woche 1

The process that allows humans to perceive external stimuli, to extract key information and hold it in memory, and ultimately to generate thoughts and actions that help reach desired goals

highly controlled experiments that matched objective stimuli to measure behaviour -> Behaviour explained using only stimuli and responses, avoiding any reference to underlying mental processes (Skinner, Watson animal response to cue in evironment)

explaining the information processing that intervenes between stimuli and behaviour -> models assume that cognitive functions act upon stored information, transforming that information in the service of adaptive behaviour

Concerned with how the nervous system of humans and other animals are organized and function

Is defined by work at the intersection of cognitive science and neuroscience

Describes the approach of combining results from multiple experimental paradigms to illuminate a single theoretical concept eg. Meta-analyse

Die Funktionen des gehirns drücken sich durch unterschiedlichste physiologische Veränderungen aus eg.  fMRI, EEG…-> jede liefert eine andere Art der Information, keine kann ein vollständiges Bild liefern, Methoden unterscheiden sich in ihrer zeitlichen und räumlichen auflösung und ob sie invasiv sind

Brain Pertubations impair cognitive functions and are imposed by stroke, trauma or disease, can also be induced experimentally

-> Advantage is that if damage to brain area or system disrupts a cognitive function, it is likely that the damaged region is involved in some critical way in the performance of that function 

not controlled by experimenter (swelling of surrounding tissue), distribution of brain regions supporting cognitive functions varies among individuals (assumes it’s the same for everyone, difficult to generalize), Erholung nach Hirnschädigungen verletzt die Transparenz- Annahme (neues kognitive System erschaffen worden ist und neue vernetzungen erstellt wurden), Gefahr der Neophrenelogie (bestimmte Funktion einer besttimmten Gehirnregion angesiedelt ist), Gehirnregionen können verschiede Funktionen realisieren, eine Funktion kann mehr als einer Gehirnregion realisieren

Die Funktion einer Region erschließen, indem man sie entfernt und den Effekt auf das restliche System misst

Jede Aufgabe benötigt bestimmten anteil an ressourcen, Aufgabe A bedarf mehr Ressourcen als Aufgabe B

Wenn mehre Aufgaben gleichzeitig dann werden die Ressourcen geteilt, eine kann mehr benötigen als die andere dadurch bearbeitet der Patient Aufgabe B suboptimal (Z.B. Instruktion falsch gelesen)

1. Fraktionierungsannahme – Hirnschaden kann selektive kognitive Schädigungen nach sich ziehen

2. Universalitätsannahme – Alle kognitiven Systeme sind in der Regel identisch

3.Transparenzannahme – Läsionen können eine oder mehrere Komponenten eines prä-existenen kognitiven Systems in Mitleidschaft ziehen, führen aber nicht zur Erschaffung eines komplett neuen kognitiven Systems

Making restricted electrolytic or surgical lesions in experimental animals, allowing the researcher to control the location and extent of brain damage, limiting it to specific functional areas. (Produziert durch Absaugen, Transsektion, Neurotoxische Läsionen, Reversible Läsionen)

First approach is to examine the influence of chronic drug use or abuse on cognitive processes (Addiction, impaired reward evaluation of dopamine system)

-> Experimental settings in which a drug is administered acutely, and its effects are monitored.

-> Disadvantage: lack of specificity of their effect (injected into bloodstream), drug should be injected into brain directly to solve this problem (only done with animals)

Intrakranielle ableitung -> elektroden im gehirn, macht man nur bei Tieren da invasiv

oberflächen-EEG measures electrical brain waves that are detected on the scalp

Dipoles= a separation of charge over distance:

AP arrives at receptionside, cell becomes positive and outside negative, at the otherside of the cell otherway around, outside positive and inside negative

Durch AP entseht negatives Feldpotential -> Extrazellulär fließt der Strom von Regionen geringerer Depolarisation in Richtung depolarisation, intrazellulär umgekehrt -> Phasenumkehr zwischen Soma und Dendriten entsteht Dipol

Voraussetzungen: Große Zahl Neuronen gleichzeitig aktiviert (viele benachbarten kortikale Dipole müssen sich summieren, im im EEG sichtbar zu werden), etwa gleiche Orientierung der Neuronen relativ zur Schädeldecke

extracranial brain stimulation, non-invasive, Geringer gleichstrom fließt zwischen zwei Elektroden, Anode und Kathode, die auf Kopfhaut angebracht werden -> das ruhepotential der zellmembrane wird erhöht (also positiver) und dadurchneuronale Erregbarkeit erhöht oder verringert werden

Anodale tDCs-> erhöht erregbarkeit

Kathodale tDCs-> hemmende wirkung

Nachteil: geringe zeitliche und räumliche auflösung

extracranial brain stimulation, non-invasive Magnestimulation beruht auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, schnelle wechsel im elektrischen Strom erzeugen ein magnetisches Feld (Faradays law) -> dieses Feld induziert ein elektrisches Feld, dadurch wird an Zellmembranen eine Potenzialdifferenz hervorgerufen, die im Kortex zu einer Hyper-oder Depolarisierung von Neuronen führt (löst Aktionpotentiale aus) -> störung der kognitiven Funktion

tTMS (repeated) -> learning effect

Nachteil: nur kortiale regionen stimulierbar, große oberfläche

EEG voltage fluctuations triggered by sensory and

cognitive events

Polarität (P für positive peak und N für negative Peak), latenz (Nummer des Peaks, P1 bedeutet peak an position 1, P300 bedeutet peak bei 300ms), Endogene (nach 100-200 bis 500-100ms) und exogene (bis 100-200ms) EKPs, Differenz (EKP-Komponenten zweier Bedingungen wichtig, um Komponente eine Bedeutung zu geben)

Das inverse Problem: Wenn viele mögliche Quellen die gemessenen Signale erzeugen können

measures metabolite demand of neurons the local blood flow to active brain areas -> radiolabeled tracers injected, then they bind to proteins or sugars via a carrier molecules called isotope. Isotope produces small particles called positrons, which interact with surrounding electrons. This interaction results in the complete annihilation of both particles, releasing two photons that speed of in opposite diections -> that’s whats measured, the distribution of FDG in the body

Measures BOLD- signal (blood oxygenation level dependent signal) -> active cells need glucose and oxygen to function. When an area is active, it uses the oxygen leading to less oxygenated blood (deoxygenated globin). Then, new oxygenated blood flows to cells, to be sure even more than actually required. Then, BOLD measured

oxygenated blood contains diamagnetic properties, meaning that its slightly repelled by the magnetic field. Deoxygenated blood has paramagnetic properties, meaning its attracted to magneticfield.

experimentally associate specific cognitive functions with the neural structures and/ or local neural activity that underlie them

complementary approach, cognitive functions and neural problems are not related. -> eine Lesion beinträchtigt eine kognitive function, während eine andere intakt bleibt

zwei lesions in unterschiedlichen gehirnstrukturen jeweils unterschiedliche Auswirkungen auf zwei kognitive Funktionen haben

experimental – baseline (nachteil: Kontrollaufgabe soll sich auf nur einem askepkt von der experimentellen aufgabe unterscheiden)

PrC areal aktiv bei komplexen stimuli und MTL bei weniger komplexeren stimuli ->wahrnehmungsbereich: Oddball raus filtern, dann hat man aktivität in PrC und FFA angeschaut -> PrC bei schwierige aufgaben mehr beteiligt aber auch bei einfachen bedingung, FFA bei einfachen bedingung nicht schwierige bedingung

Im Hippocampus und perhihinalen cortex -> anterior im MTL, verarbeiten komplexe stimuli

Im FFA, LOC, und PPA -> liegen posterior im MTL, verarbeiten weniger komplexere stimuli

posterior areale für LFO (low feature overlap) früher verarbeitet, anterior areale für HFO (high feature overlap) notwending später verarbeitet -> hierarchischer ansatz  

-> Repetition suppression: Aktivitätsverringerung bei sich wiederholenden stimuli

zwei dimensionale wahrnehmung auf Retina -> auf basis unseres Vorwissens in in 3D übersetzt, aber auf wahrscheinlichkeit basiert! (Bayes´scher Ansatz = Posterior, Likelihood, Prior)

Objektwahrnehmung (nicht möglich ohne gedächtnis, Gruppierung, Segregation, Unitarisierung) -> Objekterkennung (Vorwissen, Blickwinkelvarianz)

3D representation im gedächtnis gespeichert, unabhängig davon welche perspektive der beobachter gesehen hat

• Generalized Cylinders

• Recognition by components

• Recognition by alignment

  
  

Multiple-View-plus-transformation, linear combination of views, view interpolation

Rezeptoren (lichtreize auf augen) -> Primärer visueller Cortex (gelangt da über kortikaler ebene, Farben, Forme und visuelle ausrichtungen kodiert) -> Medial temporal lobe (über ventraler visueller Pfad, je weiter anterior die Stimuli verarbeitet wurde, desto komplexer die Repräsentation) -> Perirhinaler cortex (zum großen ganzen zusammen gefügt werden, nur notwending bei HFO da bei LFO die V1 schon unterscheidet)

einfache kortex-zelle (lichtreize auf retina)

komplexe zellen (bewegung)

Endinhibierte Zellen (bewegte ecken oder winkel)

Gesicht, FFA aktiv bei gesicht-wahrnehmung -> aber areal für gesichts Wahrnehmung oder areal der expertise (da wir ab baby alter immer gesichter sehen), hat man versucht zu testen idem man in was anderem experte wird jedoch ist es unmöglich so trainiert in etwas zu sein wie gesichter