05_Kognitive Kontrolle & exekutive Funktionen

• Selektive Auswahl von Informationen die weiterverarbeitet werden

• Weshalb kommt es zur selektiven Auswahl? —> Sensorischer Input größer als kognitive Verarbeitungskapazitäten

• Nicht-Wahrnehmung von Reizen wegen beschränkter Aufmerksamkeit nennt man Inattentional Blindness

• Nicht-Wahrnehmung der Änderung eines Reizes wegen beschränkter Aufmerksamkeit nennt man Change Blindness

Overt Orienting

• Aufmerksamkeit wird durch eine Bewegung der Sinnesorgane induziert

• z.B. Bewegung der Augen (Sakkaden) oder des Kopfes

Covert Orienting

• Aufmersamkeit wird ohne Bewegung von Sinnesorganen, sondern im Kopf gelenkt

• Salienz (Auffälligkeit) eines Stimulus entscheidet darüber worauf die Aufmerksamkeit gelenkt wird

2 Wege wie Aufmerksamkeit verarbeitet wird:

• Endogenous (Top-down) -> Aufmerksamkeit z.B. durch Versuchsbedingungen vorgegeben

• Exogenous (Bottom-up) -> Identifikation des hervorstechenden Stimulus

• Parallel / Pop-out / bottom-up

  • präattentive Verarbeitung

  • basierend auf einzelnen Merkmalen

  • Unterschied in einer visuelle Eigenschaft

  • Anzahl der Distraktoren irrelevant

• Serial / conjunction search / top-down

  • Einzelne Merkmale (z.B. Farbe, Form, Orientierung) werden zunächst getrennt verarbeitet und durch fokussierte Aufmerksamkeit zu kohärenten Objekten integriert

  • attentive Verarbeitung

  • integriert mehrere Merkmale

  • Unterschied in 2 visuellen Eigenschaften (z.B. Farbe & Form)

  • Anzahl der Distraktoren erhöht Reaktionszeit

• Parietallappen: Teil der Dorsal Route

• Lateral Intraparietal Area (LIP): Reagiert auf unerwartete externe sensorische Reize

• Initiierung von Augenbewegungen (Sakkaden) → overt orienting

• TMS-Studie:

  • Beeinträchtigung im Parietallappen führt zu Problemen in Conjunction, aber nicht Pop-out search (Ashbridge et al., 1999)

• TMS-Studie: Beeinträchtigung im Parietallappen führt zu Problemen in Conjunction, aber nicht Pop-out search (Ashbridge et al., 1999)

• Keine retinotopische Repräsentation wie in V1, aber Aktivierung ist gradiert, sodass Stimuli im rechten Sichtfeld zu stärkerer Aktivierung im linken Parietallappen führen

• Hemispatial neglect (= Ausfall) -> d.h. Reize eines Gesichtsfeldes werden nicht exploriert / beachtet

• Wichtig: Defizit nicht auf sensorischer Ebene! → Aktivierung in V1 normal (Rees et al., 2000)

• Problem: Degrees-of-Freedom, sogar für relative einfache Aufgaben (z.B. Licht anschalten)

• Generalised Motor Programmes:

  • Kodierung von Aspekten der Bewegung

  • z.B. Sequenz von Muskelaktivierung

  • Überträgt sich zwischen Domänen (cf. Handschrift) - z.B. ist es egal mit welcher hand ich schreibe

• Somatotopische Organisation: verschiedene Körperteile sind geordnet, systematisch im Kortex repräsentiert (benachbarte Körperstellen -> benachbarte Neurone im Gehirn)

• Lateralisierung: Rechte Gehirnhälfte für linke Körperteile zuständig & vice versa

• Hemiplegia: Läsion, die zur Paralyse bestimmter Körperteile führt

• Mehr Gehirnareal für Körperteile, die Feinmotorik brauchen (z.B. Hand, Lippen)

• Extern induziert (durch äußeren Reiz oder Instruktion) vs. Selbstgesteuert (“Ich entscheide jetzt zu schauen”)

• Bottom-up (Aufmerksamkeitslenkung durch Salienz des Reizes) vs. Top-Down (Aufmerksamkeitslenkung durch Ziele, Wissen, Erwartungen,…)

• Sakkaden werden nicht über den Primary Motor Cortex gesteuert wie bei allen anderen selbstgesteuerten Bewegungen

• Selbstgesteuerte Sakkaden werden über die Frontal Eye Fields (FEF) gesteuert

Primary Motor Cortex

• Selbstgesteuerte Bewegungen (außer -> Frontal Eye Field)

Premotor Cortex

• Modulierung des Primary Motor Cortex

• Interaktionen mit Objekten (z.B. Tasse Kaffee kochen) über Lateral Premotor Cortex

• Spontane, gelernte Aktionen aus dem Gedächtsnis (z.B. Instrument spielen) über Supplementary Premotor Cortex

Präfrontale Kortex

• Planung & Beibehaltung des Ziels während der Umsetzung

Präfrontale Kortex

• Fingerbewegung nach freiem Willen vs. wenn der Finger berührt wurde: Aktivierung in Dorsolateral Prefrontal Cortex (Frith et al., 1991)

• Phineas Gage: Persönlichkeitsveränderung nach präfrontaler Läsion: Impulsivität

• Nachahmung: Nachmachen von Aktionen, ohne deren Ziel zu verstehen

• Imitation: Nachahmen von Aktionen mit dem Verständnis, wie sie zum Ziel führen

• Spiegelneuronen (Di Pellegrino et al., 1992):

  • In Affen: Premotor Cortex (F5)

  • Single-Cell Recordings: Aktivierung bei Aktion oder Beobachten der Aktion

  • Nur bei zielgerichteter Aktion (z.B. wenn ein Objekt automatisch bewegt wird vs. wenn jemand es bewegt um ein Ziel zu erreichen)

  • In Menschen: Noch unklar, welche Rolle sie genau spielen (wahrscheinlich nicht im Autismus)

• Werkzeug: Ein Objekt für eine zielgerichtete Aktion, das mit einer spezifischen Aktion verbunden ist (Hammer, Tasse, Stift…)

• Physiologische & neurophysiologische Voraussetzungen bei Menschen:

  • Aufrechter Gang → Hände frei

  • Längerer Daumen als z.B. bei Schimpansen

  • Größere Fläche in der Motorkortex für Handbewegungen

• Exekution Funktionen sorgen für Optimierung der Aktionen und des Verhaltens unter Berücksichtigung der Bedingungen

• Basiert auf Präfrontaler Kortex: Größer bei Primaten als anderen Tieren und bei Menschen als in anderen Primaten

• Dissoziationen zwischen Aktionen und exekutiven Prozessen:

  • Automatisierte Aktion, z.B. Fahrradfahren (Aktion ohne Exekutive)

  • Durchdenken einer Aktion, z.B. was passiert, wenn ich ein Objekt von einem wackeligen Regal nehme? (Exekutive ohne Aktion)

—> Exekutive Funktionen sind die Fähigkeit Handlungen von ihrer Ausführung zu entkoppeln

Zentrale Exekutive: Kontrolle & Regulierung von kognitiven Prozessen

• Koordinierung von eingehenden Informationen

• Inhibition

• Selektive Aufmerksamkeit

  Neuronale Korrelate: Im Präfrontalen Kortex

• Central Executive = Kontrollinstanz, die Aufmerksamkeit lenkt und entscheidet was gerade relevant ist. Stark mit dem präfrontalen Kortex assoziiert

• Phonologischer Speicher = sprachlich-aukustische Arbeitsgedächtnis für inneres Nachsprechen, Wörter, Zahlen,…

• Visuell-räumliches Sketchpad = Visuell-räumliches Arbeitsgedächtnis für Formen, Farben, mentale Bilder

• Episodischer Puffer = Verknüpft visuell-räumliche sowie phonologische Infos und Infos aus dem Langzeitgedächtnis -> erzeugt bedeutungshaltige Einheiten (“Episoden”)

Stropp-Effekt: Benenne die Farbe der Schrift: blau lila gelb grün (jeweils in anderer Farbe als geschrieben steht)

• Kognitiver Konflikt entsteht durch unterschiedliche Automatisierungsgrade

• Lesen ist stark automatisiert

• Beide Prozesse (Wort lesen und Farbe phonologisch erkennen) münden in demselben motorischen Output (Sprachantwort)

• Irrelevante Informstion muss erst unterdrückt werden (Inhibition)