Woche 3 (EF und Deklaratives Gedächtnis)

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

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: 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

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

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

Inkonkruente reize löst stärkere ACC aktivierung aus -> dann stärkere aktivierung im PFC

-> 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

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!

• (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)

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

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?

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 !

• (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)

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

• 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!!

• 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.

1. Sensorische Areale: erfassen neue Stimuli

2. Transfer der Infos in primäre cortex-Areale

3. Infos gelangen in MTL

   1. Je nach Repräsentationsebene in PrC (anteriore Bereiche) -blau

   2. Oder PhC (posteriore Bereiche) – rot

4. In PrC kommen alle infos zu Objekt zusammen (Form, Farbe, Essbar oder nicht, etc.) = holistische Gesamtrepräsentation

5. Repräsentation von räumlich-zeitlichen Relationen zwischen den Objekten = posterior PhC

6. Sowohl PrC und PhC projezieren Infos in Hippocampus

   1. PrC in eher anteriore Bereiche

   2. PhC in eher posteriore Bereiche

7. Hippocampus verarbeitet diese als eine Gesamtepisode

8. für jede Episode wird eine Gedächtnisspur angelegt (Item - & relationale Infos)

Encodierungsweg von PrC und PhC zu Entorhinalem Cortex zu Hippocampus verläuft der Pfad beim Abruf genau umgekehrt/ rückwärts

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

• 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)