att förstå mänskligt tänkande och beteende kan ta många tillvägagångssätt, men för att verkligen förstå hur hjärnan fungerar måste du titta inuti den. Detta behöver inte vara så hemskt som det låter, eftersom många hjärnbildningsmetoder idag är helt icke-invasiva.
nedan kommer vi att gå igenom de vanligaste hjärnavbildningsteknikerna – EEG och (f)Mr, för att se hur de fungerar och hur de jämför, titta på fördelarna och nackdelarna med var och en.
Vad är EEG?,
EEG (elektroencefalografi) mäter hjärnans elektriska aktivitet via elektroder som placeras i hårbotten. Det berättar för oss, från ytmätningarna, hur aktiv hjärnan är.
detta kan vara användbart för att snabbt bestämma hur hjärnaktiviteten kan förändras som svar på stimuli, och kan också vara användbar för att mäta onormal aktivitet, såsom med epilepsi .
hur fungerar EEG?,
hjärnan är ett elektriskt system – alla våra tankar (medvetna eller på annat sätt) genereras genom ett nätverk av neuroner, som skickar signaler till varandra med hjälp av elektriska strömmar. Ju fler elektriska signaler, desto mer neuronal kommunikation, vilket motsvarar mer hjärnaktivitet.
elektroderna i ett EEG-headset kan inte upptäcka förändringar i enskilda neuroner, utan istället upptäcka de elektriska förändringarna av tusentals neuroner som signalerar samtidigt.
signalen från elektroderna skickas sedan till en förstärkare, som (inga överraskningar här) förstärker signalen., En dator tar sedan emot denna signal, och kan generera olika kartor över hjärnaktivitet, med en snabb temporal upplösning.
en nackdel för EEG är den rumsliga upplösningen – eftersom elektroderna mäter elektrisk aktivitet vid hjärnans yta är det svårt att veta om signalen producerades nära ytan (i cortex) eller från en djupare region.
det finns beräkningar som kan tillämpas som försöker komma runt denna begränsning (t.ex.), men det är fortfarande en utmaning för EEG-forskning.
kolla in: vad är EEG och hur fungerar det
Vad är Mr?,
MRI (magnetisk resonansbildning) ger en karta över hjärnan – hur det ser ut vid ett visst ögonblick i tid.
denna strukturella information kan vara användbar för att bestämma hur storleken på vissa hjärnområden jämför mellan människor, eller om det finns något onormalt om en viss hjärna (till exempel en tumör).
hur fungerar Mr?
MRI är en komplex avbildningsmetod, men vi ska försöka ge dig en översikt här.,
som namnet antyder är magneter centrala för magnetisk resonansbildning, men ganska starkare – ungefär 1,000 till 3,000 gånger starkare än den genomsnittliga kylmagnet.
magnetfältet från Mr interagerar med protonerna i våra väteatomer (det är naturligtvis ganska praktiskt att vi är 70% vatten – det finns gott om väteatomer för magneten att påverka).
vanligtvis är dessa protoner vända i slumpmässiga riktningar, men magnetfältet gör en betydande del av dem inriktade i samma riktning., Så vi ligger i MR-maskinen, och protonerna i väteatomerna (som finns i vattnet i vår kropp) pekar oftast på samma sätt. Phew.
för nästa steg avges en radiopuls (precis som en vanlig radiosignal, bara mycket snabbare). Detta interagerar också med protonerna, vilket i huvudsak vänder dem till sidan. Men eftersom radiofrekvensen bara händer ett ögonblick, kopplar protonerna tillbaka till sitt inriktade tillstånd innan.
detta är den avgörande biten – när protonerna slappnar av släpps energi som kan detekteras av sensorer i MR-maskinen., Genom vissa beräkningar (som ligger utanför ramen för detta blogginlägg, men se här:) kan datorn bestämma hur vävnaden såg ut, beroende på denna energi som släpps och visa oss en bild av vävnaden.
självklart visar MR oss bara en statisk bild av hjärnan – en anatomisk bild, inte av hjärnans faktiska aktivitet. Så hur kan vi få en bild av hjärnaktiviteten? Det är här fMRI kommer in.
vad sägs om fMRI?
om jag vill flytta min högra arm måste några saker hända., En viss del av min hjärna kommer att öka sin aktivitet för att skicka meddelandet för att slutföra denna åtgärd, och det området i hjärnan kommer att få allt så lite mer syrerikt blod.
för fMRI sker samma saker som med Mr-den energi som avges från avslappning av protoner mäts-men beräkningarna syftar istället till att bestämma hur mängden syresatt blodflöde förändras.
om det finns mer syresatt blod i en del av hjärnan jämfört med andra, är chansen att detta hjärnområde är mer aktivt ., Detta kallas blod-syresättning nivå beroende svar (annars känd som fet).
detta är de data som vi ser med fMRI, ofta visualiseras över en MR-bild.
en nackdel med fMRI är den tidsmässiga upplösningen. Eftersom det tar flera sekunder för blodflödet att förändras, och den faktiska inspelningen begränsas av beräkningsfaktorer, sänks datainsamlingen.
detta innebär ofta att deltagarna utsätts för stimuli flera gånger, och olika tidpunkter för deras hjärnrespons registreras varje gång (t. ex., svaret registreras vid stimuli början första gången, 10ms efter stimulans början andra gången, och så vidare) .
detta kan naturligtvis undergräva noggrannheten i att spela in ett nytt svar, men ger ett komplett utbud av hjärnsvar.
hur jämför de alla?
som vi har lärt oss ovan finns det flera skillnader i hur hjärnbildningsinformationen tillhandahålls av varje teknik.,
det finns också ytterligare saker att tänka på – kostnaden för en MR-maskin är betydligt högre än en EEG (både för inköp och underhåll), och den utbildningsnivå som krävs är mycket mer omfattande.
att göra fältarbete med Mr / fMRI kommer inte heller att hända, eftersom det inte finns något sätt att göra en sådan maskin verkligen bärbar.
ställa in ett experiment med EEG kan också göras utan alltför mycket krångel – ibland lika enkelt som att placera ett headset på, och kontrollera datakvaliteten. Mätvärden som beräknas automatiskt kan också ge snabba insikter om mänskligt beteende med EEG.,
När du klättrar in i en MR-maskin kan du enkelt slutföra, bestämma vilken radiopuls du ska leverera eller analysera data är en uppgift som kräver hög kunskap och expertis.
Vi har sammanställt fördelarna och nackdelarna med var och en i tabellen nedan.
vilken ska du använda?
som alltid beror detta på din forskningsfråga. Om du är mer bekymrad över strukturella och funktionella detaljer, kan MR eller fMRI väl vara ditt val om du kan göra den stora investeringen som krävs.,
för snabbare, prisvärda och tillgängliga insikter om hjärnans funktion, med en tight temporal upplösning, EEG är metoden för val.
om du vill ha mer vägledning när du bestämmer vilken metod du väljer för din forskning, nå ut och prata med vårt team.
Jag hoppas att du har hittat denna diskussion och jämförelse av Mr, fMRI och EEG till hjälp. Om du vill få en ännu djupare förståelse för EEG, ladda ner vår gratis guide nedan!
