Boundless Psychology

Brain Imaging Techniques

EEG, PET, MRI, en fMRI scannen de hersenen met behulp van een verscheidenheid aan methoden en hebben een verschillende mate van specificiteit en invasiviteit.

Neuroimaging, of hersenscanning, omvat het gebruik van verschillende technieken om de structuur, functie of farmacologie van de hersenen direct of indirect in beeld te brengen. Het is een relatief nieuwe discipline binnen de geneeskunde, de neurowetenschappen en de psychologie. Artsen die gespecialiseerd zijn in het uitvoeren en interpreteren van neuroimaging in de klinische setting staan bekend als neuroradiologen.

Neuroimaging valt uiteen in twee brede categorieën:

1. Structurele beeldvorming, die zich bezighoudt met de structuur van de hersenen en de diagnose van grootschalige intracraniële ziekte (zoals een tumor), evenals letsel.
2. Functionele beeldvorming, die wordt gebruikt voor de diagnose van stofwisselingsziekten en letsels op fijnere schaal (zoals de ziekte van Alzheimer), en ook voor neurologisch en cognitief-psychologisch onderzoek. Met functionele beeldvorming kan de informatieverwerking in de hersenen rechtstreeks worden gevisualiseerd, omdat de activiteit in het betrokken deel van de hersenen de stofwisseling verhoogt en op de scan “oplicht”.

Vier van de meest voorkomende soorten hersenscans zijn EEG, PET, MRI en fMRI.

Electro-encefalografie (EEG)

Electro-encefalografie (EEG) wordt gebruikt om hersenactiviteit te tonen in bepaalde psychologische toestanden, zoals alertheid of slaperigheid. Het is nuttig bij de diagnose van epileptische aanvallen en andere medische problemen waarbij sprake is van over- of onderactiviteit in bepaalde delen van de hersenen.

Ter voorbereiding op een EEG worden elektroden op het gezicht en de hoofdhuid geplaatst. Nadat elke elektrode in de juiste positie is geplaatst, kan het elektrische potentiaal van elke elektrode worden gemeten. Naar gelang van de toestand van een persoon (wakend, slapend, enz.) verschillen zowel de frequentie als de vorm van het EEG-signaal. Bij patiënten die aan epilepsie lijden, is een toename van de amplitude van het vuren zichtbaar op de EEG-opname. Het nadeel van EEG is dat de elektrische geleiding – en dus de gemeten elektrische potentialen – sterk kunnen variëren van persoon tot persoon en ook in de tijd, ten gevolge van de natuurlijke geleiding van andere weefsels zoals hersenweefsel, bloed en beenderen. Hierdoor is het soms onduidelijk welk deel van de hersenen precies een signaal afgeeft.

Positron Emissie Tomografie (PET)

Positron Emissie Tomografie (PET) scans meten de niveaus van de suiker glucose in de hersenen om te illustreren waar neurale vuren plaatsvinden. Dit werkt omdat actieve neuronen glucose als brandstof gebruiken. Als onderdeel van de scan wordt een tracerstof, gekoppeld aan radioactieve isotopen, in het bloed geïnjecteerd. Wanneer delen van de hersenen actief worden, wordt bloed (dat de tracer bevat) op weg gestuurd om zuurstof af te geven. Hierdoor ontstaan zichtbare vlekken, die vervolgens door detectoren worden opgepikt en gebruikt om een videobeeld te maken van de hersenen tijdens het uitvoeren van een bepaalde taak. Met PET-scans kunnen we echter alleen algemene gebieden van hersenactiviteit lokaliseren en geen specifieke locaties. Bovendien zijn PET-scans kostbaar en invasief, waardoor het gebruik ervan beperkt is. Ze kunnen echter wel worden gebruikt bij bepaalde vormen van medische diagnose, onder meer voor de ziekte van Alzheimer.

Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Magnetic resonance imaging (MRI) en functional magnetic resonance imaging (fMRI) scans zijn de vorm van neurale beeldvorming die het meest direct bruikbaar is voor het vakgebied van de psychologie.

Een MRI maakt gebruik van sterke magnetische velden om draaiende atoomkernen (meestal waterstofprotonen) in lichaamsweefsels op één lijn te brengen, waarna de rotatie-as van deze kernen wordt verstoord en het radiofrequentiesignaal wordt waargenomen dat wordt gegenereerd wanneer de kernen terugkeren naar hun basisstatus. Door dit proces creëert een MRI een beeld van de hersenstructuur. MRI-scans zijn niet-invasief, brengen weinig gezondheidsrisico’s met zich mee en kunnen worden gebruikt bij zuigelingen en in utero, waardoor een consistente wijze van beeldvorming over het gehele ontwikkelingsspectrum mogelijk is. Een nadeel is dat de patiënt tijdens de beeldvorming lange tijd stil moet zitten in een lawaaierige, benauwde ruimte.

De fMRI is een serie MRI’s waarmee zowel de structuur als de functionele activiteit van de hersenen wordt gemeten via computerbewerking van meerdere beelden. Meer specifiek meet de fMRI signaalveranderingen in de hersenen die het gevolg zijn van veranderende neurale activiteit. Bij een fMRI kan een patiënt mentale taken uitvoeren en kan het actiegebied worden gedetecteerd via de bloedstroom van het ene deel van de hersenen naar het andere door foto’s te maken met een tussenpoos van minder dan een seconde en te laten zien waar de hersenen “oplichten”. Wanneer iemand bijvoorbeeld visuele informatie verwerkt, stroomt het bloed naar de achterkant van de hersenen, waar de occipitale kwab zich bevindt. FMRI’s maken het mogelijk te laten zien wanneer dingen gebeuren, hoe hersengebieden veranderen door ervaring, en welke hersengebieden samenwerken. Ze zijn gebruikt om een breed scala van psychologische verschijnselen te bestuderen, waaronder (maar zeker niet uitsluitend) de neurale activiteit van het vertellen van een leugen, de verschillen tussen beginners en experts bij het bespelen van een muziekinstrument, en wat er in ons hoofd gebeurt als we dromen.