HOORCOLLEGES NEURO 25-26
Hoorcollege 1: Onderzoeksmethoden
Vanaf dit punt van het college gaat het over hoe we het brein kunnen onderzoeken,
verdeeld in drie onderdelen:
(1) structuur, (2) functie, en (3) manipulatie van hersenactiviteit. Elk onderdeel heeft zijn
eigen methoden, voor- en nadelen, en specifieke toepassingen.
1. Structuur van het brein
De belangrijkste techniek om de anatomie van het brein zichtbaar te maken is MRI
(Magnetic Resonance Imaging).
MRI werkt op basis van waterstofatomen die normaal willekeurig draaien. In een sterk
magnetisch veld gaan ze allemaal dezelfde kant op draaien. Een radiopuls duwt ze uit balans;
als ze terugvallen, komt er energie vrij. Die energie wordt opgevangen en verwerkt tot een
driedimensionaal beeld van het brein.
Een structurele MRI toont:
• Grijze stof (cellichamen van neuronen)
• Witte stof (axonen en verbindingen)
• Specifieke maten zoals:
o Corticale dikte: afstand tussen binnenste en buitenste grens van de cortex
o Oppervlakte van hersengebieden
o Volume (oppervlakte × dikte)
o gyrificatie: mate van vouwen van de hersenschors
Een tweede techniek is DTI (Diffusion Tensor Imaging).
- Dit is ook een MRI-techniek, maar hier wordt gekeken naar de richting waarin
watermoleculen zich bewegen in de witte stof.
, - Water stroomt vooral langs axonen. Zo kun je de verbindingsbanen tussen
hersengebieden zichtbaar maken.
- DTI laat dus de connectiviteit van het brein zien, niet de vorm.
2. Functie van het brein
Om hersenactiviteit te meten tijdens gedrag of taken, worden twee hoofdmethoden gebruikt:
fMRI en EEG. Deze geven informatie over functionele processen in het brein.
1. fMRI (functionele MRI) meet hersenactiviteit door veranderingen in het
zuurstofgehalte van het bloed .
▪ (BOLD-signaal: Blood Oxygenation Level Dependent).
▪ Actieve hersengebieden gebruiken meer zuurstof.
▪ De techniek meet dus indirecte activiteit, niet de elektrische signalen zelf.
Belangrijk om te onthouden:
• Je krijgt meerdere scans achter elkaar (ongeveer elke 2 seconden) → dus een
tijdsverloop van hersenactivatie
• Je kunt verschillen tussen condities (bijv. taak A vs. taak B) of groepen (kinderen vs.
volwassenen) in kaart brengen
• De ruimtelijke resolutie is hoog (je ziet precies waar iets gebeurt), maar de
temporele resolutie is laag (je ziet minder goed wanneer iets gebeurt).
• Daarnaast is het een niet-invasieve onderzoeksmethode, maar wel erg duur en
gevoelig voor beweging.
, 2. EEG (Elektro-encefalografie) meet elektrische signalen van neuronen via
elektroden op de schedel.
o Hersencellen communiceren elektrisch;
o EEG registreert die activiteit via een badmuts met vaak 64 of meer elektroden.
Kenmerken van EEG:
• Uitstekende temporele resolutie (activiteit tot op de milliseconde zichtbaar)
• Mindere ruimtelijke resolutie (moeilijk te zeggen wáár precies iets gebeurt, vooral
diep in het brein)
• Altijd hersenactiviteit, ook tijdens slaap of coma
• Het is ook goedkoper dan FMRI
• Het is alleen moeilijker om iets te zeggen over de diepgelegen hersengebieden en
vergt veel voorbereidingstijd
Een specifieke toepassing is ERP (Event-Related Potentials):
• Als je eenzelfde stimulus meerdere keren aanbiedt (bijvoorbeeld een afwijkend
geluid tussen standaardgeluiden), dan kun je de gemiddelde elektrische respons
meten.
• Dit laat zien hoe snel en sterk de hersenen reageren op betekenisvolle prikkels.
3. Manipulatie van hersenactiviteit
Naast meten willen onderzoekers soms ook ingrijpen in het brein om causale verbanden te
ontdekken. Hiervoor zijn er drie hoofdmogelijkheden:
, 1. TMS (Transcraniële Magnetische Stimulatie): een magnetische spoel boven
het hoofd wekt een elektrisch veld op dat tijdelijk een hersengebied verstoort.
Daardoor kun je zien welk gedrag verandert als dat gebied wordt
uitgeschakeld.
Bijvoorbeeld: kun je een taak nog uitvoeren als de motorische cortex tijdelijk
verstoord wordt?
2. DBS (Deep Brain Stimulation): hierbij worden elektroden diep in de
hersenen geïmplanteerd om continu elektrische stimulatie toe te dienen. Wordt
onder andere gebruikt bij de behandeling van Parkinson en OCD.
3. Drugsmanipulatie: door het toedienen van medicijnen of drugs verander je de
beschikbaarheid van neurotransmitters zoals dopamine of serotonine. Dit
beïnvloedt de communicatie tussen hersencellen en kan gedrag beïnvloeden.
Deze methoden worden vaak gebruikt om niet alleen correlaties, maar ook oorzakelijke
relaties tussen hersenfunctie en gedrag aan te tonen.
SAMENGEVAT:
Methode Wat meet het? Resolutie Voordelen Nadelen
MRI Structuur (vorm, Hoog (ruimte) Niet-invasief, Duur, gevoelig voor
volume, dikte) gedetailleerd beweging
DTI Connecties (witte Middel Laat Alleen richting van
stofbanen) verbindingen waterdiffusie
zien
fMRI Functie via Hoog (ruimte), Laat actieve Indirecte maat,
zuurstofverbruik laag (tijd) gebieden zien gevoelig voor
beweging
EEG Elektrische activiteit Laag (ruimte), Goedkoop, Slechte lokalisatie,
hoog (tijd) snelle metingen oppervlakkig
TMS Manipuleert functie Specifiek Causaal bewijs Tijdelijk, niet diep
tijdelijk gebied mogelijk gelegen gebieden
DBS Stimuleert diep Zeer gericht Klinisch Invasief
hersenweefsel toepasbaar
Drugs Wijzigt Systemisch Natuurlijke Niet specifiek voor
neurotransmissie beïnvloeding één hersengebied
Hoorcollege 1: Onderzoeksmethoden
Vanaf dit punt van het college gaat het over hoe we het brein kunnen onderzoeken,
verdeeld in drie onderdelen:
(1) structuur, (2) functie, en (3) manipulatie van hersenactiviteit. Elk onderdeel heeft zijn
eigen methoden, voor- en nadelen, en specifieke toepassingen.
1. Structuur van het brein
De belangrijkste techniek om de anatomie van het brein zichtbaar te maken is MRI
(Magnetic Resonance Imaging).
MRI werkt op basis van waterstofatomen die normaal willekeurig draaien. In een sterk
magnetisch veld gaan ze allemaal dezelfde kant op draaien. Een radiopuls duwt ze uit balans;
als ze terugvallen, komt er energie vrij. Die energie wordt opgevangen en verwerkt tot een
driedimensionaal beeld van het brein.
Een structurele MRI toont:
• Grijze stof (cellichamen van neuronen)
• Witte stof (axonen en verbindingen)
• Specifieke maten zoals:
o Corticale dikte: afstand tussen binnenste en buitenste grens van de cortex
o Oppervlakte van hersengebieden
o Volume (oppervlakte × dikte)
o gyrificatie: mate van vouwen van de hersenschors
Een tweede techniek is DTI (Diffusion Tensor Imaging).
- Dit is ook een MRI-techniek, maar hier wordt gekeken naar de richting waarin
watermoleculen zich bewegen in de witte stof.
, - Water stroomt vooral langs axonen. Zo kun je de verbindingsbanen tussen
hersengebieden zichtbaar maken.
- DTI laat dus de connectiviteit van het brein zien, niet de vorm.
2. Functie van het brein
Om hersenactiviteit te meten tijdens gedrag of taken, worden twee hoofdmethoden gebruikt:
fMRI en EEG. Deze geven informatie over functionele processen in het brein.
1. fMRI (functionele MRI) meet hersenactiviteit door veranderingen in het
zuurstofgehalte van het bloed .
▪ (BOLD-signaal: Blood Oxygenation Level Dependent).
▪ Actieve hersengebieden gebruiken meer zuurstof.
▪ De techniek meet dus indirecte activiteit, niet de elektrische signalen zelf.
Belangrijk om te onthouden:
• Je krijgt meerdere scans achter elkaar (ongeveer elke 2 seconden) → dus een
tijdsverloop van hersenactivatie
• Je kunt verschillen tussen condities (bijv. taak A vs. taak B) of groepen (kinderen vs.
volwassenen) in kaart brengen
• De ruimtelijke resolutie is hoog (je ziet precies waar iets gebeurt), maar de
temporele resolutie is laag (je ziet minder goed wanneer iets gebeurt).
• Daarnaast is het een niet-invasieve onderzoeksmethode, maar wel erg duur en
gevoelig voor beweging.
, 2. EEG (Elektro-encefalografie) meet elektrische signalen van neuronen via
elektroden op de schedel.
o Hersencellen communiceren elektrisch;
o EEG registreert die activiteit via een badmuts met vaak 64 of meer elektroden.
Kenmerken van EEG:
• Uitstekende temporele resolutie (activiteit tot op de milliseconde zichtbaar)
• Mindere ruimtelijke resolutie (moeilijk te zeggen wáár precies iets gebeurt, vooral
diep in het brein)
• Altijd hersenactiviteit, ook tijdens slaap of coma
• Het is ook goedkoper dan FMRI
• Het is alleen moeilijker om iets te zeggen over de diepgelegen hersengebieden en
vergt veel voorbereidingstijd
Een specifieke toepassing is ERP (Event-Related Potentials):
• Als je eenzelfde stimulus meerdere keren aanbiedt (bijvoorbeeld een afwijkend
geluid tussen standaardgeluiden), dan kun je de gemiddelde elektrische respons
meten.
• Dit laat zien hoe snel en sterk de hersenen reageren op betekenisvolle prikkels.
3. Manipulatie van hersenactiviteit
Naast meten willen onderzoekers soms ook ingrijpen in het brein om causale verbanden te
ontdekken. Hiervoor zijn er drie hoofdmogelijkheden:
, 1. TMS (Transcraniële Magnetische Stimulatie): een magnetische spoel boven
het hoofd wekt een elektrisch veld op dat tijdelijk een hersengebied verstoort.
Daardoor kun je zien welk gedrag verandert als dat gebied wordt
uitgeschakeld.
Bijvoorbeeld: kun je een taak nog uitvoeren als de motorische cortex tijdelijk
verstoord wordt?
2. DBS (Deep Brain Stimulation): hierbij worden elektroden diep in de
hersenen geïmplanteerd om continu elektrische stimulatie toe te dienen. Wordt
onder andere gebruikt bij de behandeling van Parkinson en OCD.
3. Drugsmanipulatie: door het toedienen van medicijnen of drugs verander je de
beschikbaarheid van neurotransmitters zoals dopamine of serotonine. Dit
beïnvloedt de communicatie tussen hersencellen en kan gedrag beïnvloeden.
Deze methoden worden vaak gebruikt om niet alleen correlaties, maar ook oorzakelijke
relaties tussen hersenfunctie en gedrag aan te tonen.
SAMENGEVAT:
Methode Wat meet het? Resolutie Voordelen Nadelen
MRI Structuur (vorm, Hoog (ruimte) Niet-invasief, Duur, gevoelig voor
volume, dikte) gedetailleerd beweging
DTI Connecties (witte Middel Laat Alleen richting van
stofbanen) verbindingen waterdiffusie
zien
fMRI Functie via Hoog (ruimte), Laat actieve Indirecte maat,
zuurstofverbruik laag (tijd) gebieden zien gevoelig voor
beweging
EEG Elektrische activiteit Laag (ruimte), Goedkoop, Slechte lokalisatie,
hoog (tijd) snelle metingen oppervlakkig
TMS Manipuleert functie Specifiek Causaal bewijs Tijdelijk, niet diep
tijdelijk gebied mogelijk gelegen gebieden
DBS Stimuleert diep Zeer gericht Klinisch Invasief
hersenweefsel toepasbaar
Drugs Wijzigt Systemisch Natuurlijke Niet specifiek voor
neurotransmissie beïnvloeding één hersengebied
