Μέθοδοι Έρευνας Είδη έρευνας Συμμετέχοντες: άνθρωποι / ζώα Μέθοδος: πειράματα / μη-πειραματικές μελέτες Είδη έρευνας: βασική / εφαμοσμένη Άνθρωποι: Ζώα: Ακολουθούν οδηγίες. Μπορούν να περιγράψουν υποκειμενικές εμπειρίες. Έχουν χαμηλότερο κόστος. Έχουν.. ανθρώπινο εγκέφαλο. Πιο απλές εγκεφαλικές λειτουργίες. Συμπεράσματα μπορούν να προκύψουν από τη συγκριτική μελέτη διαφορετικών ειδών. Υπάρχουν λιγότεροι δεοντολογικοί περιορισμοί Πειράματα: χρησιμοποιούνται για δείξουν σχέσεις αιτίας αιτιατού, π.χ. είδος σκύλου και επίπεδο φόβου είδος φωνολογικής παρέμβασης και αναγνωστικό επίπεδο Πειραματική έρευνα: Κατά την πειραματική έρευνα, ο ερευνητής επενεργεί σε μια μεταβλητή, την ανεξάρτητη. Διατηρεί σταθερές τις ελεγχόμενες μεταβλητές (ώστε να μην επηρεάσουν το τελικό αποτέλεσμα). Παρατηρεί και μετράει με ακρίβεια και αντικειμενικότητα τις επιπτώσεις από την αλλαγή της ανεξάρτητης μεταβλητής στην εξαρτημένη μεταβλητή και προσπαθεί να βρει τη ποσοτική σχέση ανάμεσα στην ανεξάρτητη και την εξαρτημένη μεταβλητή. Ανεξάρτητη μεταβλητή: Στην πειραματική έρευνα ο ερευνητής μπορεί να την αλλάξει, (να διαφοροποιήσει τις τιμές της) ενώ παρατηρεί τις αλλαγές που συμβαίνουν στην εξαρτημένη μεταβλητή. (Στην περιγραφική έρευνα η μεταβολή στην ανεξάρτητη μεταβλητή γίνεται ανεξάρτητα από τη θέληση του ερευνητή) Στα παραδείγματά μας, οι ανεξάρτητες μεταβλητές είναι το είδος του σκύλου και το είδος της φωνολογικής παρέμβασης Εξαρτημένη μεταβλητή: Είναι εκείνη στην οποία εστιάζουμε την προσοχή μας και στην οποία παρατηρούμε τις μεταβολές που συμβαίνουν από την επενέργεια της ανεξάρτητης μεταβλητής. Η εξαρτημένη μεταβλητή δεν επηρεάζεται άμεσα από τον ερευνητή. Στα παραδείγματά μας είναι το επίπεδο του φόβου και το αναγνωστικό επίπεδο.
Ελεγχόμενες (παρεμβαλλόμενες) μεταβλητές: Είναι εκείνες που ο ερευνητής αποφασίζει να διατηρήσει σταθερές σ όλη τη διάρκεια της έρευνας. Μπορούμε να τις βρούμε αν απαντήσουμε στο ερώτημα: «Εκτός από την ανεξάρτητη μεταβλητή, ποιοι άλλοι παράγοντες μπορεί να επηρεάζουν την εξαρτημένη μεταβλητή;» Στο πρώτο μας παράδειγμα, ένςο τέτοιος παράγοντας που θα μπορούσε να επηράσει την εξαρτημένη μεταβλητή (το επίπεδο του φόβου) είναι η ηλικία του ατόμου ή το αν έχει σκύλο σαν κατοικίδιο. Παράδειγμα πειραματικής έρευνας: Γίνεται έρευνα με τίτλο: "Επιπτώσεις που έχει η διάρκεια του χρόνου μελέτης στην επίδοση των μαθητών της Α Λυκείου σε ένα διαγώνισμα. Πώς θα μπορούσε να γίνει αυτή η έρευνα; Ποιες είναι οι σταθερές και ποιες οι μεταβλητές ; Η συγκεκριμένη έρευνα θα μπορούσε να γίνει ως εξής: Μπορούμε να χωρίσουμε τους μαθητές σε τυχαίες ομάδες. Π.χ. αποφασίζουμε να διεξαχθεί η έρευνα στο σχολείο στα 4 τμήματα της Α Λυκείου. Διαφοροποιεί (ο ερευνητής) το χρόνο μελέτης της κάθε ομάδας (τμήματος) και μετά εξετάζονται οι μαθητές σε κοινό διαγώνισμα. Η τάξη της Α Λυκείου : Σταθερά (για τη συγκεκριμένη έρευνα) Το σχολείο : Σταθερά Ο χρόνος μελέτης (t) : Ανεξάρτητη μεταβλητή (που την τιμή της καθορίζει ο ερευνητής) Η επίδοση στο διαγώνισμα (E): Εξαρτημένη μεταβλητή Ζητάμε να βρούμε αν υπάρχει σχέση Ε = σ(t) Ελεγχόμενες μεταβλητές: Για να βρούμε τις ελεγχόμενες μεταβλητές θέτουμε το ερώτημα: «Εκτός από την ανεξάρτητη μεταβλητή, ποιοι άλλοι παράγοντες μπορεί να επηρεάζουν την εξαρτημένη μεταβλητή;» Οι απαντήσεις σ αυτό το ερώτημα θα είναι οι μεταβλητές που πρέπει να σταθεροποιήσουμε κατά τη διάρκεια της έρευνας.έτσι μερικές από τις ελεγχόμενες μεταβλητές στη συγκεκριμένη περίπτωση είναι: Οι συνθήκες που επικρατούν κατά τη διάρκεια που οι μαθητές μελετούν, όπως ο φωτισμός, η φασαρία, η θερμοκρασία. Η ενότητα που θα διδαχθεί στα τμήματα να είναι η ίδια, να διδαχθεί με την ίδια μέθοδο, από τον ίδιο καθηγητή, την ίδια σχολική ώρα για να μην είναι άλλοι μαθητές κουρασμένοι και άλλοι ξεκούραστοι. Το διαγώνισμα να έχει τα ίδια θέματα, να δοθεί ίδιος χρόνος, να αξιολογηθεί με τα ίδια κριτήρια. Μη πειραματικές μελέτες: 1. Μερικώς πειραματικές μελέτες: Είναι αδύνατον οι βιοψυχολογόγοι να χρησιμοποιούν πάντα την πειραματική μέθοδο για να επιλύουν όλα τα προβλήματα που τους ενδιαφέρουν. Υπάρχουν συχνά φυσικά ή δεοντολογικά εμπόδια που καθιστούν αδύνατο τον καθορισμό συμμετεχόντων σε συγκεκριμένες συνθήκες ή τον καθορισμό των συνθηκών μιας και οι συμμετέχοντες τις έχουν «καθορίσει» από μόνοι τους. Παραδείγματος χάριν, δεν είναι δυνατόν να πραγματοποιήσουμε πειράματα για την εγκεφαλική βλάβη σε μαθητές που λαμβάνουν ναρκωτικές ουσίες, καθώς δεν μπορούμε να δώσουμε σε μαθητές τέτοιες ουσίες (εκτός από αντιδεοντολογικό είναι και
παράνομο!). Σε τέτοιες απαγορευτικές καταστάσεις, οι βιοψυχολόγοι διεξάγουν μερικώς πειραματικές μελέτες (τις λέμε και οιωνεί πειραματικές), δηλαδή μελέτες σε ομάδες ατόμων που έχουν ήδη εκτεθεί στις συνθήκες που μας ενδιαφέρουν από μόνα τους (δηλαδή τις ναρκωτικές ουσίες). Όμως, εδώ δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι η έκθεση στις ναρκωτικές ουσίες είναι η μόνη μεταβλητή που διαφοροποιεί τον εγκέφαλο των δύο ομάδων. Ενδεχομένως, για παράδειγμα, να υπήρχαν από πριν διαφορές στον εγκέφαλο των ατόμων που λαμβάνουν ναρκωτικές ουσίες ή μπορεί να έχουν χειρότερη διατροφή. 2. Μελέτες περίπτωσης: Οι μελέτες που εστιάζουν σε μεμονωμένες περιπτώσεις ονομάζονται μελέτες περίπτωσης. Εδώ υπάρχει πρόβλημα γενίκευσης τα ίδια αποτελέσματα μπορούν να εφαρμοστούν σε άλλες περιπτώσεις; Επειδή οι άνθρωποι διαφέρουν μεταξύ τους τόσο όσον αφορά την εγκεφαλική λειτουργία, όσο και όσον αφορά τη συμπεριφορά, πρέπει να είμαστε δύσπιστοι σε οποιαδήποτε βιοψυχολογική θεωρία βασίζεται εξ ολοκλήρου σε μελέτες περίπτωσης. Βασική έρευνα: Καθοδηγείται από τη περιέργεια ή το ενδιαφέρον των επιστημόνων και έχει σαν σκοπό να κάνει κατανοητό, να εξηγήσει και να ερμηνεύσει το γιατί ο κόσμος είναι όπως είναι. Δεν κατασκευάζει ή επινοεί κάτι αλλά παράγει γνώση. Οι ανακαλύψεις που προκύπτουν από μια βασική έρευνα δεν φαίνεται να έχουν άμεση εμπορική αξία. Π.χ. Πώς δουλεύουν οι νευρώνες; Ποια περιοχή του εγκεφάλου υποστηρίζει τις γλωσσικές λειτουργίες; Πώς αποθηκεύονται οι μνήμες στον εγκέφαλο; Εφαρμοσμένη έρευνα: Έχει σαν προορισμό την επίλυση πρακτικών προβλημάτων του σύγχρονου κόσμου και όχι την παραγωγή επιστημονικής γνώσης αυτής καθαυτής. Π.χ. Πόσο πρέπει να κοιμάται ένας μαθητής για να έχει βέλτιστη απόδοση; Οι περισσότερες μελέτες έχουν στοιχεία και από τις δύο προσεγγίσεις. Μέθοδοι μελέτης του νευρικού συστήματος Μέθοδοι απεικόνισης και ερεθισμού του ζώντος ανθρώπινου εγκεφάλου Καταγραφή της ψυχοφυσιολογικής δραστηριότητας του ανθρώπου Επεμβατικές μέθοδοι Φαρμακολογικές ερευνητικές μέθοδοι Γενετική μηχανική Μέθοδοι απεικόνισης και ερεθισμού του ζώντος ανθρώπινου εγκεφάλου Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (μαγνητική τομογραφία) Μαγνητοεγκεφαλογραφία Διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός Λειτουργικός διακρανιακός υπέρηχος Dppler
Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ) είναι μία τεχνική απεικόνισης εγκεφάλου που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοψυχολογική έρευνα επειδή παρέχει εικόνες εγκεφαλικής δραστηριότητας, παρά εγκεφαλικών δομών. Στην πιο συνήθη εκδοχή της, μία ραδιενεργός ουσία, η 2-δεοξυγλυκόζη (2-DG) ενίεται στην καρωτίδα του ασθενούς (αρτηρία στο λαιμό η οποία αιματώνει το σύστοιχο εγκεφαλικό ημισφαίριο). Λόγω της ομοιότητας της με τη γλυκόζη,η οποία είναι το πρωταρχικό καύσιμο του εγκεφάλου, η 2-DG απορροφάται ταχύτατα από τους ενεργούς νευρώνες (αυτούς που καταναλώνουν ενέργεια). Ωστόσο, σε αντίθεση με τη γλυκόζη, η 2-DG δεν μπορεί να μεταβολιστεί. Γιαυτό συσσωρεύεται στους ενεργούς νευρώνες ή στα γειτονικά αστροκύτταρα, μέχρι που σταδιακά αποδομείται. Κάθε απεικόνιση ΡΕΤ δίνει μια εικόνα των επίπεδων ραδιενέργειας (που εμφανίζεται με έγχρωμες περιοχές) σε διάφορα τμήματα σε ένα οριζόντιο επίπεδο του εγκεφάλου. Συνεπώς, αν κάνουμε μία λήψη ΡΕΤ από έναν εθελοντή σε ένα πείραμα που πραγματοποιεί μια δραστηριότητα (π.χ. ανάγνωση) 30 δευτερόλεπτα αφού έχει γίνει η ένεση με 2-DG, το αποτέλεσμα θα αποτυπώνει τις περιοχές του εγκεφάλου που στο συγκεκριμένο επίπεδο τομής είναι οι πιο ενεργές κατά τη διάρκεια των 30 δευτερολέπτων της δραστηριότητας. Συνήθως εξετάζονται (σαρώνονται) αρκετά διαφορετικά επίπεδα του εγκεφάλου, έτσι ώστε να μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα η εγκεφαλική δραστηριότητα. Σημειώστε ότι οι απεικονίσεις ΡΕΤ δεν είναι ανατομικές εικόνες του εγκεφάλου. Κάθε εικόνα ΡΕΤ είναι απλά ένας έγχρωμος χάρτης της ποσότητας ραδιενέργειας που αντιστοιχεί σε καθένα από τα μικροσκοπικά τρισδιάστατα εικονστοιχεία (pixels) που συνθέτουν την εικόνα. Μπορούμε να υπολογίσουμε στη συνέχεια σε ποια εγκεφαλική δομή αντιστοιχεί κάθε vxel. Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (μαγνητική τομογραφία) H λειτουργική MRI (fmri functinal magnetic resnance imaging) είναι πολλές MRI σε διάρκεια χρόνου όπως ένα βίντεο είναι πολλές φωτογραφίες στη σειρά, έτσι και η fmri είναι ένα βίντεο της οξυγόνωσης του εγκεφάλου. Η fmri είναι δυνατή λόγω δύο ιδιοτήτων του οξυγονωμένου αίματος: Πρώτον, οι ενεργές περιοχές του εγκεφάλου προσλαμβάνουν περισσότερο οξυγονωμένο αίμα από αυτό που συνήθως χρειάζονται για τις ενεργειακές απαιτήσεις τους και επομένως περισσότερο οξυγονωμένο αίμα συρρέει στις ενεργές περιοχές. Δεύτερον, το οξυγονωμένο αίμα έχει μαγνητικές ιδιότητες (επειδή το οξυγόνο τροποποιεί τη δράση των μαγνητικών πεδίων στο σίδηρο του αίματος). Το σήμα που καταγράφεται από το fmri καλείται BOLD σήμα (Bld Oxygen Level Dependent εξαρτώμενο από τα επίπεδα του οξυγόνου του αίματος). Αν και η κατανόηση του σήματος αυτού από τους ερευνητές είναι ατελής, ενδείξεις υποδεικνύουν ότι το μέγεθος του σήματος αυτού σχετίζεται με το ρυθμό εκπυρσοκρότησης σε μία δεδομένη περιοχή του εγκεφάλου. Η fmri έχει 4 πλεονεκτήματα σε σχέση με την ΡΕΤ: (1) τίποτα δεν ενίεται στην ασθενή, (2) στην ίδια εικόνα παρέχει τόσο δομικές όσο και λειτουργικές πληροφορίες, (3) η ευκρίνειά της στο χώρο είναι καλύτερη και (4) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή τρισδιάστατων εικόνων που απεικονίζουν τη δραστηριότητα ολόκληρου
Μαγνητοεγκεφαλογραφία Η μαγνητοεγκεφαλογραφία (magnetencephalgraphy MEG) μετράει τις μεταβολές των μαγνητικών πεδίων στην επιφάνεια του κρανίου, οι οποίες παράγονται από αλλαγές στα υποκείμενα μοτίβα νευρωνικής δραστηριότητας. Το κυριότερο πλεονέκτημα έναντι της fmri σχετίζεται με τη χρονική ευκρίνεια (διακριτική ικανότητα σε σχέση με το χρόνο). Μπορεί να καταγράψει γρήγορες αλλαγές της νευρωνικής δραστηριότητας. Διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός Οι σύγχρονες τεχνικές απεικόνισης που είδαμε, επέτρεψαν στους γνωσιακούς νευρεπιστήμονες να παράγουν εικόνες δραστηριότητας του εγκεφάλου. Όλες όμως αυτές οι μέθοδοι έχουν αδυναμίες. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δείξουν μια συσχέτιση ανάμεσα στην εγκεφαλική δραστηριότητα και τη γνωσιακή δραστηριότητα, αλλά δεν μπορούν να αποδείξουν ότι η εγκεφαλική δραστηριότητα και η γνωσιακή δραστηριότητα έχουν μεταξύ τους σχέση αιτίου-αιτιατού. Για παράδειγμα, μια τεχνική απεικόνισης του εγκεφάλου μπορεί να δείχνει ότι ο φλοιός του προσαγωγίου ενεργοποιείται όταν τα άτομα παρατηρούν ενοχλητικές φωτογραφίες, αλλά δεν μπορεί να αποδείξει ότι η δραστηριότητα στο συγκεκριμένο τμήμα του φλοιού προκαλεί αυτά τα συναισθήματα. Ο διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός (transcranial magnetic stimulatin TMS) μπορεί να αποτελέσει ένα τρόπο να μελετηθούν οι αιτιολογικές σχέσεις ανάμεσα στην ανθρώπινη φλοιϊκή δραστηριότητα και τα ψυχολογικά φαινόμενα. Ο διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός είναι μία τεχνική που προκαλεί διακοπή της δραστηριότητας σε μία περιοχή του φλοιού δημιουργώντας ένα μαγνητικό πεδίο κάτω από ένα πηνίο που τοποθετείται στην επιφάνεια του κρανίου. Ως αποτέλεσμα ο μαγνητικός ερεθισμός προσωρινά θέτει εκτός λειτουργίας τμήμα του εγκεφάλου, ενώ την ίδια στιγμή αξιολογούνται οι επιδράσεις στη νόηση και τη συμπεριφορά. Ο διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός συχνά χρησιμοποιείται σήμερα για να παρακαμφθεί η δυσκολία που χαρακτηρίζει τις μελέτες εγκεφαλικής απεικόνισης στον καθορισμό σχέσης αιτίουαιτιατού. Λειτουργικός διακρανιακός υπέρηχος Dppler Ο διακρανιακός υπέρηχος Dppler (functinal Transcranial Dppler Ultrasund, ftcd), είναι μια αξιόπιστη εναλλακτική μέθοδος εγκεφαλικής απεικόνισης για την αξιολόγηση της ημισφαιρικής επικράτησης του λόγου. Χρησιμοποιείται για αυτόν το σκοπό εδω και μόλις μια δεκαετία, με πρωτοπόρους το πανεπιστήμιο του Μονάχου και το εργαστήριο των Deppe και Knecht. Η μέθοδος αυτή συνίσταται στη μέτρηση της ταχύτητας της ροής του αίματος στις μέσες εγκεφαλικές αρτηρίες κατά τη διάρκεια μιας δοκιμασίας γλωσσικής παραγωγής. Ο διακρανιακός υπέρηχος λοιπόν, μετρώντας την ταχύτητα της ροής του αίματος στις μέσες εγκεφαλικές αρτηρίες, μετράει ουσιαστικά την αιμάτωση αυτών των περιοχών
κατά τη διάρκεια της γλωσσικής δοκιμασίας. Οι αλλαγές αυτές στην αιμάτωση, θωρούνται αντιπροσωπευτικές των αλλαγών στη νευρωνική δραστηριότητα αυτή καθ εαυτή. Με απλά λόγια, όσο πιο έντονα δουλεύει κάποια περιοχή του εγκεφάλου τόσο πιο πολύ αιματώνεται. Πρόκειται δηλαδή για την ίδια αρχή στην οποία βασίζεται και η λειτουργική μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου. Στην συγκεκριμένη τεχνική του υπερήχου, μετριεται ταυτόχρονα η ταχύτητα ροής του αίματος στις δύο μέσες εγκεφαλικές αρτηρίες (δεξιά και αριστερή) και κατόπιν, μέσω της σύγκρισης της ταχύτητας ροής στην δεξιά και αριστερή αρτηρία, καθορίζεται ποιο από τα δύο ημισφαίρια είναι επικρατές για τη λειτουργία του λόγου. Φαινόμενο Dppler: Είναι η παρατηρούμενη αλλαγή στη συχνότητα και το μήκος ενός κύματος από παρατηρητή που βρίσκεται σε σχετική κίνηση με την πηγή των κυμάτων. Η συχνότητα από μία κινούμενη πηγή συχνοτήτων παρατηρείται ως υψηλότερη όταν η πηγή πλησιάζει τον παρατηρητή και χαμηλότερη όταν απομακρύνεται από αυτόν. Η μεταβολή της συχνότητας μεταξύ των εκπεμπόμενων υπερήχων και της αντανάκλασης αυτών από τα ερυθρά αιμοσφαίρια συνιστά την βασική αρχή των υπερήχων Dppler. Το σύστημα αποτελείται από μία συσκευή MultiDp με δύο αισθητήρες τοποθετημένους σε μία στεφάνη (headset) η οποία μπαίνει στο κεφάλι. Χρησιμοποιούνται επίσης ένας υπολογιστής από όπου προβάλλονται τα οπτικά ερεθίσματα στα παιδιά και μία συσκευή καταγραφής φωνής για τις προφορικές απαντήσεις. Καλύπτουμε με μια γενναία ποσότητα ειδικού ζελέ τον κάθε αισθητήρα, έτσι ώστε να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή επαφή μεταξύ των αισθητήρων και του δέρματος. Αρχικά τοποθετούμε τους αισθητήρες του υπέρηχου Dppler στο κεφάλι του συμμετέχοντα έτσι ώστε να καταγράψουμε την ταχύτητα της ροής του αίματος στην κεντρική εγκεφαλική αρτηρία του κάθε ημισφαιρίου. Το δεύτερο στάδιο της διαδικασίας περιλαμβάνει την καταγραφή της ροής του αίματος την ώρα που ο συμμετέχοντας πραγματοποιεί μία γλωσσική δοκιμασία, κάτι σαν ένα γλωσσικό τεστ ή παιχνίδι. διακρανιακός υπέρηχος Dppler: δοκιμασία λεξιλογικής παραγωγής Το τεστ γλωσσικής παραγωγής λειτουργεί ως εξής: πέντε δεύτερα μετά από ένα ηχητικό σήμα ο συμμετέχων βλέπει ένα γράμμα στην οθόνη του μόνιτορ για 2.5. Το σήμα αυτό χρησιμοποιείται για να επιστήσει την προσοχή του συμμετέχοντος στο γράμμα. Ο συμμετέχων καλείται να σκεφτεί χαμηλόφωνα όσες περισσότερες λέξεις μπορεί που να ξεκινούν από αυτό το γράμμα. Μετά από 15 ακολουθεί ένα δεύτερο ηχητικό σήμα και ο συμμετέχων καλείται να αναφέρει μέσα σε 5 τις λέξεις τις οποίες σκέφτηκε προηγουμένως. Ύστερα από μια περίοδο ξεκούρασης 30 εμφανίζεται στο μόνιτορ το επόμενο γράμμα. Η σειρά των γραμμάτων είναι τυχαία και κανένα γράμμα δεν εμφανίζεται πάνω από μία φορά. Ο δείκτης ημισφαιρικής επικράτησης υπολογίζεται με βαση 20 επαναλήψεις αυτής της διαδικασίας για 20 διαφορετικά γράμματα.
διακρανιακός υπέρηχος Dppler: δοκιμασία περιγραφής κινουμένου σχεδίου Στην μορφή του τεστ που έχει αναπτυχθεί για παιδια, δείχνουμε 30 σύντομες ταινίες κινουμένων σχεδίων διάρκειας 12 δευτερολέπτων, οι οποίες περιλαμβάνουν ήχο, αλλά όχι λόγο. Με το τέλος του βίντεο, ένα ηχητικό σήμα καλεί το συμμετέχοντα να περιγράψει τι έχει μόλις παρακολουθήσει. Η περιγραφή διαρκεί 10 δευτερόλεπτα και ο κύκλος κλείνει με 8 δευτερόλεπτα ξεκούρασης. Κάθε κύκλος έχει διάρκεια 30 δευτερολέπτων. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα μεθόδου διακρανιακού υπέρηχου Dppler Σε σχέση με τις άλλες απεικονιστικές μεθόδους, η μέθοδος του διακρανιακού υπέρηχου Dppler παρέχει αρκετά σημαντικά πλεονεκτήματα. Αρχικά, έχει σημαντικά χαμηλότερο κόστος και είναι σχετικά εύκολη στην εφαρμογή της σε σχέση με άλλες απεικονιστικές τεχνικές. Επίσης, δεν είναι παρεμβατική, όπως η δοκιμασία της αμυτάλης, ούτε απαιτεί την ενέσιμη χορήγηση ραδιοϊσοτόπων, όπως γίνεται στην περίπτωση της PET. Επιπλέον, δεν επηρεάζεται από την κίνηση του κεφαλιού ή από μυϊκές κινήσεις που έχουν να κάνουν με την εκφορά λόγου, όπως συμβαίνει στην περίπτωση της fμri, ενώ παράλληλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε παιδιά ή σε ειδικές κατηγορίες πληθυσμού, όπως τα άτομα με ειδικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Αξίζει να αναφερθεί ότι η τεχνική Dppler χρησιμοποιείται σε εγκυμονούσες γυναίκες από το 1977, για να εξεταστεί το αίμα που ρέει στο αγέννητο μωρό μέσω του ομφαλίου λώρου, επομένως, αποτελεί μια απόλυτα ασφαλή τεχνική. Ένα, όμως, από τα μειονεκτήματα του διακρανιακού υπέρηχου Dppler είναι το γεγονός ότι δεν παρουσιάζει καλή χωρική ανάλυση, μη επιτρέποντας να μελετηθούν συγκεκριμένες ανατομικές περιοχές του εγκεφάλου που ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια του υπό μελέτη γνωστικού έργου. Αντίθετα, παρέχει πληροφορίες μόνο σε επίπεδο ημισφαιρίων. Ωστόσο, η ιδιαίτερα καλή χρονική ανάλυση που παρουσιάζει, η σχετική ευκολία στη συλλογή δεδομένων και ο αυτοματοποιημένος τρόπος ανάλυσής τους, την καθιστούν ιδανική μέθοδο για μελέτες μεγάλης κλίμακας, καθώς και για μελέτες παιδιών και ατόμων με ειδικές εκπαιδευτικές ανάγκες. Στα μειονεκτήματα της μεθόδου, τέλος, συγκαταλέγεται το γεγονός ότι το κροταφικό οστό δεν παρουσιάζει διαπερατότητα σε ποσοστό 5% του πληθυσμού, με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η διενέργεια της εξέτασης στα άτομα αυτά. Καταγραφή της ψυχοφυσιολογικής δραστηριότητας του ανθρώπου Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα Μυϊκή τάση Οφθαλμικές κινήσεις Αγωγιμότητα του δέρματος Καρδιαγγειακή δραστηριότητα
Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ electrencephalgraphy, EEG) είναι ένα μέτρο της ηλεκτρικής δραστηριότητας του εγκεφάλου. Σε αυτήν περιλαμβάνονται τα δυναμικά ενεργείας και τα μετασυναπτικά δυναμικά, καθώς επίσης και τα ηλεκτρικά σήματα από το δέρμα, τους μυς, τα μάτια και το αίμα. Έτσι, η χρησιμότητα του ΗΕΓ δε στηρίζεται στη δυνατότητα του να μας παρέχει μια ξεκάθαρη εικόνα της νευρωνικής δραστηριότητας. Η αξία του ως ερευνητικού και διαγνωστικού εργαλείου έγκειται στο γεγονός ότι κάποιες κυματομορφές στο ΗΕΓ αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα επίπεδα εγρήγορσης ή στάδια του ύπνου. Για παράδειγμα, τα κύματα άλφα είναι κανονικά, με συχνότητα 8-12 κύκλους το δευτερόλεπτο, υψηλού πλάτους κύματα που σχετίζονται με την κατάσταση ηρεμίας σε φάση αγρυπνίας του εγκεφάλου. Αν και το ΗΕΓ παρουσιάζει υψηλή χρονική ευκρίνεια, η ευκρίνειά του στο χώρο αρχικά ήταν πολύ περιορισμένη. Με την συμβατική ΗΕΓραφία κάποιος μόνον αδρά μπορούσε να αποφανθεί για την προέλευση του σήματος. Παρ όλα αυτά, νέες τεχνικές που χρησιμοποιούν πολλά ηλεκτρόδια και περίπλοκα λογισμικά μπορούν με ακρίβεια να εντοπίσουν την πηγή του σήματος Μυϊκή τάση Μετριέται με την ηλεκτρομυογραφία. Τα επίπεδα μυικής τάσης είναι δείκτης ψυχολογικής εγρήγορσης. Η ηλεκτρομυϊκή δραστηριότητα καταγράφεται με τη βοήθεια δύο ηλεκτροδίων τα οποία τοποθετούνται στην επιφάνεια του δέρματος πάνω από το μυ που μας ενδιαφέρει. Οφθαλμικές Κινήσεις Η μέτρηση των οφθαλμικών κινήσεων γίνονται με την ηλεκτροοφθαλμογραφία. Δύο ηλεκτρόδια τοποθετούνται εκατέρωθεν του ματιού για τη μέτρηση των οριζόντιων κινήσεων και δύο ηλεκτρόδια πάνω και κάτω από το μάτι για τη μέτρηση των κάθετων κινήσεων Αγωγιμότητα του δέρματος Οι συναισθηματικές εμπειρίες και οι σκέψεις συνοδεύονται από αύξηση στην ηλεκτρική αγωγιμότητα του δέρματος. Η φυσιολογική βάση των αλλαγών στη δερματική αγωγιμότητα δεν είναι πλήρως κατανοητή, αλλά υπάρχουν σημαντικές ενδείξεις που εμπλέκουν στη διαδικασία ιδρωτοποιούς αδένες. Αν και η κύρια λειτουργία των ιδρωτοποιών αδένων είναι να ψύχουν το σώμα, αυτοί οι αδένες τείνουν να ενεργοποιούνται σε συναισθηματικές καταστάσεις. Οι ιδρωτοποιοί αδένες είναι κατανεμημένοι διάσπαρτα στο μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας του σώματος. Ωστόσο, όπως θα έχετε ήδη παρατηρήσει, οι ιδρωτοποιοί αδένες που βρίσκονται στις παλάμες, στα πέλματα, το μέτωπο και τις μασχάλες, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στα συναισθηματικά ερεθίσματα.
Καρδιαγγειακή δραστηριότητα Καρδιακός ρυθμός-ηλεκτροκαρδογράφημα Πίεση αίματος - σφυγμομανόμετρο Όγκος αίματος σε μια περιοχή Επεμβατικές μέθοδοι Οι περισσότερες επεμβατικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην έρευνα στις νευροεπιστήμες εμπίπτουν σε μία από τις παρακάτω τρεις κατηγορίες: μέθοδοι πρόκλησης βλαβών, μέθοδοι ηλεκτρικού ερεθισμού και επεμβατικές μέθοδοι καταγραφής. Θα περιγράψουμε την στερεοτακτική χειρουργική, που είναι το πρώτο βήμα σε πολλά πειράματα. Στερεοτακτική χειρουργική Η στερεοτακτική χειρουργική είναι το μέσο με το οποίο πολλοί πειραματικοί μηχανισμοί τοποθετούνται με ακρίβεια στα βάθη του εγκεφάλου. Χρειάζεται ένας στερεοτακτικός άτλας, ο οποίος χρησιμοποιείται για να εντοπίζουμε δομές τους εγκεφάλου κατά τον ίδιο τρόπο που ένας γεωγραφικός άτλαντας χρησιμοποιείται για να εντοπίζουμε. Ψυχοφαρμακολογία Η κύρια ερευνητική στρατηγική στην ψυχοφαρμακολογία είναι η χορήγηση φαρμάκων (δια στόματος, υποδερμικά ή ενδοκρανιακά), που είτε αυξάνουν, είτε ελαττώνουν τις δράσεις συγκεκριμένων νευροδιαβιβαστών και στη συνέχεια παρατηρούνται οι επιπτώσεις στη συμπεριφορά. Γενετική Μηχανική Τεχνικές αδρανοποίησης γονιδίων με απαλοιφή (Knckut): Οδηγούν στη δημιουργία ενός οργανισμού από τον οποίο απουσιάζει ένα συγκεκριμένο γονίδιο (υπό μελέτη). Ωστόσο, υπάρχει δυσκολία ερμηνείας των αποτελεσμάτων αυτής της τεχνικής, καθώς: η κάθε συμπεριφορά ελέγχεται από πολλά γονίδια η αφαίρεση ενός γονιδίου συνήθως επηρεάζει την έκφραση άλλων γονιδίων Τεχνικές αντικατάστασης γονιδίων. Παράδειγμα αυτής της τεχνικής αποτελεί η μεταφορά παθολογικών γονιδίων από ανθρώπινα κύτταρα σε ποντίκια
Νευροψυχολογικές δοκιμασίες Σκοπός των σύγχρονων νευροψυχολογικών δοκιμασιών είναι να αξιολογηθεί το «γνωστικό προφίλ» κάποιου ατόμου ή να διευκρινιστεί η φύση των γνωστικών ελλειμμάτων κάποιου ασθενούς (συνήθως με εγκεφαλική βλάβη). Στην πρώτη περίπτωση, χρησιμοποιείται ένα συνηθισμένο σύνολο από δοκιμασίες (που ονομάζονται «συστοιχίες τεστ ή δοκιμασιών» ή «μπαταρίες»). Στη δεύτερη περίπτωση, χορηγείται πάλι μία συστοιχία από γενικά τεστ, και ανάλογα με τα αποτελέσματα, ο νευροψυχολόγος επιλέγει μια επόμενη σειρά από δοκιμασίες, σύμφωνα με τις ανάγκες του κάθε ασθενούς (εξατομικευμένα) σε μία προσπάθεια να χαρακτηρίσει με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τα γενικά συμπτώματα που αποκαλύφθηκαν με τη γενική συστοιχία. Για παράδειγμα, αν τα αποτελέσματα της πρώτης συστοιχίας δοκιμασιών έδειξαν ότι κάποιος ασθενής έχει προβλήματα μνήμης, οι επόμενες δοκιμασίες θα περιλαμβάνουν αυτές που είναι σχεδιασμένες να αποκαλύπτουν την ειδική φύση των μνημονικών προβλημάτων. Νοημοσύνη Πολλές νευροψυχολογικές δοκιμασίες συνήθως ξεκινούν με την κλίμακα νοημοσύνης του Wechsler για ενηλίκους (Wechsler Adult Intelligence Scale WAIS) ή την αντίστοιχη κλίμακα για παιδιά (Wechsler Intelligence Scale fr Children WISC). Στις μέρες μας χρησιμοποιούμε την τρίτη έκδοση, το WISC-III που έχει σταθμιστεί και για ελληνικό πληθυσμό. Σύμφωνα με τον Wechsler η νοημοσύνη είναι μια σύνθετη λειτουργία, συναποτελούμενη από πολλές επιμέρους ικανότητες. Το WISC-III αποτελείται από 13 επιμέρους κλίμακες (10 κύριες κλίμακες, 2 συμπληρωματικές και 1 προαιρετική) που η καθεμιά αξιολογεί μια διαφορετική πλευρά της νοημοσύνης, δηλαδή νοητικές λειτουργίες όπως η μνήμη, η αφαιρετική σκέψη, οι αντιληπτικές ικανότητες, κ.ά.) και που, όλες μαζί, εκφράζουν αυτό που αποκαλούμε γενική νοημοσύνη. Το WISC-III είναι κατάλληλο για παιδιά 6 έως 16 ετών. Η αξιολόγηση της νοημοσύνης του παιδιού μπορεί να γίνει σε τρία επάλληλα ιεραρχικά επίπεδα: Σε επίπεδο των 13 επιμέρους κλιμάκων (αναλυτική πολυθεματική αξιολόγηση που επιτρέπει τον εντοπισμό ενδοατομικών διαφορών), όπου εξάγεται ο τυπικός βαθμός κάθε κλίμακας (scaled scre) καθώς και η νοητική ηλικία (test age, που εκφράζεται σε έτη και μήνες). Σε επίπεδο γενικής νοημοσύνης, με την αθροιστική στατιστική αξιολόγηση των 10 κυρίων κλιμάκων όπου εξάγεται ένας ενιαίος δείκτης, το Πηλίκο Γενικής Νοημοσύνης (μέσος όρος 100 και τυπική απόκλιση 15) και που εκφράζει με τον περιεκτικότερο, σφαιρικό τρόπο τη νοητική ικανότητα του παιδιού. Το WISC-III, ως μέσο μέτρησης της γενικής νοητικής ικανότητας, είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε αρκετές περιπτώσεις, όπως π.χ. στην ψυχολογική αξιολόγηση ατομικών περιπτώσεων, στον σχεδιασμό εκπαιδευτικών προγραμμάτων, στην πρόβλεψη για την πορεία εξέλιξης του νοητικού δυναμικού και για τη μελλοντική σχολική και επαγγελματική επίδοση, για την τοποθέτηση του παιδιού σε ειδική μονάδα ενισχυτικής διδασκαλίας, για τη λήψη διοικητικών αποφάσεων ειδικής πρόνοιας (χαρακτηρισμός του παιδιού ως "ατόμου με ειδικές ανάγκες") κ.ά.
Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επισήμανση παιδιών με ασυνήθιστο προφίλ νοητικών ικανοτήτων (παιδιά σχολικής ηλικίας με ιδιαίτερες νοητικές ικανότητες ή μαθησιακές δυσκολίες), και για την κλινική και νευρολογική αξιολόγηση. Το WISC-ΙΙΙ μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στη διάγνωση των μαθησιακών δυσκολιών σε παιδιά που έχουν προβλήματα κατά τη διάρκεια της σχολικής τους φοίτησης. Ασφαλώς, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που είναι δυνατό να επηρεάζουν τη σχολική επίδοση του παιδιού, ενδογενείς και εξωγενείς. Όλοι οι παράγοντες αυτοί είναι ευνόητο ότι πρέπει να διερευνηθούν, προκειμένου να επιτευχθεί αξιόπιστη και έγκυρη διαγνωστική αξιολόγηση της παρούσας κατάστασης του παιδιού. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα που έχει το WISC-ΙΙΙ, είναι ότι παρέχει μέσω των 13 διαφορετικών κλιμάκων, ένα μεγάλο εύρος αξιόπιστων και έγκυρων πληροφοριών για τις γνωστικές ικανότητες τον παιδιού. Παρέχει υψηλού επιπέδου πληροφόρηση με σημαντική προγνωστική εγκυρότητα σε ό,τι αφορά στη μαθησιακή. Γλώσσα (RAN) Μέσα από το WAIS και το WISC μπορούμε να διαπιστώσουμε τς γλωσσικές ικανότητες του ατόμου από τη βαθμολογία στις γλωσσικές υποδοκιμασίες των κλιμάκων. Υπάρχουν όμως και άλλα τεστ που μπορούμε να χορηγήσουμε τα οποία ανιχνεύουν τα ακόλουθα τρία βασικά προβλήματα: (α) φωνολογικά προβλήματα (που αφορούν την επίγνωση και ικανότητα χειρισμού των φωνημάτων), (β) προβλήματα σύνταξης και (γ) σημασιολογικά προβλήματα (που έχουν να κάνουν με το νόημα της γλώσσας). Ένα άλλο τεστ που χρησιμοποιείται για να αξιολογηθεί η αναγνωστική ικανότητα ονομάζεται Ταχεία Ονομασία Ερεθισμάτων (ΤΟΕ, Rapid Autmized Naming, RAN). Περιλαμβάνει οπτικά ερεθίσματα (γράμματα, αριθμούς, χρώματα, αντικείμενα) κατανεμημένα με τυχαίο τρόπο σε πέντε σειρές των 10 ερεθισμάτων τα οποία ο εξεταζόμενος καλείται να τα κατονομάσει όσον το δυνατόν γρηγορότερα. Γλωσσική Πλευρίωση Η πλέον αξιόπιστη μέθοδος για την αξιολόγηση της ημισφαιρικής επικράτησης είναι η δοκιμασία της αμυτάλης (Wada Τest) που εφαρμόζεται κατά την προετοιμασία επιληπτικών ασθενών για εγχείρηση, προκειμένου να αποφευχθεί πιθανή βλάβη στις γλωσσικές περιοχές του εγκεφάλου τους. Η δοκιμασία της αμυτάλης καταστέλλει παροδικά τη λειτουργία του ενός ημισφαιρίου, μέσω ενδοαρτηριακής έγχυσης νατριούχου αμυτάλης στην καρωτίδα του ασθενούς. Η παροδική αναισθησία ολόκληρου του ημισφαιρίου καθιστά εφικτό τον εντοπισμό της γλωσσικής λειτουργίας. Η Δοκιμασία Λεξιλογικής Απόφασης Οπτικού Ημιπεδίου (ΛΑΟΗ) (Visual Half- Field Lexical Decisin Test) αποτελεί μία γλωσσική δοκιμασία, η οποία διεξάγεται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή και χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ατομικών διαφορών στη λειτουργία των εγκεφαλικών ημισφαιρίων. Περιλαμβάνει την ταχυστοσκοπική προβολή δύο ερεθισμάτων (π.χ. λέξης/ψευδολέξης), διάρκειας περίπου 120 χιλιοστών του δευτερολέπτου, ταυτόχρονα στο αριστερό και στο δεξιό οπτικό ημιπεδίο. Η ταχυστοσκοπική παρουσίαση του ερεθίσματος εξυπηρετεί την αποφυγή των σακκαδικών οφθαλμικών κινήσεων (εκούσιες κινήσεις του οφθαλμού) καθώς η παρατεταμένη
χρονικά παρουσίαση εμπλέκει και τα δύο ημισφαίρια στην επεξεργασία του οπτικού ερεθίσματος. Ένα από τα σημαντικότερα ευρήματα των μελετών που χρησιμοποίησαν τη δοκιμασία ΛΑΟΗ είναι το πλεονέκτημα του δεξιού οπτικού ημιπεδίου (ΔΟΗ) για τα γλωσσικά ερεθίσματα, καθώς η παρουσίαση των λέξεων στο ΔΟΗ οδηγεί σε περισσότερο ακριβή και γρήγορα αποτελέσματα, εύρημα το οποίο αποτελεί ένδειξη της κυριαρχία του αριστερού ημισφαιρίου για τη γλώσσα. Αξίζει να σημειωθεί, ότι το πλεονέκτημα του ΔΟΗ παραμένει σταθερό ανεξάρτητα την υπό μελέτη γλώσσα. Μνήμη Τα WISC και WAIS έχουν μόνο δύο υποκλίμακες για τη μνήμη. Πολλές φορές, όμως, θέλουμε να αξιολογήσουμε τη μνήμη πιο αναλυτικά. Θέλουμε να μάθουμε: τα χαρακτηριστικά της βραχυπρόθεσμης και μακροπρόθεσμης μνήμης τα χαρακτηριστικά της σημασιολογική μνήμης (μνήμη γενικών γνώσεων) ή μνήμη επεισοδίων (μνήμη προσωπικών εμπειριών) τα χαρακτηριστικά της έκδηλης μνήμης (αναμνήσεις των οποίων έχουμε επίγνωση και μπορούμε να εκφράσουμε λεκτικά) και της άδηλης μνήμης (μνήμες για τις οποίες δεν έχουμε επίγνωση). Συμπεριφορικές μέθοδοι έρευνας Με τη χρήση της τεχνολογίας οφθαλμικής ιχνηλάτησης (eye tracking) είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο επεξεργάζεται την οπτική πληροφορία ο άνθρωπος, δηλαδή που ακριβώς κοιτάει και τι τραβάει την προσοχή του. Για την άντληση της οπτικής πληροφορίας ο άνθρωπος εστιάζει το βλέμμα του σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Κατά την εστίαση αυτή το μάτι συγκεντρώνει όλες τις χρήσιμες πληροφορίες ενώ με γρήγορες κινήσεις, που ονομάζονται σακκαδικές, μεταβαίνει στο επόμενο σημείο εστίασης. Η συνολική ακολουθία που προκύπτει από το πλήθος των εστιάσεων ονομάζεται οπτικό μονοπάτι (scanpath ή gazetrail). Οι κύκλοι δηλώνουν τις εστιάσεις με το σχετικό μέγεθός τους να είναι ενδεικτικό της διαρκειας τους (όσο μεγαλύτερος ο κύκλος τόσο μεγαλύτερη η παραμονή στο σημείο αυτό.) Η σακκαδική κίνηση αναπαριστάται απ' την ί γραμμή που ενώνει δύο διαδοχικές εστιάσεις. Βιοψυχολογικά παραδείγματα ζωικής συμπεριφοράς 1. Παραδείγματα για την Αξιολόγηση Συμπεριφορών που είναι κοινές ανάμεσα σε άτομα του ίδιου είδους Πολλά από τα συμπεριφορικά πρότυπα που χρησιμοποιούνται στη βιοψυχολογική έρευνα αναφέρονται σε μελέτες συμπεριφορών που είναι κοινές ανάμεσα σε άτομα του ίδιου είδους. Για π.χ.: Στη Δοκιμασία ανοιχτού πεδίου, το πειραματόζωο τοποθετείται σε ένα μεγάλο θάλαμο και καταγράφεται η δραστηριότητά του. Στις Δοκιμασίες για την επιθετική και αμυντική συμπεριφορά καταγράφονται τυπικά μοτίβα επιθετικης-αμυντικης συμπεριφοράς (π.χ. ο κυρίαρχος αρσενικός επίμυς,
επιδεικνύει επιθετική συμπεριφορά που δηλώνεται με την ανόρθωση των τριχών, δαγκωματιές στη ράχη σε κάποιον μικρότερο αρσενικό εισβολέα, ο οποίος βρίσκεται σε άμυνα) 2. Παραδοσιακά πρότυπα εξαρτημένης μάθησης Τα παραδοσιακά πρότυπα μάθησης παίζουν κι αυτά σημαντικό ρόλο στη βιοψυχολογική έρευνα, όπως το: Πρότυπο εξαρτημένης μάθησης, όπου ένα αρχικά ουδέτερο ερέθισμα (εξαρτημένο) συνδέεται σταδιακά με ένα μη εξαρτημένο Πρότυπο συντελεστικής μάθησης, όπου μία εκούσια απάντηση σε ένα ερέθισμα αυξάνεται μέσω της ενίσχυσης και ελαττώνεται μέσω της τιμωρίας Μέσα από την ικανότητα μάθησης των ζώων συμπεραίνουμε πολλά για τα κίνητρα και τη γνωστική τους κατάσταση. 3. Προσομοίωση μάθησης σε συνθήκες που μοιάζουν με το φυσικό περιβάλλον, όπως για π.χ. ο ακτινωτός λαβύρινθος, όπου ελέγχει τις ικανότητες προσανατολισμού του ζώου στο χώρο.