Kapitel 5: Biopsykologiens forskningsmetoder

Pinel, P.J.P. (2011). Biopsychology (8. udgave). Boston: Pearson.

  1.        At studere nervesystemet
  2.        At studere adfærd

Del 1: Studier af nervesystemet

5.1 Metoder til at visualisere og stimulere den levende hjerne

Måling af strukturer

Røntgen:                                       Effektiv til at karakterisere indre strukturer, der adskiller sig markant fra de omkringliggende. Derfor ikke velegnet til hjernebilleder, da intet væv i hjernen adskiller sig markant. (70’erne)

Kontrastrøntgen:                       Væske der absorberer røntgenstråler injiceres og kan ses på røntgenbilleder. Mest effektivt til lokalisering af fx tumor ved at se på blodtilførslen og blodkar i hjernen og generelt vaskulær skade.

CT (computed tomografi):    Computerstøttet røntgen. Bruges også til hele kroppen. Patient ligger i roterende maskine, der udsender røntgenstråler fra den ene væg til den anden gennem patienten. Maskinen scanner flere sektioner af hjernen og tilsammen kan der skabes tredimensionelt billede af hjernen. (Start 70’erne)

MRI (magnetic resonance imaging):

Højopløselige billeder fremstilles ved måling af de bølger hydrogenatomer udsender, når de påvirkes af radiofrekvensbølger i et magnetisk felt. Klarere billeder end CT. Tredimensionelt.


Måling af aktivitet

PET (positron emossion tomografi):

Første billeddannende teknik, der kunne fremstille billeder af hjernens aktivitet frem for hjernens strukturer. Et glukoselignende stof injiceres, men kan ikke metabolisere, hvorfor det akkumuleres i aktive neuroner og til sidst nedbrydes. PET giver et farvelagt billede af hjernens aktivitet på et bestemt tidspunkt, fx mens man beder patient om at læse en bog eller lign. Ikke fuldt billede af hjernen, kan akitiviteten.

f MRI (functional MRI):           Den mest benyttede metode inden for kognitiv neurovidenskab. Aktive dele af hjernen bruger mere iltholdigt blod end ellers og fMRI er muligt, fordi iltet blod har magnetiske egenskaber. Signalet der måles, kaldes BOLD-signal (blood-oxygen-level-dependent signal).

                                                          Fordele ift.PET:

  1.        Intet skal injiceres.
  2.        Giver både strukturel og funktionel information.
  3.        Bedre opløsning
  4.        Kan producere tredimensionelle billeder af hele hjernen.

MEG (magnetencefalografi):

Måler ændringer i det magnetiske felt på overfladen af skallen, der sker på baggrund af ændring i underliggende neural aktivitet. En fordel ift. fMRI er, at man med MEG kan måle hurtige ændringer i neural aktivitet.

Generel svaghed ved ovenstående er, at de kan bruges til at måle korrelationer mellem hjerneaktivitet og kognitiv aktivitet, men de kan ikke bevise, at hjerneaktiviteten forårsager den kognitive aktivitet.

 

Transcranial magnetic stimulation:

Styrke: årsag-virkning. Her udsættes hovedbund for et magnetisk felt. Den magnetiske påvirkning slukker for den ramte del af hjernen i et kort øjeblik og man kan se forstyrrelsen af kognition og adfærd, mens det står på.


5.2 Måling af menneskelig psykofysiologisk aktivitet

      –   Metoder til at måle fysiologisk aktivitet på overfladen af kroppen.

EEG (hovedbundselektroencefalografi):

Overordnet elektrisk aktivitet måles af EEG-maskine. Elektroder tapes fast på hovedbunden. Summen af elektrisk aktivitet måles. Inkluderer neuroners aktionspotentiale, postsynaptisk potentiale, elektriske signaler fra hud, muskler, blod og øjne.

Nogle bølger associeres med typer af bevidst tilstand, fx epilepsi. Psykofysiologer er ofte mest interesseret i eventrelateret signal frem for baggrundssignal. Det gælder fx sansesstimuleret potentiale (præsentation af sansestimuli). Ulempen er, at baggrundssignalet ofte maskerer det sansestimulerede signal.

Muskelspændinger:                 Når mange muskelfibre trækker sig sammen på én gang sker en muskelsammentrækning (besked via motorneuroner). Arouserede mennesker har ofte højt hvileniveau af spændinger i deres muskler. Derfor er psykofysiologer ofte interesseret i at bruge det som en indikator for psykologisk arousal. Måling sker ved hjælp af EMG (elektromyogram) ved at påsætte elektroder på muskler.

Øjenbevægelser:                        Elektrookulografi – EOG.

Hudens ledningsevne:             Emotionelle tanker og oplevelser er forbundet med større ledningsevne i huden – elektrodermal aktivitet. Hudens ledningsevne er den generelle baggrundsledningsevne. Hudens ledningsevnerespons er ændringer i ledningsevne, der associeres med mindre oplevelser.

Kardiovaskulær aktivitet:      Blodårer og hjertet udgør det kardiovaskulære system. Ofte måles hjerterytme, blodtryk og blodtykkelse.

                                                          Hjerterytme måles med elektrokardiogram.


5.3 Invasive fysiologiske forskningsmetoder

Typisk laboratoriedyr og tre metoder:

        Læsion

        Elektrisk stimulans

        Invasive målemetoder

Stereotaxic operation:            Eksperimentelt måleudstyr indopereres dybt og præcist i hjernen.

Læsionsmetoder:                       En del af hjernen enten fjernes, skades eller ødelægges. Dernæst måles/observeres forsøgsdyrets adfærd nøje, for at afgøre den pågældende hjernestrukturs funktion.

        Aspirationslæsion

        Radiofrekvenslæsioner (sectioning)

        Kryogenetisk blokade (afkøling af neuroner til de stopper med af fyre)

OBS!Man bør være opmærksom på, at der er fejlkilder forbundet med læsionsmetoder i og med, at selv den bedste kirurg ikke kan begrænse skaden præcist og derfor i større eller mindre omfang også vil ødelægge tilstødende strukturer.

        Bilaterale og unilaterale læsioner.

Elektrisk stimulans:                  Sædvanligvis med bipolar elektrode. Vigtig metode, da den ofte har adfærdsmæssige effekter – typisk kontralateralt.

Invasive elektrofysiologiske målemetoder:

        Intracellulær enhedsmåling: udsving i en neurons membran potentiale.

        Ekstracellulær enhedsmåling: udsving måles i op til 100 neuroner, trods vanskeligheden af målingen. Ikke membranpotentiale.

        Multiple enhedsmåling: Elektrodespids meget større.

        Invasiv EEG metode: store elektroder implanteres. Kortikal eller subkortikal EEG.


5.4 Farmakologiske forskningsmetoder

Manipulation via kemiske metoder. Stoffer der enten øger eller begrænser effekt af en given neurotransmitter. Derefter observere adfærdsmæssige konsekvenser. Stoffer kan enten injiceres i maven, muskler eller fedtvæv under huden. Kan desuden gives oralt. Et problem med disse perifere ruter er, at en stor mængde stof slet ikke når bestemmelsessted, da det ikke kan passere blod-hjerne-barrieren. Stof kan også gives gennem lille tube i hjernen.

Selektive kemiske læsioner:  Muligt at lave mere selektive læsioner med neurotoksiner frem for kirurgisk eller elektrisk læsion.

Måling af kemisk aktivitet i hjernen:

                                                          To metoder. 2-deoxyglucose teknik og cerebral dialyse.

Lokalisering af neurotransmittere og receptorer i hjernen:

Et grundlæggende skridt i retning mod forståelse af psykologiske funktioner af enkelte neurotransmittere eller receptorer er ved at lokalisere dem i hjernen. Herunder metoder: immunocytokemi og in situ hybridization.


5.5. Genetic engeneering

Genetiske knock-out teknikker:

Knockout mus. Metode til at klarlægge adfærdens neurale mekanismer. Mange gener er fundet at have betydning for eller bidrage til en særlig adfærd, men andet synes dog også at spille ind og det synes ikke at være et enkelt gen, der koder for vores adfærd. Generne interagerer med hinanden og vores erfaringer.

Gene-replacement teknikker:

Interessante muligheder for forskning og terapi. Patologiske gener fra mennesker kan indsættes i fx mus. Således bliver musene til transgenetiske mus. På den måde kan man identificere årsagssammenhænge mellem gener og formodede arvelige sygdomme, fx skizofreni.


Del 2: Biopsykologiens forskningsmetode ift. adfærd

Procedurer for undersøgelse af specifikke adfærdsmæssige fænomener kaldes adfærdsmæssige paradigmer, hvortil der hører en metode til at fremkalde adfærden under observation og objektiv måling.


5.6 Neuropsykologisk test

  •          Neurolog: arbejder med simple motor og sansefunktioner.
  •          Neuropsykolog: arbejder med ændringer i kognition, opfattelse, emotioner og motivation.

Pga. kompleksiteten og den tidsmæssige faktor ifm. neuropsykologens arbejde, er det ofte kun en meget lille del af hjernen der undersøges ad gangen. Test kan hjælper patienter på flg. måde:

  1.        Bidrage til fastsættelse af diagnose, særligt med EEG og neurologiske test.
  2.        Fungere som fundament for rådgivning og omsorg.
  3.        Bidrage med objektiv evaluering af effektivitet af behandling og eventuelt alvorligheden af bivirkninger.

Single-test tilgang:                   Før 1950’erne. Brugt til at identificere om en skade skyldtes strukturel skade eller funktionelle ændringer. Uholdbar metode, da ingen test er sensitiv nok til at identificere alle komplekse psykologiske symptomer, som kan opstå som følge af hjerneskade.

Standardized-Test-Battery tilgang:

Dominerende i 1960’erne. Flere test med point som tilsammen blev vurderet i forhold til en score og ikke mindst niveauet for normale mennesker. Effektiv til at diskriminere mellem normale og hjerneskadede, men ikke til at diskriminere mellem hjerneskadede og øvrige psykiatriske patienter.

The Customized-Test-Battery tilgang:

Brugt af få eliteinstitutioner inden for neuropsykologi I 1960’erne. Spredtes hurtigt til klinisk praksis. Formålet er at undersøge karakteren af hver enkelt patients hjerneskade. Efter standardiserede test udvælges forskellige test for at undersøge karakteren af hjerneskaden hos den enkelte patient. Hvis noget tydede på et hukommelsesproblem gik man i gang med test af hukommelse. Test kræver fintfølende udstyr og metoder. Måler ikke graden af skade, men arten af skade. Kræver at neuropsykologen kan udvælge de rigtige test. Kræver ofte to faser – en fase med en samling af generelle test og derefter målrettede test. Ulempe ved mange generelle test er, at de ikke kan identificere problemerne; fx kan IQ-test sjældent afsløre skade på hukommelsen. Andre test: sprog, hukommelse, sproglateralisering.

Specifikke test

Hukommelse:                              Test vedr. anterograd eller retrograd hukommelsesproblemer, lang- eller korttidshukommelse. Semantisk eller episodisk hukommelse? Eksplicit eller implicit hukommelse? Test eksempel: repetition priming test.

Sprog:                                             Ved skade på tale, kan der være forskellige typer af problemer, nemlig fonologi (regler omkring sprogets lyd), syntaks (grammatik) eller semantik (sprogets betydning). Det kan være vanskeligt at identificere problemerne, da man kan have problemer med mere end en ting og skade viser sig på forskellig måde. Folk med dysleksi (læseproblemer) kan måske huske regler for udtale – medmindre ordenes udtale afviger fra reglerne.

Frontallapsfunktion:               Problemer med indlæring og hukommelse. Fx Wisconsin Card Sorting Test. Kort med 1-4 forskellige symboler i forskellige farver skal sorteres. Patienten skal sortere, men kender ikke kriterierne for sortering. Når han begynder at sortere efter farve og lærer systemet, ændres den korrekte sortering til fx tal eller figur. Ved skade på frontallapperne har patienten svært ved at lære, at sorteringssystemet bliver laver om og fortsætter fx med at sortere efter farve. Vedkommende kan ikke lære, at den adfærd nu er upassende eller ineffektiv.


5.7 Adfærdsstudier i kognitiv neurovidenskab

To antagelser:

  1.        Enhver kompleks kognitiv proces kommer af kombineret aktivitet fra simple kognitive processer. Constituent cognitive processes.
  2.        Hver constituent procress medieres af neural aktivitet i et særligt område af hjernen.

En kernemetode vha. fMRI og PET er paired-image subtraction technique. Billeder sammenlignes og trækkes fra for at finde afvigelser eller de afgørende neurale aktiviteter. Effektivt fordi hjernen hele tiden er aktiv og det kan være svært at lokalisere præcist hvor visse funktioner sidder. Ved at sammenligne billeder kan man finde små afvigelser. Billeder der sammenlignes skal afvige meget lidt, således at man kan finde en enkelt neural proces. Patienter skal fx udføre en opgave på det ene billeder og en udføre en næsten identisk opgave på næste billede. Meningen er, at man ved at sammenligne de to billeder kan finde de neurale processer, der behandler forskellen på de to opgaver. Problemer: der er meget støj på billederne som fx opstår, hvis man pludselig tænker på noget. For at komme uden om dette problem kan man standardisere billederne fra flere patienter og dermed mindske eller udjævne støj. Dette medfører et nyt problem, hvis de involverede patienter har forskellig opbygning af neurale mønstre og aktivitet i kortex og det standardiserede billede deraf vil dermed ikke kunne afsløre noget som helst.


5.8 Biopsykologiske paradigmer og dyreadfærd

Forskellige paradigmer:

  1.        til måling af artsfælles/almen adfærd.
  2.        traditionel conditioning (forstærkning) paradigmer.
  3.        seminaturlig indlæring hos dyr.

Artsfælles adfærd

Artsfælles adfærd er en adfærd, der ses hos stort set alle medlemmer af en race eller i det mindste hos dem af samme køn og alder.

Open-field test:

  •    Subjekt placeres i stort lukket kammer. Her måles generel aktivitet, fx ekskrementer på gulvet osv.

Test af aggressiv og beskyttende adfærd:

          Colony-intruder paradigm.

          Elevated plus maze. Test af beskyttertrang. Ofte ved studier af den angstreducerende effekt af stoffer.

Test af seksual adfærd:

Måling af selve den seksuelle akt for at finde en rottes almindelige seksuelle adfærd.

Traditionel indlæringsparadigmer:

Indlæringsparadigmer spiller en vigtig rolle i biopsykologisk forskning, fordi:

          psykologer generelt har stor interesse i indlæring.

          indlæringsteknikker giver gode redskaber til at kontrollere og producere adfærd hos dyr.

          Man kan udlede en masse om dyrets motivation, sansning, motor og kognitive stadie ud fra dets evne til at lære.

Pavlovs indlæringsparadigme:

conditioned stimulus (neutral) parres med unconditioned stimulus (fx mad) og deraf kommer unconditional respons (reflex). Til sidst lærer dyret at reagere på den nautrale stimulus, hvilket kaldes conditioned repsons.

Operant conditioning:              Forstærkning øger en adfærd.

Selvstimulering:                          Nydelsescentre forstærker adfærden uden straf eller ekstern belønning. Belønning udløses via nydelsescentre i hjernen.

Seminaturlige indlæringsparadigmer hos dyr

Ide om, at dyrets evne til at lære er bedre i naturligt miljø rettet mod overlevelsesmekanismer. Dvs. naturlig setting giver større neural aktivitet. Dermed laves forsøg, der efterligner naturlige situationer. Fx conditioned taste aversion, radial arm maze, morris water maze og conditioned defensive burying.

Skriv et svar

Udfyld dine oplysninger nedenfor eller klik på et ikon for at logge ind:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out / Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out / Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out / Skift )

Google+ photo

Du kommenterer med din Google+ konto. Log Out / Skift )

Connecting to %s