第三章生理心理學(xué)研究方法

神經(jīng)解剖學(xué)技術(shù)腦外科手術(shù)電生理學(xué)技術(shù)生物化學(xué)技術(shù)腦成像的技術(shù)……第二章常用的研究方法

[本章重點和難點]腦電及腦成像技術(shù)的根本原理，各自的優(yōu)勢和局限性。[本章必讀書目與參考書目]1.CarlsonN.R，Physiologyofbehavior,Allyn&Bacon，2000。2.譚郁玲，臨床腦電圖與腦電地形圖學(xué)，人民衛(wèi)生出版社，1999。3.邵郊：?生理心理學(xué)?,人民教育出版社，1978。第一節(jié)

常規(guī)解剖學(xué)檢查方法1.1常規(guī)組織學(xué)方法1.2組織化學(xué)技術(shù)第二節(jié)干預(yù)腦功能的手段2.1手術(shù)損傷法2.2刺激法2.3腦立體定位技術(shù)2.4腦損毀后的行為評定

第三節(jié)腦功能的電磁記錄技術(shù)3.1腦電圖3.2誘發(fā)電位3.3腦磁圖第四節(jié)常用的腦成像技術(shù)4.1計算機斷層掃描技術(shù)4.2正電子放射掃描技術(shù)4.3核磁共振顯影技術(shù)

第一節(jié)常規(guī)解剖學(xué)檢查方法

麻醉，用生理鹽水灌注動物心臟10%的福爾馬林固定腦組織一般的切片機，10.80微米的薄片大細(xì)胞和較突出纖維束的輪廓

行為實驗1.1常規(guī)組織學(xué)方法灌注固定切片染色：玻璃載物片，投入化學(xué)試劑中染色，蓋上蓋玻片。1.2組織化學(xué)技術(shù)

A.熒光組織化學(xué)技術(shù)-甲醛誘發(fā)熒光的組織化學(xué)方法腦內(nèi)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)+甲醛蒸汽甲醛縮合反響黃綠色熒光的物質(zhì)

研究動物行為與單胺類神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)通路間關(guān)系。步驟：行為測量指在真空中通過冰點以下的溫度，使組織中的冰全部升華而出，從而迅速地去掉組織中的水分，到達(dá)枯燥的目的用熱的甲醛蒸汽熏已經(jīng)枯燥的組織標(biāo)本低溫枯燥甲醛縮合反響石蠟包埋、切片熒光顯微鏡下觀察單胺類遞質(zhì)在腦組織內(nèi)定位分布情況處死動物，切下所需的腦組織B.辣根過氧化酶法〔Horseradishperoxidase,HRP〕神經(jīng)細(xì)胞標(biāo)記方法——單一神經(jīng)元完整形態(tài)學(xué)變化

步驟：將辣根過氧化酶注入腦內(nèi)細(xì)胞微電極或微電泳技術(shù)酶沿神經(jīng)元軸漿流分布于細(xì)胞的各組成局部，使其蛋白質(zhì)氧化變黑常規(guī)冰凍，制成切片行為測量顯微鏡下觀察第二節(jié)干預(yù)腦功能的手段

研究腦功能的最重要的方法之一腦損毀，觀察動物隨后的行為——實驗切除術(shù)〔experimentalablation〕A.吸出法麻醉動物翻開顱骨切開腦膜副壓吸引泵的玻璃細(xì)管的管口放在要吸出的皮質(zhì)外表，將皮質(zhì)吸到管內(nèi)吸出大腦皮質(zhì)2.1手術(shù)損傷法B.電解損傷一種高頻交流電一根只有尖端局部裸露的不銹鋼絲(皮層下區(qū)域的腦損毀)電極插入確定的腦結(jié)構(gòu)通以射頻(radiofrequency，RF)電流。電流通過腦組織產(chǎn)生熱量，將電極尖端局部的細(xì)胞燒傷致死同時也將把過路神經(jīng)損毀a.直流電解：直流電通過腦組織可將神經(jīng)元內(nèi)的物質(zhì)電解，導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡。易留下金屬的離子。b.交流電損毀：高頻率的交流電通過腦組織能產(chǎn)生熱量，可將電極周圍的細(xì)胞體和軸突燒傷。

留下金屬離子。C.神經(jīng)化學(xué)損傷

原理：用神經(jīng)毒劑或化學(xué)阻斷劑來干擾腦內(nèi)蛋白質(zhì)，核酸或其它一些神經(jīng)遞質(zhì)的代謝來導(dǎo)致腦機能失調(diào)。特異性高、選擇性強永久性的腦損傷，非暫時腦損傷〔可逆性腦損傷〕。D.冷凍法

原理：利用冷凍探頭，放在開顱后的硬腦膜下，使溫度降至20oC時，即可產(chǎn)生大腦皮質(zhì)局部性短暫功能阻斷效應(yīng)。拿掉冷凍探頭，腦組織溫度上升，其功能不僅可以恢復(fù)，尚無組織變性的繼發(fā)性后作用?？赡嫘阅X損傷2.2刺激法

A.物理刺激法a電刺激法b.激光刺激c.X射線輻照d.微波照射用微弱電流或化學(xué)物質(zhì)直接作用于腦的個別部位而產(chǎn)生行為反響的方法B.腦內(nèi)化學(xué)刺激

a.化學(xué)刺激選擇性強，容易說明其機理。對神經(jīng)的傳導(dǎo)發(fā)生直接影響。b.工具性藥物將生物化學(xué)物質(zhì)通過預(yù)先埋植在動物腦的一定部位的小管注入動物腦內(nèi)，以觀察藥物對動物行為的影響

2.3腦立體定位技術(shù)

A.腦圖譜參考點：囟門、前囟。B.立體定位儀三個主要局部：1.標(biāo)尺。2.電極和導(dǎo)管夾持器。3.固定動物頭部的耳桿、門齒溝。使用立體定位儀進(jìn)行實驗：2.4腦損傷后的行為評定

損毀研究〔lesionstudies〕：

解釋腦損傷結(jié)果：必須非常謹(jǐn)慎。大腦所有區(qū)域都是相互關(guān)聯(lián)的事實使損毀研究的解釋復(fù)雜化。第三節(jié)腦功能的電磁記錄技術(shù)

腦內(nèi)信息表達(dá)——神經(jīng)元的興奮模式——動作電位

腦的電活動的獲得：直接獲得——腦電圖間接獲得——腦成像技術(shù)3.1腦電圖

19世紀(jì)后期，電測量和電記錄技術(shù)的開展，成為推動當(dāng)代神經(jīng)科學(xué)的最大動力之一德國精神科醫(yī)生HansBerger發(fā)現(xiàn)人腦存在持續(xù)的電活動，而且可以記錄。A.腦電記錄

B.腦電圖自發(fā)腦電活動——大腦皮層連續(xù)的節(jié)律性電位變化。腦電圖〔electroencephalogram，EEG〕。腦電圖包含有多個頻率成分，一般劃分為四個波段節(jié)律類別頻率（Hz）振幅（微伏）明顯部位心理狀態(tài)

Alpha波8－1250－150枕、頂葉清醒、安靜、閉目

Beta波14－3010－30前中央回和額葉皮層興奮

Theta波4－7100－150頂葉和顳葉睡眠

Delta波0.5－320－200額和顳葉深睡3.2事件相關(guān)電位

人體誘發(fā)電位〔evokedpotential，EP〕：

平均誘發(fā)電位〔averageevokedpotentials,AEP〕“事件相關(guān)電位〞〔event-relatedpotential,ERP〕：由于ERP是腦產(chǎn)生的，所以有人有時稱之為事件相關(guān)腦電位〔event-relatedbrainpotentials〕。〔魏景漢等，2001〕A.ERP定義廣義:但凡外加一種特定的刺激作用于機體，在給予刺激或撤消刺激時，在神經(jīng)系統(tǒng)任何部位引起的電位變化。撤消刺激時引起電位的物理量約等于給予刺激時的1/7狹義：但凡外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)的某一部位，在給予刺激或撤消刺激〔〕時，在腦區(qū)引起的電位變化。B.ERP的成分按潛伏期分類：早成分中成分晚成分按照刺激來源分類：外源性成分內(nèi)源性成分

C.ERP的特性：〔1〕淹沒，約2微伏~約10微伏?！?〕兩個恒定：潛伏期、波形。3.3腦電圖技術(shù)

單極導(dǎo)聯(lián)

雙極導(dǎo)聯(lián)

將頭皮電極與腦電機輸入局部連接的方式導(dǎo)聯(lián)方法A.電極放置——10-20系統(tǒng)B.ERP數(shù)據(jù)提取過程

EEG放大A/D疊加總測量轉(zhuǎn)排偽存盤平繪圖EOG模濾換數(shù)濾均統(tǒng)計模擬/數(shù)字磁帶記錄(離線式)C.采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣頻率存盤D.處理軟件E.臨床應(yīng)用F.在當(dāng)代認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用在完成某一認(rèn)知任務(wù)時，腦內(nèi)各局部的興奮的時間進(jìn)程。研究腦內(nèi)注意選擇的解剖部位，用于檢驗語言理論的一些假設(shè)等。記憶的編碼和提取過程的研究在學(xué)習(xí)階段采用不同記憶策略G.腦地形圖H.ERP的優(yōu)勢及局限性優(yōu)勢：無損傷且較易獲得，時間分辨率較高局限性：空間分辨率缺乏。

〔腦磁圖可以補償它的局部缺憾〕3.4腦磁圖A.腦磁圖裝置

腦磁圖是在腦殼上的磁強計測到的腦電活動產(chǎn)生的磁場

超導(dǎo)量子干預(yù)儀〔SQUID〕：

傳感器電子計算機優(yōu)勢：MEG可以記錄自發(fā)和誘發(fā)的腦活動。時間分辨率可達(dá)毫秒級。局限性：設(shè)備過于高昂第四節(jié)常用的活體腦成像技術(shù)

4.1計算機軸斷層描技術(shù)4.2正電子放射層描技術(shù)4.3核磁共振顯影技術(shù)4.4常用的腦觀測方法的時間、空間分辨率的比較4.1計算機軸斷層描技術(shù)

〔computerizedaxialtomography-CT〕原理：將X光照相和計算機處理方法結(jié)合起來觀察活腦的組織病變。

X射線裝置：X射線管光檢測器計算機成像優(yōu)勢：腦結(jié)構(gòu)成像局限：空間分辨率稍顯缺乏，病變結(jié)構(gòu)需足夠大4.2正電子放射層描技術(shù)

〔positronemissiontomography,PET〕PET原理根據(jù)神經(jīng)活動中所放出的帶電正離子，使某些在神經(jīng)活動中使用的化學(xué)物質(zhì)帶放射性〔〕，然后注入病人體內(nèi)。

通過盤旋加速器產(chǎn)生的放射核素，合成能發(fā)射正電子的放射性示蹤物優(yōu)勢：得到某些活性物質(zhì)代謝速率的機能動態(tài)圖像?？臻g分辨率較高。局限性：損傷性設(shè)備費用高昂：即要求每一臺PET配備一臺加速器。4.3核磁共振顯影技術(shù)

〔magneticresonanceimaging,MRI〕A.核磁共振現(xiàn)象〔Nucleusmagneticresonance，NMR〕在一個極強的磁場中，腦內(nèi)某些物質(zhì)的原子核在射頻電磁波的能量激發(fā)下吸收能量，隨后又能發(fā)射能量的現(xiàn)象。物理原理B.磁共振顯影技術(shù)〔magneticresonanceimagingMRI〕腦放置在強的均勻磁場中，一個適當(dāng)?shù)纳漕l脈沖通過時，在頻率場的鼓勵下，原子核發(fā)生磁能級的共振，此種核磁共振效應(yīng)可為安放在頭殼周圍的線圈所檢測。計算機處理將檢測數(shù)據(jù)構(gòu)成腦結(jié)構(gòu)圖像?？臻g分辨率：2毫米時間分辨率：秒級獲得腦結(jié)構(gòu)圖像第四節(jié)常用的活體腦成像技術(shù)C.功能磁共振顯影技術(shù)〔Functionalmagneticresonanceimaging,fMRI〕從90年代開始，開展不同的用MRI測量腦的局部血流的技術(shù)，如血氧水平依賴比照〔BOLD〕方法。BOLD法原理：

目前采用的BOLD法是有效的。獲得腦的功能圖像4.4常用技術(shù)的時間、空間分辨率的比較各種技術(shù)的比較1.時間分辨率fMRI、PET的時間分辨率受“血液動力學(xué)〞因素的制約；