Why do neuropsychologists study split-brain patients?

Neuropsychologists study split-brain patients to investigate lateralization—the unique functions of the left and right brain hemispheres—and to understand communication between these regions. Since the corpus callosum, which normally transfers information between hemispheres, is surgically severed in these patients, researchers can assess each hemisphere's cognitive abilities independently and explore how brain regions interact.

What are the different cognitive strengths of the left and right brain hemispheres?

The left hemisphere typically controls language and speech production, while the right hemisphere plays a large role in processing visuospatial information, such as judging spatial arrangements of objects. Information from one side of the body is processed in the opposite hemisphere, and each hemisphere contralaterally directs body movements on its opposite side.

How does the visual field testing procedure isolate each hemisphere in split-brain patients?

Patients focus on a central cross symbol on a screen while images are presented to either the right or left visual field. Images in the right visual field are processed by the left hemisphere, while left visual field images reach the right hemisphere. Stimuli are shown for less than 150 milliseconds, preventing eye movement and ensuring only the tested hemisphere receives the information.

Why can split-brain patients draw objects they cannot name?

Split-brain patients cannot verbally identify objects presented to the left visual field because the right hemisphere, which processes that information, cannot generate language. However, they can draw these objects accurately with their left hand because the right hemisphere controls the left arm and processes the left visual field without needing communication from the speech-capable left hemisphere.

What is the corpus callosum and why is it surgically severed in split-brain patients?

The corpus callosum is one of the largest nerve fiber bundles connecting the left and right brain hemispheres. It is surgically severed in patients with epilepsy to prevent uncontrollable neural activity from spreading throughout the entire brain. This inter-hemispheric disconnection allows researchers to study each hemisphere's independent functions.

What does the naming objects task measure in split-brain patients?

The naming objects task measures the lateralization of verbal linguistic capability by presenting drawings to either the right or left visual field and recording whether patients can verbally identify each object. The dependent variable is the percentage of images shown in each visual field that patients accurately name, revealing which hemisphere controls speech production.

How does brain plasticity affect split-brain patients when the procedure occurs at different ages?

Research demonstrates that children experience fewer or less severe cognitive effects following corpus callosum severance compared to adults, suggesting young brains demonstrate greater plasticity. This finding has important implications for understanding how the timing of disconnection—whether during childhood or adulthood—affects cognitive recovery and adaptation in split-brain patients.

Het Gesplitste Brein

0 weergaven10:37 min

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.
1. 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.
1. 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.
2. Laat een klein kruis in het midden van het scherm blijven om een locatie te bieden voor de patiënt om hun ogen te fixeren.
3. 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.
4. 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.
1. 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.
2. 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.
3. 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.
  1. 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.
  2. Zorg ervoor dat de patiënt niet naar hun hand kijkt terwijl deze tekent om de isolatie van de stimulus tot één hersenhelft te behouden.
  3. 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).