Overview
Fuente: Laboratorios de Jonas T. Kaplan y Sarah I. Gimbel, University of Southern California
El estudio de cómo el daño cerebral afecta funcionamiento cognitivo ha sido históricamente una de las herramientas más importantes para la Neurociencia cognitiva. Mientras que el cerebro es una de las partes más protegidas del cuerpo, hay muchos eventos que pueden afectar el funcionamiento del cerebro. Problemas vasculares, tumores, enfermedades degenerativas, infecciones, traumas de la fuerza bruta y Neurocirugía son sólo algunas de las causas de daño cerebral, que puede producir diferentes patrones de lesiones tisulares que afectan al cerebro funcionando en diferentes maneras.
La historia de la neuropsicología está marcada por varios casos bien conocidos que llevaron a los avances en la comprensión del cerebro. Por ejemplo, en 1861 Paul Broca observó como daño a la izquierda lóbulo frontal dio lugar a la afasia, un trastorno del lenguaje adquirido. Como otro ejemplo, mucho sobre la memoria se ha aprendido de los pacientes con amnesia, como el famoso caso de Henry Molaison, conocido por muchos años en la literatura de la neuropsicología como "H.M.", cuya lóbulo temporal la cirugía llevó a un profundo déficit en la formación de ciertos tipos de nuevas memorias.
Mientras que la observación y pruebas de pacientes con daño cerebral focal ha proporcionado Neurociencia con perspicacia en el funcionamiento del cerebro, mucho cuidado debe tenerse en el diseño de pruebas para revelar la naturaleza específica de lo déficit. También, porque el cerebro es una compleja red de neuronas interconectadas, daños a la región del cerebro de uno pueden afectar funcionamiento en regiones lejos del daño. Para demostrar cómo el daño cerebral puede afectar las conexiones entre regiones del cerebro, este video analiza el caso del cerebro denominada split.
El cuerpo calloso es un haz grande de fibras que conecta los hemisferios izquierdos y derecho del cerebro. Es uno de los más grandes tractos de materia blanca en el cerebro y puede ser fácilmente reconocida en una vista sagital de la línea media del cerebro. En la década de 1960, neurocirujanos descubrieron que cortar el cuerpo calloso podría ser un tratamiento acertado para algunos tipos de epilepsia, que implica la actividad de los nervios incontrolable que se separa a través del cerebro. Personas que se sometieron a la operación de división tenían sus dos hemisferios separados quirúrgicamente, tal que los hemisferios izquierdos y derecho ya no eran capaces de comunicarse. Esta condición permitió experimentadores probar las funciones del hemisferio derecho e izquierdo independientemente, para aprender sobre las capacidades relativas y sobre la naturaleza de la comunicación entre ellos.
Este video muestra como se prueba un paciente produzca para revelar algunas de las diferencias entre los dos hemisferios del cerebro y ver algunas consecuencias dramáticas de tal desconexión. Las versiones originales de estos experimentos fueron desarrolladas por Michael Gazzaniga y colegas1, 2 y más tarde fueron elaboradas por otros; 3 la versión presentada aquí incorpora la más reciente modernización de la metodología.
Procedure
1. paciente y control de la captación de
- Hay una gran variedad de pacientes con síndromes de desconexión, incluyendo callosotomies quirúrgica completa y parcial y condiciones congénitas, tales como agenesia del cuerpo calloso (ACC), en la que el cuerpo calloso no se desarrolla completamente. Hay varias extensiones que conectan los dos hemisferios; el más grande es el cuerpo calloso, pero algunas fibras cruzan en la comisura anterior, comisura hipocampal y comisura posterior.
Tenga en cuenta que estas variedades de desconexión pueden conducir a diferentes resultados conductuales en estas pruebas. - Para los efectos de este experimento, preseleccionar el paciente mediante el uso de neuroimágenes para confirmar la ausencia de fibras de conexión.
- MRI estándar y proyección de imagen de difusión, que puede utilizarse para tractos de materia blanca imagen, son particularmente útiles. Sabiendo que las fibras de conexión están presentes en el paciente ayuda a la interpretación de los resultados. En esta demostración, un paciente con una callosotomía completa ha sido seleccionado.
- Asegúrese de que el paciente ha sido informado completamente de los procedimientos de investigación y ha firmado todos los formularios de consentimiento apropiado.
- Reclutar a 20 participantes de la misma edad y género que el paciente, con inteligencia, con puntuaciones en la escala de inteligencia adultos de Wechsler (WAIS).
2. recolección de datos
- Para presentar estímulos visuales en el hemisferio izquierdo o derecho solamente, los estímulos deben presentarse adecuadamente a un campo de visión. Tenga en cuenta que esto no es equivalente a la presentación de los estímulos a un ojo. Proyectos de cada ojo a ambos hemisferios del cerebro; por ejemplo, la parte del ojo izquierdo que se ve el campo visual izquierdo es procesada por el hemisferio derecho, pero la parte del ojo izquierdo que procesa el campo visual derecho es vista por el hemisferio izquierdo. Por lo tanto, para presentar una imagen para el hemisferio izquierdo, presente enteramente en el campo visual derecho, que es a la derecha de donde mira el paciente.
- Para lograr esta lateralización, utilizar una mentonera para mantener los ojos aproximadamente 22 pulgadas de la pantalla del ordenador. Colocar la barbilla del paciente cómodamente dentro de la mentonera, frente a la pantalla.
- Tiene una pequeña Cruz permanezcan en el centro de la pantalla para proporcionar una localización para el paciente fijar sus ojos.
- Instruir al paciente para mantener su fijación en esta cruz durante todo el experimento, así como las imágenes aparecen a la izquierda o derecha de él.
- Explicar al paciente que cuando aparece una imagen, debe decir el nombre del objeto en voz alta.
- Presentamos las imágenes de objetos bien conocidos brevemente a la izquierda o derecha de la pantalla para proyectar a los hemisferios izquierdos o derecho del cerebro, respectivamente. se presentan 50 imágenes en orden aleatorio de un conjunto de objetos que incluyen dibujos fácilmente reconocibles, como una manzana, una pelota, una escoba y un pollo.
- Presentar las imágenes de menos de 150 ms asegurar la correcta lateralización. Esto es tiempo suficiente para ver el estímulo, pero lo suficientemente rápido, así que el paciente no es capaz de mover los ojos para ver el estímulo de la visión central.
- Pida al paciente que nombre los objetos presentados en la pantalla en voz alta y grabar sus respuestas. Esto es una prueba de capacidad lingüística verbal y debe revelar las diferencias en el discurso la capacidad entre los hemisferios.
- Si el paciente es incapaz de nombrar a cualquiera de los objetos, pida al paciente que dibuje el objeto, sin mirar el papel, con la mano ipsilateral a (en el mismo lado) del estímulo. Esto sirve como medida del conocimiento del estímulo no lingüístico.
- La mano ipsilateral al estímulo es controlada por el hemisferio que vio el estímulo. Por ejemplo, cuando el estímulo se presenta en el campo visual izquierdo, es procesada por el hemisferio derecho. El hemisferio derecho es en gran parte responsable por el control de la mano izquierda.
- Asegúrese de que el paciente no se mira en su mano mientras se dibuja para mantener el aislamiento del estímulo a un hemisferio.
- Cuando el paciente termina de dibujar un objeto, pedirles que mira el objeto y decir lo que es en voz alta. Esto confirma que el paciente conoce el nombre del objeto cuando se presenta en visión central, incluso si no son capaces de nombre cuando se presenta a un solo hemisferio.
- Repita el procedimiento para cada participante de control.
3. Análisis de los datos
- Para analizar el rendimiento del paciente, comparar los datos del campo medio izquierda y derecha visual con los demás. Para ello, tabular el número de respuestas correctas e incorrectas en cada campo visual y prueba la probabilidad de obtener una diferencia tan grande como el observado usando una prueba de Chi-cuadrado de independencia.
- Comparar los datos del paciente con los datos de edad, género y población control comparable de inteligencia para determinar el déficit en el comportamiento del paciente. Para ello, compile el puntaje de campo visual izquierdo y derecho del campo visual de cada persona por separado y comparar las distribuciones con un análisis de varianza de medidas repetidas test (ANOVA).
Neuropsicólogos estudian "split-brain" pacientes para probar las funciones únicas de los hemisferios del cerebro izquierdo y derecho, en otras palabras, para estudiar la lateralización y también investigar la naturaleza de la comunicación entre estas regiones.
Hablando sobre todo, información de un lado del cuerpo es procesado dentro de la mitad opuesta del cerebro. Además, cada hemisferio contralateral dirige los movimientos del cuerpo.
Estas áreas también tienen diferentes fortalezas cognitivas: el lado izquierdo es normalmente asociado con el control del lenguaje y del discurso, mientras que el derecho juega un papel importante en el procesamiento de la información visoespacial, como juzgar los arreglos espaciales de cuadrantes en una máquina.
Normalmente, colecciones de axones de las neuronas, denominados paquetes de la fibra del nervio, transferir información entre los hemisferios. Uno de los más grandes de estas extensiones es el cuerpo calloso.
Sin embargo, se interrumpe esta comunicación inter hemisférica en pacientes split-brain, cuyo corpus callosa han sido cortado quirúrgicamente — un tratamiento que se utiliza a veces para reducir la actividad de los nervios incontrolable característica de la epilepsia se extienda a lo largo de todo el cerebro.
Mediante modernizaciones técnicas del psicólogo Michael Gazzaniga, este video muestra cómo evaluar pacientes split-brain y evaluar sus habilidades cognitivas, específicamente producción del habla e ilustra los métodos de recolección y análisis de datos.
En este experimento, pacientes se muestran imágenes de los objetos cotidianos y pidió a verbalizar el nombre de cada elemento.
Para lograr lateralización, pacientes son instruidos para centrarse en un símbolo de la Cruz en el centro de una pantalla de ordenador y dijo a permanecer atrapados en esta forma para la duración del experimento. Aquí, la Cruz sirve como punto de referencia junto a la cual estímulos visuales pueden ser demostrados en la izquierda o derecha.
Si se presenta una imagen a la derecha de la pantalla, cae en el campo de visión correcto — que quizá contraintuitivamente, es procesado por la parte izquierda de ambos ojos. Estas regiones del entonces proyecto la imagen observada en el hemisferio izquierdo del cerebro, donde se identifica.
Así, las funciones del hemisferio izquierdo del cerebro pueden ser evaluadas por mostrar imágenes en el campo visual derecho.
Del mismo modo, un estímulo presentado a la izquierda de la Cruz en la pantalla, en el campo visual izquierdo, puede utilizarse para evaluar las funciones del hemisferio derecho.
Durante la tarea nomenclatura de objetos, un total de cincuenta dibujos, como la de un pollo, aparecen uno a uno en un lado aleatorio del monitor, ya sea de derecha o de izquierda.
Cuadros se presentan por menos de 150 ms. ya que no es tiempo suficiente para que un paciente mover los ojos para volver a colocar la imagen, asegura que sólo el hemisferio del cerebro está probando "ve" el estímulo.
Después de que la imagen desaparece, el paciente debe identificarla en voz alta, que sirve como una medida de la lateralización de la capacidad lingüística verbal.
Aquí, la variable dependiente es el porcentaje de imágenes que se muestran en los campos visuales izquierdos y derecho que el paciente es capaz de nombrar, en otras palabras, la precisión de la identificación verbal.
Basado en el trabajo anterior de Gazzaniga y otros, se espera que los pacientes serán capaces de nombre imágenes presentadas en el campo visual derecho con gran precisión, como se ve esta información por el hemisferio izquierdo: la región capaz de controlar el discurso.
Sin embargo, los pacientes serán incapaces de identificar verbalmente cuadros demostrados en el campo visual izquierdo, como esta información es manejada por el hemisferio derecho del cerebro, que es incapaz de generar lenguaje y — en pacientes cerebro divididos, no puede comunicarse con el lado izquierdo capaz de discurso.
Si la imagen no puede ser llamada — conocido como anomia, se realiza una tarea de dibuja, que sirve como medida del conocimiento del estímulo no lingüístico.
Aquí, pacientes deben crear un cuadro de la imagen que mostraban con la mano del lado ipsilateral o del mismo como el prueba del campo de visión. Por lo tanto, si los pacientes no pueden identificar verbalmente un objeto presentado a la izquierda de la pantalla, debe dibujar con su mano izquierda.
En este caso, la variable dependiente es el porcentaje de imágenes que se muestran en los campos visuales izquierdos y derecho que se dibujan con precisión.
Se espera que pacientes incapaces de nombre imágenes aparecen a la izquierda del monitor todavía poder dibujarlos, usando su mano izquierda, con alta exactitud.
Esto es debido a que el hemisferio derecho, que controla el brazo izquierdo y la mano, también procesa la información del campo visual izquierdo. Por lo tanto, es necesario no hay comunicación entre los hemisferios para completar esta tarea.
Antes de comenzar el experimento, revisar datos de MRI de pacientes para determinar que paquetes de fibras nerviosas que carecen de. Con el propósito de esta demostración, un paciente en quien se ha roto el entero cuerpo calloso es probado, y sus datos se compararán con los obtenidos de los participantes de control.
Saludar al paciente cuando llegan y les informará de los procedimientos de investigación. Además, aseguran que han firmado todas las formas apropiadas del consentimiento.
Luego, proceda a colocar su barbilla cómodamente en una mentonera para que sus ojos se colocan aproximadamente 22 pulgadas de la pantalla.
Con la Cruz pequeña muestra en el centro de la pantalla, enfatizar al paciente que debe permanecer fijado en este símbolo, así como imágenes flash a la izquierda o derecha de él.
Continuar mostrándoles imágenes de 50, cada uno de los cuales se presentan durante 150 ms, en un orden aleatorio y divididos entre partes. Después de cada presentación, instruir al paciente a identificar el objeto en voz alta: "Manzana". Registrar todas sus respuestas.
Si el paciente no puede nombrar el estímulo visual, les pedimos que dibuje con la mano en el mismo lado que el campo visual en la que se muestra la imagen. Esto constituye la tarea de objetos de dibujo.
Asegúrese de que el paciente no mira la mano como son dibujo, con el fin de mantener el aislamiento inicial del estímulo al hemisferio de un cerebro.
Para confirmar que el paciente conoce el nombre del estímulo cuando se presenta simultáneamente a ambos campos de vista, pídale que mire en su plano terminado y verbalmente identificar el objeto representa: "La escoba". Una vez más, Anote todas las respuestas del paciente.
Para analizar los datos, calcular primero el porcentaje de respuestas verbales correctas en pacientes para los estímulos presentados a los campos visuales izquierdos y derecho.
Proceder por compilar por separado el porcentaje de cuentas de la respuesta verbal correcta para ubicaciones de izquierda y derecha de cada participante de control.
Para identificar cualquier déficit en el comportamiento del paciente, comparar los datos de control y el paciente mediante una prueba de análisis de varianza de medidas repetidas. Repetir el análisis de los datos recogidos de la prueba de dibuja.
Aviso que mientras los pacientes son normalmente incapaces de estímulos del nombre ante el campo visual izquierdo, pueden dibujarlos — con su mano izquierda, con un alto grado de precisión. Esto demuestra una disociación entre la capacidad del paciente para reconocer y nombrar verbalmente un objeto.
Ahora que sabes cómo probar las funciones de los hemisferios izquierdos y derecho del cerebro divididos pacientes con estímulos visuales, vamos a ver cómo los investigadores exploraran y aplicarán lateralization en otros contextos.
Has aprendido que la separación quirúrgica de los dos hemisferios se utiliza a menudo para tratar a pacientes con epilepsia, que se caracteriza por convulsiones.
Como resultado, muchos neurocientíficos están mirando si el tiempo de esta desconexión — si el cuerpo calloso es cortado durante la niñez o la edad adulta-tiene ningún efecto sobre las funciones cognitivas del paciente.
Lo importante, dicho trabajo ha demostrado que en comparación con los adultos, los niños experiencia menos, o menos graves — efectos cognitivos tras la desconexión de los hemisferios cerebrales, lo que sugiere que los cerebros jóvenes demuestran un alto grado de plasticidad.
Hasta ahora, nos hemos centrado en el cuerpo calloso como la principal conexión entre los hemisferios izquierdos y derecho.
Sin embargo, otros paquetes de fibras nerviosas permiten la comunicación entre las partes del cerebro. Entre ellos está la comisura anterior, que se ha implicado en la transferencia de la información sensorial, como eso referente a primera vista o el olfato.
Así, algunos investigadores están estudiando cómo la desconexión de uno o más de estos paquetes, con o sin separación del cuerpo calloso, afecta el comportamiento del paciente.
Sólo has visto video de Zeus en la prueba de split-brain pacientes utilizando estímulos visuales. Por ahora, debe comprender cómo presentar imágenes de los dos campos de visión y recoger e interpretar los datos relativos a las habilidades de los hemisferios del cerebro izquierdo y derecho. También debe saber cómo se utilizan los datos de pacientes split-brain para desarrollar mejores tratamientos para la epilepsia y entender las funciones de los paquetes de diferentes fibras nerviosas en el cerebro.
¡Gracias por ver!
Results
Por lo general, los pacientes callosotomía exhiben una anomia de objetos presentados en el medio-campo visual izquierdo. Anomia es la incapacidad para nombrar objetos. Objetos presentados al derecha del campo visual, sin embargo, se nombran con una alta precisión (figura 1).
Figura 1: Paciente y control de rendimiento en la tarea de objetos nombres de estímulos presentados en los campos visuales izquierdos y derecho. El paciente (círculos negros) no es capaz de verbalmente nombre objetos presentados en el campo visual izquierdo, pero es capaz de nombrar objetos en el campo visual derecho. En contraste, la población de control (diamantes azules) nombrar objetos presentados en los campos visuales izquierdos y derecho.
Algunos pacientes pueden ser capaces de dibujar con éxito los objetos ante el campo visual izquierdo, aunque verbalmente no se nombran los ()figura 2).
Figura 2: Paciente y control de rendimiento en la tarea de los objetos dibujo de estímulos presentados en los campos visuales izquierdos y derecho. El paciente (círculos negros) y la población control (diamantes azules) son capaces de dibujar los objetos presentados en los campos visuales izquierdos y derecho. Rendimiento del paciente no difiere de los controles emparejados.
En este caso, el paciente generalmente dice que no han visto nada. Esto es porque el hemisferio izquierdo, que es controlar el discurso, no ha visto la imagen visual. Sin embargo, el hemisferio derecho, que ha visto el objeto, puede reconocerlo pero es incapaz de generar discurso. Puesto que el hemisferio derecho es en gran medida en el control de la mano izquierda, el paciente es capaz de dibujar el objeto con la mano izquierda. Este resultado muestra una disociación entre la capacidad de reconocer un objeto y la capacidad para nombrar verbalmente un objeto.
La población control, con callosa de cuerpos intactos, pueden nombrar y dibujar los objetos presentados en el campo visual derecho o izquierdo. Esto es porque la información puede pasar libremente de un hemisferio a otro, lo que permite el intercambio de información entre las regiones del cerebro.
Applications and Summary
El caso de la paciente produzca revela la especialización relativa de los dos hemisferios cerebrales. Muchas de estas especializaciones se pueden demostrar también en personas sanas con comisuras intactas usando técnicas similares. Por ejemplo, las personas tienden a reconocer palabras más rápidamente cuando se presentan brevemente en el campo visual derecho comparado cuando se presentan en el campo visual izquierdo. Este experimento muestra también que incluso cuando dos regiones del cerebro sanas, daños a las conexiones entre las diferentes regiones pueden afectar el comportamiento.
Sin embargo, es importante recordar si bien el cerebro dividido la prueba demuestra las diferencias entre los dos hemisferios cerebrales en el cerebro intacto, los dos hemisferios están continuamente interactuando con los demás y trabajan en conjunto. Para aislar un estímulo a un campo visual requiere equipo especializado que puede presentar estímulos muy brevemente y de la fijación central. Puesto que la visión central es procesada por ambos hemisferios, y los ojos suelen analizar un entorno, no es una situación que suele encontrarse en la vida cotidiana.
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.
