Biopsychologia - metody prowadzenia badań w tej dziedzinie nauki

Biopsychologia zajmuje się badaniem ludzkiego mózgu. Dzięki stosowanym w biopsychologii metodom, możemy lepiej zrozumieć ten skomplikowany ludzki organ. Jakie metody badań są zatem stosowane w biopsychologii?

Nauka zajmująca się badaniem biologii zachowań, czyli biopsychologia, jest czasem również nazywana psychobiologią. Większość świata naukowego skłania się jednak ku temu pierwszemu określeniu, ponieważ “wskazuje ono na biologiczną analizę procesów psychologicznych, a nie psychologiczne analizowanie procesów biologicznych”.

Biopsychologia w ostatnich kilku dekadach znacznie ewoluowała, między innymi dzięki nowym sposobom prowadzenia badań. Chcemy dziś przedstawić kilka metod, które pozwalają na badanie mózgu w określonych warunkach.

Biopsychologia a wizualizacja i stymulacja mózgu

Obserwacja i zapisywanie aktywności mózgu to niezwykle ważny krok, który stał się możliwy dzięki różnorodnym technikom, które zostały opracowane przez naukowców w XX w.

Metody, które to umożliwiają, pozwoliły na przełomowe odkrycia w badaniach najbardziej skomplikowanego ludzkiego organu.

Radiografia z wykorzystaniem kontrastu

Ta technika polega na wprowadzaniu do organizmu substancji pochłaniającej promieniowanie X. Dzięki temu naukowcy mogą zobaczyć różnicę pomiędzy danym obszarem w mózgu a tkanką wokół niego. Angiografia mózgowa to rodzaj radiografii z kontrastem.

Aby ją wykonać, lekarz wprowadza środek kontrastowy do jednego z naczyń w mózgu. Pozwala to na obserwowanie systemu krążenia podczas przeprowadzania badania radiograficznego. Technika ta pozwala na szybkie lokalizowanie uszkodzonych naczyń krwionośnych i nowotworów mózgu.

Tomografia komputerowa

Tomografia komputerowa to badanie, które pozwala zobaczyć pełną strukturę mózgu. Podczas badania pacjent leży nieruchomo wewnątrz cylindrycznego urządzenia. W tym czasie wokół jego głowy przesuwa się i obraca tuba wysyłająca promienie X oraz odbiornik wykonujący serię zdjęć.

Pobrane informacje są przesyłane do komputera, co pozwala lekarzom na prowadzenie badań w płaszczyźnie horyzontalnej. Zazwyczaj przeprowadza się badania ośmiu do dziewięciu obszarów mózgu. Potem wyniki badań są łączone, przez co powstaje trójwymiarowy obraz mózgu.

Biopsychologia, a magnetyczny rezonans jądrowy

Magnetyczny rezonans jądrowy umożliwia otrzymywanie wysokiej jakości obrazów dzięki różnym rodzajom fal, jakie wysyłają atomy wodoru aktywowane przez fale radiowe w polu magnetycznym. Pozyskany obraz jest trójwymiarowy i zapewnia świetnej jakości rozdzielczość.

Pozytonowa tomografia emisyjna

Biopsychologia wykorzystuje pozytonową tomografię emisyjną do badania aktywności mózgu. Podczas badania wstrzykuje się pacjentowi do tętnicy szyjnej radioaktywną fludeoksyglukozę.

Związek ten jest szybko wchłaniany przez aktywne neurony aż do momentu nasycenia, po czym jego poziom stopniowo opada. Dzięki temu naukowcy mogą zaobserwować, które neurony są aktywne podczas określonych aktywności.

Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Zwane krótko rezonansem magnetycznym, badanie to pozwala na zaobserwowanie wzrostu ilości tlenu we krwi w mózgu. W ten sposób naukowcy dokonują pomiaru aktywności mózgu. Ta metoda ma kilka zalet, których nie posiada pozytonowa tomografia emisyjna:

• Nie ma potrzeby wstrzykiwania badanemu żadnych substancji.
• Badanie dostarcza zarówno obrazu struktury mózgu, jak i jego aktywności.
• Lekarze i naukowcy mają do dyspozycji lepszy obraz przestrzenny.
• Badanie zapewnia trójwymiarowy obraz całego mózgu.

Magnetoencefalografia

Podczas tego badania dokonuje się pomiaru zmian w polu magnetycznym na powierzchni czaszki. Zmiany te zachodzą w wyniku zróżnicowanej aktywności neuronów.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna to badanie, podczas którego wywoływane są zmiany w korze mózgowej, co z kolei zmienia pole magnetyczne pod czaszką. W czasie badania dochodzi do “wyłączenia” niektórych obszarów mózgu, co pozwala na analizę pracy mózgu w takich okolicznościach.

Kontrolowane uszkodzenia mózgu

Kontrolowane uszkodzenia mózgu polegają na precyzyjnym uszkadzaniu małych obszarów mózgu w celu zaobserwowania jego reakcji.

• Uszkodzenie za pomocą zasysania. Metoda ta polega na uszkadzaniu odkrytego lub łatwo dostępnego miejsca w korze mózgowej. Lekarz usuwa wybrany fragment tkanki za pomocą wąskiej pipety.
• Uszkodzenia za pomocą prądu. Badanie to wykonuje się poprzez uszkadzanie niewielkich obszarów pod korą mózgową. W tym celu przez wybrany punkt przepuszcza się prąd o wysokiej częstotliwości. Rozmiar i kształt uszkodzenia zależy od trzech czynników:
  • Długości trwania procedury.
  • Intensywności prądu.
• Nacięcia skalpelem. Polega na nacinaniu wybranego miejsca w mózgu.
• Uszkodzenia poprzez zamrożenie. Ta metoda zalicza się do kontrolowanych uszkodzeń mózgu, ale w rzeczywistości jej efekty są tymczasowe i odwracalne. Dane punkty w mózgu są schładzane niemal do temperatury zamarzania. Neurony przestają wysyłać sygnały, więc schłodzony obszar mózgu zostaje zablokowany. Dzięki temu badacze mogą zaobserwować jakie zmiany w aktywności mózgu są wywoływane przez te obszary. Kiedy temperatura wraca do normalnego poziomu, mózg w pełni odzyskuje wszystkie funkcje.

Biopsychologia, a elektrostymulacja

Biopsychologia wykorzystuje w badaniach również elektrostymulację. Badanie to polega na stymulowaniu określonego obszaru w mózgu za pomocą prądu elektrycznego i jednoczesnej obserwacji aktywności mózgu. Zazwyczaj korzysta się z elektrody bipolarnej.

Taka stymulacja “strzela” w neurony i zmienia ich zachowanie. Efekt jest odwrotny niż w przypadku kontrolowanego uszkadzania mózgu. Na przykład dzięki uszkadzaniu można radykalnie zmniejszyć liczbę godzin snu, natomiast elektrostymulacja może proces snu zaburzyć.

Kontrolowane uszkodzenia z zapisem elektrycznym

• Zapis wewnątrzkomórkowy. Ta technika polega na wprowadzaniu mikroelektrody do wnętrza neuronu. Elektroda pozwala zapisać zmiany w potencjale elektrycznym membrany.
• Zapis pozakomórkowy. Mikroelektrodę wprowadza się w płyn otaczający neuron. Badanie nie dostarcza informacji o potencjale elektrycznym membrany.
• Zapis wielojednostkowy. W tym przypadku używa się elektrody o większym zakończeniu w porównaniu z mikroelektrodą. Podczas badania zapisywana jest aktywność wielu neuronów jednocześnie. Wykryty potencjał przechodzi następnie do obwodu, który je łączy.
• Inwazyjne monitorowanie elektroencefalografem. Elektrody ze stali nierdzewnej są wprowadzane do wewnątrz czaszki. Aby zbadać obszar podkorowy, przeprowadza się stereotaktyczny zabieg chirurgiczny i wprowadza się elektrody do wybranego obszaru.

  

Biopsychologia i metody badań – przed nami jeszcze długa droga

Powyżej przedstawiliśmy najważniejsze metody badań, jakie wykorzystuje biopsychologia. Istnieje jednak jeszcze cały szereg metod, które pozwalają na analizę m.in. poziomu napięcia mięśni, przewodnictwo skóry, czy też aktywność układu krwionośnego.

Postęp, jaki nastąpił w tej dziedzinie, jest bez wątpienia spektakularny, ale jeszcze się nie zakończył. Świat nauki z niecierpliwością czeka na kolejne techniki badań, które pozwolą ludziom z problemami układu nerwowego na podniesienie jakości życia.