Das Split-Brain

Neuropsychologen untersuchen "Split-Brain"-Patienten, um die einzigartigen Funktionen der linken und rechten Gehirnhälfte zu untersuchen - mit anderen Worten, um die Lateralisierung zu untersuchen - und um auch die Art der Kommunikation zwischen diesen Regionen zu untersuchen.

In erster Linie werden Informationen von einer Seite des Körpers in der gegenüberliegenden Hälfte des Gehirns verarbeitet. Darüber hinaus lenkt jede Hemisphäre kontralateral die Körperbewegungen.

Diese Bereiche haben auch unterschiedliche kognitive Stärken: Die linke Seite wird typischerweise mit der Kontrolle von Sprache und Sprache in Verbindung gebracht, während die rechte Seite eine große Rolle bei der Verarbeitung visueller Informationen spielt – wie z. B. bei der Beurteilung der räumlichen Anordnung von Zifferblättern auf einer Maschine.

Normalerweise Ansammlungen von Neuronen? Axone, die als Nervenfaserbündel bezeichnet werden, übertragen Informationen zwischen diesen Hemisphären. Einer der größten dieser Trakte ist das Corpus Callosum.

Diese interhemisphärische Kommunikation ist jedoch bei Split-Brain-Patienten unterbrochen, deren Corpora callosa operativ durchtrennt wurde - eine Behandlung, die manchmal verwendet wird, um die unkontrollierbare neuronale Aktivität, die für Epilepsie charakteristisch ist, daran zu hindern, sich im gesamten Gehirn auszubreiten.

Unter Verwendung von Modernisierungen der Techniken des Psychologen Michael Gazzaniga zeigt dieses Video, wie Split-Brain-Patienten getestet und ihre kognitiven Fähigkeiten - insbesondere die Sprachproduktion - bewertet werden können, und veranschaulicht Methoden zur Datenerfassung und -analyse.

In diesem Experiment werden den Patienten Bilder von Alltagsgegenständen gezeigt und gebeten, den Namen jedes Gegenstands zu verbalisieren.

Um eine Lateralisierung zu erreichen, werden die Patienten angewiesen, sich auf ein Kreuzsymbol in der Mitte eines Computerbildschirms zu konzentrieren, und angewiesen, für die Dauer des Experiments auf diese Form fixiert zu bleiben. Hier dient das Kreuz als Referenzpunkt, neben dem entweder rechts oder links visuelle Reize eingeblendet werden können.

Wenn ein Bild auf der rechten Seite des Bildschirms präsentiert wird, fällt es in das rechte Gesichtsfeld, das, vielleicht kontraintuitiv, von den linken Teilen beider Augen verarbeitet wird. Diese Regionen projizieren das beobachtete Bild dann in die linke Gehirnhälfte, wo es identifiziert wird.

So können Funktionen der linken Gehirnhälfte durch das Zeigen von Bildern im rechten Gesichtsfeld beurteilt werden.

In ähnlicher Weise kann ein Reiz, der links vom Kreuz auf dem Bildschirm im linken Gesichtsfeld präsentiert wird, verwendet werden, um die Rollen der rechten Hemisphäre zu bewerten.

Während der Aufgabe zur Benennung von Objekten erscheinen insgesamt fünfzig Zeichnungen, wie die eines Huhns, nacheinander auf einer zufälligen Seite des Monitors – entweder rechts oder links.

Bilder werden für weniger als 150 ms dargestellt. Da dies nicht genug Zeit für einen Patienten ist, um seine Augen zu bewegen, um das Bild neu zu positionieren, wird sichergestellt, dass nur die getestete Gehirnhälfte den Reiz "sieht".

Nachdem das Bild verschwunden ist, muss der Patient es laut identifizieren, was als Maß für die Lateralisierung der verbalen sprachlichen Fähigkeiten dient.

Die abhängige Variable ist dabei der prozentuale Anteil der im linken und rechten Gesichtsfeld gezeigten Bilder, die der Patient benennen kann, also die Genauigkeit der verbalen Identifikation.

Basierend auf den früheren Arbeiten von Gazzaniga und anderen wird erwartet, dass Patienten in der Lage sein werden, Bilder im rechten Gesichtsfeld mit hoher Genauigkeit zu benennen, da diese Informationen von der linken Hemisphäre gesehen werden - der Region, die in der Lage ist, Sprache zu steuern.

Die Patienten sind jedoch nicht in der Lage, Bilder im linken Gesichtsfeld verbal zu identifizieren, da diese Informationen von der rechten Gehirnhälfte verarbeitet werden, die nicht in der Lage ist, Sprache zu erzeugen, und bei Split-Brain-Patienten nicht mit der sprachfähigen linken Seite kommunizieren kann.

Wenn das Bild nicht benannt werden kann, sondern als Anomie bezeichnet wird, wird eine Zeichenaufgabe durchgeführt, die als nicht-sprachliches Maß für Reizwissen dient.

Hier müssen die Patienten ein Bild des Bildes erstellen, das ihnen gezeigt wurde, indem sie die Hand auf dem ipsilateralen oder der gleichen Seite wie das getestete Gesichtsfeld verwenden. Wenn Patienten also ein Objekt, das auf der linken Seite des Bildschirms präsentiert wird, nicht verbal identifizieren können, sollten sie es mit der linken Hand zeichnen.

In diesem Fall ist die abhängige Variable der Prozentsatz der Bilder, die im linken und rechten Gesichtsfeld angezeigt werden und genau gezeichnet werden.

Es wird erwartet, dass Patienten, die nicht in der Lage sind, Bilder auf der linken Seite des Monitors zu benennen, diese dennoch mit der linken Hand mit hoher Genauigkeit zeichnen können.

Das liegt daran, dass die rechte Hemisphäre, die den linken Arm und die linke Hand steuert, auch Informationen aus dem linken Gesichtsfeld verarbeitet. Daher ist keine Kommunikation zwischen den Hemisphären erforderlich, um diese Aufgabe zu erledigen.

Bevor Sie mit dem Experiment beginnen, überprüfen Sie die Patienten? MRT-Daten, um festzustellen, welche Nervenfaserbündel ihnen fehlen. Für die Zwecke dieser Demonstration wird ein Patient getestet, bei dem das gesamte Corpus callosum durchtrennt wurde, und seine Daten werden mit denen verglichen, die von Kontrollteilnehmern gesammelt wurden.

Begrüßen Sie den Patienten bei seiner Ankunft und informieren Sie ihn über die Forschungsverfahren. Vergewissern Sie sich außerdem, dass sie alle entsprechenden Einverständniserklärungen unterschrieben haben.

Platzieren Sie dann ihr Kinn bequem in einer Kinnstütze, so dass ihre Augen etwa 22 Zoll positioniert sind. vom Bildschirm.

Mit dem kleinen Kreuz in der Mitte des Bildschirms verdeutlichen Sie dem Patienten, dass er auf dieses Symbol fixiert bleiben muss, auch wenn links oder rechts davon Bilder aufblitzen.

Fahren Sie fort, indem Sie ihnen 50 Bilder zeigen, von denen jedes 150 ms lang in zufälliger Reihenfolge und gleichmäßig auf die Seiten verteilt angezeigt wird. Weisen Sie den Patienten nach jeder Präsentation an, das Objekt laut zu identifizieren: "Apfel". Notieren Sie alle ihre Antworten.

Wenn der Patient den visuellen Reiz nicht benennen kann, bitten Sie ihn, ihn mit der Hand auf der gleichen Seite wie das Gesichtsfeld zu zeichnen, in dem das Bild gezeigt wurde. Dies ist die Aufgabe der Zeichnungsobjekte.

Stellen Sie sicher, dass der Patient beim Zeichnen nicht auf seine Hand schaut, um die anfängliche Isolierung des Stimulus auf eine Gehirnhälfte aufrechtzuerhalten.

Um zu bestätigen, dass der Patient den Namen des Stimulus kennt, wenn er gleichzeitig in beiden Sichtfeldern präsentiert wird, lassen Sie ihn auf seine fertige Zeichnung hinunterschauen und das Objekt, das er darstellt, verbal identifizieren: "Besen". Notieren Sie auch hier alle Antworten des Patienten.

Um die Daten zu analysieren, berechnen Sie zunächst den Prozentsatz der korrekten verbalen Reaktionen bei den Patienten für Reize, die im linken und rechten Gesichtsfeld präsentiert werden.

Fahren Sie fort, indem Sie den Prozentsatz der korrekten verbalen Antwortwerte für die linke und rechte Position jedes Kontrollteilnehmers separat zusammenstellen.

Um Defizite im Patientenverhalten zu identifizieren, vergleichen Sie Kontroll- und Patientendaten mit einem Varianztest mit wiederholten Messungen. Wiederholen Sie die Analyse für alle Daten, die aus dem Ziehungstest gesammelt wurden.

Beachten Sie, dass Patienten zwar in der Regel nicht in der Lage sind, Reize zu benennen, die dem linken Gesichtsfeld präsentiert werden, sie aber mit der linken Hand mit einem hohen Maß an Genauigkeit zeichnen können. Dies zeigt eine Dissoziation zwischen der Fähigkeit eines Patienten, ein Objekt zu erkennen und verbal zu benennen.

Nachdem Sie nun wissen, wie Sie die Funktionen der linken und rechten Hemisphäre von Split-Brain-Patienten mit visuellen Reizen testen können, sehen wir uns an, wie Forscher die Lateralisierung in anderen Kontexten erforschen und anwenden.

Sie haben gelernt, dass die chirurgische Trennung der beiden Hemisphären häufig bei der Behandlung von Patienten mit Epilepsie eingesetzt wird, die durch Krampfanfälle gekennzeichnet ist.

Infolgedessen untersuchen viele Neurowissenschaftler, ob der Zeitpunkt dieser Trennung - ob das Corpus callosum in der Kindheit oder im Erwachsenenalter durchtrennt wird - einen Einfluss auf die kognitiven Funktionen eines Patienten hat.

Wichtig ist, dass solche Arbeiten gezeigt haben, dass Kinder im Vergleich zu Erwachsenen weniger oder weniger schwerwiegende kognitive Auswirkungen nach der Trennung der Gehirnhälften erfahren, was darauf hindeutet, dass junge Gehirne ein hohes Maß an Plastizität aufweisen.

Bisher haben wir uns auf das Corpus callosum als Hauptverbindung zwischen der linken und rechten Hemisphäre konzentriert.

Andere Nervenfaserbündel ermöglichen jedoch die Kommunikation zwischen den Seiten des Gehirns. Zu ihnen gehört die vordere Kommissur, die an der Übertragung von sensorischen Informationen beteiligt ist, wie z. B. die des Sehens oder Riechens.

Daher untersuchen einige Forscher, wie sich die Trennung eines oder mehrerer dieser Bündel - mit oder ohne Durchtrennung des Corpus Callosum - auf das Patientenverhalten auswirkt.

Sie haben gerade das Video von JoVE gesehen, in dem es darum geht, Split-Brain-Patienten mit visuellen Reizen zu testen. Inzwischen sollten Sie verstehen, wie Sie Bilder in den beiden Gesichtsfeldern präsentieren und Daten zu den Fähigkeiten der linken und rechten Gehirnhälfte sammeln und interpretieren. Sie sollten auch wissen, wie Daten von Split-Brain-Patienten verwendet werden, um bessere Behandlungen für Epilepsie zu entwickeln, und die Rolle der verschiedenen Nervenfaserbündel im Gehirn verstehen.

Danke fürs Zuschauen!