Biopsychologische onderzoeksmethoden
Biopsychologische onderzoeksmethoden zijn in de afgelopen tientallen jaren erg veranderd. Hoewel er meerdere biopsychologische onderzoeksmethoden bestaan, richten we ons in dit artikel op de methoden die bestuderen wat er in de hersenen gebeurt onder bepaalde omstandigheden.
Auteurs zoals Dewsbury (1991) definiëren biopsychologie als “de wetenschappelijke studie van de aard van gedrag,” sommigen noemen dit veld ook wel psychobiologie.
Andere auteurs geven echter de voorkeur aan de term biopsychologie omdat het volgens hen eerder “een biologische benadering van de psychologie aangeeft, dan een psychologische benadering van de biologie.”
Menselijke hersenstimulatie en visualisatiemethoden
Het kunnen observeren en vastleggen van hersenactiviteit is een zeer belangrijke mijlpaal die werd bereikt dankzij de verschillende technieken die wetenschappers in de twintigste eeuw ontwikkelden. Deze biopsychologische onderzoeksmethoden zijn zonder twijfel een grote doorbraak in de studie van ons meest nieuwsgierige orgaan.
Contrastradiografie
Deze techniek bestaat uit het injecteren van een substantie in het lichaam om röntgenstralen te absorberen. Op deze manier kunnen wetenschappers namelijk duidelijker het contrast zien tussen dit gedeelte en het weefsel eromheen.
Cerebrale angiografie is een soort contrastradiografie. Om dit te doen, wordt er een contraststof in een hersenvat geplaatst. Het doel is om het bloedvatenstelsel te observeren tijdens het uitvoeren van een röntgenfoto. Deze techniek is erg handig om vaatwonden en hersentumoren te lokaliseren.
Computertomotgrafie (CT-scan)
Via een CT-scan kunnen experts de hele hersenstructuur zien. Voor dit onderzoek is het de bedoeling dat de patiënt middenin een grote koker gaat liggen.
Terwijl de patiënt zo stil mogelijk blijft liggen, worden er door middel van een röntgenbron en een röntgendetector meerdere metingen gedaan. Dit gebeurt terwijl de bundel stralingen en de detector om het hoofd van de patiënt heen draaien.
Vervolgens wordt alle informatie doorgegeven aan een computer, waardoor de artsen de hersenen op een horizontaal vlak kunnen onderzoeken. Meestal doen ze dit op acht tot negen horizontale hersensecties. Zodra alle verkenningen met elkaar zijn gecombineerd, is het mogelijk om een driedimensionale weergave van de hersenen te maken.
Kernspinresonantie (NMR)
Dankzij de verschillende golven die waterstofatomen afgeven wanneer ze door middel van radiofrequentie worden geactiveerd op een magnetisch veld, maakt NMR het makkelijker om een scherper beeld van de hersenen te krijgen. Het biedt namelijk een hoge ruimtelijke resolutie en produceert driedimensionale afbeeldingen.
Positronemissietomografie (PET)
Door middel van PET kunnen we beelden verkrijgen van de hersenactiviteit in plaats van de hersenstructuur. Om deze beelden te verkrijgen, injecteren wetenschappers een radioactief isotoop in de halsslagader van de patiënt. Actieve neuronen absorberen dit isotoop snel.
Zodra de neuronen het niet meer metaboliseren, hoopt het zich op, waarna het vervolgens langzaam afbreekt. Op deze manier kun je observeren welke neuronen op een bepaald moment actief zijn tijdens het uitvoeren van verschillende activiteiten.
Functionele MRI
Door middel van MRI’s kunnen we daarentegen een beeld krijgen van de toename van de hoeveelheid zuurstof in het bloed van de hersenen. MRI’s zijn dus in staat om de hersenactiviteit te meten. Als we het vergelijken met PET, biedt MRI eigenlijk vier voordelen:
- Artsen hoeven de patiënt niets toe te dienen.
- Het biedt zowel functionele als structurele informatie.
- Het biedt een betere ruimtelijke resolutie.
- MRI biedt driedimensionale beelden van de hele hersenen.
Magneto-encefalografie (MEG)
MEG meet de veranderingen in de magnetische velden op het oppervlak van de hoofdhuid. Deze veranderingen treden op als gevolg van de variaties in de richtlijnen voor neuronale activiteiten.
Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)
Walsh en Rothwell (2000) stellen dat TMS “een gebied van de cortex verandert, waardoor er een magnetisch veld ontstaat onder de spiraal die over de schedel loopt.” TMS ‘schakelt’ een deel van de hersenen tijdelijk uit, om onder deze omstandigheden gedrag en cognitie te kunnen bestuderen.
Laesiemethoden
Laesiemethoden richten zich op de vernietiging van een klein deel van de hersenen om te zien hoe dit het gedrag beïnvloedt.
- Aspiratielaesie. Deze methode creëert een laesie in een blootgesteld of gemakkelijk toegankelijk corticaal weefselgebied. De artsen verwijderen het weefsel met een puntige pipet.
- Radiofrequente laesie. Voor deze methode worden er kleine subcorticale laesies gemaakt. Om dit te doen stuurt een elektrode de hoogfrequente stroom door het weefsel dat onderzocht moet worden. De grootte en vorm van de laesie zijn afhankelijk van drie factoren:
- Duur van de procedure.
- Intensiteit van de stroom.
- Configuratie van het punt van de elektrode.
- Schedelsnedes. In dit geval wordt het hersengebied waar het om gaat verdeeld in verschillende secties.
- Verkoelende laesies. Hoewel deze biopsychologische onderzoeksmethode onder laesiemethoden valt, is deze in feite tijdelijk en omkeerbaar. In plaats van weefsel te vernietigen, wordt een hersengebied namelijk tot net boven vriespunt verkoeld. Hierdoor stoppen de neuronen met het uitzenden van signalen, waardoor het koude hersengebied geblokkeerd blijft. Op die manier kunnen onderzoekers zien welke gedragsveranderingen dit hersengebied veroorzaakt. Zodra de temperatuur weer normaal is, wordt de hersenfunctie hersteld.
Elektrische stimulatie
Nog een interessante biopsychologische onderzoeksmethode is elektrische stimulatie. Deze procedure bestaat uit het elektrisch stimuleren van een deel van het zenuwstelsel om gegevens te verkrijgen over de functies ervan. Meestal maakt men hier gebruik van een bipolaire elektrode.
Deze stimulatie ‘schiet’ neuronen en verandert hun gedrag. Over het algemeen verkrijg je met deze methode het tegenovergestelde effect van laesiemethoden. Als het bijvoorbeeld mogelijk is om met een laesie de slaapuren drastisch te verminderen, kan het slaapgedrag met elektrische stimulatie onhandig en moeilijker te regelen worden.
Laesiemethoden met elektrische opname
- Intracellulaire opname. Bij deze techniek plaatsen artsen een micro-elektrode in het binnenste gedeelte van een neuron. Het registreert fluctuaties in de membraanpotentiaal.
- Registratie van extracellulaire eenheden. In dit geval wordt er een micro-elektrode geplaatst in de extracellulaire vloeistof die het neuron omringt. Het geeft echter geen informatie over de membraanpotentiaal.
- Opname met meerdere eenheden. In dit geval is het elektrodepunt groter dan dat van een micro-elektrode. Hierdoor kan het tegelijkertijd de signalen van meerdere neuronen opvangen. De gedetecteerde potentialen worden dan op een circuit gezet waar ze worden geïntegreerd.
- Invasieve EEG-monitoring. Hier worden er roestvrijstalen elektroden ingebracht in de schedel. Voor subcorticale signalen bestaan de elektroden meestal uit kabel. Artsen implanteren ze via stereotactische chirurgie.
“Antropologie, biologie, fysiologie en psychologie hebben bergen aan materiaal verzameld om vóór de mensheid in volle omvang de taak uit te voeren van het perfectioneren en ontwikkelen van lichaam en geest.”
-Leon Trotsky-
Biopsychologische onderzoeksmethoden: nog een lange weg te gaan
In dit artikel hebben we het gehad over enkele van de belangrijkste biopsychologische onderzoeksmethoden. We moeten hierbij echter wel vermelden dat er ook nog andere biopsychologische onderzoeksmethoden bestaan die andere lichaamsgebieden bestuderen, zoals spierspanning, oogbeweging, huidgeleiding of cardiovasculaire activiteit.
De doorbraak op dit gebied is zonder twijfel spectaculair, maar nog niet doorslaggevend. Misschien komen wetenschappers over een paar jaar met nieuwe technieken die bijdragen aan de evolutie van de neurowetenschappen, wat de kwaliteit van leven van veel mensen die het slachtoffer zijn van hersenletsel, zal verbeteren.
