Biopsykologiset tutkimusmenetelmät

Kirjoittanut ja tarkastanut psykologi Gema Sánchez Cuevas

Kirjoittanut Francisco Javier Molas López

Viimeisin päivitys: 22 joulukuuta, 2022

Biopsykologiset tutkimusmenetelmät ovat kehittyneet viimeisten vuosikymmenten aikana. Näitä tutkimusmenetelmiä on lukuisia, mutta tässä artikkelissa me keskitymme vain niihin jotka tutkivat sitä mitä aivoissa tapahtuu.

Eri tutkijat, esimerkiksi Dewsbury (1991), määrittelevät biopsykologian “käyttäytymisen biologian tieteellisenä tutkimuksena”, tieteenalana, jota kutsutaan myös psykobiologiaksi. Mutta muut tutkijat suosivat kuitenkin termiä biopsykologia, sillä se “viittaa psykologian tutkinnan biologiseen lähestymistapaan, enemmän kuin biologian tutkimisen psykologiseen lähestymistapaan”.

Aivojen stimulointi ja visuaaliset metodit

Aivojen aktiivisuuden tarkkailu ja tallentaminen ovat olleet tärkeitä edistysaskeleita, joiden saavuttaminen on ollut mahdollista tiedemiesten 1900-luvulla kehittämien eri tekniikoiden ansiosta. Nämä biopsykologiset tutkimusmenetelmät ovat epäilemättä läpimurto tämän kaikkein mielenkiintoisimman elimen tutkimisessa.

Radiologinen kuvantamistutkimus

Tässä tekniikassa elimistöön laitetaan varjoainetta, jotta röntgensäteiden imeytyminen onnistuisi. Tällä tavalla tiedemiehet näkevät kontrastin osaston ja sitä ympäröivän kudoksen välillä.

Aivojen angiografia on eräänlainen radiologinen kuvantamistutkimus. Siinä varjoaine sijoitetaan aivojen verisuoniin. Tarkoituksena on tarkkailla verenkiertoelimistöä tutkimuksen aikana. Tämä tekniikka on todella hyödyllinen verisuonivaurioiden ja aivokasvaimien paikallistamiseksi.

Tietokonekerroskuvaus (CT-skannaus)

CT-skannauksen avulla asiantuntijat voivat nähdä koko aivojen rakenteen. Tämän testin aikana potilas makaa keskellä suurta sylinteriä. Kun potilas on paikoillaan, röntgenputki ja reseptori ottavat monia erillisiä valokuvia. Tämä tapahtuu samalla kun emitteri ja reseptori pyörivät potilaan päässä.

Kaikki tämä tieto lähetetään tietokoneelle, joka sallii lääkäreiden tutkia aivoja horisontaalisella alustalla. Tavallisesti he tekevät tämän 8-9:llä horisontaalisella aivojen osalla. Sitten kun kaikki tutkinnat on yhdistetty, on mahdollista muodostaa kolmiulotteinen kuva aivoista.

Ydinmagneettinen resonanssi (NMR)

NMR helpottaa korkealaatuisen kuvan saamista eri vetyatomien välittämien aaltojen ansiosta, kun ne aktivoidaan radiotaajuuden magneettisella kentällä. Tämä tarjoaa korkeaspatiaalista resoluutiota ja tuottaa kolmiulotteisia kuvia.

Positroniemissiotomografia (PET)

PET tarjoaa kuvia aivojen aktiivisuudesta aivojen rakenteen sijaan. Kuvien saamiseksi tutkijat asettavat radioaktiivista fludeoksyglykoosia (FDG) kaulavaltimoon. Aktiiviset neuronit imeyttävät FDG:n, joka kerääntyy sitten, kun neuronit eivät enää metabolisoi sitä, ja sitten se hajoaa hiljalleen. Tällä tavalla voidaan tarkkailla mitkä neuronit ovat aktiivisia tiettynä aikana eri aktiviteettien aikana.

Funktionaalinen magneettikuvaus (fMRI)

MRI tarjoaa myös kuvaa lisääntyneestä hapen määrästä aivojen veressä. Tällä tavoin se voi menestyksekkäästi mitata aivojen aktiivisuuden. Jos vertaamme sitä PET:iin, sillä on tavallisesti neljä hyötyä:

• Lääkärin ei tarvitse antaa potilaalle minkäänlaista ruisketta.
• Se tarjoaa sekä toiminnallista ja rakenteellista tietoa.
• Se tarjoaa parempaa spatiaalista erotuskykyä.
• Se tarjoaa kolmiulotteisia kuvia koko aivoista.

Aivomagneettikäyrä (MEG)

Tämä mittaa päänahan pinnassa sijaitsevien magneettikenttien muutokset. Nämä muutokset tapahtuvat johtuen hermosolujen aktiivisuuden muutoksista.

Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS)

Walsh ja Rothwell (2000) totesivat, että TMS ”muuttaa aivokuoren aluetta, luoden magneettikentän käämissä, joka on kallon yllä.” Eli TMS periaatteessa ‘‘sammuttaa” osan aivoista hetkellisesti, jotta käyttäytymistä ja kognitiota voitaisiin tutkia näissä olosuhteissa.

Vauriomenetelmät

Vauriomenetelmät keskittyvät pienen aivoalueen tuhoamiseen, jotta voitaisiin nähdä kuinka se vaikuttaa käyttäytymiseen.

• Aspiraatiovaurio. Tämä metodi luo vaurion alistetulla tai helposti saatavilla olevalla kortikaalisella kudosalueella. Lääkärit poistavat tämän kudoksen hienolla kristallipipetillä.
• Radiotaajuinen vaurio. Tämä suoritetaan luomalla pieniä subkortikaalisia vaurioita. Tätä varten elektrodi kanavoi korkeataajuisen virran kyseisen kudoksen läpi. Tämän vaurion koko ja muoto riippuu kolmesta tekijästä:
  • Toimenpiteen kestosta.
  • Virran voimakkuudesta.
  • Elektrodin pisteen rakenteesta.
• Leikkausveitsi. Tämä koostuu kyseisen aivoalueen leikkaamisesta.
• Jäähdytysvauriot. Tämä biopsykologinen tutkimusmenetelmä, vaikka se kuuluukin vauriomenetelmiin, on itse asiassa väliaikainen ja palautuva. Kudoksen tuhoamisen sijaan yhtä aluetta viilennetään hieman jäätymispistettä pidemmälle. Neuronit lakkaavat välittämästä signaaleja, joten jäätynyt aivojen alue pysyy blokattuna. Tämän avulla tutkijat onnistuvat näkemään mitkä käyttäytymisen muutokset ovat näiden alueiden aiheuttamia. Sitten kun lämpötila palaa normaaliksi, aivojen toiminta palautuu normaaliksi.

Sähköinen stimulointi

Biopsykologiset tutkimusmenetelmät käsittävät myös sähköisen stimuloinnin. Tämä menetelmä koostuu hermoston rakenteen sähköisestä stimulaatiosta sen toimintojen tietojen saamiseksi. Tavallisesti tässä käytetään kaksisuuntaista elektrodia.

Tämä stimulaatio ”ampuu” neuroneja ja muuttaa niiden toimintaa. Yleisesti ottaen sillä on taipumusta saada päinvastaisia vaikutuksia kuin vauriomenetelmillä. Jos on esimerkiksi mahdollista laskea nukuttuja tunteja jyrkästi vauriomenetelmällä, sitten unitottumuksesta voi tulla epämukava ja vaikeampi hallita sähköisellä stimulaatiolla.

Vauriomenetelmät sähköisellä tallentamisella

• Solunsisäinen tallentaminen. Tämä tekniikka suoritetaan johtamalla mikroelektrodi neuronin ytimeen. Se tallentaa kalvon kapasiteetin vaihtelut.
• Solunulkoinen yksikön tallennus. Tässä mikroelektrodi asetetaan solunulkoiseen nesteeseen, joka ympäröi neuronia. Tämä ei tarjoa tietoa kalvon kapasiteetin vaihteluista.
• Moniyksikköinen tallennus. Tässä tapauksessa elektrodin pää on isompi kuin mikroeletrodin pää, joten se kaappaa signaalit monesta neuronista samaan aikaan. Havaitut kapasiteetit siirtyvät seuraavaksi piiriin, joka integroi ne.
• Invasiivinen elektroenkefalografia: Tässä ruostumattomasta teräksestä tehdyt elektrodit asetetaan kallon sisään. Subkortikaalisia signaaleja varten tavalliset elektrodit tehdään kaapelista, ja ne asetetaan sisään stereotaktisen leikkauksen avulla.

“Antropologia, biologia, fysiologia ja psykologia ovat keränneet suuria määriä materiaalia kansan eteen täydessä laajuudessaan pyrkiäkseen parantamaan ja kehittämään ruumista ja sielua.”

-Lev Trotski-

Biopsykologiset tutkimusmenetelmät: pitkä matka edessä

Tässä artikkelissa puhuimme kaikkein tärkeimmistä biopsykologisista tutkimusmenetelmistä. On myös mainitsemisen arvoista, että on olemassa muita biopsykologisia tutkimusmenetelmiä, jotka tutkivat muita kehonosia, kuten lihasjännityksen mittaukset, silmäliiketallennukset, ihon johtavuus tai sydän- ja verisuonijärjestelmän aktiivisuus.

Tämän alan läpimurrot ovat olleet upeita, mutta eivät lopullisia. Ehkäpä muutaman vuoden kuluttua tiedemiehet keksivät uusia tekniikoita, jotka kehittäisivät neurotieteiden evoluutiota niin että ne auttaisivat parantamaan monen neuronaalisista muutoksista kärsivän ihmisen elämänlaatua.