1. Patiënt en controlerekrutering
- Er zijn verschillende patiënten met ontkoppelingssyndroom, inclusief complete en gedeeltelijke chirurgische callosotomieën en aangeboren aandoeningen, zoals agenesie van het corpus callosum (ACC), waarbij het corpus callosum zich niet volledig ontwikkelt. Er zijn meerdere tractussen die de twee hemisferen verbinden; de grootste is het corpus callosum, maar sommige vezels kruisen bij de anterior commissure, hippocampale commissure en posterior commissure.
Merk op dat deze verschillende soorten ontkoppeling kunnen leiden tot verschillende gedragsuitkomsten in dit testen. - Voor de doeleinden van dit experiment, preselecteer de patiënt door gebruik te maken van neuroimaging om de afwezigheid van verbindingsvezels te bevestigen.
- Standaard MRI en diffusie beeldvorming, die kunnen worden gebruikt om witte stoftractussen te beeldvormen, zijn bijzonder nuttig. Weten welke verbindingsvezels aanwezig zijn in de patiënt helpt bij de interpretatie van de resultaten. In deze demonstratie is een patiënt met een complete callosotomie geselecteerd.
- Zorg ervoor dat de patiënt volledig is geïnformeerd over de onderzoeksprocedures en alle juiste toestemmingsformulieren heeft ondertekend.
- Recruteer 20 deelnemers van dezelfde leeftijd en geslacht als de patiënt, gematcht op intelligentie, met behulp van scores op de Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS).
2. Gegevensverzameling
- Om visuele stimuli aan alleen het linker of rechter hemisfeer te presenteren, moeten de stimuli goed worden gepresenteerd aan één gezichtsveld. Merk op dat dit niet gelijk is aan het presenteren van de stimuli aan één oog. Elk oog projecteert naar beide hersenhelften; bijvoorbeeld, het deel van het linkeroog dat het linker gezichtsveld ziet, wordt verwerkt door het rechter hemisfeer, maar het deel van het linkeroog dat het rechter gezichtsveld verwerkt, wordt gezien door het linker hemisfeer. Daarom, om een afbeelding aan het linker hemisfeer te presenteren, presenteer deze volledig binnen het rechter gezichtsveld, dat is rechts van waar de patiënt naar kijkt.
- Gebruik een kinsteun om de ogen ongeveer 22 inch van het computerscherm te houden om deze lateralisatie te bereiken. Plaats de kin van de patiënt comfortabel in de kinsteun, met het gezicht naar het scherm.
- Laat een klein kruis in het midden van het scherm blijven om een locatie te bieden voor de patiënt om hun ogen te fixeren.
- Instrueer de patiënt om hun fixatie op dit kruis te handhaven gedurende het hele experiment, zelfs als er afbeeldingen aan de linker- of rechterkant verschijnen.
- Leg de patiënt uit dat wanneer er een afbeelding verschijnt, ze de naam van het object hardop moeten zeggen.
- Presenteer afbeeldingen van bekende objecten kortstondig aan de linker- of rechterkant van het scherm om ze respectievelijk naar de rechter- of linkerhersenhelften van de hersenen te projecteren. 50 afbeeldingen worden willekeurig gepresenteerd uit een set objecten die gemakkelijk herkenbare tekeningen bevatten, zoals een appel, een bal, een bezem en een kip.
- Presenteer de afbeeldingen minder dan 150 ms om een goede lateralisatie te garanderen. Dit is genoeg tijd om de stimulus te zien, maar snel genoeg zodat de patiënt hun ogen niet kan bewegen om de stimulus in het centrale zicht te zien.
- Vraag de patiënt om de objecten die op het scherm worden gepresenteerd hardop te benoemen, en noteer hun antwoorden. Dit is een test van verbale taalkundige bekwaamheid en zou de verschillen in spreekvermogen tussen de hersenhelften moeten onthullen.
- Als de patiënt geen van de objecten kan benoemen, vraag de patiënt om het object te tekenen, zonder naar het papier te kijken, met de hand ipsilateraal aan (aan dezelfde kant als) de stimulus. Dit dient als een niet-linguïstische maatstaf voor kennis van de stimulus.
- De hand ipsilateraal aan de stimulus wordt bestuurd door het hersenhelft dat de stimulus heeft gezien. Bijvoorbeeld, wanneer de stimulus wordt gepresenteerd in het linker gezichtsveld, wordt deze verwerkt door het rechter hemisfeer. Het rechter hemisfeer is grotendeels verantwoordelijk voor de controle van de linkerhand.
- Zorg ervoor dat de patiënt niet naar hun hand kijkt terwijl deze tekent om de isolatie van de stimulus tot één hersenhelft te behouden.
- Wanneer de patiënt klaar is met het tekenen van een object, vraag hen om naar het object te kijken en het hardop te zeggen. Dit bevestigt dat de patiënt de naam van het object kent wanneer het in centraal zicht wordt gepresenteerd, zelfs als ze het niet kunnen noemen wanneer het aan één hersenhelft wordt gepresenteerd.
- Herhaal de procedure voor elke controle deelnemer.
3. Gegevensanalyse
- Om de prestaties van de patiënt te analyseren, vergelijk de gegevens van het linker en rechter visuele halve veld met elkaar. Om dit te doen, tabuleer het aantal correcte en onjuiste antwoorden in elk gezichtsveld, en test de waarschijnlijkheid van het verkrijgen van een verschil zo groot als dat welke wordt waargenomen met behulp van een chi-kwadraat toets van onafhankelijkheid.
- Vergelijk de gegevens van de patiënt met de gegevens van de leeftijd, geslacht en intelligentie-gematchte controlepopulatie om te bepalen deficiënties in patiëntgedrag. Om dit te doen, compileer de gemiddelde score voor elk persoon's linker gezichtsveld en rechter gezichtsveld afzonderlijk, en vergelijk de verdelingen met behulp van een herhaalde metingen analyse van variantie test (ANOVA).
Bron: Laboratories of Jonas T. Kaplan en Sarah I. Gimbel—University of Southern California
De studie van hoe schade aan de hersenen het cognitieve functioneren beïnvloedt, is historisch gezien een van de belangrijkste hulpmiddelen geweest voor cognitieve neurowetenschap. Hoewel de hersenen een van de best beschermde delen van het lichaam zijn, zijn er veel gebeurtenissen die het functioneren van de hersenen kunnen beïnvloeden. Vasculaire problemen, tumoren, degeneratieve ziekten, infecties, stompe krachttrauma's en neurochirurgie zijn slechts enkele van de onderliggende oorzaken van hersenbeschadiging, die allemaal verschillende patronen van weefselbeschadiging kunnen veroorzaken die het hersenfunctioneren op verschillende manieren beïnvloeden.
De geschiedenis van de neuropsychologie is gemarkeerd door verschillende bekende gevallen die hebben geleid tot vorderingen in het begrip van de hersenen. Bijvoorbeeld, in 1861 observeerde Paul Broca hoe schade aan de linker frontale kwab resulteerde in afasie, een verworven taalstoornis. Als een ander voorbeeld, is er veel over geheugen geleerd van patiënten met geheugenverlies, zoals het beroemde geval van Henry Molaison, die jarenlang in de neuropsychologische literatuur bekend stond als 'H.M.,' wiens temporale kwabchirurgie leidde tot een ernstig tekort bij het vormen van bepaalde soorten nieuwe herinneringen.
Terwijl de observatie en het testen van patiënten met focaal hersenletsel de neurowetenschap heeft geïnformeerd over het functioneren van de hersenen, moet er veel zorgvuldigheid worden betracht bij het ontwerpen van tests om de specifieke aard van het tekort te onthullen. Ook omdat de hersenen een complex netwerk van onderling verbonden neuronen zijn, kan schade aan één hersengebied het functioneren in gebieden ver weg van de schade beïnvloeden. Om te demonstreren hoe hersenbeschadiging verbindingen tussen hersengebieden kan beïnvloeden, onderzoekt deze video het geval van de zogenaamde gespleten hersenen.
Het corpus callosum is een grote bundel vezels die de linker- en rechterhersenhelft verbindt. Het is een van de grootste witte stofbanen in de hersenen en kan gemakkelijk worden herkend op een sagittale weergave van de middellijn van de hersenen. In de jaren 1960 ontdekten neurochirurgen dat het doorknippen van het corpus callosum een succesvolle behandeling kon zijn voor bepaalde soorten epilepsie, die oncontroleerbare neurale activiteit door de hersenen verspreidt. Mensen die de gespleten-hersenen-operatie ondergingen, hadden hun twee hemisferen chirurgisch gescheiden, zodat de linker- en rechterhersenhelft niet langer met elkaar konden communiceren. Deze toestand stelde experimenteerders in staat om de functies van de linker- en rechterhersenhelft onafhankelijk te onderzoeken, om meer te leren over de relatieve vermogens en over de aard van de communicatie tussen hen.
Deze video toont hoe een patiënt met gespleten hersenen kan worden getest om enkele van de verschillen tussen de twee hersenhelften te onthullen en om enkele dramatische gevolgen van een dergelijke ontkoppeling te zien. De oorspronkelijke versies van deze experimenten werden ontwikkeld door Michael Gazzaniga en collega's1, 2 en later werden verder uitgewerkt door anderen;3 de hier gepresenteerde versie bevat modernere moderniseringen van de methodologie.
1. Patiënt en controlerekrutering
- Er zijn verschillende patiënten met ontkoppelingssyndroom, inclusief complete en gedeeltelijke chirurgische callosotomieën en aangeboren aandoeningen, zoals agenesie van het corpus callosum (ACC), waarbij het corpus callosum zich niet volledig ontwikkelt. Er zijn meerdere tractussen die de twee hemisferen verbinden; de grootste is het corpus callosum, maar sommige vezels kruisen bij de anterior commissure, hippocampale commissure en posterior commissure.
Merk op dat deze verschillende soorten ontkoppeling kunnen leiden tot verschillende gedragsuitkomsten in dit testen. - Voor de doeleinden van dit experiment, preselecteer de patiënt door gebruik te maken van neuroimaging om de afwezigheid van verbindingsvezels te bevestigen.
- Standaard MRI en diffusie beeldvorming, die kunnen worden gebruikt om witte stoftractussen te beeldvormen, zijn bijzonder nuttig. Weten welke verbindingsvezels aanwezig zijn in de patiënt helpt bij de interpretatie van de resultaten. In deze demonstratie is een patiënt met een complete callosotomie geselecteerd.
- Zorg ervoor dat de patiënt volledig is geïnformeerd over de onderzoeksprocedures en alle juiste toestemmingsformulieren heeft ondertekend.
- Recruteer 20 deelnemers van dezelfde leeftijd en geslacht als de patiënt, gematcht op intelligentie, met behulp van scores op de Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS).
2. Gegevensverzameling
- Om visuele stimuli aan alleen het linker of rechter hemisfeer te presenteren, moeten de stimuli goed worden gepresenteerd aan één gezichtsveld. Merk op dat dit niet gelijk is aan het presenteren van de stimuli aan één oog. Elk oog projecteert naar beide hersenhelften; bijvoorbeeld, het deel van het linkeroog dat het linker gezichtsveld ziet, wordt verwerkt door het rechter hemisfeer, maar het deel van het linkeroog dat het rechter gezichtsveld verwerkt, wordt gezien door het linker hemisfeer. Daarom, om een afbeelding aan het linker hemisfeer te presenteren, presenteer deze volledig binnen het rechter gezichtsveld, dat is rechts van waar de patiënt naar kijkt.
- Gebruik een kinsteun om de ogen ongeveer 22 inch van het computerscherm te houden om deze lateralisatie te bereiken. Plaats de kin van de patiënt comfortabel in de kinsteun, met het gezicht naar het scherm.
- Laat een klein kruis in het midden van het scherm blijven om een locatie te bieden voor de patiënt om hun ogen te fixeren.
- Instrueer de patiënt om hun fixatie op dit kruis te handhaven gedurende het hele experiment, zelfs als er afbeeldingen aan de linker- of rechterkant verschijnen.
- Leg de patiënt uit dat wanneer er een afbeelding verschijnt, ze de naam van het object hardop moeten zeggen.
- Presenteer afbeeldingen van bekende objecten kortstondig aan de linker- of rechterkant van het scherm om ze respectievelijk naar de rechter- of linkerhersenhelften van de hersenen te projecteren. 50 afbeeldingen worden willekeurig gepresenteerd uit een set objecten die gemakkelijk herkenbare tekeningen bevatten, zoals een appel, een bal, een bezem en een kip.
- Presenteer de afbeeldingen minder dan 150 ms om een goede lateralisatie te garanderen. Dit is genoeg tijd om de stimulus te zien, maar snel genoeg zodat de patiënt hun ogen niet kan bewegen om de stimulus in het centrale zicht te zien.
- Vraag de patiënt om de objecten die op het scherm worden gepresenteerd hardop te benoemen, en noteer hun antwoorden. Dit is een test van verbale taalkundige bekwaamheid en zou de verschillen in spreekvermogen tussen de hersenhelften moeten onthullen.
- Als de patiënt geen van de objecten kan benoemen, vraag de patiënt om het object te tekenen, zonder naar het papier te kijken, met de hand ipsilateraal aan (aan dezelfde kant als) de stimulus. Dit dient als een niet-linguïstische maatstaf voor kennis van de stimulus.
- De hand ipsilateraal aan de stimulus wordt bestuurd door het hersenhelft dat de stimulus heeft gezien. Bijvoorbeeld, wanneer de stimulus wordt gepresenteerd in het linker gezichtsveld, wordt deze verwerkt door het rechter hemisfeer. Het rechter hemisfeer is grotendeels verantwoordelijk voor de controle van de linkerhand.
- Zorg ervoor dat de patiënt niet naar hun hand kijkt terwijl deze tekent om de isolatie van de stimulus tot één hersenhelft te behouden.
- Wanneer de patiënt klaar is met het tekenen van een object, vraag hen om naar het object te kijken en het hardop te zeggen. Dit bevestigt dat de patiënt de naam van het object kent wanneer het in centraal zicht wordt gepresenteerd, zelfs als ze het niet kunnen noemen wanneer het aan één hersenhelft wordt gepresenteerd.
- Herhaal de procedure voor elke controle deelnemer.
3. Gegevensanalyse
- Om de prestaties van de patiënt te analyseren, vergelijk de gegevens van het linker en rechter visuele halve veld met elkaar. Om dit te doen, tabuleer het aantal correcte en onjuiste antwoorden in elk gezichtsveld, en test de waarschijnlijkheid van het verkrijgen van een verschil zo groot als dat welke wordt waargenomen met behulp van een chi-kwadraat toets van onafhankelijkheid.
- Vergelijk de gegevens van de patiënt met de gegevens van de leeftijd, geslacht en intelligentie-gematchte controlepopulatie om te bepalen deficiënties in patiëntgedrag. Om dit te doen, compileer de gemiddelde score voor elk persoon's linker gezichtsveld en rechter gezichtsveld afzonderlijk, en vergelijk de verdelingen met behulp van een herhaalde metingen analyse van variantie test (ANOVA).
Neuropsychologen bestuderen 'split-brain'-patiënten om de unieke functies van de linker- en rechterhersenhelft te onderzoeken?met andere woorden, om lateralisatie te bestuderen?en ook om de aard van de communicatie tussen deze regio's te onderzoeken.
Primair gesproken, wordt informatie van één kant van het lichaam verwerkt in de tegenoverliggende helft van de hersenen. Bovendien stuurt elke helft contralateraal lichaamsbewegingen.
Deze gebieden hebben ook verschillende cognitieve sterktes: de linkerkant wordt typisch geassocieerd met de controle van taal en spraak, terwijl de rechterkant een grote rol speelt in de verwerking van visuospatiële informatie?zoals het beoordelen van de ruimtelijke arrangementen van knoppen op een machine.
Normaal gesproken, verzenden verzamelingen van neuronen?axonen?die worden aangeduid als zenuwbundels, informatie tussen deze hemisferen. Een van de grootste van dergelijke banen is het corpus callosum.
Echter, deze inter-hemisferische communicatie wordt onderbroken bij split-brain patiënten, wiens corpora callosa chirurgisch zijn doorsneden?een behandeling die soms wordt gebruikt om de oncontroleerbare neurale activiteit die kenmerkend is voor epilepsie te verminderen van het zich verspreiden door de hele hersenen.
Met behulp van modernisaties van de technieken van psycholoog Michael Gazzaniga, demonstreert deze video hoe split-brain patiënten te testen en hun cognitieve vermogens te beoordelen?specifiek spraakproductie?en illustreert methoden voor gegevensverzameling en -analyse.
In dit experiment worden patiënten afbeeldingen van alledaagse objecten getoond en wordt hen gevraagd om de naam van elk item te verbaliseren.
Om lateralisatie te bereiken, wordt de patiënten geïnstrueerd om zich te concentreren op een kruissymbool in het midden van een computerscherm, en wordt hen gevraagd om gedurende de duur van het experiment gefixeerd te blijven op deze vorm. Hier dient het kruis als referentiepunt naast waarop visuele stimuli kunnen worden getoond aan de rechter- of linkerkant.
Als een afbeelding wordt gepresenteerd aan de rechterkant van het scherm, valt het in het rechter visuele veld?wat, misschien contra-intuïtief, wordt verwerkt door de linkergedeelten van beide ogen. Deze regio's projecteren vervolgens de waargenomen afbeelding naar de linkerhersenhelft van de hersenen, waar het wordt geïdentificeerd.
Dus, functies van de linkerhersenhelft kunnen worden beoordeeld door afbeeldingen in het rechter visuele veld te tonen.
Op soortgelijke wijze kan een stimulus gepresenteerd aan de linkerkant van het kruis op het scherm?in het linker visuele veld?worden gebruikt om de rollen van de rechterhersenhelft te evalueren.
Tijdens de taak van het benoemen van objecten, verschijnen in totaal vijftig tekeningen, zoals die van een kip, één voor één op een willekeurige kant van de monitor?hetzij rechts of links.
Afbeeldingen worden minder dan 150 ms gepresenteerd. Aangezien dit niet genoeg tijd is voor een patiënt om hun ogen te bewegen om de afbeelding te herpositioneren, zorgt dit ervoor dat alleen de hersenhelft die wordt getest "het stimulus ziet".
Nadat de afbeelding verdwijnt, moet de patiënt het luidop identificeren, wat dient als een maatstaf voor de lateralisatie van verbale taalkundige capaciteit.
Hier is de afhankelijke variabele het percentage van de afbeeldingen die in het linker en rechter visuele veld worden getoond en dat de patiënt kan benoemen?met andere woorden, de nauwkeurigheid van verbale identificatie.
Op basis van het vorige werk van Gazzaniga en anderen, wordt verwacht dat patiënten in staat zullen zijn om afbeeldingen gepresenteerd in het rechter visuele veld met hoge nauwkeurigheid te benoemen, aangezien deze informatie wordt gezien door de linkerhersenhelft?het gebied dat in staat is om spraak te controleren.
Echter, patiënten zullen niet in staat zijn om foto's weergegeven in het linker visuele veld verbaal te identificeren, aangezien deze informatie wordt behandeld door de rechterhersenhelft, die niet in staat is om taal te genereren en?in split-brain patiënten?niet kan communiceren met de spraakbekwame linkerkant.
Als het beeld niet kan worden genoemd?aangeduid als anomie?wordt een tekenopdracht uitgevoerd, die dient als een niet-linguïstische maatstaf van stimuluskennis.
Hier moeten patiënten een afbeelding maken van de afbeelding die ze hebben gezien met behulp van de hand aan de ipsilaterale ofzelfde kant als het geteste visuele veld. Dus, als patiënten een object dat links op het scherm wordt gepresenteerd niet verbaal kunnen identificeren, zouden ze het moeten tekenen met hun linkerhand.
In dit geval is de afhankelijke variabele het percentage van de afbeeldingen die in het linker en rechter visuele veld worden getoond en die nauwkeurig zijn getekend.
Er wordt verwacht dat patiënten die onmogelijk zijn om foto's weergegeven aan de linkerkant van de monitor te noemen, nog steeds in staat zullen zijn om ze te tekenen?met behulp van hun linkerhand?met hoge nauwkeurigheid.
Dit komt door het feit dat de rechterhersenhelft?die de linkerarm en hand bestuurt?ook informatie verwerkt uit het linker visuele veld. Dus, er is geen communicatie nodig tussen de hemisferen om deze taak te voltooien.
Voorafgaand aan het begin van het experiment, bekijk de MRI-gegevens van de patiënten om te bepalen welke zenuwbundels ze missen. Voor het doel van deze demonstratie, wordt een patiënt in wie het gehele corpus callosum is doorgesneden getest, en hun gegevens zullen worden vergeleken met die verzameld van controle-deelnemers.
Begroet de patiënt wanneer ze arriveren, en informeer hen over de onderzoeksprocedures. Bovendien, zorg ervoor dat ze alle geschikte toestemmingsformulieren hebben ondertekend.
Ga vervolgens verder met het comfortabel plaatsen van hun kin in een kinsteun zodat hun ogen zich ongeveer 22 inch van het scherm bevinden.
Met het kleine kruis dat in het midden van het scherm wordt weergegeven,
Typisch vertonen callosotomiepatiënten een anomie voor objecten die in het linker visuele halfveld worden gepresenteerd. Anomie is het onvermogen om objecten te benoemen. Objecten die in het rechter visuele veld worden gepresenteerd, worden echter met hoge nauwkeurigheid genoemd (Figuur 1).
Figuur 1: Prestaties van de patiënt en controles bij het benoemen van objecten voor stimuli gepresenteerd in het linker en rechter visuele veld. De patiënt (zwarte cirkels) kan objecten gepresenteerd in het linker visuele veld niet verbaal benoemen, maar kan objecten in het rechter visuele veld benoemen. In tegenstelling, de controlepopulatie (blauwe ruiten) kan objecten presenteren in zowel het linker als rechter visuele veld benoemen.
Sommige patiënten kunnen objecten die in het linker visuele veld worden gepresenteerd succesvol tekenen, ook al kunnen ze ze niet verbaal benoemen (Figuur 2).
Figuur 2: Prestaties van de patiënt en controles bij het tekenen van objecten voor stimuli gepresenteerd in het linker en rechter visuele veld. De patiënt (zwarte cirkels) en controlepopulatie (blauwe ruiten) kunnen objecten presenteren in zowel het linker als rechter visuele veld tekenen. De prestaties van de patiënt verschillen niet van gematchte controles.
In dit geval zegt de patiënt meestal dat ze niets hebben gezien. Dit komt omdat het linker hersenhelft, dat de spraak regelt, het visuele beeld niet heeft gezien. Het rechter hersenhelft, dat het object heeft gezien, kan het echter herkennen maar kan geen spraak genereren. Aangezien het rechter hersenhelft grotendeels de controle heeft over de linkerhand, kan de patiënt het object met de linkerhand tekenen. Dit resultaat toont een dissociatie aan tussen het vermogen om een object te herkennen en het vermogen om een object verbaal te benoemen.
De controlepopulatie, met intacte corpus callosum, kan objecten presenteren in het linker of rechter visuele veld zowel benoemen als tekenen. Dit komt omdat informatie vrij kan passeren van de ene hersenhelft naar de andere, wat de deling van informatie tussen de hersengebieden mogelijk maakt.
Het geval van de split-brain patiënt onthult de relatieve specialisatie van de twee hersenhelften. Veel van deze specialisaties kunnen ook worden aangetoond bij gezonde mensen met intacte commissuren met behulp van vergelijkbare technieken. Mensen hebben bijvoorbeeld de neiging om woorden sneller te herkennen wanneer ze kort in het rechter visuele veld worden gepresenteerd, in vergelijking met wanneer ze in het linker visuele veld worden gepresenteerd. Dit experiment toont ook aan dat zelfs wanneer twee hersengebieden gezond zijn, schade aan de verbindingen tussen verschillende regio's het gedrag kan beïnvloeden.
Het is echter belangrijk om te onthouden dat hoewel het testen van de split-brain de verschillen tussen de twee hersenhelften aantoont, in de intacte hersenen de twee hemisferen voortdurend met elkaar interageren en samenwerken. Om een stimulus te isoleren naar één visuel veld vereist gespecialiseerde apparatuur die stimuli heel kort kan presenteren en weg van centrale fixatie. Aangezien centrale visie door beide hemisferen wordt verwerkt en de ogen typisch een omgeving scannen, is dit geen situatie die waarschijnlijk in het dagelijks leven wordt aangetroffen.
Chapters in this video
0:00
Overview
1:55
Experimental Design
5:34
Running the Experiment
7:34
Representative Results
8:32
Applications
10:00
Summary
Videos from this collection:
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved