Anouk Antonissen
Samenvatting week 3
OVERZICHT
Deze week gaat het over brain imaging onderzoek. Er wordt gekeken naar de voor- en nadelen van de
verschillende technieken en er wordt gekeken naar wat brain imaging ons vertelt over cognitie. Belangrijk
hierbij is een kritische blik te hebben.
Cooper, R. P. & Shallice, T. (2010). Cognitive neuroscience: the troubled marriage of cognitive science and
neuroscience. Current Topics in Cognitive Science, 2(3), 398–406. doi:10.1111/j.1756-8765.2010.01090.x
Dit is een overzichtsartikel, waarbij verschillende deelgebieden binnen de cognitieve
neurowetenschappen worden besproken.
Het ontstaan van de cognitieve neurowetenschappen
Dertig jaar geleden begon cognitieve neurowetenschappen als een nieuw veld van onderzoek. In die tijd
had de behavioral neuroscience (=gedragsneurowetenschap) zich gevormd tot fysiologische psychologie en
ontstond de systems neuroscience (=systeem-neurowetenschap) uit interacties tussen fysiologie, anatomie
en psychologie.
- Behavioral neuroscience: was gericht op relaties tussen hersenen en gedrag.
- Systems neuroscience: was gericht op de neurale circuits die betrokken waren in specifieke structuren
(zoals de hippocampus) van de hersenen.
Zowel de behavioral neuroscience als de systems neuroscience zouden een belangrijke rol komen te
spelen in de cognitieve neurowetenschappen.
o De cognitieve neurowetenschap ontstond aan in de late 1970s.
Embryonale cognitieve neurowetenschap was het product van drie benaderingen/deelgebieden. Elk
van deze drie benaderingen heeft gezorgd voor een bijdrage van meer kennis:
1. Systeem neurowetenschappen: veel vooruitgang geboekt tussen 1960 en 1970 door meer begrip over
vroege sensorische verwerking dankzij het werk van Hubel en Weisel. Zij deden onderzoek naar de
ontvangende velden van cellen in de primaire visuele cortex van katten en apen, MAAR dit onderzoek
gaf geen informatie over cognitieve concepten.
o Een belangrijke ontwikkeling was dan ook de toepassing van single-cell recording bij dieren in
onderzoek dat de behavioral en systems approaches overspand en wat direct kon worden beïnvloed
door cognitieve psychologie.
o Vanaf dit moment kwamen er meerdere onderzoekers die neurowetenschappen verbonden aan
cognitie.
2. Gedragsneurowetenschappen: gaf kennis over de functionele rol van verschillende subcorticale
structuren en neurotransmitters in ons brein. Hierbij waren er drie methodologische benaderingen: (1)
chemische studies, (2) lesion studies en (3) het opnemen van elektrische potentialen in de schedel.
o Alleen nummer drie van deze methodologische benaderingen kan worden gebruik bij mensen. Het
gaat dan om EEG (=elecroencephalography) en ERP (=event-related potentials). Maar in die tijd
werd deze methode nog niet veel gebruikt om cognitieve processen te bestuderen.
o Pas tussen 1980 en 1990 kregen deze methodes meer invloed en werden ze ook toegepast bij
hogere level cognitieve processen.
3. Neuropsychologie: hier werd veel werk in gedaan door de terugkomst van de single case study. In 1970
werd de neuropsychologie toegepast in een theoretisch raamwerk van informatie-verwerkingsconcepten
van mentale processen. Aan het eind van de 20e eeuw had men veel vooruitgang geboekt op
verschillende gebieden. Veel van dit werk werd beïnvloed door het werk van Marr in de cognitieve
wetenschap en door het werk van Tulving in de cognitieve psychologie.
1980: veel cognitieve concepten hebben hun greep genomen op de cognitieve neuropsychologie en de
transfer van deze concepten naar neurowetenschap begon. Volgens Gazzaniga had de neurowetenschap
de cognitieve wetenschap nodig.
De ontwikkeling van de cognitieve neurowetenschappen
1
, Anouk Antonissen
Er is veel snelle vooruitgang geboekt op cellulair en systeem niveau. Binnen de cognitieve neuropsychologie
was de vooruitgang wat langzamer.
- De single case study benadering heeft, samen met ontwikkelingen binnen de cognitieve psychologie,
gezorgd voor een meer gedetailleerd begrip over de functionele architectuur onderliggend aan een reeks
van cognitieve processen.
- De group sudy benadering heeft ook een herleving doorgemaakt en nieuwe structural imaging methodes
zijn ontwikkeld.
- Binnen de gedragsneurowetenschappen is er ook veel vooruitgang geboekt.
Binnen de cognitieve neurowetenschappen is er veel vooruitgang geboekt wat betreft de ontwikkeling van
brain-imaging technieken en methodes. Eerst werden deze methoden en technieken vooral gebruikt om
een plaatje te maken van hersenstructuren, maar later ontwikkelden zich de volgende technieken:
- PET (=positron emission tomography): dit werd rond 1980 gebruikt om verschillen te meten in de
regionale cerebrale bloedstroom (rCBF) tijdens cognitieve processen. Er werd verondersteld dat
veranderingen in de cerebrale bloedstroom in de hersengebieden een weerspiegeling is voor het
functioneren van die gebieden tijdens cognitieve taken. Bij PET maakt men gebruik van radioactieve
isotopen die worden geïnjecteerd.
- fMRI (=functional magnetic resonance imaging): ontwikkeld in de vroege 1990s. fMRI detecteert
verschillen in bloedzuurstofgehalte, zonder dat daarvoor radioactieve stoffen moeten worden
geïnjecteerd.
o Over de laatste 20 jaar is fMRI heel erg verfijnt en wordt het steeds vaker gebruikt. Belangrijk hierbij
is dat er statistisch gestandaardiseerde methodes worden gebruikt voor het analyseren en
rapporteren van de resultaten.
- MEG (=magnetoencephalography), EEG (=electroencephalography) en ERP: deze technieken lijken
allemaal erg op elkaar en worden gebruikt voor het bestuderen van meerdere neuronen tegelijkertijd.
- TMS (=transcranial magnetic stimulation): hierbij kan men lesions creëren bij normale proefpersonen
door het gebruik van een sterk, gefocust magnetisch veld.
- NIRS (=near infrared spectroscopy): ook een imaging techniek.
Er bestaan dus veel technieken en dit is waardevol, omdat elke techniek weer andere eigenschappen
heeft met betrekking tot de mate van temporale en spatiële lokalisatie van neurale activiteit.
De ontwikkeling van computational modeling heeft ook veel invloed gehad.
- Connectionisme: binnen het connectionisme heeft men tekortkomingen in lezen (typisch voor mensen
met dyslexie) gemodelleerd.
- Systeem neurowetenschappen en gedragsneurowetenschappen: modelleren van neurobiologische
data voor het ontwikkelen van erg complexe subcorticale structuren.
DUS: zowel brain-imaging technieken en methodes als computational modeling hebben gezorgd
voor het tot stand brengen van de neurowetenschappen.
De toekomst van de cognitieve neurowetenschappen
De cognitieve neurowetenschappen heeft een grote vooruitgang geboekt over de laatste 30 jaar en deze
vooruitgang speelt nu nog steeds.
- Zo is het nu bijvoorbeeld mogelijk om fMRI te combineren met andere technieken zoals TMS, EEG en
NIRS.
- Technieken worden ook steeds vaker gebruikt, zoals bijvoorbeeld diffusion weighted imaging en dynamic
causal modelling om zo effectief connectiviteit in de hersenen te meten.
Al deze technieken zijn belangrijk als we verder willen gaan dan alleen het lokaliseren van specifieke
functies en als we dus een begrip willen krijgen van interacties binnen en tussen hersensystemen.
MAAR er zijn ook gevaren voor de ontwikkeling.
- Er zijn cognitieve neuropsychologen die stellen dat functional imaging gefaald heeft om te zorgen voor
een beter begrip van dingen op een cognitief niveau van analyse.
- Er kunnen ook sociologische gevaren ontstaan, mogelijk doordat men nu een erg duidelijk onderscheid
maakt tussen Cognitive Science en Cognitive Neuroscience Societies.
2
Samenvatting week 3
OVERZICHT
Deze week gaat het over brain imaging onderzoek. Er wordt gekeken naar de voor- en nadelen van de
verschillende technieken en er wordt gekeken naar wat brain imaging ons vertelt over cognitie. Belangrijk
hierbij is een kritische blik te hebben.
Cooper, R. P. & Shallice, T. (2010). Cognitive neuroscience: the troubled marriage of cognitive science and
neuroscience. Current Topics in Cognitive Science, 2(3), 398–406. doi:10.1111/j.1756-8765.2010.01090.x
Dit is een overzichtsartikel, waarbij verschillende deelgebieden binnen de cognitieve
neurowetenschappen worden besproken.
Het ontstaan van de cognitieve neurowetenschappen
Dertig jaar geleden begon cognitieve neurowetenschappen als een nieuw veld van onderzoek. In die tijd
had de behavioral neuroscience (=gedragsneurowetenschap) zich gevormd tot fysiologische psychologie en
ontstond de systems neuroscience (=systeem-neurowetenschap) uit interacties tussen fysiologie, anatomie
en psychologie.
- Behavioral neuroscience: was gericht op relaties tussen hersenen en gedrag.
- Systems neuroscience: was gericht op de neurale circuits die betrokken waren in specifieke structuren
(zoals de hippocampus) van de hersenen.
Zowel de behavioral neuroscience als de systems neuroscience zouden een belangrijke rol komen te
spelen in de cognitieve neurowetenschappen.
o De cognitieve neurowetenschap ontstond aan in de late 1970s.
Embryonale cognitieve neurowetenschap was het product van drie benaderingen/deelgebieden. Elk
van deze drie benaderingen heeft gezorgd voor een bijdrage van meer kennis:
1. Systeem neurowetenschappen: veel vooruitgang geboekt tussen 1960 en 1970 door meer begrip over
vroege sensorische verwerking dankzij het werk van Hubel en Weisel. Zij deden onderzoek naar de
ontvangende velden van cellen in de primaire visuele cortex van katten en apen, MAAR dit onderzoek
gaf geen informatie over cognitieve concepten.
o Een belangrijke ontwikkeling was dan ook de toepassing van single-cell recording bij dieren in
onderzoek dat de behavioral en systems approaches overspand en wat direct kon worden beïnvloed
door cognitieve psychologie.
o Vanaf dit moment kwamen er meerdere onderzoekers die neurowetenschappen verbonden aan
cognitie.
2. Gedragsneurowetenschappen: gaf kennis over de functionele rol van verschillende subcorticale
structuren en neurotransmitters in ons brein. Hierbij waren er drie methodologische benaderingen: (1)
chemische studies, (2) lesion studies en (3) het opnemen van elektrische potentialen in de schedel.
o Alleen nummer drie van deze methodologische benaderingen kan worden gebruik bij mensen. Het
gaat dan om EEG (=elecroencephalography) en ERP (=event-related potentials). Maar in die tijd
werd deze methode nog niet veel gebruikt om cognitieve processen te bestuderen.
o Pas tussen 1980 en 1990 kregen deze methodes meer invloed en werden ze ook toegepast bij
hogere level cognitieve processen.
3. Neuropsychologie: hier werd veel werk in gedaan door de terugkomst van de single case study. In 1970
werd de neuropsychologie toegepast in een theoretisch raamwerk van informatie-verwerkingsconcepten
van mentale processen. Aan het eind van de 20e eeuw had men veel vooruitgang geboekt op
verschillende gebieden. Veel van dit werk werd beïnvloed door het werk van Marr in de cognitieve
wetenschap en door het werk van Tulving in de cognitieve psychologie.
1980: veel cognitieve concepten hebben hun greep genomen op de cognitieve neuropsychologie en de
transfer van deze concepten naar neurowetenschap begon. Volgens Gazzaniga had de neurowetenschap
de cognitieve wetenschap nodig.
De ontwikkeling van de cognitieve neurowetenschappen
1
, Anouk Antonissen
Er is veel snelle vooruitgang geboekt op cellulair en systeem niveau. Binnen de cognitieve neuropsychologie
was de vooruitgang wat langzamer.
- De single case study benadering heeft, samen met ontwikkelingen binnen de cognitieve psychologie,
gezorgd voor een meer gedetailleerd begrip over de functionele architectuur onderliggend aan een reeks
van cognitieve processen.
- De group sudy benadering heeft ook een herleving doorgemaakt en nieuwe structural imaging methodes
zijn ontwikkeld.
- Binnen de gedragsneurowetenschappen is er ook veel vooruitgang geboekt.
Binnen de cognitieve neurowetenschappen is er veel vooruitgang geboekt wat betreft de ontwikkeling van
brain-imaging technieken en methodes. Eerst werden deze methoden en technieken vooral gebruikt om
een plaatje te maken van hersenstructuren, maar later ontwikkelden zich de volgende technieken:
- PET (=positron emission tomography): dit werd rond 1980 gebruikt om verschillen te meten in de
regionale cerebrale bloedstroom (rCBF) tijdens cognitieve processen. Er werd verondersteld dat
veranderingen in de cerebrale bloedstroom in de hersengebieden een weerspiegeling is voor het
functioneren van die gebieden tijdens cognitieve taken. Bij PET maakt men gebruik van radioactieve
isotopen die worden geïnjecteerd.
- fMRI (=functional magnetic resonance imaging): ontwikkeld in de vroege 1990s. fMRI detecteert
verschillen in bloedzuurstofgehalte, zonder dat daarvoor radioactieve stoffen moeten worden
geïnjecteerd.
o Over de laatste 20 jaar is fMRI heel erg verfijnt en wordt het steeds vaker gebruikt. Belangrijk hierbij
is dat er statistisch gestandaardiseerde methodes worden gebruikt voor het analyseren en
rapporteren van de resultaten.
- MEG (=magnetoencephalography), EEG (=electroencephalography) en ERP: deze technieken lijken
allemaal erg op elkaar en worden gebruikt voor het bestuderen van meerdere neuronen tegelijkertijd.
- TMS (=transcranial magnetic stimulation): hierbij kan men lesions creëren bij normale proefpersonen
door het gebruik van een sterk, gefocust magnetisch veld.
- NIRS (=near infrared spectroscopy): ook een imaging techniek.
Er bestaan dus veel technieken en dit is waardevol, omdat elke techniek weer andere eigenschappen
heeft met betrekking tot de mate van temporale en spatiële lokalisatie van neurale activiteit.
De ontwikkeling van computational modeling heeft ook veel invloed gehad.
- Connectionisme: binnen het connectionisme heeft men tekortkomingen in lezen (typisch voor mensen
met dyslexie) gemodelleerd.
- Systeem neurowetenschappen en gedragsneurowetenschappen: modelleren van neurobiologische
data voor het ontwikkelen van erg complexe subcorticale structuren.
DUS: zowel brain-imaging technieken en methodes als computational modeling hebben gezorgd
voor het tot stand brengen van de neurowetenschappen.
De toekomst van de cognitieve neurowetenschappen
De cognitieve neurowetenschappen heeft een grote vooruitgang geboekt over de laatste 30 jaar en deze
vooruitgang speelt nu nog steeds.
- Zo is het nu bijvoorbeeld mogelijk om fMRI te combineren met andere technieken zoals TMS, EEG en
NIRS.
- Technieken worden ook steeds vaker gebruikt, zoals bijvoorbeeld diffusion weighted imaging en dynamic
causal modelling om zo effectief connectiviteit in de hersenen te meten.
Al deze technieken zijn belangrijk als we verder willen gaan dan alleen het lokaliseren van specifieke
functies en als we dus een begrip willen krijgen van interacties binnen en tussen hersensystemen.
MAAR er zijn ook gevaren voor de ontwikkeling.
- Er zijn cognitieve neuropsychologen die stellen dat functional imaging gefaald heeft om te zorgen voor
een beter begrip van dingen op een cognitief niveau van analyse.
- Er kunnen ook sociologische gevaren ontstaan, mogelijk doordat men nu een erg duidelijk onderscheid
maakt tussen Cognitive Science en Cognitive Neuroscience Societies.
2
