Overview
ソース: ジョナス ・ t. カプラン サラ I. ギンベル所-南カリフォルニア大学
脳の損傷により認知機能がどのような影響を与える研究認知神経科学の最も重要なツールの一つとされてきました。脳は体の最もよく保護された部分の 1 つで、脳の機能に影響を与えることができる多くのイベントがあります。血管の問題、腫瘍、変性疾患、感染症、鈍力外傷、脳神経外科は脳損傷、脳のさまざまな方法で機能に影響を与える組織の損傷のさまざまなパターンを生成可能性がありますすべての根本的な原因のほんの一部です。
神経心理学の歴史は、脳の理解の進歩につながったいくつかのよく知られている例で示されます。例えばで 1861 ポール ブローカー様子が観察された失語症、獲得した言語障害で起因した前頭葉左への損傷。別の例として多大なメモリについてきた神経心理学の文献の多くの年のため「陛下、「特定種類の新しい記憶の形成に深刻な赤字につながった-が側頭葉手術として知られているヘンリー Molaison の有名な事件など、記憶喪失の患者から。
観察および焦点の脳損傷患者のテスト中には、細心の注意、脳の機能に洞察力と神経科学は、赤字の特定の性質を明らかにするテストの設計で取られなければならない提供をしています。また、脳が相互接続されたニューロンの複雑なネットワークには、1 つの脳の領域への損傷は損傷から遠く離れた地域で機能している影響ことができます。脳の損傷が脳の領域間の接続に与える影響を示すため、このビデオは、いわゆるスプリット ブレインの場合を調べます。
脳の左右の半球を接続する線維の大きな束である脳梁脳の最大の白質路の一つであり脳の正中線の矢状ビューに簡単に認識することができます。1960 年代、脳神経外科医は、脳梁を切断はできる特定の種類のてんかんは、脳に広がる手に負えないの神経活動を含む治療の成功を発見しました。ブレインの手術を受けた人に分離手術の 2 つの半球が持っていたは、左と右半球が通信することが不要になったようなもの。この条件は、左と右の脳半球の機能を相対的な能力およびそれらの間の通信の性質について学習する独立して、プローブに実験者を許可しました。
このビデオは、スプリットブレイン患者脳の 2 つの半球間の相違のいくつかを明らかにするため、このような切断のいくつかの劇的な結果を参照してくださいにテストする方法を示します。これらの実験の元のバージョンはマイケル ・ ガッザニガと同僚1、2によって開発され、後に他人によって練られました。3バージョンがここには、方法論の最近の近代化が組み込まれています。
Procedure
1. 患者とコントロールの募集
- 完全および部分的な手術 callosotomies と、脳梁が完全に発達していなかった脳梁 (ACC) 欠損症などの先天性の条件を含む切断症候群患者のさまざまながあります。2 つの半球を接続する複数の管があります。最大の脳梁は、しかし、いくつかの繊維は前交連、海馬交連、後交連で交差します。
切断のこれらの異なる品種がこのテストの別の行動の結果につながる可能性がありますに注意してください。 - この実験のため接続ファイバーの有無を確認する神経イメージング研究を使用して患者を事前に選択します。
- 標準的な MRI や画像白質路に使用できます、拡散イメージングは、特に便利です。接続する繊維が患者の存在を知ることは、結果の解釈に役立ちます。このデモでは、完全な脳梁離断症例が選択されています。
- 患者研究手順の完全に通知されている、すべての適切な同意書を締結したことを確認します。
- 同じ年齢や性別、患者としての 20 の参加者を募集する知能、ウェクスラー成人知能スケール (WAIS) のスコアを使用して一致します。
2. データの収集
- だけ左または右半球に視覚刺激を提示するために、1 つの視覚野に刺激を適切に提示する必要があります。これが 1 つ目に刺激と同等ではないことに注意してください。それぞれの目は、脳の両半球にプロジェクトします。たとえば、左の視野を見る左目の部分は右半球によって処理されますが、左半球で処理右視野の左目の部分を見ています。したがって、左半球にイメージを提示する患者が見ている場所の右側にある右視野内に完全紹介します。
- この左右差を達成するため、コンピューターの画面からおよそ 22 インチ目を維持するために、あごを使用します。画面に直面している、あご内快適患者の顎を配置します。
- 患者が彼らの目を凝視するための場所を提供するために画面の中央に残っている小さな十字があります。
- 左またはそれの右側に画像が表示されるとしても、実験を通してこのクロスの固定を維持するために患者に指示します。
- 画像が表示されたら、オブジェクトの名前を声に出して言う必要があります彼らは患者へ説明します。
- 脳の左右の半球にそれぞれ投影画面の左右に簡単によく知られている物体の画像を提示します。50 個のイメージは、リンゴ、ボール、ほうき、鶏など、わかりやすい図面を含むオブジェクトの集合からランダムな順序で掲載されています。
- 適切な左右差を確保するため 150 ミリ秒未満の画像を提示します。これは、刺激を見る十分な時間が、十分高速なので患者が中心視野に刺激を参照してくださいに目を移動することができるではないです。
- 大声で、画面に表示されるオブジェクトの名前に患者をお願いし、その応答を記録します。これは口頭言語能力のテスト、スピーキング能力の半球間の相違点を明らかにする必要があります。
- せれば (上と同じ側) と同側の手で、紙を見もせず、オブジェクトを描画する患者の患者は任意のオブジェクトに名前を付けることができる、刺激。これは刺激の知識の非言語的手段として提供しています。
- 刺激と同側の手は、刺激を見た半球によって制御されます。たとえば、左視野の刺激策を発表すると、それは右半球によって処理されます。右半球は左の手の制御を主担当です。
- それが 1 つの半球に刺激の分離を維持するために描画中に患者は自分の手を見ていないことを確認します。
- 患者は、オブジェクトの描画を終了したときは、オブジェクトを見て、大声だと言ってもらいます。これは、患者を知っているとオブジェクトの名前は、中心の展望で提示彼らはそれが 1 つの半球に提示されるときに名前を付けることができない場合でも確認できます。
- 各コントロールの参加者に対して手順を繰り返します。
3. データ分析
- 患者さんのパフォーマンスを解析するには、互いの左側と右側の視覚の半分フィールドからのデータを比較します。これを行うには、各視野の正しいと不適切な回答数を集計し、独立性のカイ二乗検定を用いて観察 1 つと同じ大きさの差を得られる可能性をテストします。
- 年齢、性別、および欠損患者の行動を決定するための知能をマッチさせた対照人口のデータを患者からデータを比較します。これを行うにを個別に、それぞれの人の左視野と右視野の平均スコアをコンパイルおよび比較するには、繰り返し対策分析の分散の使用分布は (ANOVA) をテストします。
神経心理学者研究を左と右の脳半球のユニークな機能を調べる「ブレイン」患者-他の言葉では、定位を勉強する- ともこれらの地域間の通信の性質を調査します。
主に言えば、体の 1 つの側面からの情報が脳の反対側の半分の内で処理されます。さらに、各半球は髓身体の動きを指示します。
これらの区域はまた異なる認知強みを持っている: 右視空間的情報の処理に大きな役割を果たしているに対し、左側には通常の言語と、音声コントロールに関連付けられて-機械のダイヤルの空間的な整理を判断するような。
通常は、ニューロンの軸索のコレクション-神経線維束と呼ばれる-これらの半球間で情報を転送します。最大の 1 つのような管は脳梁。
スプリットブレイン患者で, そのコーパス callosa を外科的に切断されているこの南北両半球の通信を中断するただし、-時々 全体の脳全体に広がってからてんかんの特徴的な手に負えない神経活動を減らすために使用される治療法です。
心理学者マイケル ・ ガッザニガの技術の近代化を使用すると、このビデオを示します分離脳患者のテストし、の認知能力を評価する方法-具体的には発話-データの収集と分析の方法を示しています。
この実験では、患者は日常物体の画像を示すように、各項目の名前を言葉で表現するに尋ねた。
左右差を達成するために患者をコンピューター画面の中央でクロスのシンボルに焦点を当てるように指示し、執着のままに言ったこの図形実験の持続期間のために。ここでは、クロスは、横にある視覚刺激は、右または左のいずれかを示すことができる参照ポイントとして機能します。
右の視野に陥るイメージが画面の右側に表示され場合、-、おそらく意外なことに、処理の両方の目の左の部分で。これらの地域は、それが識別される、脳の左半球を観測画像を [プロジェクトします。
したがって、右視野の画像を示すことによって左脳半球の機能を評価できます。
同様に、画面に表示される十字の左に提示刺激-左視野に-右半球の役割を評価する使用することができます。
名前付けのオブジェクト タスクの中に、鶏のように、50 の図面の合計表示モニターのランダムな側に一度に 1 つずつ、右または左のいずれか。
写真は未満 150 ミリ秒の表示されます、これは画像の位置を変更する彼らの目を移動する患者に十分な時間ではない、それは、テスト対象の脳半球だけ「見る」刺激を保証します。
画像が消滅した後、患者する必要があります識別声を出して、口頭言語能力の左右差の測定として役立ちます。
ここで、従属変数は患者に名前を付けることが左と右視野に示す画像の割合、つまり、言語識別の精度。
ガザニガの前の仕事に基づいて、それは患者は左半球によってこの情報が見られるので高精度、右視野で発表された名をできるようになりますが期待-地域の音声を制御することができます。
ただし、患者はこの情報は言語を生成することができる、右脳半球で処理される口頭で左の視野に示すように画像を識別できないと -ブレイン患者-音声対応の左側と通信できません。
イメージ名前で指定できない場合、合併した健忘と呼ばれる-描画タスクを実行すると、非言語的刺激の知識の尺度として機能します。
ここでは、患者は視覚的なテスト フィールドとして同側または同じ側の手を使って表示されている画像の画像を作成する必要があります。したがって、患者は口頭で、画面の左に表示オブジェクトを識別できない場合、彼らは左手でそれを描く必要があります。
このインスタンスで従属変数は正確に描かれている左と右視野に示されている画像の割合です。
それはモニターの左に表示される名前の写真にできない患者がそれらを描画することができますされる-彼らの左手を使用して-高精度。
これは事実を右半球-左の腕と手を制御する-また左視野からの情報を処理します。したがって、このタスクを完了する半球間の通信は必要ありません。
実験を開始する前に、彼らに欠けているどの神経線維束を決定する患者の MRI データを確認します。このデモの目的のために全体の脳梁を切断されている患者がテストされ、データは制御の参加者から集めたに比べています。
彼らが到着し、研究の手順を知らせるときは、患者を迎えます。さらに、彼らはすべての適切な同意書を締結したことを保証します。
あごで快適、あごに置き、彼らの目は、画面から約 22 インチを配置されますに進みます。
画面の中央に表示される、小さな十字架を強調画像フラッシュそれの右または左にも患者にこのシンボルに執着する必要があります。
50 の画像、それぞれをランダムな順序で、150 ミリ秒で提示し、側面間で均等に分割表示することによって進みます。すべてのプレゼンテーションの後に大声でオブジェクトを識別するために患者に指示する:「アップル」。すべての回答を記録します。
患者は、視覚刺激を名ことはできません、もし画像が示された視野と同じ側の手でそれを描くもらいます。これは、図面のオブジェクトのタスクを構成します。
一つの脳半球に刺激の最初の分離を維持するために、描画と、患者は彼らの手を見ていないことを確認します。
患者が同時に両方の視野に提示される刺激の名前を知っているとを確認するため、完成した図面を見て、口頭でそれを表すオブジェクトを識別するそれらがある:「ほうき」.再度、患者の応答のすべてのレコード。
データを分析するには、まず左と右視野に提示される刺激のための患者の間で正しい応答の割合を計算します。
各コントロール参加者の左と右の場所の正しい言語応答スコアの割合を個別にコンパイルすることによって進みます。
患者の行動の欠損を識別するために繰り返し対策分散分析のテストを使用してコントロールと患者のデータを比較します。描画テストから収集されたすべてのデータに対して解析を繰り返します。
お知らせ、患者は通常名前刺激左視野に提示することができる、彼らはそれらを描くことができます-左手-精度の高度で。これは、患者の能力を認識し、口頭で名前をオブジェクトとの間の乖離を示しています。
今、視覚刺激の分離脳患者の左と右半球の機能をテストする方法を知っていると、研究者の探索や他のコンテキストの側性化を適用方法を見てみましょう。
発作によって特徴付けられるてんかん患者を治療するために外科的に分離 2 つの半球を使用を学びました。
その結果、多くの神経科学者がかどうかを見ているこの切断のタイミング-子供や大人の中に脳梁を切断するかどうか-患者の認知機能の影響があります。
重要なは、このような作業は、大人、子供の経験が少ないと比較することを実証した- またはより少なく厳しく-認知的効果の次の若い頭脳の可塑性の偉大な学位を実証することを示唆している、脳半球の切断。
今まで、左と右半球間の主要な接続として脳梁に注目しました。
ただし、その他の神経線維の束脳の側面間の通信を可能にします。それらは前方の交連は, そのような光景や匂いに係る感覚情報の伝達に関与しています。
したがって、一部の研究者は、どのように見ているこれらのバンドルの 1 つ以上の切断、脳梁の退職の有無 -患者の行動に影響を与えます。
ゼウスの視覚刺激を用いた分離脳の患者のテストのビデオを見てきただけ。今では、2 つの視野を画像を提示し、収集、左と右の脳半球の能力に関連するデータを解釈する方法を理解する必要があります。また、てんかんより良い治療法の開発、脳内の別の神経線維束の役割を理解し分離脳の患者からのデータの使われ方を知っておくべき。
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Results
通常、脳梁離断の患者は左視覚半分フィールドでオブジェクトの合併した健忘を展示します。合併した健忘は、名前オブジェクトにできないです。右の視野に提示されるただし、名前付け高精度 (図 1)。
図 1:左と右の視野に刺激の名前付けのオブジェクトのタスクで患者とコントロール性能。患者 (黒丸) 口頭で名前オブジェクトの左視野に提示することができるではない右の視野に名前オブジェクトすることが。対照的に、コントロール人口 (ブルー ダイヤモンド) 左と右の両方の visual フィールドでオブジェクトに名前をすることができます。
何人かの患者は彼らことができない口頭で名前を付けます(図 2でも左視野に提示される正常に描画できる場合があります)。
図 2:左と右の視野に刺激の図面オブジェクトのタスクで患者とコントロール性能。患者 (黒丸) と対照群 (ブルー ダイヤモンド)、左と右の両方の visual フィールドでオブジェクトを描画することができます。患者さんのパフォーマンスは、一致するコントロールから違いはありません。
この場合、患者は通常、彼らは何かを見ていない言います。音声認識の制御は、左の脳半球は視覚的なイメージを見ていないためにです。しかし、オブジェクトを見ている、右の脳半球はそれを認識することができます、音声を生成することができません。右半球は主に左手のコントロールは、患者は左の手でオブジェクトを描画することができます。この結果は、オブジェクトを認識する能力と口頭でオブジェクトに名前を付ける機能との間の乖離を示しています。
制御の人口、そのままコーパス callosa 両方名前でき左または右視野でオブジェクトを描画できます。これについては他の脳部位間の情報の共有を可能にする 1 つの半球から自由に渡すことができるためです。
Applications and Summary
分離脳の患者のケースでは、2 つの大脳半球の相対的な特殊化を明らかにします。これらの特殊化の多くも、同様の技術を使用してそのまま交連と健康な人で示されることができます。たとえば、人々 は、右視野に比べて左視野に提示されたときに簡潔に提示されたとき高速単語を認識する傾向があります。この実験では、2 つの脳領域が健康な場合でも異なる地域間の接続への損傷することができます動作に影響することも示しています。
しかし、そのまま脳の 2 つの大脳半球間の違いを示して分割脳のテストことを覚えていることが重要です、2 つの半球は継続的にお互いの対話し、コンサートでの作業します。1 つの視覚野に刺激を分離するには、非常に簡単と中央固定から刺激を提示することができます特殊な機器が必要です。中心視野は両半球によって処理されますので、目は通常環境をスキャンこれは日常生活の中で遭遇する可能性のある状況ではないです。
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.
