die wordt
gebruikt
Mathematische routines: nummers
toevoegen aan beschrijving van
signaal hoe traag omhoog?
Spectogram
o Figuur 1.5: illustratie van
signaalverwerking
4
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur julietielemans. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €7,66. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
80467 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans