Anatomisch (statische) technieken

Meten de structurele kenmerken van de hersenen op een tijdstip

Functionele (dynamische technieken

Meten veranderingen in hersenactiviteit over de tijd

Spatiele resolutie

De mate van ruimtelijke nauwkeurigheid

Temporele resolutie

Hoe nauwkeurig veranderingen in hersenactiviteit in de tijd gevolgd kunnen worden

Diepe hersenstimulatie (DBS)

Een neurochirurgische techniek waarbij elektroden in specifieke hersengebieden worden geïmplanteerd om gedrag te moduleren.

stereotactisch apparaat

Apparaat dat nauwkeurig een exacte locatie in de hersenen kan bepalen

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS)

Niet-invasieve techniek waarbij een magnetische spoel bovenop de schedel wordt geplaatst om de onderliggende hersenregio's te stimuleren

Elektrolytisch

Weefsel wordt weggebrand door elektrische stroom via elektroden

Neurotoxisch

hersenweefsel wordt vernietigd door een lokaal toegediende toxische stof

High-intensity focused ultrasound (HIFU)

Weefsel wordt verwarmd en vernietigd door gerichte geluidsgolven

Optogenetica

is een techniek waarmee de activiteit van neuronen kan worden gemanipuleerd en gemeten bij vrij bewegende dieren. Door genetische modificatie kunnen specifieke neuronen gevoelig worden gemaakt voor licht, waardoor hun activiteit met lichtgolven kan worden verstuurd.

Chemogenetica

Combineert genetische modificatie met synthetische geneesmiddelen om de activiteit van specifieke cellen te beïnvloeden. Wordt voornamelijk toegepast in dieren

Single-cell recording

Meet de elektrische activiteit van individuele neuren. Voornamelijk toepasbaar op levend weefsel

Elektro-encefalografie (EEG)

Techniek waarmee de elektrische activiteit van de hersenen niet-invasief wordt geregistreerd. Hierbij worden elektroden op de hoofdhuid geplaatst, waarbij elke elektrode de cumulatieve elektrische activiteit van het onderliggende hersengebied meet. Het EEG registreert voornamelijk graduele potentialen, zoals excitatoire en inhibitoire postsynaptische potentialen van duizenden tot miljoenen neuronen die tegelijkertijd actief zijn.

Elektrocorticografie (ECoG)

Is een invasieve variant van EEG waarbij de elektroden direct op de hersenschors geplaatst.

Event-gerelateerde potentialen (ERP)

zijn kleine, tijdelijke veranderingen in het EEG-signaal die optreden als reactie op een specifieke prikkel. Ze weerspiegelen de hersenactiviteit die direct samenhangt met het verwerken van die stimulus. ERP-metingen zijn relatief goedkoop, niet-invasief en bieden een zeer nauwkeurige weergave van het tijdsverloop van hersenprocessen

Magneto-encefalografie (MEG)

Meet de gecombineerde magnetische velden van duizenden gelijktijdig actieve neuronen doormiddel van gevoelige sensoren. Dit signaal wordt het magneto-encefalogram (MEG) genoemd. belangrijk voordeel: magnetische signalen worden minder vervormd door hersenweefsel, schedel en hoofdhuid dan elektrische signalen. Daardoor kan MEG de bron van hersenactiviteit nauwkeuriger lokaliseren dan EEG.

Inverse probleem

Uit de gemeten patronen van EEG en MEG kan niet eenduidig worden afgeleid waar die activiteit precies vandaan komt

Compited tomography (CT)

maakt driedimensionale beelden van de hersenen met behulp van röntgenstraling. De scanner meet hoeveel straling door verschillende soorten weefsel wordt geabsorbeerd. Dicht weefsel (zoals bot) absorbeert veel straling en verschijnt ligt op het beeld, terwijl minder dicht weefsel (zoals hersenvocht) donkerder wordt weergegeven. Hersenweefsel ligt daar tussenin. CT kan geen goed onderscheid maken tussen grijze en witte stof, maar is zeer geschikt om bloedingen, botbreuken, tumoren en ander hersenletsel op te sporen.

Magnetic resonance imaging (MRI)

MRI gebruikt sterke magnetische velden en radiogolven om een gedetailleerd beeld van de hersenen te maken. De methode maakt gebruik van de eigenschappen van waterstofatomen in watermoleculen. Daardoor kan MRI onderscheid maken tussen verschillende soorten weefsel, zoals grijze en witte stof.

Diffusion tensor imaging (DTI)

DTI is een speciale MRI-techniek die meet hoe watermoleculen zich door het hersenweefsel bewegen. In axonen kan water vooral in één richting stromen, waardoor zenuwbanen zichtbaar kunnen worden gemaakt. DTI wordt gebruikt om verbindingen in de hersenen in kaart te brengen en om schade aan myeline te detecteren, bijvoorbeeld bij multiple scelorose.

Magnetische resonantie angiografie (MRA)

MRA is een MRI-techniek die speciaal gericht is op bloedvaten

Functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI)

Is een beeldvormingstechniek die is gebaseerd op MRI en waarmee veranderingen in hersenactiviteit indirect worden gemeten via veranderingen in de bloedstroom en de samenstelling van het bloed (ijzer, glucose en zuurstof). Wanneer een bepaald hersengebied actiever wordt, stijgt daar de aanvoer van zuurstof en glucose doordat er meer bloed naartoe stroomt. fMRI registreert deze activiteit door verschillen in bloedtoevoer en in het zuurstofgehalte van het bloed te meten. Dit is mogelijk omdat zuurstofrijk bloed andere magnetische eigenschappen heeft dan zuurstofarm bloed. Op basis van deze verschillen kan worden afgeleid welke hersengeieden op een bepaald moment actiever zijn.

Resting state fMRI

De hersenactiviteit wordt gemeten terwijl de persoon geen taak uitvoert.

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS)

Is een vorm van optische tomografie, een techniek waarbij de structuur en activiteit van weefsel wordt afgeleid uit de manier waarop licht erdoorheen beweegt. fNIRS maakt gebruik van nabij-infrarood licht om hersenactiviteit te meten. Zuurstofrijk en zuurstofarm bloed absorberen dit licht in verschillende mate. Bij een fNIRS-meting wordt infrarood licht via zenders op de hoofdhuid het hoofd in gestuurd. Detectoren meten vervolgens hoeveel van dit licht wordt teruggekaatst nadat het door de oppervlakkige lagen van de hersenen (de cerebrale cortex) is gegaan. Aan de hand van de mate van lichtabsorptie kan worden berekend hoeveel zuurstof het onderliggende hersenweefsel verbruikt. Daarmee geeft fNIRS, net als fMRI, een indirecte maat voor hersenactiviteit (maar dan beperkt tot de buitenste hersenlagen).

Positron emission tomography (PET)

is een beeldvormingstechniek die hersenactiviteit in kaart brengt door de stofwisseling van hersenweefsel te meten. Dit gebeurt door te kijken hoeveel stoffen zoals glucose, zuurstof of specifieke neurotransmitters door verschillende hersengebieden worden opgenomen. Bij een PET-scan krijgt de proefpersoon een kleine hoeveelheid radioactief gemerkte stof (een zogeheten tracer) toegediend, bijvoorbeeld radioactief glucose of water. Deze stof zendt positronen uit. Wanneer een positron in het hersenweefsel botst met een elektron, ontstaat er gammastraling. Deze straling wordt door de PET-scanner opgevangen en gebruikt om te berekenen waar in de hersenen de tracer zich ophoopt. Omdat actieve hersengebieden meer energie verbruiken, nemen zij meer glucose en zuurstof op. PET kan daarom indirect laten zien welke hersengebieden op dat moment metabool het meest actief zijn. De scanner bepaalt dit op basis van verschillen in de opname van zuurstof, glucose, neurotransmitters of eiwitten in het hersenweefsel.

EEG & fNIRS

EEG levert zeer nauwkeurige informatie over het tijdstip van hersenactiviteit (hoge temporele resolutie), terwijl fNIRS betere informatie geeft over de locatie van activatie aan het hersenoppervlak (redelijk spatiële resolutie). Deze combinatie is echter beperkt tot de oppervlakkige hersenschors, omdat fNIRS slechts tot ~2 cm diep kan meten.

EEG & fMRI: EEG hwordt gecombineerd met fMRI om zowel het precieze tijdsverloop (EEG) als de ruimtelijke lokalisatie van hersenactiviteit (fMRI) vast te leggen. Deze combinatie vereist speciale MRI-compatibele EEG-apparatuur en is technisch complex en relatief kostbaar.

EEG wordt gecombineerd met fMRI om zowel het precieze tijdsverloop (EEG) als de ruimtelijke lokalisatie van hersenactiviteit (fMRI) vast te leggen. Deze combinatie vereist speciale MRI-compatibele EEG-apparatuur en is technisch complex en relatief kostbaar.

Fylogenetische ontwikkeling

De relaties van evolutionaire ontwikkeling bij verschillende diersoorten

Ontogenetische ontwikkeling

De ontwikkeling van het individuele organisme

Spina bifida (open ruggetje)

Wanneer de neurale buis niet helemaal sluit in de prenatale ontwikkeling

Anencefalie

Aangeboren afwijking waarbij grote delen van de hersenen en de schedel ontbreken. Ontstaat wanneer de sluiting van de neurale buis niet goed verloopt

Progenitorcellen (voorlopercellen)

Zijn ontstaan uit neurale stamcellen en zullen zicht differentiëren tot neuroblasten en glioblasen

Subventriculaire zone

Neurale stamcellen die zich langs de laterale ventrikels bevinden in volwassenen

Subgranulaire zone

Neurale stamcellen die zich in de dentate gyros van de hippocampus bevinden

Neurotrofe signalen (zoals BDNF en NGF)

Dit zijn signaalstoffen die de overleving, groei en differentiatie van neuronen stimuleren door bepaalde genen te activeren.

DNA-methylatie

Een epigenetische mechanisme waarbij chemische groepen aan DNA worden toegevoegd, waardoor bepaalde genen minder actief of uitgeschakeld worden.

1. Celgeboorte week 6-25 (neurogenese)

Is de vorming van neuronen uit neurale stamcellen, vind voornamelijk plaats in de ventriculaire en subventriculaire zones van de neurale buis. Na de geboorte kan in de dentate gyrus van de hippocampus wel nog neurogenese plaatstvinden

2. Neurale migratie week 8-30

Neuronen migreren naar hun uiteindelijke locatie. In de cerebrale cortex verplaatsen veel neuronen zich langs radiale gliacellen

Inside-out patroon

De diepste corticale lagen worden eerst gevormd

3. Celdifferentiatie

De basisdiffenrentiatie gebeurt prenataal, maar funtionele specialisatie en verfijning gaat nog jaren door postnataal

4. Neurale maturatie week 20 prenatraal-jaar 2 postnatraal (uitgroei van axonen en dendrieten)

Dendrieten groeien relatief langzaam en ontwikkelen zich eerst door het vormen van vertakkingen: dendritische arborisatie Axonenen groeien sneller dan dendrieten en zoeken actief naar doelcellen om synapsen te vormen. De punten van een groeiende axon heet groeikegel (groeiconus). hierop steken uitlopers uit die filopodia heten die de omgeving aftasten. Tropische moleculen trekken groeikegels aan of stoten ze af Celadhesiemoleculen (CAMs) zorgen ervoor dat groeikegels zich aan specifieke cellen of structuren kunnen hechten of worden afgestoten

5. Synaptogenese maand 5 prenatraal-.........

Is het proces waarbij synapsen worden gevormd. Het menselijk brein bevat 100 biljoen neuronen

6. Pruning

Overtollige cellen en verbindingen worden geleidelijk verwijderd. Neuronen sterven via apoptose. synapsen die overtollig zijn worden verwijderd via synaptisch snoeien (Pruning). Pruning vindt voornamelijk plaatst tijdens de kindertijd en adolescentie

7. Myelinogenese

Proces waarbij axonen worden omgeven door myeline. Sensorische en motorische gebieden myeleniseren relatief vroeg. Hogere cognitieve gebieden myeliniseren pas later. Myelinisatie is een belangrijke iindicatie van cerebrale rijping.

androgenen (Zoals testosteron)

Speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van mannelijke geslachtskenmerken en in de ontwikkeling van bepaalde hersenstructuren.

Oestrogenen (zoals oestradiol, oestron en oestriol)

Zijn betrokken bij de menstruatiecyclus, zwangerschap en ook bij hersenontwikkeling en hersenfunctie

Chemo-affiniteit hypothese

Stelt dan neuronen en hun doelgebieden in de hersenen specifieke chemische labels dragen. deze moleculen zorgen ervoor dat groeiende axonen hun juiste bestemming kunnen vinden, zodat specifieke en ordelijke verbindingen tussen neuronen ontstaan