Bölüm 05: Fizyolojik Psikolojide Kullanılan Araştırma Yöntemleri

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Girişimsel (Invasive) Yöntem: Canlının fiziksel bütünlüğüne müdahale eden teknik (Kesme, enjeksiyon vs) Girişimsel Olmayan (Non invasive) Yöntem In-vivo çalışma: Yaşayan canlı üzerinde yapılan araştırma yöntemleri In-vitro çalışma: Canlının dokularının doğal ortamlarından ayrılarak incelenmesi. Genellikle hücreler dokulardan ayrılarak alınır ve canlı özeliklerini yitirirler. Ex-vivo çalışma: Hücreler hala canlılık özelliklerini sürdürmektedirler fakat kendi olağan biyolojik çevrede değildirler. Örneğin biyopsi ile alınan ve kültürü oluşturulan hücreler grubu.

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Post-mortem inceleme (Broca alanı, Alzheimer Hastalığı) Hücre kayıp ve hasarlarının incelenmesi Boyama Teknikleri (Golgi boyama tekniği): İşlevsel bağlantıların ortaya çıkarılması Biyopsi Lezyon (lesion): Beyin dokusuna kesme yoluyla zarar verme. ilaç ve kimyasallarla da olabilir (MPTP epilepsi) Sanal lezyon (geçici lezyon): WADA testi (sodyum amobarbital) Ablasyon (ablation): Beyin dokusunu çıkarma Elektriksel uyarım: invasive

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Stereotaxic (Sterotaksik) Cerrahi: Beden (Beyin) içerisindeki belirli hedef bölgelere ulaşmak için 3 Boyutlu koordinat sistemini kullanarak yapılan invasif (girişimsel) teknik.

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Bregma Stereotaxic (Sterotaksik) Cerrahi: stereotaxic atlas

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Stereotaxic (Sterotaksik) Cerrahi: stereotaxic atlas Talairach Atlas

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Stereotaxic (Sterotaksik) Cerrahi: Stereotaxic (Sterotaksik) Aparat

Histoloji (Doku bilimi): Dokuları oluşturan Hücrelerin özellikleri Histolojik Yöntemler: Dokunun sabitlenmesi, kesit Alınması, boyanması ve Incelenmesi içeren yöntemler. e must fix, slice, stain, and examine the brain. Brodmann Alanları (52 adet) Sitoarkitektonik özellikler Oskar ve Cecile Vogt Beyin Haritasi (1903) 200 alan

Yapı ve işlev ilişkisini gösteren en güzel kanıtlardan birisi Brodmann Alanlarıdır. BA 44, BA 45: Dil motor üretim BA 22: Dili anlama

Histoloji (Doku bilimi): Histolojik Yöntemler: Dokunun sabitlenmesi (fixation): Oto-yıkıcı enzimatik ve bakteriyal aktivitenin önlenmesi. Formalin (fixative) Kesitlenmesi: Microtome 10-80 µm (Işık mikroskobu) 1 µm Elektron mikroskobu (EM) Transmission EM: Çok ayrıntılı görüntü. Sinapsler Scanning EM: TEM e göre daha kötü; fakat 3D görüntü Microtome T. Elektron M.

Kesitleri Boyama (Staining) cresyl violet Nissl Body Staining Golgi Staining: Gümüş Nitrat)

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER noninvasive Transkranial Manyetik Uyarım (Transcranial Magnetic Stimulation: TMS). Radyo frekansları manyetik alan değişimlenmesi Bir çeşit Sanal lezyon Yüksek frekanslar sinaptik aktarımı arttırıken; Düşük frekanslar sinaptik aktarımı azaltıyor Epilepsi nöbetine neden olabilir. Yüzeydeki (kabuk-cortex) bölgeleri incelemede kullanılabilir.

BAŞLIK df

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Mikro elektrod teknikleri Makro elektrod teknikleri

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Elektoensefalografi (Electroencephalography) EEG: Epilepsi Uyku çalışmaları Zamansal Çözülüm: ms

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER ElektoEnsefaloGrafi (electroencephalography) EEG: Richard Caton 1875: Beyin elektriksel değişiklikler deri üzerinden kaydedilebilir (hayvanlarda) Hans Berger 1929: Alfa dalgası (insanlarda) Milyonlarca nörondan kaydedilen aktivite (Makro elektrod-Mikro elektrot) Mikro Volt (µV) düzeyinde aktivite Milisaniye düzeyinde zamansal çözünürlük

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER noninvasive Elektoensefalografi (electroencephalography) EEG: Olay-İlişkili Potansiyeller (ERP) Belirli bir uyarana kilitli tepki. N100, P200, N200 ve P300 Zamansal çözülüm: ms Bilişsel Süreçler (Dikkat, Algı çalışılabilir) Uzaysal çözülümü kötü Mutlak nöronal aktivite Harekete daha az duyarlı Şizofreni Alzheimer Sağlıklı

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER EEG/ERP  Girişimsel değil Çok iyi zamansal (temporal) çözülüm Ucuz ve kolay uygulanabilir Hem hasta hem de sağlıklılarda uygulanabilir Gerçek zamanlı ölçüm Bir takım psikolojik uyarıcılara karşı oluşan tepkiyi ölçme (ERP)  Uzaysal (Spatial) çözülümü kötü Global aktivite ölçümü Sinyalin saçlı deriye ulaşana kadar bozulması Harekkete duyarlı

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Magnetoensefalografi (Magnetoencephalography) MEG: Sinir hücrelerinin sinyal üretimi sırasında ortaya çıkan manyetik alanları ölçer. Event Related Fields Girişimsel değil Zamansal çözülümü çok çok iyi (ms, mikro sn) Milyonlarca nöronun aktivitesi Bilişsel Süreçler (Dikkat, Algı çalışılabilir) Uzaysal çözülümü iyi (EEG/ERP’ye göre) Mapping: Haritalama (duyusal kabuk) Mutlak nöronal aktivite  Pahalı, Harekete duyarlı

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER YAPISAL GÖRÜNTÜLEME Bilgisayarlı Tomografi (CT): Düşük şiddetli X ışını kullanır. Göreceli girişimsel olmayan teknik Beyin yapılarını görüntülemede (diğer organ sistemlerini de) Hem sağlıklı hem de klinik örneklem  Kanser riski oluşturabilir Hareket edilmemeli İşlev ölçemiyor

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER YAPISAL GÖRÜNTÜLEME Manyetik Rezonans Görüntüleme Görüntülemek istenen dokuya Radyo Frekansları yollar. Hidrojen atomlarındaki protonların yüksek manyetik alan içerisinde ortaya koyduğu özelliklerden faydalanarak görüntü oluşturur. CT’ye göre daha ayrıntılı (çözünürlüklü) resimler oluşturur. Zararsızdır (girişimsel değil?) Sağlıklı ya da hastalara uygulanabilir. 1 Tesla 10000 Gauss; Dünyanın çekim gücü sadece 0.5 Gauss

YAPISAL GÖRÜNTÜLEME Manyetik Rezonans Görüntüleme Nöropsikolojide Kullanılan Teknikler YAPISAL GÖRÜNTÜLEME Manyetik Rezonans Görüntüleme Ferromagnetik (demir) materyaller tehlike oluşturur. Gürültülü Hareket edilmemeli Kapalı alan fobisi olanlar için problematik Serin-soğuk bir ortam Tarayıcının bakımı pahalı

FizyoPsikoloji Araştırma Teknikleri İŞLEVSEL GÖRÜNTÜLEME Pozitron Emisyon Tomografi (Positron Emisson Tomography: PET) Yarı ömrü kısa (ör. 2 dakika) bir radyo izotobun (oksiyen-15) dokuya enjekte edilmesi ve sonrasında bu dokudan yayılan gamma ışınlarının ölçümlenmesi esasına göre çalışır. (Oksijen tüketimi) Şekere çok benzeyen bir maddenin (2-deoxyglucose ) kullanılması hangi beyin bölgelerinin daha çok şeker tüketimi olduğunu bize gösterebilir. Kan akımı (Kanın bir bölgede yoğunlaşması) ölçümü Raclopride: Dopamin reseptörlerine bağlanır. “to the man who has only a hammer, the whole world looks like a nail”

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER İŞLEVSEL GÖRÜNTÜLEME Pozitron Emisyon Tomografi (Positron Emisson Tomography: PET) Hem sağlıklı hem de klinik örneklemde kullanılabilir. Görece yüksek uzaysal çözünürlük İşlev ve beyindeki sorumlu alanla ilişkilendirebilme 3 Boyutlu görüntü In vivo Girişimsel, Düşük zamansal çözünürlük (dakika) Çocuk ve hamilelerde kullanılmamalı Pahalı Harekete duyarlı

PET df Göreli nöral aktivite ölçümü (Çıkarma işlemi) Zamansal çözülümü kötü, Uzaysal çözülümü göreceli olarak iyi Çok zaman almakta Pahalı Radyasyona maruz kalma

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER İŞLEVSEL GÖRÜNTÜLEME Fonksiyonel Manyetik Rezonanz Görüntüleme (Functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI) Kan Oksiyen Düzeyi ölçümüne bağlı bir teknik (Blood Oxygen Level Depended: BOLD) Hemoglobin Göreli nöral aktivite ölçümü (Çıkarma işlemi). Uzaysal çözülümü iyi Zamansal çözülümü görece iyi (2 saniye) Hem sağlıklı hem de klinik örnlm. İşlev ile beyindeki sorumlu alanı ilişkilendirebilme 3 Boyutlu görüntü In vivo

Fizyopsikoloji YÖNTEMLER İŞLEVSEL GÖRÜNTÜLEME Fonksiyonel Manyetik Rezonanz Görüntüleme (Functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI) Katılımcı hareketsiz kalmalı Soğuk Gürültülü Görece ucuz (PET’ten) Görevlerin öğretilmesi gerekmekte Kapalı alan korkusu olanlarda problematik Ferromagnetik objeler tehlike oluşturmakta Büyük boşluklara yakın alanlarda görüntüde netlik kaybı

df fMRI noninvasive

BİLİŞSEL ÇIKARMA (Cognitive Substraction) İşlevsel tekniklerin bir çoğu BÇ esasına göre çalışmaktadır. Burada yapılan genellikle bir görev sırasında oluşan beyin aktivitesi bir kontrol (genellikle birşey yapılmayan, dinlenilen) sırasında oluşan beyin aktivitesinden çıkarılır. Böylelikle hesaplanan aktivite asıl görevi yapan beyin bölgelerini göstermektedir. Saf ekleme (Pure insertion) varsayımına dayalı olarak BÇ yapılmakta. SE: her süreç bir birinden bağımsızdır yaklaşımı. Bu kısıtlılıkların üstesinden gelmek için Bilişsel Birleşim yaklaşımı: Benzer görevler…

BİLİŞSEL ÇIKARMA (Cognitive Substraction) Örneğin Obje algılama (A) ve isimlendirme (i) süreçleriyle ilgili olarak Objeler gösterme ve isimlendirme (A+, İ+) Anlamsız şekiller gösterip rengini söyletme (A-, İ+) Objeler gösterme (A+, İ-) Anlamsız şekiller gösterme (A-, İ-)

Diffüzyon Tensör Görüntüleme (Diffusion Tensor Imaging: DTI) Fizyopsikoloji YÖNTEMLER Diffüzyon Tensör Görüntüleme (Diffusion Tensor Imaging: DTI) Difüzyon ağırlıklı görüntülemede su moleküllerinin hareketi modellenmeye çalışılır. Aksonların belirlenmesinde daha etkin bir teknik….

Kimyasal Teknikler Mikrodiyaliz: beyindeki kimyasalların örneklerinin alınması (in vivo) İlaçların Davranışsal Etkileri İmmunocytochemistry: beyin aktivitelerini takip için bağışıklık sisteminin reaksiyonlarından yararlanılır. Radyoaktif İzleyiciler: Görüntüleme teknikleriyle ya da Histolojik tekniklerle birlikte

Davranış Genetiği Araştırmaları Genetik Analiz Araştırmaları Aile çalışmaları İkiz Çalışmaları Evlat edinme çalışmaları İstatistiksel modellemeler Davranış Genetiği Araştırmaları: Davranışın genetik temelleri incelenerek bu bilgi tedavi için kullanılır. “Knockout” modeli: belli bir davranışta oynadığı rolün anlaşılabilmesi için tek bir genin elimine edilmesi ve daha sonra bu canlının sahip olduğu davranışsal özelliklerin saptanması.

Genetik Analiz Araştırmaları Aile çalışmaları: bir bozukluğun o bozukluğa sahip ailelerdeki görülme oranı incelenir. İkiz çalışmaları: bir bozukluğun tek yumurta ve çift yumurta ikizlerinde görülme oranları karşılaştırılır. Konkordans oranı Evlat edinme çalışmaları: bir bozukluğun biyolojik ebeveynler ile evlat edinen ebeveynlerde görülme oranları karşılaştırılır. İstatistiksel Modellemeler “Segregation” (Ayrışma) analizi: Bir ailedeki bozukluğun kalıtım örüntüsü ile beklenen kalıtım örüntüsünü karşılaştırır.