wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/1.jpg)
Wykład 3
metody
badania mózgu I
dr Marek Binder
Zakład Psychofizjologii
![Page 2: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/2.jpg)
UKŁAD NERWOWY• ośrodkowy układ nerwowy
(OUN)– mózgowie– rdzeń kręgowy
• obwodowy układ nerwowy– somatyczny układ nerwowy:
przewodzi informacje z i do OUN; zawiera drogi zstępujące i wstępujące
– autonomiczny układ nerwowy: zawiera ośrodki i drogi nerwowe sterujące czynnościami fizjologicznymi; składa się z części współczulnej (sympatycznej) i przywspółczulnej (parasympatycznej)
2
![Page 3: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/3.jpg)
badania na zwierzętach
• lezje nieodwracalne
– ablacja – usunięcie fragmentu mózgowia
• lezje odwracalne
– chemiczna blokada
– schładzanie obszaru
4
aparat stereotaktyczny dla szczura
![Page 4: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/4.jpg)
5
lezje u ludzi• przedmiot zainteresowania
neuropsychologii
• brak kontroli nad umiejscowieniem lezji
• najczęściej wywoływane przez wypadek losowy (uraz, choroba, zatrucie)
– wyjątki:
• psychochirurgia – lobotomia
• leczenie objawów choroby Parkinsona – palidotomia
• operacyjne leczenie padaczki
• wszczepianie stymulatorów (DBS – deep brain stimulation) Dr Marek
Harat
![Page 5: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/5.jpg)
6
operacja rozdzielenia półkul mózgowych „split-brain”
• przecięcie spoidła wielkiego
• dzięki badaniom nad pacjentami dowiedzieliśmy się o asymetrii funkcjonalnej mózgu
Roger W. Sperry
(1913-1994)
Michael Gazzaniga
![Page 6: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/6.jpg)
pacjent HM
• Henry Molaison – po obustronnym usunięciu hipokampa utracił zdolność tworzenia wspomnień
7
![Page 7: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/7.jpg)
metody biochemiczne
• autoradiografia– wprowadzanie radioaktywnego znacznika
do tkanki nerwowej
• histochemia– wprowadzanie barwnika, który łączy się z
wybranymi komórkami lub ich częściami, np. peroksydaza chrzanowa (PRP) – pozwala zbadać przebieg aksonów
• mikrodializa– badanie lokalnego stężenia
neuroprzekaźników
• patch-clamp
– pomiar aktywności pojedynczych kanałów jonowych
8
![Page 8: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/8.jpg)
Fezl regulates the differentiation and axon targeting of layer 5 subcortical projection neurons in cerebral cortex
9
![Page 9: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/9.jpg)
pomiar aktywności neuronów
– single-cell recording• rejestracja aktywności
pojedynczego neuronu
• elektroda jest umieszczana w pobliżu błony komórkowej
• zależnie od części neuronu możliwy jest pomiar potencjału czynnościowego lub post-synaptycznego
– multi-unit recording• matryca elektrod
rejestrująca jednoczesną aktywność kilkuset neuronów
10pole recepcyjne
![Page 10: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/11.jpg)
badania genetyczne
• wyłączanie genów (ang. gene knockout)
– zwierzę nie wytwarza określonego typu komórek lub receptorów
• zwierzęta transgeniczne
• badanie ekspresji genów
– w trakcie rozwoju
– rola w chorobach psychicznych lub neurologicznych
12
![Page 12: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/12.jpg)
optogenetyka
• bezpośrednia manipulacja aktywnością kanałów jonowych za pomocą światła
• światłoczułe receptory umieszcza się w genomie myszy za pomocą metod inżynierii genetycznej
13
![Page 13: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/13.jpg)
Elektroencefalografia (EEG)
• pomiar potencjałów elektrycznych wytwarzanych przez neurony
• elektrody umieszcza się na powierzchni głowy
14
![Page 14: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/14.jpg)
EEG
• ciągły pomiar EEG uwidacznia różnice w pobudzeniu
![Page 15: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/15.jpg)
zapis napadu padaczkowego
• po prawej napad padaczkowy grand mal
16
![Page 16: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/16.jpg)
potencjały wywołane zdarzeniem (ang. event related potentials, ERP)
![Page 17: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/17.jpg)
słuchowe potencjały wywołane
![Page 18: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/18.jpg)
magnetoencefalografia (MEG)
• metoda podobna do EEG i ERP
• zamiast aktywności bioelektrycznej bada się zmiany w polu magnetycznym tkanki mózgowej
• różnice z EEG/ERP– większa precyzja (lokalizacja dipoli)
– mniej zakłóceń
– dużo droższe
19
![Page 19: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/19.jpg)
Mózgowe
mechanizmy funkcji
poznawczych
20
![Page 20: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/20.jpg)
rekonstrukcja źródła sygnału MEG
pola wywołane zdarzeniem (event related fields, ERF)
![Page 21: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/21.jpg)
elektrokortykografia (ECoG)
• pomiar aktywności bioelektrycznej neuronów bezpośrednio z powierzchni kory
• lokalizacja źródła aktywności padaczkowej lub obszarów funkcjonalnie ważnych w trakcie zabiegu chirurgicznego
22
![Page 22: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/22.jpg)
przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS)
• transcranial magnetic stimulation
• zastosowanie krótkotrwałego impulsu magnetycznego do zakłócenia aktywności neuronów korowych
![Page 23: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/23.jpg)
zasada działania TMS
24
![Page 24: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/24.jpg)
wykorzystanie MRI w stymulacji TMS
![Page 25: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/25.jpg)
rTMS
• wielokrotna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (ang. repetitive transcranial magneticstimulation) – wywoływanie „wirtualnych lezji”
• zakłócenie pracy mózgu następuje przez kilka minut
![Page 26: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/26.jpg)
przykład TMS
• stymulacja płata potylicznego
• kiedy impuls następuje między 70-130 ms po bodźcu osoba badana ma problem z poprawną identyfikacją litery
![Page 27: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/27.jpg)
przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) lub zmiennym (tACS)
• transcranial direct/alternating current stimulation
• przepuszczanie przez głowę strumienia prądu stałego o niskim natężeniu
• polepsza zdolności poznawcze
– rehabilitacja uszkodzeń mózgu 28
![Page 28: Wykład 3 - zpf.psychologia.uj.edu.plzpf.psychologia.uj.edu.pl/biopsy/prezentacje/bmz1_wyk03.pdf · pomiar aktywności neuronów –single-cell recording •rejestracja aktywności](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022116/5c78674809d3f2cd0e8cacaa/html5/thumbnails/28.jpg)
tDCS – zastosowania komercyjne
• np. system foc.us – przydatny do rozrywki i do nauki
– nie znamy efektów długotrwałego stosowania!29