Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Neuropsychology

This content is Free Access.

Hebrew
 
Click here for the English version

המוח המפוצל

Overview

מקור: מעבדות של ג'ונאס ט. קפלן ושרה גימבל – אוניברסיטת דרום קליפורניה

המחקר של איך נזק למוח משפיע על תפקוד קוגניטיבי היה היסטורית אחד הכלים החשובים ביותר עבור מדעי המוח הקוגניטיביים. בעוד המוח הוא אחד החלקים המוגנים ביותר של הגוף, ישנם אירועים רבים שיכולים להשפיע על תפקוד המוח. בעיות כלי דם, גידולים, מחלות ניווניות, זיהומים, טראומות כוח קהה, נוירוכירורגיה הם רק חלק מהגורמים הבסיסיים של נזק מוחי, כל אלה עשויים לייצר דפוסים שונים של נזק לרקמות המשפיעים על תפקוד המוח בדרכים שונות.

ההיסטוריה של הנוירופסיכולוגיה מסומנת על ידי מספר מקרים ידועים שהובילו להתקדמות בהבנת המוח. לדוגמה, בשנת 1861 הבחין פאולוס ברוקה כיצד נזק לאנה הקדמית השמאלית גרם לאפאזיה, הפרעת שפה נרכשת. כדוגמה נוספת, הרבה על זיכרון נלמד מחולים עם אמנזיה, כגון המקרה המפורסם של הנרי מוליסון, הידוע במשך שנים רבות בספרות הנוירופסיכולוגית בשם "H.M.", שניתוח האונה הרקתית שלו הוביל לגירעון עמוק בהיווצרות סוגים מסוימים של זיכרונות חדשים.

בעוד שתצפית ובדיקה של חולים עם נזק מוחי ממוקד סיפקו למדעי המוח תובנה על תפקוד המוח, יש לנקוט זהירות רבה בעיצוב בדיקות כדי לחשוף את אופיו הספציפי של הגירעון. כמו כן, מכיוון שהמוח הוא רשת מורכבת של נוירונים מחוברים, נזק לאזור מוח אחד יכול להשפיע על תפקוד באזורים רחוקים מהנזק. כדי להדגים כיצד נזק מוחי יכול להשפיע על קשרים בין אזורי המוח, וידאו זה בוחן את המקרה של מה שנקרא המוח המפוצל.

קורפוס קאלוסום הוא חבילה גדולה של סיבים המחברת את האונה השמאלית והיקנית של המוח. זהו אחד מדרכי החומר הלבן הגדולים ביותר במוח וניתן לזהות אותו בקלות על מבט קשתי של קו האמצע של המוח. בשנות השישים, נוירוכירורגים גילו כי חיתוך קורפוס קאלוסום יכול להיות טיפול מוצלח לסוגים מסוימים של אפילפסיה, אשר כרוך בפעילות עצבית בלתי נשלטת מתפשטת במוח. אנשים עברו את ניתוח המוח המפוצל הפרידו בניתוח בין שתי ההמיספרות שלהם, כך שהאונה השמאלית והיומית כבר לא היו מסוגלות לתקשר. מצב זה איפשר לנסיינים לחקור את תפקודי האונה השמאלית והימינית באופן עצמאי, ללמוד על היכולות היחסיות ועל אופי התקשורת ביניהן.

וידאו זה מדגים כיצד לבדוק חולה מוח מפוצל כדי לחשוף חלק מההבדלים בין שתי ההמיספרות של המוח ולראות כמה השלכות דרמטיות של ניתוק כזה. הגרסאות המקוריות של ניסויים אלה פותחו על ידי מיכאל גזניגה ועמיתיו1, 2 ומאוחר יותר הורחבו על ידי אחרים; 3 הגרסה המוצגת כאן משלבת מודרניזציה עדכנית יותר של המתודולוגיה.

Procedure

1. גיוס מטופלים ושליטה

  1. ישנם מגוון רחב של חולים עם תסמונות ניתוק, כולל callosotomies כירורגי מלא וחלקי ותנאים מולדים, כגון agenesis של קורפוס קאלוסום (ACC), שבו קלוזום קורפוס אינו מתפתח במלואו. ישנם עלונים מרובים המחברים בין שתי ההמיספרות; הגדול ביותר הוא קורפוס קאלוסום, אך חלק מהסיבים חוצים במתחם הקדמי, בהיפוקמפוס ובקוריור האחורי.
    שים לב כי זנים שונים אלה של ניתוק עלול להוביל לתוצאות התנהגותיות שונות בבדיקה זו.
  2. לצורך ניסוי זה, יש בחירה מוקדמת של המטופל באמצעות דימות מוחי כדי לאשר את היעדר הסיבים המחברים.
    1. הדמיית MRI ודיפוזיה סטנדרטית, אשר ניתן להשתמש בה כדי לדמיין עלוני חומר לבן, הם שימושיים במיוחד. לדעת אילו סיבים מחברים נמצאים בחולה מסייעת בפרשנות התוצאות. בהדגמה זו, נבחר חולה עם קלאוזטומיה מלאה.
  3. ודא כי המטופל כבר מעודכן באופן מלא של הליכי המחקר וחתם על כל טפסי ההסכמה המתאימים.
  4. לגייס 20 משתתפים באותו גיל ומין כמו המטופל, מותאם לאינטליגנציה, באמצעות ציונים בסולם המודיעין למבוגרים וכןלר (WAIS).

2. איסוף נתונים

  1. על מנת להציג גירויים חזותיים לחצי הכדור השמאלי או הימני בלבד, הגירויים חייבים להיות מוצגים כראוי לשדה ראייה אחד. שים לב כי זה לא שווה ערך להצגת הגירויים לעין אחת. כל עין מקרינה לשתי ההמיספרות של המוח; לדוגמה, החלק של העין השמאלית שרואה את שדה הראייה השמאלי מעובד על ידי האונה הימנית, אך החלק בעין השמאלית המעבד את שדה הראייה הימני נראה על ידי האונה השמאלית. לכן, כדי להציג תמונה לחצי הכדור השמאלי, להציג אותה לחלוטין בתוך שדה הראייה הימני, שנמצא מימין למקום שבו המטופל מסתכל.
    1. כדי להשיג לרוחב זה, השתמש במטען chinrest כדי לשמור על העיניים כ 22 ב. ממסך המחשב. הנח את סנטר המטופל בנוחות בתוך המבל, מול המסך.
    2. יש צלב קטן להישאר במרכז המסך כדי לספק מיקום עבור המטופל לקבע את עיניהם.
    3. הורה למטופל לשמור על הקיבעון שלו על הצלב הזה לאורך כל הניסוי, אפילו כאשר תמונות מופיעות בצד שמאל או ימין שלו.
    4. הסבר למטופל שכאשר מופיעה תמונה, עליו לומר את שם האובייקט בקול רם.
  2. הצג תמונות של עצמים ידועים בקצרה בצד שמאל או ימין של המסך כדי להקרין אותם לחצי הכדור הימני או השמאלי של המוח, בהתאמה. 50 תמונות מוצגות בסדר אקראי מתוך קבוצה של אובייקטים הכוללים ציורים הניתנים לזיהוי בקלות, כגון תפוח, כדור, מטאטא ותרנגולת.
    1. הצג את התמונות עבור פחות מ 150 ms כדי להבטיח לרוחב כראוי. זה מספיק זמן כדי לראות את הגירוי, אבל מהר מספיק כך שהמטופל לא מסוגל להזיז את עיניו כדי לראות את הגירוי בראייה המרכזית.
    2. בקש מהמטופל לתת שם לאובייקטים המוצגים על המסך בקול רם, והקלט את תגובותיהם. זהו מבחן של יכולת לשונית מילולית וצריך לחשוף את ההבדלים ביכולת הדיבור בין חצי הכדור.
    3. אם המטופל אינו מסוגל לנקוב בשמות של אף אחד מהחפצים, בקש מהמטופל לצייר את האובייקט, מבלי להסתכל על הנייר, כאשר היד ipsilateral כדי (באותו צד כמו) את הגירוי. זה משמש כמדד לא לשוני של ידע של הגירוי.
      1. היד ipsilateral לגירוי נשלטת על ידי חצי הכדור שראה את הגירוי. לדוגמה, כאשר הגירוי מוצג בשדה הראייה השמאלי, הוא מעובד על ידי האונה הימנית. חצי הכדור הימני אחראי במידה רבה לשליטה ביד שמאל.
      2. ודא החולה לא מסתכל על היד שלהם בזמן שהוא ציור כדי לשמור על בידוד הגירוי לחצי הכדור.
      3. כאשר המטופל מסיים לצייר אובייקט, בקש ממנו להסתכל על האובייקט ולומר מה הוא בקול רם. זה מאשר כי החולה יודע את שם האובייקט כאשר הוא מוצג בראייה מרכזית, גם אם הם אינם מסוגלים שם זה כאשר הוא מוצג לחצי כדור אחד.
  3. חזור על ההליך עבור כל משתתף בקרה.

3. ניתוח נתונים

  1. כדי לנתח את ביצועי המטופל, השווה את הנתונים מחצי השדה החזותי השמאלי והיני זה עם זה. כדי לעשות זאת, לחשב את מספר התגובות הנכונות והשגויות בכל שדה ראייה, ולבדוק את הסבירות להשגת הבדל גדול כמו זה שנצפה באמצעות מבחן עצמאות מרובע של צ'י.
  2. השווה את הנתונים מהמטופל עם הנתונים מהגיל, המין ואוכלוסיית הבקרה המותאמת לאינטליגנציה כדי לקבוע ליקויים בהתנהגות המטופל. לשם כך, קומפיל את הציון הממוצע עבור שדה הראייה השמאלי של כל אדם ושדה הראייה הימני בנפרד, והשווה את ההפצות באמצעות ניתוח חוזר ונשנים של מבחן השונות (ANOVA).

נוירופסיכולוגים חוקרים מטופלים "מפוצלים" כדי לחקור את הפונקציות הייחודיות של חצי הכדור של המוח השמאלי והיני – במילים אחרות, לחקור לרוחב – וגם לחקור את אופי התקשורת בין אזורים אלה.

בעיקר, מידע מצד אחד של הגוף מעובד בתוך החצי השני של המוח. בנוסף, כל חצי כדור הארץ מכוון את תנועות הגוף באופן מנוגד.

לאזורים אלה יש גם עוצמות קוגניטיביות שונות: הצד השמאלי קשור בדרך כלל לשליטה בשפה ובדיבור, ואילו הימין ממלא תפקיד גדול בעיבוד מידע ויזו-מרחבי – כמו לשפוט את הסידורים המרחביים של חוגות במכונה.

בדרך כלל, אוספים של אקסונים של נוירונים – המכונים חבילות סיבי עצב – מעבירים מידע בין ההמיספרות האלה. אחד העלונים הגדולים ביותר מסוג זה הוא קורפוס קאלוסום.

עם זאת, תקשורת בין-חצי הכדורית הזו מופרעת בחולי מוח מפוצלים, שהקורפורה קלוזה שלהם נותקה בניתוח – טיפול המשמש לעתים להפחתת הפעילות העצבית הבלתי נשלטת האופיינית לאפילפסיה מלהתפשט בכל המוח.

באמצעות מודרניזציה של הטכניקות של הפסיכולוג מיכאל גזניגה, סרטון זה מדגים כיצד לבדוק חולי מוח מפוצל ולהעריך את היכולות הקוגניטיביות שלהם – במיוחד ייצור דיבור – וממחיש שיטות איסוף וניתוח נתונים.

בניסוי זה, המטופלים מוצגים תמונות של אובייקטים יומיומיים ומתבקשוים לבטא את השם של כל פריט.

כדי להשיג לרוחב, המטופלים מונחים להתמקד בסמל צולב במרכז מסך מחשב, ונאמר להם להישאר מקובעים על צורה זו למשך הניסוי. כאן, הצלב משמש כנקודת התייחסות שלציצדה ניתן להציג גירויים חזותיים מימין או משמאל.

אם תמונה מוצגת מימין למסך, היא נופלת לשדה הראייה הימני - אשר, אולי בניגוד לאינטואיציה, מעובד על-ידי החלקים השמאליים של שתי העיניים. אזורים אלה מקרינים את התמונה הנצפית לחצי הכדור השמאלי של המוח, שם היא מזוהה.

לכן, פונקציות של חצי הכדור במוח השמאלי ניתן להעריך על ידי הצגת תמונות בשדה הראייה הימני.

באופן דומה, ניתן להשתמש בגירוי המוצג משמאל לצלב על המסך – בשדה הראייה השמאלי – כדי להעריך את תפקידי האונה הימנית.

במהלך משימת אובייקטי מתן השמות, בסך הכל חמישים ציורים, כמו זה של תרנגולת, מופיעים בזה אחר זה בצד האקראי של הצג – ימין או שמאל.

תמונות מוצגות עבור פחות מ 150 ms. מכיוון שזה לא מספיק זמן למטופל להזיז את עיניהם כדי למקם מחדש את התמונה, זה מבטיח שרק חצי הכדור במוח הנבדק "רואה" את הגירוי.

לאחר שהתמונה נעלמת, המטופל חייב לזהות אותה בקול רם, המשמש כמדד לרוחב של יכולת לשונית מילולית.

כאן, המשתנה התלוי הוא אחוז התמונות המוצגות בשדות הראייה השמאלית והימינית שהמטופל יכול לתת להם שם - במילים אחרות, הדיוק של זיהוי מילולי.

בהתבסס על עבודתם הקודמת של גזניגה ואחרים, צפוי כי המטופלים יוכלו לתת שמות לתמונות המוצגות בשדה הראייה הימני בדיוק גבוה, שכן מידע זה נראה על ידי חצי הכדור השמאלי – האזור המסוגל לשלוט בדיבור.

עם זאת, חולים לא יוכלו לזהות מילולית תמונות המוצגות בשדה הראייה השמאלי, שכן מידע זה מטופל על ידי חצי הכדור הימני של המוח, שאינו מסוגל ליצור שפה ו - בחולי מוח מפוצל - אינו יכול לתקשר עם הצד השמאלי התומך בדיבור.

אם לא ניתן לתת שם לתמונה – המכונה anomia – מתבצעת משימת ציור, המשמשת כמדד לא לשוני של ידע בגירוי.

כאן, חולים חייבים ליצור תמונה של התמונה שהם הוצגו באמצעות היד על ipsilateral או באותו צד כמו שדה הראייה נבדק. לכן, אם חולים לא יכולים לזהות מילולית אובייקט המוצג בצד שמאל של המסך, הם צריכים לצייר אותו ביד שמאל שלהם.

במקרה זה, המשתנה התלוי הוא אחוז התמונות המוצגות בשדות החזותיים השמאליים והימנים שצוירו במדויק.

צפוי כי חולים שאינם יכולים לנקוב בשמות המוצגות בצד שמאל של הצג עדיין יוכלו לצייר אותם – באמצעות יד שמאל – בדיוק גבוה.

זאת בשל העובדה כי האונה הימנית – השולטת בזרוע השמאלית וביד – מעבדת גם מידע משדה הראייה השמאלי. לפיכך, אין צורך בתקשורת בין ההמיספרות כדי להשלים משימה זו.

לפני תחילת הניסוי, סקור את נתוני ה- MRI של המטופלים כדי לקבוע אילו חבילות סיבי עצב הם חסרים. לצורך הדגמה זו נבדק חולה שכל קורפוס קלוסום נותק, ונתונים שלהם יושוו לאלו שנאספו ממשתתפים בקרה.

ברך את המטופל כאשר הם מגיעים, ולהודיע להם על הליכי המחקר. בנוסף, ודא שהם חתמו על כל טפסי ההסכמה המתאימים.

לאחר מכן, המשיכו למקם את סנטרם בנוחות במשענת סנטר, כך שעיניהם ממוקמות כ-22 אינץ' מהמסך.

עם הצלב הקטן המוצג במרכז המסך, להדגיש למטופל כי הם חייבים להישאר מקובעים על סמל זה, גם כאשר תמונות הבזק שמאלה או ימינה ממנו.

המשך על ידי הצגת 50 תמונות, שכל אחת מהן מוצגת עבור 150 אלפיות השנייה, בסדר אקראי, ומחולקות באופן שווה בין הצדדים. לאחר כל מצגת, להורות למטופל לזהות את האובייקט בקול רם: "אפל". להקליט את כל התגובות שלהם.

אם המטופל אינו יכול לנקוב בשמו של הגירוי החזותי, בקש ממנו לצייר אותו עם היד באותו צד של השדה החזותי שבו הוצגה התמונה. פעולה זו מהווה את משימת אובייקטי הציור.

ודא כי החולה לא מסתכל על היד שלהם כפי שהם מציירים, על מנת לשמור על הבידוד הראשוני של הגירוי לחצי הכדור במוח אחד.

כדי לאשר כי המטופל יודע את שם הגירוי כאשר הוא מוצג בו זמנית לשני תחומי הראייה, יש להם להסתכל למטה על הציור הושלם שלהם ולזהות מילולית את האובייקט שהוא מייצג: "מטאטא". שוב, להקליט את כל התגובות של המטופל.

כדי לנתח את הנתונים, תחילה חשב את אחוז התגובות המילוליות הנכונות על פני חולים עבור גירויים המוצגים לשדות הראייה השמאלית והימנית.

המשך על-ידי הידור נפרד של אחוז ציוני התגובה המילולית הנכונים עבור המיקומים השמאליים והימנים של כל משתתף בקרה.

כדי לזהות ליקויים בהתנהגות המטופל, השווה נתוני בקרה ומטופלים באמצעות ניתוח חוזר ונשנים של בדיקת שונות. חזור על הניתוח עבור כל הנתונים שנאספו ממבחן הציור.

שים לב שבעוד שמטופלים בדרך כלל אינם מסוגלים לנקוב בשמות של גירויים המוצגים בשדה הראייה השמאלי, הם יכולים לצייר אותם – ביד שמאל – ברמת דיוק גבוהה. זה מדגים נתק בין היכולת של המטופל לזהות אובייקט בעל שם מילולי.

עכשיו שאתם יודעים איך לבדוק את הפונקציות של האונה השמאלית והימנית של חולי מוח מפוצל עם גירויים חזותיים, בואו נראה איך חוקרים חוקרים ומיישמים לרוחב בהקשרים אחרים.

למדת שהפרדה כירורגית של שתי ההמיספרות משמשת לעתים קרובות לטיפול בחולים עם אפילפסיה, המאופיינת בהתקפים.

כתוצאה מכך, מדעני מוח רבים בודקים אם לתזמון הניתוק הזה – האם קורפוס קאלוסום נותק במהלך הילדות או הבגרות – יש השפעה כלשהי על התפקודים הקוגניטיביים של המטופל.

חשוב לציין, עבודה כזו הוכיחה כי בהשוואה למבוגרים, ילדים חווים פחות – או פחות חמור – השפעות קוגניטיביות בעקבות ניתוק של חצי הכדור במוח, דבר המצביע על כך שמוחות צעירים מדגימים מידה רבה של פלסטיות.

עד עכשיו, התמקדנו בקורפוס קאלוסום כקשר העיקרי בין חצי הכדור השמאלי והיומי.

עם זאת, חבילות סיבי עצב אחרות מאפשרות תקשורת בין צידי המוח. ביניהם הוא commisure בחלקו, אשר היה מעורב בהעברת מידע חושי, כמו זה הנוגע לראייה או ריח.

לפיכך, חלק מהחוקרים בוחנים כיצד הניתוק של אחת או יותר מהחבילות הללו – עם או בלי פיצויים של קורפוס קאלוסום – משפיע על התנהגות המטופל.

הרגע צפית בסרטון של JoVE על בדיקת חולי מוח מפוצל באמצעות גירויים חזותיים. עד עכשיו, אתה צריך להבין איך להציג תמונות לשני השדות החזותיים, ולאסוף ולפרש נתונים הנוגעים ליכולות של חצי הכדור של המוח השמאלי והימיני. אתה צריך גם לדעת איך נתונים מחולים במוח מפוצל משמש לפתח טיפולים טובים יותר עבור אפילפסיה, ולהבין את התפקידים של חבילות סיבי עצב שונים במוח.

תודה שצפיתם!

Results

בדרך כלל, חולי callosotomy להפגין anomia עבור אובייקטים המוצגים בחצי השדה החזותי השמאלי. Anomia היא חוסר היכולת לתת שמות לאובייקטים. אובייקטים המוצגים לשדה הראייה הימני, לעומת זאת, נקראים בדיוק גבוה (איור 1).

Figure 1
איור 1: ביצועי המטופל והשליטה במשימת אובייקטי מתן השמות עבור גירויים המוצגים בשדות הראייה השמאלית והימנית. המטופל (עיגולים שחורים) אינו מסוגל לתת שם מילולי לאובייקטים המוצגים בשדה הראייה השמאלי, אך הוא מסוגל לתת שמות לאובייקטים בשדה הראייה הימני. לעומת זאת, אוכלוסיית הבקרה (יהלומים כחולים) יכולה לתת שמות לאובייקטים המוצגים הן בשדות הראייה השמאלית והן הימנית.

חלק מהחולים יוכלו לצייר בהצלחה אובייקטים המוצגים לשדה הראייה השמאלי, למרות שהם אינם יכולים לנקוב בשמם המילולי (איור2).

Figure 2
איור 2: ביצועי המטופל והשליטה במשימת אובייקטי הציור עבור גירויים המוצגים בשדות החזותיים השמאליים והימניים. המטופל (עיגולים שחורים) ואוכלוסיית הבקרה (יהלומים כחולים) מסוגלים לצייר אובייקטים המוצגים הן בשדות הראייה השמאלית והן הימנית. ביצועי המטופל אינם שונים מהפקדים התואמים.

במקרה הזה, המטופל בדרך כלל אומר שהם לא ראו כלום. הסיבה לכך היא שהאונה השמאלית, השולטת בדיבור, לא ראתה את התמונה החזותית. עם זאת, האונה הימנית, אשר ראתה את האובייקט, יכולה לזהות אותו אך אינה מסוגלת ליצור דיבור. מאז האונה הימנית היא בעיקר בשליטה על יד שמאל, המטופל הוא מסוגל לצייר את האובייקט עם יד שמאל. תוצאה זו מדגימה ניתוק בין היכולת לזהות אובייקט לבין היכולת לתת שם מילולי לאובייקט.

אוכלוסיית הבקרה, עם קורפורה קלוזה שלמה, יכולה גם לתת שם וגם לצייר אובייקטים המוצגים בשדות הראייה השמאלית או הימנית. הסיבה לכך היא שמידע יכול לעבור בחופשיות מחצי כדור אחד לשני, ומאפשר שיתוף מידע בין אזורי המוח.

Applications and Summary

המקרה של חולה המוח המפוצל חושף את ההתמחות היחסית של שתי ההמיספרות המוחיות. רבים מההתמחויות האלה ניתן להדגים גם אצל אנשים בריאים עם commissures שלם באמצעות טכניקות דומות. לדוגמה, אנשים נוטים לזהות מילים מהר יותר כאשר הן מוצגות בקצרה בשדה הראייה הימני בהשוואה לתקופה שבהן הן מוצגות בשדה הראייה השמאלי. ניסוי זה גם מראה כי גם כאשר שני אזורי מוח בריאים, נזק לקשרים בין אזורים שונים יכול להשפיע על ההתנהגות.

עם זאת, חשוב לזכור כי בעת בדיקת המוח המפוצל מדגימה את ההבדלים בין שתי ההמיספרות המוחיות, במוח שלם, שתי ההמיספרות מתקשרות ללא הרף זו עם זו ועובדות בתיאום. כדי לבודד גירוי לשדה ראייה אחד דורש ציוד מיוחד שיכול להציג גירויים בקצרה רבה הרחק קיבעון מרכזי. מאחר שהראייה המרכזית מעובדת על ידי שתי ההמיספרות, והעיניים בדרך כלל סורקות סביבה, אין זה מצב שסביר שייתקל בחיי היומיום.

References

  1. Gazzaniga, M. S., Bogen, J. E., & Sperry, R. W. (1962). Some functional effects of sectioning the cerebral commissures in man. Proc Natl Acad Sci U S A, 48, 1765-1769.
  2. Gazzaniga, M. S., Bogen, J. E., & Sperry, R. W. (1965). Observations on visual perception after disconnexion of the cerebral hemispheres in man. Brain, 88(2), 221-236.
  3. Zaidel, E., Zaidel, D., & Bogen, J. E. (1990). Testing the commussurotomy patient. In A. Boulton, G. Baker, & M. Hiscock (Eds.), Neuromethods (pp. 147-201). Clifton, NJ: Humana Press.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter