1
Temat III
Metody badawcze neuropsychologii
poznawczej
Mózg, umysł i zachowanie
Studium przypadku vs. Badanie
grupowe
Wnioski wyciągane na gruncie neuropsychologii
poznawczej oparte są na badaniach pojedynczych
przypadków
Takie podejście powinno być kwestionowane równie mocno co
podejście w XIX wieku
W rzeczywistości badania pojedynczych przypadków zostały
udoskonalone pod wieloma względami:
Wykorzystanie obiektywnych testów (znormalizowane na
grupie dorosłych bez lezji)
Wykorzystanie grup kontrolnych ludzi zdrowych (zazwyczaj
bardzo małych), dopasowanych wiekiem, płcią,
wykształceniem do pacjenta
2
Studium przypadku vs. Badania
grupowe
Wykorzystanie zbieżnych wyników z różnych testów (wyniki
tylko z jednego testu nie wystarczają do wyciągania
pewnych wniosków na temat natury deficytów)
Systematyczna ocena deficytów (np. w przypadku deficytów
rozpoznawania oceniane są deficyty percepcji a dopiero
potem problemy z pamięcią
Badania pacjentów przeprowadzane są w oparciu o
istniejące w neuropsychologii czy psychologii poznawczej
modele postępowania
Studium przypadku vs. Badania
grupowe
To nie oznacza, że badania grupowe zostały
usunięte z badań neuropsychologicznych
Wyniki różnych pacjentów są interpretowane przy użyciu
pudełkowo – strzałkowych modeli (np. dwutorowy model
czytania) –> teoria powstaje na podstawie badań jednego
lub więcej pacjentów
W badaniach neuropsychologicznych wykorzystujących
najnowsze techniki obrazowania mózgu wyniki uzyskane od
grupy osób oznaczają regułę (np. średni poziom aktywacji
podczas wykonywania zadania jest obliczany na podstawie
pobudzenia u poszczególnych pacjentów)
3
“Pojedynczy przypadek” metoda:
dysocjacji i asocjacji
Neuropsychologia poznawcza Æ oparta na
dysocjacjach symptomów (najwidoczniej łatwa
metoda…)
Pojedyncza dysocjacja
zadanie x
funkcja X
Pacjent A
2 oddzielne moduły
zadanie y
funkcja Y
“Pojedynczy przypadek” metoda:
dysocjacji i asocjacji
Problemy z pojedynczymi dysocjacjami
Trudności z interpretacją (= zadanie x jest łatwiejsze niż
zadanie y)
Różnica wykonania nie występuje w grupach kontrolnych,
zdrowe osoby wykonują oba zadania poprawnie (zadanie
jest za łatwe,
ceiling effect
)
Trudno znaleźć czysty przypadek (np. wykonanie zadania X i Y
może mieścić się w granicach normy, jednakże zadanie X jest
wykonywanie gorzej niż zadanie Y
4
“Pojedynczy przypadek” metoda:
dysocjacji i asocjacji
Podwójna dysocjacja
zadanie x
Funkcja X
Pacjent A
Zadanie y
Funkcja Y
zadanie x
Funkcja X
Pacjent B
Zadanie y
Funkcja Y
“Pojedyncze przypadki”
metoda:dysocjacji i asocjacji
Korzyści podwójnej dysocjacji
Podwójna dysocjacja nie może wyjaśniania przez różnice w
trudności – funkcja X i Y mogą być uważane za 2 oddzielne
moduły
Jednakże należy zauważyć, że:
w celu wyciągania stanowczych wniosków na temat
niezależności funkcji Xi i Y, kilka przypadków powinno być
rozważonych = powtarzalność podwójnej dysocjacji (tak jak w
przypadku badań eksperymentalnych – status naukowej
prawdy uzyskują gdy otrzymane wyniki są powtarzalne)
5
“Pojedyncze przypadki” metoda:
dysocjacji i asocjacji
Podobnie jak pojedyncze dysocjacje, podwójne dysocjacje
rzadko występują w czystej postaci (powszechna sytuacja:
wykonanie zarówno zadania x jak i y mieszczą się w granicach
normy ale pacjent A lepiej wykonuje zadanie x niż y zaś pacjent
B lepiej radzi sobie z zadaniem y niż x
Asocjacje
Zadanie x
Funkcja X
Pacjent A
Zadanie y
Funkcja Y
Nowe metody w neuropsychologii /
poznawcza neuronauka
Ostatnio badania pojedynczych przypadków zostały
uzupełnione o techniki obrazowania i stymulowania
mózgu
Techniki obrazowania mózgu (e.g. PET-scan, fMRI)
Pozwalają badaczowi obserwować aktywność mózgu podczas
gdy pacjent wykonuje określone zadanie (np. rozpoznawanie
słów, dyskryminacja wzrokowa)
Są korelacyjne (nie wiemy czy aktywacja określonego obszaru
mózgu
wywołuje
określoną funkcję, jest niezbędna dla
pojawienia się takiej funkcji)
6
Nowe metody w neuropsychologii /
poznawcza neuronauka
Techniki stymulacji mózgu (e.g. Elektryczna stymulacja,
Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)
Pozwalają na badanie jak bezpośrednia stymulacja określonych
(zwykle korowych) obszarów mózgu wpływa na zachowanie
Możemy powiedzieć, że określony obszar wywołuje daną
funkcję, jest niezbędny dla tej funkcji – przyczyna
Nowe metody w neuropsychologii /
poznawcza neuronauka
Ważne pojęcia w poznawczej neuronauce
Rozdzielczość przestrzenna: zdolność techniki do dostarczenia
wyników na pewnym poziomie
przestrzennej
precyzji (np. fMRI
posiada rozdzielczość przestrzenną około 4 mm Æ nie daje
informacji o strukturach mniejszych niż 4 mm)
Większa rozdzielczość = wyższa precyzja
Czasowa rozdzielczość: zdolność techniki do dostarczenia wyników
na pewnym poziomie
czasowej
precyzji (np. TMS ma czasową
rozdzielczość = 1 ms Æ brak informacji o procesach krótszych niż 1
ms)
Większa rozdzielczość = wyższa precyzja
7
Nowe metody w neuropsychologii /
poznawcza neuronauka
Coś za coś przestrzenna / czasowa rozdzielczość: metody z
wyższą przestrzenną rozdzielczość (np. fMRI) mają mniejszą
czasową rozdzielczość i odwrotnie (np. ERP)
Techniki obrazowania mózgu: PET-
scan
PET-scan (emisyjna tomografia pozytronowa)
Wstrzyknięcie radioaktywnego emitującego pozytrony znacznika
(znakowanej radioaktywnie wody 15O) do żyły
Koncentracja znacznika w określonym obszarze mózgu jest większa
gdy wzrasta utlenowanie mózgu (= większa aktywność w tym
obszarze)
Znacznik ma krótki czas półtrwania. W momencie rozpadu znacznik
emituje pozytrony, które zostają unicestwione poprzez interakcję z
elektronami. W tym procesie dwa
γ (gamma) - promienie są
emitowane w przeciwnych kierunkach. Promienie te są następnie
wychwytywane przez czujniki promieniowania
8
Techniki obrazowania mózgu: PET-
scan
Techniki obrazowania mózgu: PET-
scan
Procedura
Strukturalne MRI (w celu uzyskania strukturalnego obrazu
mózgu pacjenta)
Wstrzyknięcie znacznika i rejestrowanie (60 sek. Sesja)
aktywności mózgu podczas wykonywania zadania
9
Techniki obrazowania mózgu: PET-
scan
Konstruowanie 3D (trójwymiarowych) modeli aktywnych
obszarów mózgu na podstawie detekcji promieni
γ
Analizowanie aktywności dotyczących 2D modeli mózgu
(plasterki) lub 3D modeli mózgu
Techniki obrazowania mózgu: PET-
scan
10
Techniki obrazowania mózgu: fMRI
fMRI (czynnościowy rezonans magnetyczny)
Podobny do PET-scan, ale w tym przypadku obrazowanie oparte
jest na procesach elektromagnetycznych
Mózg umieszczany jest w bardzo silnym polu magnetycznym, które
ma różnorodną intensywność
Kiedy pole magnetyczne jest np. zmniejszane atomy w mózgu
uwalniają fale radiowe o określonej częstotliwości, które
rejestrowane są przez detektory (różne częstotliwości dla różnych
części mózgu)
Podobnie jak w PET- scan badani poddani zostają strukturalnemu
MRI, który pozwala na tworzenie 3D modeli aktywnych obszarów
mózgu
Techniki obrazowania mózgu:
EEG/ERP
EEG/ERP (Elektroencefalografia / Potencjały
wyzwolone bodźcem swoistym)
EEG pozwala na rejestrowanie elektrycznej
aktywności mózgu
Elektrody umieszczone są na skórze głowy.
Aktywność elektryczna leżących pod skórą obszarów
korowych jest nagrywana, zmiany w aktywności mózgu podczas
wykonywania zadania (ERP) są obserwowane i analizowane
11
Techniki obrazowania mózgu:
EEG/ERP
Inne techniki obrazowania mózgu
Inne techniki obrazowania mózgu
MEG (magnetoencefalografia): rejestrowanie magnetycznej
aktywności mózgu (podobne do EEG)
Optic Imagery: nadal rozwijająca się technika pozwalająca na
obrazowanie mózgu przy pomocy metod optycznych
12
Techniki stymulacji mózgu:
TMS/rTMS
TMS/rTMS (Trancranial Magnetic Stimulation /
powtarzana Transcranial Magnetic
Stimulation)
Mózg stymulowany jest przy pomocy bardzo krótkich (1ms),
ale silnych impulsów magnetycznych
Stymulacja wytwarzana jest poprzez umieszczenie na skórze
głowy (nad interesującym nas obszarem) cewki
Cewka umieszczana jest w oparciu o wcześniej uzyskany
obraz MRI
Techniki stymulacji mózgu:
TMS/rTMS
13
Techniki stymulacji mózgu
TMS/rTMS
Efekty stymulacji
Ograniczone są do kory
Jeden impuls (technika pojedynczego impulsu)aktywizuje mózg i
czasami powoduje widoczną reakcję (np. reakcję ruchową)
Powtarzalna stymulacja (powtarzające się TMS) może 1) pobudzać
lub 2) hamować obszary kory, w zależności odparametrów
stymulacji (np. intensywności, częstotliwości impulsu)
W ostatnim przypadku (hamowania) rTMS pozwala tworzenie
odwracalnego zakłócenia pracy funkcjonowania mózgu, co
pozawala na symulowanie warunków jakie występują u pacjentów
z uszkodzeniem mózgu
Inne techniki oparte na stymulacji
mózgu
Inne techniki oparte na stymulacji mózgu
Inwazyjna technika, w której mózg jest bezpośrednio stymulowany
przy pomocy elektrod (obecnie ta metoda nie jest często
stosowana)