Exekutive Funktionen (definition)
System, das Handlungen und Gedanken kontrolliert.
Wird vorallem genutzt wenn Handlungen und Gedanken nicht automatisiert ablaufen. Vorallem der fall wenn man denen besondere Aufmerksamkeit zukommen lassen will, wenn Hindernisse die Ausführung erschweren oder wenn man mit Vorsatz handelt.
-> Wenn man plan folgt mit mehreren Schritten die immer geprüft werden müssen.
- Two aspects of EF:
-> creating and modifying rules for behaviour (initiating, inhibiting, shifting)
-> engaging the appropriate rule for a particular context
Funktionen der EF
System der überwachenden Aufmerksamkeit (Norman und shallice)
contention scheduling system (CS): automatisch arbeitendes system das aus aktionsschemata entsteht, die werden durch umweltreize ausgelöst und entfalten sich automatisch ohne bewusste kontrolle
Im gedächtnis sind viele schemata gespeichert die für verschiedenste situationen aktionsschemata anbieten. Können auch mehrere schemata für eine situation vorliegen -> schemata hemmen sich untereinander und sind in Hierarchien angelegt (höhste hat größte wahrscheinlichkeit genutzt zu werden und untere werden gehemmt).
Die automatischen schemata entfalten sich in Routine situationen -> eg. Autofahren (gas geben, schalten…)
Wenn jedoch plötzlich ein kind auf die straße rennt muss routine unterbrochen werden, dann benutzt man SAS
Supervisory attentional system (SAS) : aktiviert Schemata, die mit übergeordneten Ziele übereinstimmen, zusätzlich und hemmt inadäquate Schemata.
Working memory
Working memory: Maintenance and Manipulation of information
Baddeley: Zentrale Exekutive als Supervisor, der in der Auswahl, Aufrechterhaltung und Manipulation der Informationen eingreift, die für das Arbeitsgedächtnis verwendet werden.
Cowan: Zentrale Exekutive als ein Bestandteil des AG
phonological loop: language
Episodic buffer: Episodic memory
Visuospatial sketchpad: Visual semantics
Messung von Kontrollfunktionen
Basiert auf Pfadanalyse, liefert jedoch keine prozessreine Maße für einzelne Kontrollfunktionen -> Aufgaben beanspruchen mehrere kognitiven leistungen
Shifting (wechsel des Aufmerksamkeitsfokus)-> probanden mpüssen schnell zwischen aufgaben wechseln eg. task switchinh
Updating -> aufrechterhaltung, überwachung und aktualisierung von informationen eg. N-Back
Inhibition -> dominate reaktionen unterdrücken eg. go|no.go, stroop-task
Konzept der EF nach Drechsler (2007)
Gehirnareale der EF
PFC:
DLPFC -> Manipulieren und Überprüfen
VLPFC -> Halten und Abrufen
posterior parietal cortex ->
VMPFC ->
Orbitofrontal cortex->
DMPFC:
ACC -> Konfliktmonitor
VTA (part of Basalganglia) -> Belohnungsvorhersage
Basal ganglia (allgemein) -> organizing and controlling motor actions, creating rules that map a specific stimulus to a specific response
Konntektionsistisches modell (Botvinick und Cohen)
Konfliktüberwachung
Inkonkruente reize löst stärkere ACC aktivierung aus -> dann stärkere aktivierung im PFC
Hierarchische modelle der frontalkortexfunktionen
Consequences PFC damage
-> dysexecutive syndrome (difficulty managing daily live or future, rarely initiate new projects or set long-term goals, limited attention span, they do not display deficits in intelligence), damage to lateral prefrontal cortex
-> disinhibition syndrome (seem to have normal response selection and working memory but are chaotic, constant movement not channeled toward productive activities, they may be euphoric or manic with abnormal sense of humor), damage to ventral and medial portions of frontal lobe
-> Phineas gage, personality change (profane, reckless, impulsive-> impairments in the forming, updating, and implementing of rules for appropriate of effective
-> Abula (difficulty sustaining attention or continuing motor action), damage to lateral frontal lobe but not ventral or medial frontal lobe
Basal ganglia loops
Warum die Repräsentationsebene?
Zunehmende Disskussionen um System- und Prozessebene stellen in Frage, ob es Sinn ergibt die Art und Weise, wie sich erinnert wird, anhand von Systemen oder Prozesses zu unterscheiden. Unterschiedliche Fforschungsergebnisse zeigten, dass die Unterscheidung zwischen den Prozessen oder Systemen nicht eindeutig ist und Übergänge teilweise = fließend!
-> Ist es sinnvoll so zu labeln?
Idee: Die Verarbeitung von Infos im Gedächtnis lässt sich auf viel elementarerer Ebene beschreiben und erklären (man muss sich demnach nicht sich für einen Prozess/ ein System entscheiden) wenn man sich die Repräsentation von Infos abschaut!
Befunde für hierarchischen Anordnung von Repräsentationsebenen entlang des MTL
(Vgl. hier mit hierarchischem Gradienten der Komplexität der visuellen Objektverarbeitung entlang d. ventralen Pfads)
Repräsentation einzelner Objekte& deren semantischer gehalt = anteriorer MTL -> PrC und anteriorer Hippocampus
Repräsentation Details, räumlich-zeitlicher Kontext = posterioren Regionen d. Hippocampus & parahippocampaler Cortex
Evidenz: Ranganath et al.:
Beteiligung anteriorer Bereiche d. MTL beim Lernen von Einzelitems (PrC)
Beteiligung posteriorer Bereiche d. MTL beim Erlernen von Assoziationen (parahippocampaler C. & posteriorer HC, gyrus fusiformis)
Ist diese Verteilung von Verarbeitung nur in der Encodierungsphase zu finden?
Nein, beim transfer-appropriate processing zeigt sich dass die gleiche Verteilung der Verarbeitung auch beim Abruf zu finden ist. -> Köhler et al. (2005) -> Transfer appropriate processing
Transfer appropriate processing (Köhler et al. 2005) - Versuchsdesign
Erster Teil - Assoziationstest:
Zeigen von 2 Items in unterschiedlicher räumlicher Anordnung ( a) )
Gedächtnis für Items und Assoziationen sollten getrennt getestet werden
In Testphase wurde daher entweder:
Die räumliche Anordnung variiert ( b) ) oder
Die einzelnen Items ausgetauscht, aber Anordnung = gleich ( c) )
Bei b) werden räumliche Beziehungen abgefragt ohne Neuheit bzgl. der Items
Bei c) werden Beziehungen zwischen Items abgefragt ohne räumliche Beziehung
Non-spatial vs. Spatial um double association zu testen
Weiterer Teil - Einzelitemstest:
Zeigen v. Einzelitems in Lernphase
Zeigen in Testphase erneut + zusätzlich neue Items hinzugefügt
Aufgabe: Ist Item neu oder alt bzw. Wurde das Item schoneimal gezeigt oder nicht?
Transfer-appropritae processing - Köhler et al., 2005 (Ergebnisse)
Ergebnisse decken sich mit Idee des repräsentationalen Gradienten
Beim Erkennen einer veränderten räumlichen Anordnung: mittlere-posteriore Bereiche im Hippocampus = stark aktiviert (hier rechter-mittlerer HC)
(Spatial erinnerungen z.B. navigieren = IMMER Hippocampus)
Beide Balken links aus Assoziationsgedächtnistest
-> Eher posteriore Bereiche an der relationalen Verarbeitung v. Objekten zueinander beteiligt
-> Sowohl räuml. Anordnung als auch bei Inhalten
Für die Aktivität der anterioren Bereichen (PrC) zeigen sich umgekehrte Muster
Items werden als solche codiert – nicht Beziehungen untereinander
Insgesamt:
Verarbeitung v. Repräsentation auf Itemlevel -> anterior
Verarbeitung v. Assoziationen/ Kontexttuellen infos -> posterior
Sowohl bei, Encodieren als auch demnach beim Abruf !
Funktionaler Gradient entlang des MTL und innerhalb des Hippocampus Nadel, Hoscheidt & Ryan (2013)
Testeten Verarbeitung von Localisation und Spatial relations aufgrund der Annahme, dass sie in unterschiedlichen Bereichen des HC verarbeitet werden (Gradient steigender Komplexität)
Lokalisation: Geht es um die Verarbeitung der Szene als Gesamtheit = anteriore Bereiche d. HC aktiviert (Wo fand Hochzeit statt)
Spatial Relations: Geht es um Relationen innerhalb der Szene (vater saß neben deiner Mutter, als sie den Wein verschüttet hat) = posteriore Bereiche
Struktureller Gradient entlang des MTL und HCPoppenk & Moscowitch (2011)
Korrelation der Performanz bei Rekollektions-basiertem Abruf im Hippocampusvolumen
Abb. Link: Zunehmendes Volumen in posteriorem Hippocampus
-> besserem rekollektions-basiertem Abruf einher
Abb. Mitte: Anteriorer Hippocampus = nicht an rekollektions-basiertem Abruf beteiligt
geringes Volumen begünstigt rekollektions-basierten Abruf
Abb. Rechts: Differenziert man nicht nach spezifischen Bereichen im H. scheinen die Ergebnisse der Studien ziemlich konträr
Schlussfolgerung: Longitudinale Achse (anterior-posterior) ist unbedingt bei Untersuchungen zu beachten!!
Volumen Hippocampus und paraHC Vergleich Busfahrer & Taxifahrer
Maguire et al. (2006)
Vergrößertes Volumen in posterioren Bereichen des H. und pHC bei Taxifahrern vlg. Zu Busfahrern
Volumen des anterioren H. war bei Taxifahrern geringer
Antagonismus!
Volumen veränderte sich bei Taxifahrern in Abhängigkeit ihrer Tätigkeitszeit!
Je länger, desto größer wurde Volumen d. posterioren H. 6 desto kleiner wurde Volumen d. anterioren H.
Modell zur Beschreibung der Rolle einzelner Strukturen im MTL bei der Encodierung neuer Gedächtnisinhalte
Davachi (2006)
Sensorische Areale: erfassen neue Stimuli
Transfer der Infos in primäre cortex-Areale
Infos gelangen in MTL
Je nach Repräsentationsebene in PrC (anteriore Bereiche) -blau
Oder PhC (posteriore Bereiche) – rot
In PrC kommen alle infos zu Objekt zusammen (Form, Farbe, Essbar oder nicht, etc.) = holistische Gesamtrepräsentation
Repräsentation von räumlich-zeitlichen Relationen zwischen den Objekten = posterior PhC
Sowohl PrC und PhC projezieren Infos in Hippocampus
PrC in eher anteriore Bereiche
PhC in eher posteriore Bereiche
Hippocampus verarbeitet diese als eine Gesamtepisode
für jede Episode wird eine Gedächtnisspur angelegt (Item - & relationale Infos)
Gleicher Weg bei Encodierung wie bei Abruf
Diana, Yonelinas & Ranganath 2007
Encodierungsweg von PrC und PhC zu Entorhinalem Cortex zu Hippocampus verläuft der Pfad beim Abruf genau umgekehrt/ rückwärts
Zusammenfassend: Warum hierarchisch-repräsentationaler Ansatz? (1)
Es ist sparsamer auf elementarer Ebene zu kommunizieren!
Ebene der Repräsentationen und kognitiven Operationen
Aufhebung der Grenzen eines strikt modularen Ansatzes
Sparsamer Zugang zur Erklärung von Gedächtnisphänomenen
Befunde müssen damit nicht eindeutig dem episodischen/ semantischen Gedächtnis oder einem Familiarity-/Recollectionprozess zugeordnet werden
Befunde lassen sich anhand Repräsentation und kognitiver Operationen erklären
Zusammenfassend: Warum hierarchisch-repräsentationaler Ansatz? (2)
Pattern -separation auf Objektebene geht eher einher mit: anteriorer mesiotemporaler Verarbeitung
Pattern-separation ein ganzheitlichen Episode eher mit hippocampaler Verarbeitung
Kognitive operation = alles was wir quasi rechnerisch machen
Pattern separation vs. Pattern completion (beides = Bsp. für kognitive Operationen)
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