Quelle: Laboratorien der Jonas T. Kaplan und der Sarah I. Gimbel-Universität von Südkalifornien

Die Studie wie Schädigung des Gehirns beeinflussen kognitive Funktion wurde historisch eines der wichtigsten Werkzeuge für kognitive Neurowissenschaft. Während das Gehirn eines der am besten geschützten Teile des Körpers ist, gibt es viele Veranstaltungen, die das Funktionieren des Gehirns beeinflussen können. Vaskuläre Probleme, Tumoren, degenerativen Erkrankungen, Infektionen, stumpfe Kraft Traumata und Neurochirurgie sind nur einige der zugrunde liegenden Ursachen der Schädigung des Gehirns, die unterschiedliche Muster von Gewebeschäden führen kann, die Hirnfunktion auf unterschiedliche Weise beeinflussen.

Die Geschichte der Neuropsychologie zeichnet sich durch mehrere bekannte Fälle, die Fortschritte im Verständnis des Gehirns geführt. Zum Beispiel in 1861 Paul Broca beobachtet wie Schäden an der linken frontalen Lappen Aphasie, eine erworbene Sprachstörung führte. Als weiteres Beispiel hat viel über das Gedächtnis gelernt von Patienten mit Amnesie, wie den berühmten Fall von Henry Molaison, bekannt seit vielen Jahren in der Neuropsychologie Literatur als "H.M," deren Temporallappen-Operation zu einem tiefen Defizit führte bei der Bildung von bestimmten Arten von neuen Erinnerungen.

Während der Beobachtung und Prüfung von Patienten mit fokalen Hirnschädigung hat Neurowissenschaften mit Einblick in die Funktionsweise des Gehirns, große Sorgfalt bei der Gestaltung von Prüfungen getroffen werden muss, um den besonderen Charakter des Defizits zu offenbaren. Auch, weil das Gehirn ein komplexes Netzwerk von miteinander verbundenen Neuronen ist, kann Schäden an einer Hirnregion funktionieren beeinträchtigen in Regionen fernab von den Schaden. Um zu demonstrieren wie Hirnschäden Verbindungen zwischen den einzelnen Hirnregionen beeinflussen kann, untersucht dieses Video den Fall des so genannten Split-Gehirns.

Corpus Callosum ist ein großes Bündel von Fasern, die die linken und rechten Hemisphären des Gehirns verbindet. Es ist eines der größten weißen Substanz Tracts im Gehirn und kann leicht auf einen sagittalen Blick auf der Mittellinie des Gehirns erkannt werden. In den 1960er Jahren entdeckt Neurochirurgen, dass Schneiden Corpus Callosum eine erfolgreiche Behandlung für bestimmte Arten von Epilepsie, könnte dem unkontrollierbaren neuronalen Aktivität Verbreitung durch das Gehirn beteiligt. Menschen, die die Split-Brain-Operation unterzogen hatten ihre beiden Gehirnhälften operativ getrennt, derart, dass die linken und rechten Gehirnhälfte nicht mehr kommunizieren konnten. Diese Bedingung erlaubt Experimentatoren, die Funktionen der linken und rechten Hemisphäre Sonde unabhängig, erfahren Sie über die relative Fähigkeit und über die Art der Kommunikation zwischen ihnen.

Dieses Video veranschaulicht, wie einen Split-Brain-Patienten, die Unterschiede zwischen den beiden Hemisphären des Gehirns zu offenbaren und zu sehen, einige dramatische Folgen eine solche Trennung zu testen. Die Originalversionen dieser Experimente wurden von Michael Gazzaniga und Kollegen^{1, 2} entwickelt und später von anderen ausgeführt wurden; ³ die Version hier vorgestellt enthält den letzten Modernisierungen der Methodik.

1. Patient und Kontrolle Rekrutierung

1. Es gibt eine Vielzahl von Patienten mit Trennung Syndrome, einschließlich der vollständigen und teilweisen chirurgische Callosotomies und angeborene Erkrankungen, wie Agenesie des Corpus Callosum (ACC), in dem Corpus Callosum nicht voll entwickelt. Es gibt mehrere Traktate, die beiden Hemisphären verbinden; das größte ist das Corpus callosum (Balken), aber einige Fasern kreuzen an der vorderen Kommissur hippocampal Kommissur und hinteren Kommissur.
   Beachten Sie, dass diese verschiedenen Sorten von Trennung zu unterschiedlichen Verhaltens Ergebnissen in diesem Test führen können.
2. Für die Zwecke dieses Experiments Vorauswahl der Patienten durch den Einsatz von Neuroimaging zu fehlender verbindenden Fasern zu bestätigen.
   1. Standard-MRT und Diffusionsbildgebung, die Bild weiße Angelegenheit Flächen genutzt werden können, sind besonders nützlich. Zu wissen, welche verbindenden Fasern in den Patienten hilft bei der Interpretation der Ergebnisse. In dieser Demo wurde ein Patient mit einer kompletten Callosotomy ausgewählt.
3. Stellen Sie sicher, dass der Patient über die Forschung-Verfahren umfassend und die entsprechende Einwilligungserklärungen unterzeichnet hat.
4. 20 Teilnehmer des gleichen Alters und Geschlechts als der Patient zu rekrutieren für Intelligenz, mit Noten auf die Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS) abgestimmt.

2. Datenerhebung

1. Um visuelle Reize auf der linken oder rechten Hemisphäre allein zu vertreten, müssen die Reize richtig an einem Gesichtsfeld vorgelegt werden. Beachten Sie, dass dies nicht auf die Vorlage der Reize auf einem Auge entspricht. Jedes Auge projiziert auf beide Hemisphären des Gehirns; beispielsweise der Teil des linken Auges, die das linke Gesichtsfeld sieht von der rechten Hemisphäre verarbeitet wird, aber der Teil des linken Auges, das die Rechte Gesichtsfeld verarbeitet wird von der linken Hemisphäre gesehen. Daher, um ein Bild in der linken Hemisphäre zu präsentieren, präsentieren sie vollständig innerhalb der rechten Gesichtsfeld, die ist auf der rechten Seite, wo der Patient sucht.
   1. Um diese Lateralisierung zu erreichen, verwenden Sie einen Kinnhalter weiterhin die Augen ca. 22 Zoll aus dem Computer-Bildschirm. Der Patient Kinn bequem innerhalb der Kinnhalter, vor dem Bildschirm zu platzieren.
   2. Haben Sie ein kleines Kreuz in der Mitte des Bildschirms, um einen Speicherort für die Patienten zu ihren Augen fixieren bereitstellen, bleiben.
   3. Weisen Sie den Patienten weiterhin ihre Fixierung auf das Kreuz in das Experiment selbst als Bilder nach links oder rechts davon angezeigt werden.
   4. Dem Patienten erklären Sie, dass wenn ein Bild angezeigt wird, sollten sie den Namen des Objekts laut zu sagen.
2. Präsentieren Sie Bilder von bekannten Objekten kurz auf der linken oder rechten Seite des Bildschirms, um sie auf der rechten oder linken Hemisphären des Gehirns, bzw. zu projizieren. 50 Bilder präsentiert werden in zufälliger Reihenfolge aus einem Satz von Objekten, die leicht erkennbare Zeichnungen, z. B. einen Apfel, einen Ball, einen Besen und ein Huhn enthalten.
   1. Präsentieren Sie die Bilder für weniger als 150 Millisekunden um richtige Lateralisierung zu gewährleisten. Dies ist genug Zeit, um den Reiz zu sehen, aber schnell genug, so ist der Patient nicht in der Lage, ihre Augen zu sehen, den Reiz in zentralen Sehens bewegen.
   2. Bitten Sie den Patienten um die Objekte auf dem Bildschirm dargestellt werden, laut zu nennen, und zeichnen Sie ihre Antworten. Dies ist ein Test der verbalen sprachliche Fähigkeiten und zeigen sollte, die Unterschiede in der Fähigkeit zwischen den Hemisphären zu sprechen.
   3. Wenn der Patient nicht in der Lage, die Objekte zu benennen ist, den Patienten bitten, das Objekt zu zeichnen, ohne Blick auf das Papier mit der Hand zu ipsilateral (auf der gleichen Seite wie) der Reiz. Dies dient als nichtsprachlichen Maß des Wissens des Reizes.
      1. Die Hand auf den Stimulus ipsilateral steuert der Hemisphäre, die den Reiz sah. Zum Beispiel wenn der Reiz im linken Gesichtsfeld präsentiert wird, wird er von der rechten Hemisphäre verarbeitet. Die rechte Hemisphäre ist weitgehend verantwortlich für die Kontrolle der linken Hand.
      2. Stellen Sie sicher, dass der Patient nicht an ihrer Hand aussieht, während es zeichnet, um die Isolierung des Reizes zu einer Hemisphäre beizubehalten.
      3. Nach Abschluss der Patient ein Objekt zeichnen bitten sie, das Objekt anschauen und sagen, was es laut ist. Dies bestätigt, dass der Patient weiß den Namen des Objekts, wenn es im zentralen Vision präsentiert wird auch wenn sie nicht in der Lage, es zu nennen, wenn es eine einzelne Hemisphäre präsentiert wird.
3. Wiederholen Sie den Vorgang für jeden Teilnehmer Kontrolle.

(3) Datenanalyse

1. Um den Patienten Leistung zu analysieren, vergleichen Sie die Daten aus dem linken und rechten visuellen Hälfte-Bereich mit einander. Zu diesem Zweck Tabellieren Sie die Anzahl der richtigen und falschen Antworten in jedem Gesichtsfeld, und testen Sie die Wahrscheinlichkeit einen Unterschied so groß wie das beobachtete mit einem Chi-Quadrat-Test der Unabhängigkeit zu erlangen.
2. Vergleichen Sie die Daten des Patienten mit den Daten von Alter, Geschlecht und Intelligenz abgestimmt Kontrollgruppe Defizite bei Patienten Verhalten bestimmen. Dazu, die durchschnittliche Punktzahl für jede Person, die linke Gesichtsfeld und rechten Gesichtsfeld separat kompiliert und vergleichen Sie testen die Verteilungen durch eine wiederholte Maßnahmen Varianzanalyse (ANOVA).

Callosotomy Patienten weisen in der Regel eine Anomia für Objekte im linken visuellen Hälfte-Bereich vorgestellt. Anomia ist die Unfähigkeit, Namen Objekte. An dem rechten Gesichtsfeld präsentierten Objekte sind jedoch mit hoher Genauigkeit (Abbildung 1) benannt.

Abbildung 1: Patienten und Steuerung Leistung in der Namensgebung Objekte Aufgabe für Reize in der linken und rechten Gesichtsfeldes präsentiert. Der Patient (schwarze Kreise) ist nicht in der Lage, verbal Namen Objekte im linken Gesichtsfeld präsentiert, aber ist in der Lage, Namen Objekte im rechten Gesichtsfeld. Im Gegensatz dazu kann der Kontrollgruppe (blaue Diamanten) in der linken und rechten Gesichtsfeldes präsentierten Objekte benennen.

Einige Patienten können möglicherweise erfolgreich an dem linken Gesichtsfeld präsentierten Objekte zu zeichnen, obwohl sie nicht verbal sie ()Abbildung 2 benennen).

Abbildung 2: Patienten und Steuerung Leistung in der Zeichnung Objekte Aufgabe für Reize in der linken und rechten Gesichtsfeldes präsentiert. Patient (schwarze Kreise) und Kontrollgruppe (blaue Diamanten) sind in der Lage, Objekte in der linken und rechten Gesichtsfeldes präsentiert zeichnen. Der Patient Leistung unterscheidet sich nicht von abgestimmte Kontrollen.

In diesem Fall sagt der Patient in der Regel, dass sie nichts gesehen haben. Und zwar deshalb, weil die linke Hemisphäre, die Rede steuert, das visuelle Bild nicht gesehen hat. Die Rechte Gehirnhälfte, die das Objekt gesehen hat, erkennt es jedoch nicht in der Lage, Sprache zu generieren. Da die Rechte Gehirnhälfte weitgehend unter Kontrolle der linken Hand ist, wird der Patient in der Lage, das Objekt mit der linken Hand zu zeichnen. Dieses Ergebnis zeigt eine Dissoziation zwischen der Fähigkeit, ein Objekt zu erkennen und die Möglichkeit, ein Objekt verbal zu benennen.

Die Kontrollgruppe mit intakten Korpora Callosa, können beide nennen und zeichnen Sie Objekte in der linken oder rechten Gesichtsfeldes präsentiert. Und zwar deshalb, weil Informationen zu den anderen, so dass für den Austausch von Informationen zwischen den Gehirnregionen frei von einer Hemisphäre übertragen werden kann.

Bei der Split-Brain-Patienten zeigt die relative Spezialisierung der beiden Hemisphären. Viele von diesen Spezialisierungen können auch bei gesunden Menschen mit intakten Kommissuren mit ähnlichen Techniken demonstriert werden. Zum Beispiel Menschen neigen dazu, Wörter schneller zu erkennen, wenn sie kurz dargestellt werden, im rechten Gesichtsfeld im Vergleich zu, wenn sie in das linke Gesichtsfeld dargestellt werden. Dieses Experiment zeigt auch, dass selbst wenn zwei Gehirnregionen gesund sind, Schäden an den Verbindungen zwischen verschiedenen Regionen Verhalten beeinflussen kann.

Es ist wichtig zu bedenken, dass während der Prüfung die Split Brain zeigt die Unterschiede zwischen den beiden Gehirnhälften im intakten Gehirn jedoch, die beiden Hemisphären sind ständig miteinander interagieren und arbeiten im Konzert. Um einen Anreiz zu einem Gesichtsfeld zu isolieren erfordert speziellen Ausrüstung, der Impulse sehr kurz und vom zentralen Fixierung präsentieren zu dürfen. Da zentrale Vision von beiden Hemisphären verarbeitet wird, und die Augen in der Regel eine Umgebung absuchen, ist dies keine Situation, die im täglichen Leben wahrscheinlich anzutreffen ist.

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.