スプリット ブレイン
1. 患者とコントロールの募集
- 完全および部分的な手術 callosotomies と、脳梁が完全に発達していなかった脳梁 (ACC) 欠損症などの先天性の条件を含む切断症候群患者のさまざまながあります。2 つの半球を接続する複数の管があります。最大の脳梁は、しかし、いくつかの繊維は前交連、海馬交連、後交連で交差します。
切断のこれらの異なる品種がこのテストの別の行動の結果につながる可能性がありますに注意してください。 - この実験のため接続ファイバーの有無を確認する神経イメージング研究を使用して患者を事前に選択します。
- 標準的な MRI や画像白質路に使用できます、拡散イメージングは、特に便利です。接続する繊維が患者の存在を知ることは、結果の解釈に役立ちます。このデモでは、完全な脳梁離断症例が選択されています。
- 患者研究手順の完全に通知されている、すべての適切な同意書を締結したことを確認します。
- 同じ年齢や性別、患者としての 20 の参加者を募集する知能、ウェクスラー成人知能スケール (WAIS) のスコアを使用して一致します。
2. データの収集
- だけ左または右半球に視覚刺激を提示するために、1 つの視覚野に刺激を適切に提示する必要があります。これが 1 つ目に刺激と同等ではないことに注意してください。それぞれの目は、脳の両半球にプロジェクトします。たとえば、左の視野を見る左目の部分は右半球によって処理されますが、左半球で処理右視野の左目の部分を見ています。したがって、左半球にイメージを提示する患者が見ている場所の右側にある右視野内に完全紹介します。
- この左右差を達成するため、コンピューターの画面からおよそ 22 インチ目を維持するために、あごを使用します。画面に直面している、あご内快適患者の顎を配置します。
- 患者が彼らの目を凝視するための場所を提供するために画面の中央に残っている小さな十字があります。
- 左またはそれの右側に画像が表示されるとしても、実験を通してこのクロスの固定を維持するために患者に指示します。
- 画像が表示されたら、オブジェクトの名前を声に出して言う必要があります彼らは患者へ説明します。
- 脳の左右の半球にそれぞれ投影画面の左右に簡単によく知られている物体の画像を提示します。50 個のイメージは、リンゴ、ボール、ほうき、鶏など、わかりやすい図面を含むオブジェクトの集合からランダムな順序で掲載されています。
- 適切な左右差を確保するため 150 ミリ秒未満の画像を提示します。これは、刺激を見る十分な時間が、十分高速なので患者が中心視野に刺激を参照してくださいに目を移動することができるではないです。
- 大声で、画面に表示されるオブジェクトの名前に患者をお願いし、その応答を記録します。これは口頭言語能力のテスト、スピーキング能力の半球間の相違点を明らかにする必要があります。
- せれば (上と同じ側) と同側の手で、紙を見もせず、オブジェクトを描画する患者の患者は任意のオブジェクトに名前を付けることができる、刺激。これは刺激の知識の非言語的手段として提供しています。
- 刺激と同側の手は、刺激を見た半球によって制御されます。たとえば、左視野の刺激策を発表すると、それは右半球によって処理されます。右半球は左の手の制御を主担当です。
- それが 1 つの半球に刺激の分離を維持するために描画中に患者は自分の手を見ていないことを確認します。
- 患者は、オブジェクトの描画を終了したときは、オブジェクトを見て、大声だと言ってもらいます。これは、患者を知っているとオブジェクトの名前は、中心の展望で提示彼らはそれが 1 つの半球に提示されるときに名前を付けることができない場合でも確認できます。
- 各コントロールの参加者に対して手順を繰り返します。
3. データ分析
- 患者さんのパフォーマンスを解析するには、互いの左側と右側の視覚の半分フィールドからのデータを比較します。これを行うには、各視野の正しいと不適切な回答数を集計し、独立性のカイ二乗検定を用いて観察 1 つと同じ大きさの差を得られる可能性をテストします。
- 年齢、性別、および欠損患者の行動を決定するための知能をマッチさせた対照人口のデータを患者からデータを比較します。これを行うにを個別に、それぞれの人の左視野と右視野の平均スコアをコンパイルおよび比較するには、繰り返し対策分析の分散の使用分布は (ANOVA) をテストします。
ソース: ジョナス ・ t. カプラン サラ I. ギンベル所-南カリフォルニア大学
脳の損傷により認知機能がどのような影響を与える研究認知神経科学の最も重要なツールの一つとされてきました。脳は体の最もよく保護された部分の 1 つで、脳の機能に影響を与えることができる多くのイベントがあります。血管の問題、腫瘍、変性疾患、感染症、鈍力外傷、脳神経外科は脳損傷、脳のさまざまな方法で機能に影響を与える組織の損傷のさまざまなパターンを生成可能性がありますすべての根本的な原因のほんの一部です。
神経心理学の歴史は、脳の理解の進歩につながったいくつかのよく知られている例で示されます。例えばで 1861 ポール ブローカー様子が観察された失語症、獲得した言語障害で起因した前頭葉左への損傷。別の例として多大なメモリについてきた神経心理学の文献の多くの年のため「陛下、「特定種類の新しい記憶の形成に深刻な赤字につながった-が側頭葉手術として知られているヘンリー Molaison の有名な事件など、記憶喪失の患者から。
観察および焦点の脳損傷患者のテスト中には、細心の注意、脳の機能に洞察力と神経科学は、赤字の特定の性質を明らかにするテストの設計で取られなければならない提供をしています。また、脳が相互接続されたニューロンの複雑なネットワークには、1 つの脳の領域への損傷は損傷から遠く離れた地域で機能している影響ことができます。脳の損傷が脳の領域間の接続に与える影響を示すため、このビデオは、いわゆるスプリット ブレインの場合を調べます。
脳の左右の半球を接続する線維の大きな束である脳梁脳の最大の白質路の一つであり脳の正中線の矢状ビューに簡単に認識することができます。1960 年代、脳神経外科医は、脳梁を切断はできる特定の種類のてんかんは、脳に広がる手に負えないの神経活動を含む治療の成功を発見しました。ブレインの手術を受けた人に分離手術の 2 つの半球が持っていたは、左と右半球が通信することが不要になったようなもの。この条件は、左と右の脳半球の機能を相対的な能力およびそれらの間の通信の性質について学習する独立して、プローブに実験者を許可しました。
このビデオは、スプリットブレイン患者脳の 2 つの半球間の相違のいくつかを明らかにするため、このような切断のいくつかの劇的な結果を参照してくださいにテストする方法を示します。これらの実験の元のバージョンはマイケル ・ ガッザニガと同僚1、2によって開発され、後に他人によって練られました。3バージョンがここには、方法論の最近の近代化が組み込まれています。
1. 患者とコントロールの募集
- 完全および部分的な手術 callosotomies と、脳梁が完全に発達していなかった脳梁 (ACC) 欠損症などの先天性の条件を含む切断症候群患者のさまざまながあります。2 つの半球を接続する複数の管があります。最大の脳梁は、しかし、いくつかの繊維は前交連、海馬交連、後交連で交差します。
切断のこれらの異なる品種がこのテストの別の行動の結果につながる可能性がありますに注意してください。 - この実験のため接続ファイバーの有無を確認する神経イメージング研究を使用して患者を事前に選択します。
- 標準的な MRI や画像白質路に使用できます、拡散イメージングは、特に便利です。接続する繊維が患者の存在を知ることは、結果の解釈に役立ちます。このデモでは、完全な脳梁離断症例が選択されています。
- 患者研究手順の完全に通知されている、すべての適切な同意書を締結したことを確認します。
- 同じ年齢や性別、患者としての 20 の参加者を募集する知能、ウェクスラー成人知能スケール (WAIS) のスコアを使用して一致します。
2. データの収集
- だけ左または右半球に視覚刺激を提示するために、1 つの視覚野に刺激を適切に提示する必要があります。これが 1 つ目に刺激と同等ではないことに注意してください。それぞれの目は、脳の両半球にプロジェクトします。たとえば、左の視野を見る左目の部分は右半球によって処理されますが、左半球で処理右視野の左目の部分を見ています。したがって、左半球にイメージを提示する患者が見ている場所の右側にある右視野内に完全紹介します。
- この左右差を達成するため、コンピューターの画面からおよそ 22 インチ目を維持するために、あごを使用します。画面に直面している、あご内快適患者の顎を配置します。
- 患者が彼らの目を凝視するための場所を提供するために画面の中央に残っている小さな十字があります。
- 左またはそれの右側に画像が表示されるとしても、実験を通してこのクロスの固定を維持するために患者に指示します。
- 画像が表示されたら、オブジェクトの名前を声に出して言う必要があります彼らは患者へ説明します。
- 脳の左右の半球にそれぞれ投影画面の左右に簡単によく知られている物体の画像を提示します。50 個のイメージは、リンゴ、ボール、ほうき、鶏など、わかりやすい図面を含むオブジェクトの集合からランダムな順序で掲載されています。
- 適切な左右差を確保するため 150 ミリ秒未満の画像を提示します。これは、刺激を見る十分な時間が、十分高速なので患者が中心視野に刺激を参照してくださいに目を移動することができるではないです。
- 大声で、画面に表示されるオブジェクトの名前に患者をお願いし、その応答を記録します。これは口頭言語能力のテスト、スピーキング能力の半球間の相違点を明らかにする必要があります。
- せれば (上と同じ側) と同側の手で、紙を見もせず、オブジェクトを描画する患者の患者は任意のオブジェクトに名前を付けることができる、刺激。これは刺激の知識の非言語的手段として提供しています。
- 刺激と同側の手は、刺激を見た半球によって制御されます。たとえば、左視野の刺激策を発表すると、それは右半球によって処理されます。右半球は左の手の制御を主担当です。
- それが 1 つの半球に刺激の分離を維持するために描画中に患者は自分の手を見ていないことを確認します。
- 患者は、オブジェクトの描画を終了したときは、オブジェクトを見て、大声だと言ってもらいます。これは、患者を知っているとオブジェクトの名前は、中心の展望で提示彼らはそれが 1 つの半球に提示されるときに名前を付けることができない場合でも確認できます。
- 各コントロールの参加者に対して手順を繰り返します。
3. データ分析
- 患者さんのパフォーマンスを解析するには、互いの左側と右側の視覚の半分フィールドからのデータを比較します。これを行うには、各視野の正しいと不適切な回答数を集計し、独立性のカイ二乗検定を用いて観察 1 つと同じ大きさの差を得られる可能性をテストします。
- 年齢、性別、および欠損患者の行動を決定するための知能をマッチさせた対照人口のデータを患者からデータを比較します。これを行うにを個別に、それぞれの人の左視野と右視野の平均スコアをコンパイルおよび比較するには、繰り返し対策分析の分散の使用分布は (ANOVA) をテストします。
神経心理学者は、「スプリットブレイン」患者を研究して、左脳半球と右脳半球のユニークな機能、つまり側方化を研究し、これらの領域間のコミュニケーションの性質を調査します。
主に言えば、体の片側からの情報は、脳の反対側の半分で処理されます。さらに、各半球は体の動きを対側に向けます。
これらの領域には、通常、左側が言語と音声の制御に関連付けられていますが、右側は、機械上のダイヤルの空間配置を判断するように、視空間情報の処理に大きな役割を果たします。
通常、ニューロンの集合体は?軸索(神経線維束と呼ばれる)は、これらの半球間で情報を伝達します。そのようなトラクトの中で最大のものの1つは、脳梁です。
しかし、この半球間のコミュニケーションは、脳梁が外科的に切断された分裂脳の患者では中断されます。これは、てんかんに特徴的な制御不能な神経活動が脳全体に広がるのを減らすために時々使用される治療法です。
このビデオでは、心理学者マイケル・ガザニガの技術を現代化して、スプリットブレイン患者をテストし、認知能力(特に発話能力)を評価する方法を示し、データ収集と分析の方法を示します。
この実験では、患者に日用品の画像を見せ、各アイテムの名前を言語化するように求められます。
ラテラル化を実現するために、患者はコンピューター画面の中央にある十字記号に焦点を合わせるように指示され、実験中はこの形状に固執するように指示されます。ここでは、十字は、視覚刺激を右または左に表示することができる隣の参照点として機能します。
画像が画面の右側に表示されると、その画像は右の視野に落ち、おそらく直感に反して、両目の左部分によって処理されます。次に、これらの領域は、観察された画像を脳の左半球に投影し、そこで識別されます。
したがって、左脳半球の機能は、右視野に画像を表示することで評価できます。
同様に、画面上の十字架の左側、つまり左視野に提示された刺激は、右半球の役割を評価するために使用できます。
オブジェクトの命名タスクでは、ニワトリのような合計 50 枚の図面が、モニターの右側または左のランダムな側に一度に 1 つずつ表示されます。
画像は 150 ミリ秒未満で表示されます。これは、患者が目を動かして画像の位置を変えるのに十分な時間ではないため、テスト対象の脳半球のみが刺激を「見る」ことが保証されます。
画像が消えた後、患者はそれを声に出して識別する必要があり、これは言語言語能力の側方化の尺度として機能します。
ここで、従属変数とは、左右の視野に表示される画像のうち、患者が名前を付けることができる画像の割合、つまり、口頭での識別の精度です。
ガザニガらのこれまでの研究から、右視野に提示された画像には、音声を制御できる領域である左半球から見えるため、患者が高精度で画像に名前を付けることができるようになると期待されています。
ただし、この情報は右脳半球によって処理されるため、患者は左視野に表示された画像を口頭で識別することはできません。これは、言語を生成することができず、分割脳の患者では、言語能力のある左側と通信できません。
画像に名前を付けることができない場合(アノミアと呼ばれる)、描画タスクが実行され、これは刺激知識の非言語的尺度として機能します。
ここでは、患者は、テストされた視野と同じ側の手を使用して、表示された画像の画像を作成する必要があります。したがって、患者が画面の左側に提示されたオブジェクトを口頭で識別できない場合は、左手でそれを描く必要があります。
この場合、従属変数は、左右の視野に表示される画像のうち、正確に描画された画像の割合です。
モニターの左側に表示されている画像に名前をつけることができない患者さんでも、左手で高い精度で絵を描くことができることが期待されます。
これは、左腕と左手を制御する右半球も左視野からの情報を処理するという事実によるものです。したがって、このタスクを完了するために半球間で通信する必要はありません。
実験を開始する前に、患者をレビューしますか?どの神経線維束が不足しているかを判断するためのMRIデータ。このデモンストレーションでは、脳梁全体が切断された患者を検査し、そのデータを対照参加者から収集されたデータと比較します。
患者が到着したときに挨拶し、研究手順を伝えます。さらに、彼らがすべての適切な同意書に署名していることを確認してください。
次に、あごをあご当てに快適に置いて、目が約22インチに配置されるようにします。画面から。
画面の中央に小さな十字が表示された状態で、画像が左または右に点滅しても、この記号に固執し続ける必要があることを患者に強調します。
50枚の画像を表示し、各画像は150ミリ秒でランダムな順序で表示され、辺に均等に分割されます。各プレゼンテーションの後、患者に物体を声に出して識別するように指示します:「アップル」。彼らのすべての応答を記録します。
患者が視覚刺激に名前を付けられない場合は、画像が表示された視野と同じ側に手で描くように依頼します。これが描画オブジェクトタスクを構成します。
患者が描いているときに自分の手を見ないようにして、刺激を1つの脳半球に最初に分離するようにしてください。
刺激が両方の視野に同時に提示されたときに、患者が刺激の名前を知っていることを確認するには、完成した図面を見下ろし、それが表すオブジェクトである「ほうき」を口頭で特定してもらいます。繰り返しになりますが、患者のすべての反応を記録します。
データを分析するには、まず、左右の視野に提示された刺激に対する患者全体の正しい言語反応の割合を計算します。
各コントロール参加者の左右の位置について、正しい口頭応答スコアのパーセンテージを別々にコンパイルして進めます。
患者の行動の欠陥を特定するには、反復測定分散分析検定を使用して、コントロールデータと患者データを比較します。描画テストから収集されたすべてのデータについて、分析を繰り返します。
患者は通常、左視野に提示された刺激に名前を付けることはできませんが、左手で高い精度でそれらを描くことができることに注意してください。これは、患者が物体を認識し、口頭で名前を付ける能力との間の解離を示しています。
分裂脳患者の左右半球の機能を視覚刺激でテストする方法がわかったところで、研究者が他の状況で側方化をどのように探求し、適用するかを見てみましょう。
あなたは、2つの半球の外科的分離が、発作を特徴とするてんかん患者の治療によく使用されることを学びました。
その結果、多くの神経科学者は、この切断のタイミング、つまり脳梁が小児期または成人期に切断されるかどうかが、患者の認知機能に何らかの影響を与えるかどうかを調べています。
重要なことに、このような研究は、大人と比較して、子供が脳半球の切断後に経験する認知効果が少ないか、それほど深刻ではないことを実証しており、若い脳は大きな可塑性を示していることを示唆しています。
これまで、左半球と右半球の間の主要な接続として脳梁に焦点を当ててきました。
しかし、他の神経線維束は、脳の両側間のコミュニケーションを可能にします。その中には、視覚や嗅覚に関連するような感覚情報の伝達に関与している前交連があります。
したがって、一部の研究者は、これらの束の1つ以上の切断(脳梁の切断の有無にかかわらず)が患者の行動にどのように影響するかを調べています。
JoVEのビデオをご覧になったばかりで、視覚刺激を用いたスプリットブレイン患者のテストについてお伝えしました。ここまでで、2つの視野に画像を表示する方法、および左脳半球と右脳半球の能力に関連するデータを収集して解釈する方法を理解できるはずです。また、分裂脳患者のデータがどのようにてんかんのより良い治療法を開発しているかを知り、脳内のさまざまな神経線維束の役割を理解する必要があります。
ご覧いただきありがとうございます!
通常、脳梁離断の患者は左視覚半分フィールドでオブジェクトの合併した健忘を展示します。合併した健忘は、名前オブジェクトにできないです。右の視野に提示されるただし、名前付け高精度 (図 1)。
図 1:左と右の視野に刺激の名前付けのオブジェクトのタスクで患者とコントロール性能。患者 (黒丸) 口頭で名前オブジェクトの左視野に提示することができるではない右の視野に名前オブジェクトすることが。対照的に、コントロール人口 (ブルー ダイヤモンド) 左と右の両方の visual フィールドでオブジェクトに名前をすることができます。
何人かの患者は彼らことができない口頭で名前を付けます(図 2でも左視野に提示される正常に描画できる場合があります)。
図 2:左と右の視野に刺激の図面オブジェクトのタスクで患者とコントロール性能。患者 (黒丸) と対照群 (ブルー ダイヤモンド)、左と右の両方の visual フィールドでオブジェクトを描画することができます。患者さんのパフォーマンスは、一致するコントロールから違いはありません。
この場合、患者は通常、彼らは何かを見ていない言います。音声認識の制御は、左の脳半球は視覚的なイメージを見ていないためにです。しかし、オブジェクトを見ている、右の脳半球はそれを認識することができます、音声を生成することができません。右半球は主に左手のコントロールは、患者は左の手でオブジェクトを描画することができます。この結果は、オブジェクトを認識する能力と口頭でオブジェクトに名前を付ける機能との間の乖離を示しています。
制御の人口、そのままコーパス callosa 両方名前でき左または右視野でオブジェクトを描画できます。これについては他の脳部位間の情報の共有を可能にする 1 つの半球から自由に渡すことができるためです。
分離脳の患者のケースでは、2 つの大脳半球の相対的な特殊化を明らかにします。これらの特殊化の多くも、同様の技術を使用してそのまま交連と健康な人で示されることができます。たとえば、人々 は、右視野に比べて左視野に提示されたときに簡潔に提示されたとき高速単語を認識する傾向があります。この実験では、2 つの脳領域が健康な場合でも異なる地域間の接続への損傷することができます動作に影響することも示しています。
しかし、そのまま脳の 2 つの大脳半球間の違いを示して分割脳のテストことを覚えていることが重要です、2 つの半球は継続的にお互いの対話し、コンサートでの作業します。1 つの視覚野に刺激を分離するには、非常に簡単と中央固定から刺激を提示することができます特殊な機器が必要です。中心視野は両半球によって処理されますので、目は通常環境をスキャンこれは日常生活の中で遭遇する可能性のある状況ではないです。
Chapters in this video
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Overview
1:55
Experimental Design
5:34
Running the Experiment
7:34
Representative Results
8:32
Applications
10:00
Summary
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