מדעי המוח
שיטות מחקר > חקר תפקוד האזורים במוח

כלים אלה הם רלוונטיים במיוחד עבור תחומים העוסקים בקשר בין הפעילות המוחית לבין התנהגות, כגון נוירולוגיה, פסיכוביולוגיה, מדעים קוגניטיביים ונוירופסיכולוגיה.
מחקרי לזיות – אחת הדרכים לבחון את תפקידו של אזור במערכת העצבים של אורגניזם מסוים היא לבדוק מהי ההשפעה של נזק הנגרם לאותו אזור. כך, התסמינים של חולים הסובלים מנזק מוחי (למשל עקב שבץ או טראומה אחרת) הם אינדיקציה מסוימת לתפקיד שהאזורים שנפגעו ממלאים באדם בריא. במחקרים מתוכננים שנערכים על חיות ניסוי, ניתן לגרום לנזק ממוקד ברקמה העצבית (לזיה), באזור ספציפי שבו החוקרים מתעניינים. בהמשך, על ידי התבוננות בהתנהגות החיה לאחר הרס הרקמה, המחקר מנסה לשער מה היה תפקודו של אותו אזור. ההליך, אשר מתבצע בעזרת אלקטרודה חשמלית אשר מוחדרת לאתר המטרה בניתוח סטריאוטקטי, משמיד את כל הרקמה הנמצאת בסמוך לקצה האלקטרודה. עם זאת, קיימות גם שיטות ליצירת לזיות כימיות ממוקדות יותר, אשר נועדו לפגוע רק בגופי תאים או אפילו רק בתאי עצב מסוג מסוים (לדוגמה תאים דופמינרגיים).
תיעוד פעילות עצבית בזמן אמת – פותחו מספר שיטות המודדות את הפעילות העצבית בזמן אמת, ובכך מאפשרות לראות את אופי הפעילות בעת ביצוע התנהגות מסוימת. בהתאם למכשירים שבהם משתמשים, המבנים שפעילותם נמדדת נעים מרמת הנוירון הבודד, דרך תבנית הפעלתם של אזורים שלמים, ועד למאפיינים של הפעילות החשמלית במוח כולו.
מיקרואלקטרודות ואלקטרודות מאפשרות רישום חשמלי של דחפים עצביים בתא עצב בודד או בקבוצת תאי עצב. לשיטה זו הרזולוציה המרחבית וכן הזמנית הטובות ביותר. במחקר העושה שימוש בבעלי חיים ניתן לשתול אלקטרודות ולרשום פעילות עצבית מקומית כאשר החיה מורדמת או כאשר היא ערה ומבטאת התנהגויות אותן החוקרים מעוניינים לחקור. בבני אדם ניתן להשתמש ברישום הפעילות החשמלית מאלקטרודות מושתלות כאשר אלו נחוצות לשם הליך רפואי כגון הכנה לניתוח הוצאת גידול סרטני או מוקד אפילפטי (הליך מחקרי זה נקרא Electrocorticography – אנ').
סריקות PET - הליך שבו מזריקים לנבדק מולקולות גלוקוז, אשר עברו שינוי כך שהן פולטות קרינה רדיואקטיבית. לאחר מכן, מכשיר ה-PET יוצר תמונה תלת-ממדית של כמות הקרינה הנפלטת באזורים שונים בתוך הגוף, ובכך מעיד על הצריכה המטבולית של גלוקוז באותם מקומות. ההנחה היא שככל שאזור במוח פעיל יותר כך הוא צורך כמות רבה יותר של גלוקוז, ולכן סריקת ה-PET משקפת את רמת הפעילות של מבנים שונים במוח בנקודת זמן מסוימת.
דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) – זהו שימוש ייעודי במכשירי דימות תהודה מגנטית, שבעזרתו אפשר למפות אזורים של זרימת דם מוגברת במוח, המעידים בעקיפין על פעילות עצבית מוגברת במקומות בהן היא מופיעה. שיטה זו מתבססת על התכונות המגנטיות של החלבון המוגלובין, המשתנות בהתאם למספר מולקולות החמצן שהוא נושא. זוהי לרוב השיטה המועדפת למיפוי פעילות המוח, כיוון שהיא מתאפיינת ברזולוציה גבוהה למדי, אינה פולשנית, ומשתמשת במכשור שהוא יחסית נגיש. מחקרים בשיטה זו הנערכים על בני אדם מספקים מידע רב על מוקדי פעילות במוח ותפקידם בעת ביצוע שלל פעולות קוגניטיביות, רגשיות ומוטוריות. בניגוד לרזולוציה המרחבית הגבוהה, לשיטה זו ישנו חסרון של רגישות נמוכה בציר הזמן בשל האיטיות של התגובה הנמדדת.
אלקטרואנצפלוגרם (EEG) – רישום הפעילות החשמלית במוח כולו בעזרת אלקטרודות רושמות המוצמדות לגולגולת. הדפוסים המתקבלים מכונים גלי מוח, והם משקפים את הפעילות והסינכרוניות של רשת הנוירונים הנרחבת הקיימת במוח. שיטה זו משמשת בעיקר למחקרים בנושא שינה, וכן לאבחון של אפילפסיה.
מגנטואנצפלוגרפיה (MEG) – בשיטה זו נמדדים שדות מגנטיים הנוצרים על ידי פעילות חשמלית במוח. הדבר דומה מעט ל-EEG, אולם ההבדלים בין כיוון השדה החשמלי וזה המגנטי גורמים לכך ששתי שיטות הדמיה אלו יהיו רגישות לפעילות באזורים מעט שונים. ל-MEG רזולוציה מרחבית טובה יותר מאשר ל-EEG, אולם הוא נייח, יקר מאוד, ומורכב יותר לתפעול.
ספקטרוסקופיה פונקציונלית כמעט-אינפרא-אדום (אנ') (fNIRS) – בשיטה זו פעילות המוח נמדדת באמצעות אור קרוב לאינפרא אדום כדי להעריך את זרימת הדם בקליפת המוח המתרחשת בתגובה לפעילות עצבית.
השפעה זמנית על ההולכה העצבית
גירוי מגנטי חוץ-גולגולתי (TMS) – שיטה המשתמשת בהשראה אלקטרומגנטית על מנת לייצר דחפים עצביים על פני אזור מסוים בקליפת המוח ובכך להשפיע על הפעילות המוחית (למשל ליצור הפעלה של המערכת המוטורית).
גירוי מוחי עמוק (DBS) – בהליך זה, אשר משמש גם כשיטת טיפול נוירולוגית, מושתלות אלקטרודות באתרי מטרה בתוך המוח. האלקטרודות נשלטות על ידי קוצב השולח גירוי חשמלי לאותו אזור. מנגנוני הפעולה שדרכם משפיע הגירוי על הפעילות העצבית עדיין אינם ברורים, אך לעיתים הוא משפיע על אזורים במוח בצורה דומה ללזיות. יתרונו הגדול ככלי מחקרי הוא בכך שניתן לשלוט מבחוץ בזמן אמת על הגירוי החשמלי בעוד האדם/החיה מסתובבים בחופשיות. בצורה זו אפשר להיווכח בהשפעה של גירוי או 'שיבוש' באזור מוחי מסוים על ההתנהגות, גם בתנאים של סמיות כפולה.