Overview
출처: 조나스 T. 카플란과 사라 I. 짐벨의 연구소 - 서던 캘리포니아 대학
뇌손상이 인지 기능에 미치는 영향에 대한 연구는 역사적으로 인지 신경 과학을 위한 가장 중요한 도구 중 하나였습니다. 뇌는 신체의 가장 잘 보호 된 부분 중 하나 이지만, 뇌의 기능에 영향을 미칠 수 있는 많은 이벤트가 있다. 혈관 문제, 종양, 퇴행성 질환, 감염, 무딘 힘 외상 및 신경 외과는 뇌 손상의 근본 원인 중 일부에 불과하며, 모두 다른 방법으로 뇌 기능에 영향을 미치는 조직 손상의 다른 패턴을 생성 할 수 있습니다.
신경 심리학의 역사는 뇌의 이해에 있는 발전을 지도한 몇몇 잘 알려진 케이스에 의해 표시됩니다. 예를 들어, 1861년 폴 브로카는 왼쪽 전두엽에 손상이 어떻게 영향을 주었는지 관찰하여 언어 장애인 실어증을 초래했습니다. 또 다른 예로, 기억 상실증 환자로부터 기억 상실증에 대한 큰 거래가 배웠습니다, 헨리 몰라이슨의 유명한 경우와 같은, 신경 심리학 문학에서 몇 년 동안 알려진 "H.M.," 그의 현세엽 수술은 새로운 기억의 특정 종류를 형성에 깊은 적자를 주도.
초점 뇌 손상을 가진 환자의 관찰 및 테스트는 뇌의 기능에 대한 통찰력을 신경 과학을 제공했지만, 적자의 특정 특성을 밝히기 위해 테스트를 설계하는 데 세심한 주의를 기울여야합니다. 또한 뇌는 상호 연결된 뉴런의 복잡한 네트워크이기 때문에 한 뇌 부위의 손상은 손상으로부터 멀리 떨어진 지역에서 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 뇌 손상이 뇌 영역 간의 연결에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 보여주기 위해이 비디오는 소위 분할 뇌의 경우를 검사합니다.
코퍼스 캘로섬은 뇌의 왼쪽과 오른쪽 반구를 연결하는 섬유의 큰 번들입니다. 그것은 두뇌에 있는 가장 큰 백색 물질 기관 중 하나 이며 쉽게 뇌의 중간선의 처진 보기에 인식 될 수 있습니다. 1960 년대에, 신경 외과 의사는 코퍼스 callosum절단이 뇌를 통해 확산 제어 할 수없는 신경 활동을 포함하는 간질의 특정 종류에 대한 성공적인 치료가 될 수 있음을 발견했다. 분할 뇌 수술을 받은 사람들은 두 반구를 외과적으로 분리하여 왼쪽과 오른쪽 반구가 더 이상 의사 소통을 할 수 없게되었습니다. 이 조건은 실험자가 좌우 반구의 기능을 독립적으로 조사하고, 상대적 능력에 대해 배우고, 그들 사이의 의사 소통의 본질에 대해 배울 수 있게 했습니다.
이 비디오는 두뇌의 두 반구 사이 다름의 몇몇을 드러내고 그 같은 단절의 몇몇 극적인 결과를 보기 위하여 분할 두뇌 환자를 시험하는 방법을 보여줍니다. 이 실험의 원래 버전은 마이클 Gazzaniga와 동료에 의해 개발되었다1, 2 나중에 다른 사람에 의해 정교했다; 3 여기에 제시 된 버전은 방법론의 최신 현대화를 통합합니다.
Procedure
1. 환자 및 제어 모집
- 코퍼스 캘로섬이 완전히 발달하지 않는 코퍼스 캘로섬 (ACC)의 발생과 같은 완전하고 부분적인 수술 캘로소톰 및 선천적 조건을 포함하여 단절 증후군을 가진 다양한 환자가 있습니다. 두 반구를 연결하는 여러 가지 지역이 있습니다. 가장 큰 것은 코퍼스 캘로섬이지만 일부 섬유는 전방 쉼표, 해마 쉼표 및 후방 쉼표에서 교차합니다.
이러한 다양한 종류의 단절은 이 테스트에서 다른 행동 결과로 이어질 수 있습니다. - 이 실험의 목적을 위해, 연결 섬유의 부재를 확인하기 위해 신경 이미징의 사용을 통해 환자를 미리 선택.
- 백색 물질 지역을 이미지화하는 데 사용할 수 있는 표준 MRI 및 확산 이미징은 특히 유용합니다. 어떤 연결 섬유가 환자에게 존재하는지 아는 것은 결과의 해석에 도움이 됩니다. 이 데모에서는 완전한 캘로소절제술을 받은 환자가 선택되었습니다.
- 환자가 연구 절차에 대해 완전히 통보받았으며 모든 적절한 동의 양식에 서명했는지 확인하십시오.
- Wechsler 성인 인텔리전스 스케일(WAIS)의 점수를 사용하여 지능에 맞추어 환자와 동일한 연령과 성별의 20명의 참가자를 모집합니다.
2. 데이터 수집
- 왼쪽 또는 오른쪽 반구에만 시각적 자극을 표시하려면 자극을 하나의 시각적 필드에 올바르게 제시해야 합니다. 이것은 한 쪽 눈에 자극을 제시하는 것과 같지 않습니다. 각 눈은 뇌의 두 반구에 투영; 예를 들어 왼쪽 시야를 보는 왼쪽 눈의 부분은 오른쪽 반구에 의해 처리되지만 오른쪽 시야를 처리하는 왼쪽 눈의 부분은 왼쪽 반구에 의해 보입니다. 따라서, 왼쪽 반구에 이미지를 제시하기 위해, 환자가 찾고있는 곳의 오른쪽에 있는 오른쪽 시야 내에서 완전히 제시한다.
- 이 측면화를 달성하기 위해 턱받이를 사용하여 컴퓨터 화면에서 약 22 인치의 눈을 유지합니다. 환자의 턱을 턱 받침대 안에 편안하게 놓고 화면을 향합니다.
- 환자가 눈을 고정할 수 있는 위치를 제공하기 위해 화면 중앙에 작은 십자가가 남아 있어야 합니다.
- 이미지가 왼쪽 또는 오른쪽에 나타나는 경우에도 실험 전반에 걸쳐이 십자가에 고정을 유지하기 위해 환자를 지시합니다.
- 이미지가 나타날 때 개체의 이름을 큰 소리로 말해야 한다고 환자에게 설명합니다.
- 각각 뇌의 오른쪽 또는 왼쪽 반구에 투영하기 위해 화면의 왼쪽 또는 오른쪽에 잘 알려진 물체의 이미지를 제시합니다. 사과, 공, 빗자루 및 닭고기와 같이 쉽게 알아볼 수 있는 드로잉을 포함하는 개체 집합에서 50개의 이미지가 무작위로 표시됩니다.
- 적절한 측면화를 보장하기 위해 150ms 미만의 이미지를 제시합니다. 이것은 자극을 볼 수있는 충분한 시간이지만, 환자가 중앙 시력의 자극을 보기 위해 눈을 움직일 수 없을 정도로 빠릅니다.
- 환자에게 화면에 제시된 개체의 이름을 큰 소리로 지정하고 응답을 기록하도록 요청합니다. 이것은 언어 적 능력의 시험이며 반구 사이의 말하기 능력의 차이를 밝혀야합니다.
- 환자가 물체의 이름을 지정할 수 없는 경우 환자에게 종이를 바라보지 않고 손 ipsilateral을 자극에 넣지 않고 개체를 그려달라고 요청합니다. 이것은 자극에 대한 지식의 비 언어 적 척도역할을합니다.
- 자극에 대한 손 ipsilateral은 자극을 본 반구에 의해 제어됩니다. 예를 들어 왼쪽 시야에 자극이 표시되면 오른쪽 반구에 의해 처리됩니다. 오른쪽 반구는 주로 왼손의 제어에 대한 책임이 있습니다.
- 한 반구에 자극의 격리를 유지하기 위해 그리는 동안 환자가 자신의 손을 보고하지 않는지 확인하십시오.
- 환자가 개체 그리기를 마칠 때 물체를 보고 큰 소리로 말하는 것을 요청하십시오. 이것은 환자가 단일 반구에 제시될 때 이름을 지정할 수 없더라도 중앙 시력에 제시될 때 개체의 이름을 알고 있음을 확인합니다.
- 각 제어 참가자에 대한 절차를 반복합니다.
3. 데이터 분석
- 환자의 성과를 분석하려면 왼쪽 및 오른쪽 시각적 하프 필드의 데이터를 서로 비교합니다. 이렇게 하려면 각 시야에서 정확하고 잘못된 응답 수를 적부하고 독립성의 치스퀘어 테스트를 사용하여 관찰된 만큼 큰 차이를 얻을 가능성을 테스트합니다.
- 환자의 데이터를 연령, 성별 및 지능 일치 제어 인구의 데이터와 비교하여 환자 행동의 적자를 결정합니다. 이렇게 하려면 각 사람의 왼쪽 시야와 오른쪽 시야에 대한 평균 점수를 별도로 컴파일하고 분산 테스트(ANOVA)의 반복측정 분석을 사용하여 분포를 비교합니다.
신경 심리학자는 "분할 두뇌" 환자를 연구하기 위하여 좌우 두뇌 반구의 유일한 기능을 조사합니다 - 즉, 측면화를 연구하고 또한 이 지구 사이 통신의 본질을 조사하기 위하여.
주로 말하기, 신체의 한쪽에서 정보는 뇌의 반대 쪽 절반 내에서 처리됩니다. 또한, 각 반구는 모순적으로 신체 움직임을 지시한다.
이 지역은 또한 다른 인지 강점을 가지고: 왼쪽은 일반적으로 언어와 음성의 제어와 연관, 반면 오른쪽 visuospatial 정보를 처리에 큰 역할을 한다-기계에 다이얼의 공간 배열을 판단 하는 등.
일반적으로 신경 섬유 번들로 불리는 뉴런의 축축 컬렉션은 이러한 반구 간에 정보를 전달합니다. 이러한 지역 중 가장 큰 중 하나는 코퍼스 캘로섬입니다.
그러나, 이 간구형 간 통신은 분할 두뇌 환자에서 중단됩니다, 그의 corpora callosa는 외과로 절단되었습니다 - 때때로 전체 두뇌를 통해 퍼지에서 간질의 통제할 수 없는 신경 활동 특성을 감소시키기 위하여 이용된 처리.
심리학자 마이클 Gazzaniga의 기술의 현대화를 사용하여,이 비디오는 분할 뇌 환자를 테스트하고 자신의 인지 능력을 평가하는 방법을 보여줍니다 - 특히 음성 생산 - 데이터 수집 및 분석 방법을 보여줍니다.
이 실험에서 환자는 일상적인 물체의 이미지를 표시하고 각 항목의 이름을 구두로 지정하도록 요청받습니다.
측면화를 달성하기 위해 환자는 컴퓨터 화면중앙의 교차 기호에 집중하도록 지시받고 실험 기간 동안 이 모양에 고정되어 있다고 합니다. 여기서 십자가는 오른쪽 또는 왼쪽에 시각적 자극을 표시할 수 있는 참조점 역할을 합니다.
화면 오른쪽에 이미지가 표시되면 오른쪽 시야에 떨어지며, 이는 두 눈의 왼쪽 부분에 의해 처리될 수 있습니다. 이 지역은 그 때 확인된 두뇌의 좌반구에 관찰된 심상을 투영합니다.
따라서, 왼쪽 뇌 반구의 기능은 오른쪽 시야에 이미지를 표시하여 평가 될 수있다.
마찬가지로 왼쪽 시야에서 화면의 십자가 왼쪽에 제시된 자극을 사용하여 오른쪽 반구의 역할을 평가할 수 있습니다.
명명 개체 작업 중에 닭과 같은 총 50개의 도면이 모니터의 임의측(오른쪽 또는 왼쪽)에 한 번에 하나씩 나타납니다.
사진은 150 ms 미만에 대해 제공됩니다. 이것은 환자가 이미지를 재배치하기 위하여 그들의 눈을 이동하는 충분한 시간이 아니기 때문에, 시험되는 두뇌 반구만이 자극을 "보는" 다는 것을 보장합니다.
이미지가 사라진 후 환자는 구두 언어 능력의 측면화의 척도 역할을하는 큰 소리로 식별해야합니다.
여기서 종속 변수는 환자가 이름을 지정할 수 있는 왼쪽 및 오른쪽 시각적 필드에 표시된 이미지의 백분율입니다.
Gazzaniga 와 다른 사람의 이전 작품을 기반으로, 환자가 높은 정확도로 오른쪽 시야에 제시 된 이미지를 이름을 수 있을 것으로 예상 된다, 이 정보는 왼쪽 반구에 의해 볼 수 있듯이- 음성을 제어 할 수있는 지역.
그러나, 환자는 이 정보가 언어를 생성할 수 없고 분할 두뇌 환자에서 - 음성 능력이 있는 좌측으로 통신할 수 없는 오른쪽 두뇌 반구에 의해 취급되기 때문에, 좌측 시각 필드에 표시된 그림을 구두로 확인할 수 없습니다.
이미지를 명명할 수 없는 경우(anomia라고 함)라고 하는 경우 그리기 작업이 수행되며 이는 자극 지식의 비 언어적 척도 역할을 합니다.
여기서 환자는 시험된 시야와 동일한 측면 또는 ipsilateral또는 동일한 면에 손을 사용하여 표시된 이미지의 그림을 만들어야 합니다. 따라서 환자가 화면 왼쪽에 제시 된 물체를 구두로 식별 할 수없는 경우 왼손으로 그려야합니다.
이 경우 종속 변수는 정확하게 그려진 왼쪽 및 오른쪽 시각적 필드에 표시된 이미지의 백분율입니다.
모니터 왼쪽에 표시된 사진을 이름을 지정할 수 없는 환자는 여전히 왼손을 사용하여 높은 정확도로 그림을 그릴 수 있을 것으로 예상됩니다.
이는 왼쪽 팔과 손을 제어하는 오른쪽 반구가 왼쪽 시야에서 정보를 처리하기 때문입니다. 따라서 이 작업을 완료하기 위해 반구 간에 통신이 필요하지 않습니다.
실험을 시작하기 전에 환자의 MRI 데이터를 검토하여 부족한 신경 섬유 번들을 결정하십시오. 이 데모의 목적을 위해, 전체 코퍼스 callosum이 절단된 환자는 시험되고, 그들의 데이터는 통제 참가자에게서 집합된 것과 비교될 것입니다.
그들이 도착했을 때 환자를 맞이하고, 연구 절차를 알려주십시오. 또한 모든 적절한 동의서에 서명했는지 확인합니다.
그런 다음 턱을 턱받이에 편안하게 배치하여 눈이 화면에서 약 22 인치로 배치되도록합니다.
화면 중앙에 작은 십자가가 표시되어 이미지가 왼쪽 또는 오른쪽으로 깜박임에도 불구하고 이 기호에 고정되어 있어야 한다고 환자에게 강조합니다.
그들 중 50 개의 이미지를 보여 줌으로써 진행되며, 각 이미지는 150 ms에 대해 무작위로 제시되고 측면 간에 균등하게 분할됩니다. 모든 프리젠 테이션 후, 큰 소리로 개체를 식별하는 환자를 지시 : "애플". 모든 응답을 기록합니다.
환자가 시각적 자극의 이름을 지정할 수 없는 경우 그림이 표시된 시각 필드와 동일한 면에 손으로 그림을 그리도록 요청하십시오. 이는 드로잉 개체 작업을 구성합니다.
한 뇌 반구에 자극의 초기 격리를 유지하기 위해 환자가 그림을 그리는 동안 자신의 손을 보고 있지 않도록하십시오.
환자가 동시에 두 가지 시야에 제시될 때 자극의 이름을 알고 있는지 확인하기 위해 완성 된 그림을 내려다보고 "빗자루"를 나타내는 개체를 구두로 식별하십시오. 다시 말하지만, 환자의 모든 반응을 기록합니다.
데이터를 분석하려면 먼저 왼쪽 및 오른쪽 시각 필드에 제시된 자극에 대한 환자 전반에 걸친 올바른 구두 반응의 백분율을 계산합니다.
각 컨트롤 참가자의 왼쪽 및 오른쪽 위치에 대한 올바른 구두 응답 점수의 백분율을 별도로 컴파일하여 진행합니다.
환자 행동의 적자를 식별하려면 분산 검사의 반복 측정 분석을 사용하여 제어 및 환자 데이터를 비교합니다. 도면 테스트에서 수집된 모든 데이터에 대한 분석을 반복합니다.
환자는 일반적으로 왼쪽 시야에 제시된 자극의 이름을 지정할 수 없지만 왼손으로 높은 정확도로 그릴 수 있습니다. 이것은 객체를 인식하고 구두로 이름을 지정하는 환자의 능력 사이 해리를 보여줍니다.
이제 시각적 자극을 가진 분할 뇌 환자의 왼쪽 과 오른쪽 반구의 기능을 테스트하는 방법을 알고 있으므로 연구원이 다른 맥락에서 측면화를 탐구하고 적용하는 방법을 살펴 봅시다.
두 반구의 외과 적 분리는 종종 발작을 특징으로간질 환자를 치료하는 데 사용된다는 것을 배웠습니다.
그 결과, 많은 신경 과학자들은 이 단절의 타이밍이 유년기 또는 성인기에 코퍼스 캘로섬이 절단되는지 여부를 보고 있습니다.
중요한 것은, 그 같은 일은 성인에 비해, 아이들이 뇌 반구의 단절 에 따라 더 적은 - 또는 덜 심각한 경험한다는 것을 보여 주었다, 젊은 뇌가 가소성의 큰 정도를 보여 제안.
지금까지 우리는 좌우 반구 사이의 주요 연결로 코퍼스 캘로섬에 초점을 맞췄습니다.
그러나, 다른 신경 섬유 번들은 뇌의 측면 사이의 통신을 허용합니다. 그 중에는 시력이나 냄새와 관련된 감각 정보의 전송에 연루 된 전방 쉼표가 있습니다.
따라서, 몇몇 연구원은 코퍼스 callosum의 분리의 유무에 관계없이 - 이 묶음의 하나 이상의 단절이 어떻게 참을성 있는 행동에 영향을 미치는지 보고 있습니다.
당신은 시각적 자극을 사용하여 분할 뇌 환자를 테스트에 JoVE의 비디오를 보았다. 지금까지 는 두 개의 시각적 필드에 이미지를 제시하는 방법을 이해하고 왼쪽 및 오른쪽 뇌 반구의 능력과 관련된 데이터를 수집하고 해석해야합니다. 또한 분할 뇌 환자의 데이터가 간질을 위한 더 나은 처리를 개발하기 위하여 어떻게 이용되고 있는지 알고, 두뇌에 있는 다른 신경 섬유 번들의 역할을 이해해야 합니다.
시청해 주셔서 감사합니다!
Results
전형적으로, callosotomy 환자는 좌측 시각 반필드에 제시된 객체를 위한 아노미아를 전시합니다. Anomia는 개체의 이름을 지정할 수 없습니다. 그러나 오른쪽 시야에 제시된 개체의 이름은 정확도가높습니다(그림 1).
그림 1: 왼쪽 및 오른쪽 시각적 필드에 제시된 자극에 대한 명명 개체 작업의 환자 및 제어 성능입니다. 환자(검정원)는 왼쪽 시야에 제시된 개체의 이름을 구두로 지정할 수 없지만 오른쪽 시야에서 개체의 이름을 지정할 수 있습니다. 반면, 컨트롤 모집단(블루 다이아몬드)은 왼쪽 및 오른쪽 시각적 필드에 제시된 객체의 이름을 지정할 수 있습니다.
일부 환자는 구두로 이름을 지정할 수 없더라도 왼쪽 시야에 제시된 물체를 성공적으로 그릴 수 있습니다(그림2).
그림 2: 왼쪽 및 오른쪽 시각적 필드에 제시된 자극에 대한 도면 객체 작업의 환자 및 제어 성능. 환자(블랙 서클) 및 제어 인구(블루 다이아몬드)는 왼쪽 및 오른쪽 시야에 제시된 물체를 그릴 수 있습니다. 환자의 성능은 일치하는 컨트롤과 다르지 않습니다.
이 경우에, 환자는 일반적으로 아무 것도 본 적이 없다고 말합니다. 음성을 제어하는 왼쪽 반구가 시각적 이미지를 볼 수 없기 때문입니다. 그러나 개체를 본 오른쪽 반구는 이를 인식할 수 있지만 음성을 생성할 수는 없습니다. 오른쪽 반구는 주로 왼손을 제어하기 때문에 환자는 왼손으로 물체를 그릴 수 있습니다. 이 결과는 개체를 인식하는 능력과 개체의 구두 이름을 구두로 지정하는 기능 사이의 해리를 보여 줍니다.
그대로 코포라 캘로사를 가진 제어 모집단은 왼쪽 또는 오른쪽 시각적 필드에 제시된 개체의 이름과 그림을 그릴 수 있습니다. 이것은 정보가 한 반구에서 다른 반구로 자유롭게 전달되어 뇌 영역 간의 정보 공유를 허용하기 때문입니다.
Applications and Summary
분할 뇌 환자의 경우 두 대뇌 반구의 상대적 전문화를 밝혀. 이러한 전문화의 대부분은 또한 유사한 기술을 사용하여 온전한 쉼표를 가진 건강한 사람들에서 입증될 수 있습니다. 예를 들어, 사람들은 왼쪽 시야에 제시될 때와 비교하여 오른쪽 시야에서 짧게 제시될 때 단어를 더 빨리 인식하는 경향이 있습니다. 이 실험은 또한 두 개의 두뇌 지구가 건강한 경우에, 다른 지구 사이 연결에 손상이 행동에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여줍니다.
그러나, 분할 된 뇌를 테스트하는 동안 두 대뇌 반구 사이의 차이를 보여줍니다 기억하는 것이 중요합니다, 그대로 뇌에서, 두 반구는 지속적으로 서로 상호 작용하고 콘서트에서 작동. 자극을 한 시야로 분리하려면 중앙 고정에서 매우 간단하고 멀리 자극을 제시 할 수있는 특수 장비가 필요합니다. 중앙 시력은 두 반구에 의해 처리되고 눈이 일반적으로 환경을 스캔하기 때문에 일상 생활에서 발생할 가능성이있는 상황이 아닙니다.
References
- 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.
- 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.
- 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.
