KN_2024

• Umstritten, nicht so streng definiert

• Mögliche Definition: Alles was denken betrifft (Aufmerksamkeit, Wahrnehmung, Reflexe, Erinnerungen, exekutive Funktionen etc.)

• Ausgeschlossen:

  • Motivation

  • Emotionen

  • Vitale Prozesse (Steuerung Körperprozesse)

• Nach gewissen Defintionen nur “höhere” kognitive Funktionen, d.h. z. Bsp. dann Wahrnehmung ausgeschlossen

• Molekulare Neurowissenschaften

• Zelluläre Neurowissenschaften

• System Neurowissenschaften

• Behaviourale Neurowissenschaften (ergeben/bedienen sich aus den/der oberen drei Disziplinen)

• Kognitive Neurowissenschaften (ergeben/bedienen sich der oberen Disziplinen)

• Fokus auf basalstes neuronales Level

• Untersuchung der Unterschiedlichen Rollen von

  • Einzelnen Molekülen (Proteine, Neurotransmitter)

  • Neurogenetik

• Kommunikation zwischen Nervenzellen/Neuronen

• Nervenzellen-/Neuronenwachstm

• Interesse für Zellen anstatt Molekülen

• Basale Interaktionen im Basalen/ventralen Nervensystem

• Untersuchung der Typen und Eigenschaften einzelner Hinzellen und ihre Interaktion

• Fokus auf Cluster/Gruppe/System von Zellen/Neurone, welche für gewisse Funktion zuständig sind

  • z. Bsp. visuelles System, auditives System

• Versucht den Einfluss der Zusammenarbeit der Gehirnsysteme (z. Bsp. visuelles und auditives System) auf das Verhalten zu erklären

• Beinhaltet auch Komponenten von

  • Motivation

  • Affekt

• Bedient sich der Befunde der molekularen, zellulären und system Neurowissenschaften

• Versucht zu erklären, wie höhere mentale Aktivitäten (Denken, Sprechen, Vorstellungsvermögen) im Hirn implementiert werden

• Bedient sich der Befunde der molekularen, zellulären und system Neurowissenschaften

Mangelnde Fähigkeit, Veränderung in Umgebung wahrzunehmen, wenn Aufmerksamkeit gerade auf etwas anderes als das sich verändernde Objekt gerichtet ist

• VP müssen Fixationskreuz auf Bildschirm Fixieren

• Cue erscheint, der VP sagt, wohin sie die Aufmerksamkeit lenken sollen (ohne Augen zu verschieben)

  • Entkopplung von visuellem und Aufmerksamkeit

• Danach erscheint Stimulus je nach dem entweder

  • Wo Cue hingezeigt hat (=valider Cue)

  • An Ort wo Cue nicht hingezeigt hat (invalider Cue)

• Resultat:

  • Bei validem Cue mehr richtige Antworten als bei invalidem oder garkeinem Cue -> Aufmerksamkeitsverschiebung förderlich

  • Bei invalidem Cue mehr falsche Antworten als bei richtigem Cue, aber auch mehr falsche Antworten als bei garkeinem Cue -> Aufmerksamkeit verursacht auch Kosten

• Aussage: Aufmerksamkeit kann Vorteil sein, aber auch Kosten verursachen!

• Info, auf die Aufmerksamkeit gelenkt wird

• Info, von der Aufmerksamkeit entzogen wird

  -> Erhöhung der Aufmerksamkeit an gewissen Stellen verursacht Abnahme der Aufmerksamkeit/Wahrnehmung an anderen Stellen

• Fovea: Wenn etwas mit dem Auge fixiert wird, gelangt es genau auf Mitte der Retia auf die Fovea, Bereich der schärfsten Sehsehne (sehr Nahe an Blinden Fleck)

• Nasaler Teil: Hälfte der Retina die Näher bei der Nase ist (bei linkem Auge rechts, bei rechtem Auge links)

  • etwas grösser als Temporaler Teil

• Temporaler Teil: Hälfte der Retina, welche “nach Aussen zeigt” (d.h. Hälfte, dei im linken Auge links, im rechten Auge rechts ist)

• Blinder Fleck: Ort, an dem Sehnerv Austritt

  • von hier aus Weg in Thalamus und Mittelhirn

• Alles was links präsentiert wird geht in rechten Thalamus rein und vice versa

  • Alles was auf nasalen Teil der Retina überkreuzt in Gegenseite

    • d.h. was auf linken nasalen Teil trifft, gelant in rechten Thalamus

  • Alles was auf temporaler Teil der Retina trifft bleibt in gleicher Hemisphäre

    • d.h. was auf rechten temporalen Teil trifft, gelant in rechten Thalamus

• Vom Thalamus gelangt Information über Sehstrahlung/Radiotaio Optica zum primären visuellen Cortex (V1) im Occipitallappen

• Alles, was auf Retina nebeneinander verarbeitet wird (d.h. was in echter Welt auch nebeneinander liegt) wird auch im primären visuellen Cortex nebeneinander präsentiert

  • Was in Peripherie war ist weiter vorne

• Gain Modulation: Amplifikation des Inputs, auf welches Aufmerksamkeit (aber nicht (zwingend) Augen) gerichtet ist (= Amplification of Intended Input)

  • Erhöhung der Aktivität in primären visuellen Cortex für Orte, auf die Aufmerksamkeit (aber nicht Augen) gerichtet ist

• Gating (in higher visual Areas)

  • Unterdrückung von Information, auf die Aufmerksamkeit NICHT gelenkt ist

    • Filterung/Unterdrückung der Weitergabe von Information an höhere visuelle Areale

• Wenn VP auf Fixationspunkt schaut, aber Aufmerksamkeit woanders hinlenkt, sieht man erhöhte Neuronale Aktivität in denen Bereichen des visuellen Cortex, an dem Ort, an dem Aufmerksamkeit (aber nicht Augen) gelenkt ist

  • Visuelle Rezeptoren sind empfänglicher für visuelle Information, die in Bereicht auftritt, an dem Aufmerksamkeit gelenkt ist

• 10 Hrz die zur Unterdrückung von information führt

• Bei viel Aktivität im Cortex an gewissen Stellen ergibt sich weniger Alpha Amplitude, da hier wenig/keine Unterdrückung der Information

• Operationalisierung:

  • VP muss Posner Task machen (Fixationskreuz für Augen, Entkoppelung Augen und Aufmerksamkeit)

  • Wenn Cue z. Bsp. für rechts eingestellt ist und dort auch Stimulus erscheint, dann wird er im linken visuellen Cortex verarbeitet

  • Messung der Alpha Amplituden in beiden Cortex Hälften

• Resultat:

  • Bereicht des Visuellen Cortex, welches für zu beachtenden Bereich (z. Bsp. hier rechter Bereich d.h. linker PVC) verantwortlich war, zeigte erhöhte UNTERDRÜCKUNG von Alpha Amplitude -> Unterdrückender Effekt wurde unterdrückt

  • Bereicht des Visuellen Cortex, welches für zu NICHT zu beachtenden Bereich (z. Bsp. hier linker Bereich d.h. rechter PVC) verantwortlich war, zeigte erhöhte Alpha Amplitude -> Unterdrückung der Aufmerksamkeit hier

    • Information kommt zwar in PVC, aber Weiterverarbeitung davon (über Dorsalen Pfad hinauf) wird unterdrückt

    • Im PVC nur sehr grobe visuelle Wahrnehmung, sowas wie hell/dunkel unterschiede

• Schlussfolgerung

  • Das, worauf Aufmerksamkeit NICHT gelenkt wird, wird nicht einfach ignoriert, sondern aktiv unterdrückt

• Unterschiedliche Namen

  • Hemineglect

  • Hemispatial neglect

  • Visuospatialer Neglect

  • Unilateral neglect

• Störung, bei der man nicht in der Lage ist, Bewusstsein zu haben für (Obejkete auf einem) ein Hemifeld (meistens links)

• Probleme damit, visiuelle/räumliche Aufmerksamkeit auf besagtes Hemifeld zu lenken

• Tritt oft im Zusammenhang mit Anosognosia auf (keine Wahrnehmung/Bewustsei dafür, dass man an Defizit leidet)

• Gründe

  • Oft wegen Schlaganfall in rechter Hemisphäre

    • dann keine Aufmerksamkeit für alles in linkem Hemifeld

    • Tritt bei Läsionen in linker Hemisphäre seltener auf

• Wenn man Anschaut, welche Regionen der Gehirns bei einer Läsion zu Hemispatialem Neglect führen, kann man daraus rückschliessen, dass diese Bereiche für die räumliche/visuelle Aufmerksamkeit(-sverschiebung) relevant sind

• Ofte entlang interparietalem Sulcus

  • Angular Gyrus

  • Inferiorer parietaler Lappen

  • Supramarginal

• Superior parietal gyrus

• An temporoparoetal Junction

  • zwischen Supramargina, Angular Gyrus und Infreiorem parietalen Lappen und Superiorem temporalen Gyrus)

• Frontale Regionen

  • Inferiorer frontaler Gyrus

  • Mittlerer frontale Gyrus

• Läsionen in frontalen Hirnregionen können auch uz HN führen, aber seltern und meistens wenn anteriore Regionen (Occipital- oder Temporallappen) auch betroffen sind

• In Frontallappen/Frontalkortex

• Ort, an dem Neurone sind, die bei Aktivierung/Stimulierung zu bestimmter Augenbewegung führen

• Unterschiedliche Neurone für unterschiedliche Bereiche im Augenfeld

• Wenn Elekotrden an FEF angemacht werden führt es zu Sakkaden an immer gleichen Ort

• Wenn leichter Strom durchgelassen wird, führt dies bloss zur Aufmerksamkeitslenkung an dem Ort, an dem bei stärkerem Strom die Augen hingegangen wären

• Idee: FEF nicht nur für Augenbewegung, sondern auch für visuelle/räumliche Aufmerksamkeitsverschiebung relevant (an gleiche Stelle, an die zuständiges Neuron in FEF Augen lenken würde)

• Operationalisierung:

  • Elektroden wurden an FEF angemacht -> konnten gewisse Neurone, welche Augen zu bestimmten Ort im Sehfeld führen, lenken

  • FEF Neurone wurden niederschwellig mit Elektroden stimuliert

  • Präsentierung eine Stimulus an Ort, an dem stimulierte FEF Neuronen jeweils Augen lenken würden oder an anderem Ort (Posner Task)

• Resultat:

  • Wenn Stimuli an Ort waren, an dem stimluiertes FEF Neuron bei stärkerer Stimulierung Augen hinbewegt hätte, dann bessere Erkennung (gegenteiliger Effekt, wenn Stimulus an anderm Ort war, schlechtere Erkennung als ohne Stimulierung)

• Schlussfolgerung: Indiz dafür, dass FEF in räumlicher/visueller Aufmerksamkeit/Aufmerksamkeitsverschiebung involviert ist

• Stimulation des FEF führt zu erhöhter Aktivität im Paietalkortex und in anderen visuellen Arealen

• Wahrscheinlich FEF mit anderen visuellen Arealen verbunden

• Top Down Dorsal Attention Network

  • Aufgabe: willentliche/bewusste Aufmerksamkeitslenkung

  • Bereiche

    • Intraparietaler Sulcus

    • Superiorer Parietallappen

    • Frontal Eye Field

• Stimulus-driven ventral network

  • Nicht-willentliche Aufmerksamkeitslenkung (z. Bsp. bei lautem Geräusch reflexartig Aufmerksamkeit dorthingelenkt)

  • Bereiche

    • Temporal-parietal Junction

      • superiorer Temporaler Gyrus

      • Inferiorer Parietaler Lappen

    • Ventrolateraler Frontalkortex

      • Mittlerer frontale Gyrus

      • Inferiorer frontaler Gyrus

• ABER: Netwzwerke interagieren miteinander, mietens bei Aktivität in einem Netzwerk auch Aktivität in anderem Netzwerk

• anders als räumliche/visuelle Aufmerksamkeit

• Aufmerksamkeit, die über längere Zeit aufrechterhalten werden muss (z. Bsp. während Vorlesung)

• Vorallem anteriorer cingulärer Kortext verantwortlich

• Hinweise dafür

  • Wenn VP verschiedene Aufmerksamkeitstasks über längere Zeit ausführen müssen, zeigt sich durhc das EEG bei schwierigen Aufgaben, die über längere Zeit ausgeführt werden müssen, ehröhrte rhythmishe Aktivität im Thetrabereich (4 - 8 Hrz) im ACC

  • Menschen, die gut in sustained Attention Tasks sind,unterscheiden sich von solchen, die schlecht darain sind bezüglich ihrer Aktivität im anterioren Cingulären Cortex

  • Bei ADHS (bei dem Probleme mit sustained Attention auftreten) reduzierte Aktivität im anterioren zingulärem Cortex

• ICD 10: F-90.0 Hyperkinetic Disorder

  • Primär unaufmerksame Manifestation

  • Primär hyperaktiv-impulsive Manifestation

• > 6 Monate

• Onset alter vor 7. Lebensjahr

• in meheren Bereichen des täglichen Lebens

• Prävalenz: 3 - 5 %

• Bei ADHS normalerweise keine Probleme mit räumlicher Aufmerksamkeit aber mit sustained Attention -> kann für Rückschlüsse über Regionen im Hirn, welche für sustained Attention verantwortlich sind, genutzt werden

• Strukturelle Unterschiede

  • Weniger graue Substan im Striatum (d.h. Basalganglien)

• Funktionale Unterschiede

  • Reduzierte Aktivität im anterioren zingulären Cortex

• Genetische Unterschiede

  • D2 und D4 Dopamin Rezeptor Gene

  • Dopamin Transport Gene:

    • Gene die kodiert für Dopaminrezeptoren und Dopamintransport -> Proteine die Dopamin von extrazellulärem Raum zurücktransportieren in Neuron

    • Dopamin wichtig für Innervierung der Baslaganglien

1. APT kommt in Endknöpfchen an

2. Vesikel mit Neurtransmitter (hier: Dopamin) ververschmelzen mit Zellmembran und werden in synaptischem Spalt freigelassen

3. Problem: Dopamin Transporter an striatalen Synapsen sind überaktiv

   1. Zu viel Dopamin wird zu schnell wieder in Präsynapse aufgenommen = Reduzierter Effekt von Dopaminaktionen

   2. zusätzlich Dopaminrezeptoren am der Ende der anderen Synpase nicht sehr reaktiv

4. Präsynaptischer Autorezeptor, der kontrolliert, wieviel Neurotransmitter im Synaptischem Spalt ist, registriert zu wenig Dopamin -> mehr Dopamin wird in synaptischen Spalt freigelassden, um dies zu kompensieren

5. Resultat: reduzierter phasisches Dopaminlevel (schnell Reaktion) und zu hohes tonisches (langsame REaktion) Dopaminlevel = schlechte signal-to-noise Ration/ hoher tonischer Spiegel-tiefer phasischer Spiegel

   1. dazu ineffektive Aktivierung im präfrontalen Kortex und in den Basalganglien

• Methylphenidat (= Ritalin)

• blockiert Dopamintransporter (die Dopamin wieder zurück in präsynaptischen Spalt transportieren) -> mehr Dopamin bleibt in synaptischem Spalt nach APT, Autorezeptor registriert nicht zu wenig Dopamin in snaptischem Spalt un dlässt deshalb nicht noch mehr Dopamin raus -> tiefer tonischer, hoher phasischer Spiegel

• Kurzzeitgedächtnis

  • Begrenzte Kapazität

  • Passiv

  • Kann i.d.R. nicht länger als 30 Sekunden etwas speichern

  • Eher unklar definiert

• Langzeitgedächtnis

  • Grosse, scheinbar unendliche Kapazität

  • Kann theoretischgesehen Lebenslang etwas speichern

  • Längere Verarbeitung

  • Parallele Verarbeitung

• Eher quantitative als qualitative Unterschiede

• Unterschiedliche Speichermodule für unterschideliche Arten von Erinnerungen

• Speichermodule unabhängig voneinander, eine kann ausgeschlaten werden, ohne dass Funktion von anderen beeinflusst wird

• Oben: zentrale Exekutive, steuert Module, welche eingeteilt sind in

  • Fluides System:

    • Visuospatialer Bereich

      • im Kristallinen System: visuelle Erinnerungen und Semantiken

    • Episodischer Buffer

      • KS: Episodisches Langzeitgedächtnis

    • Phonologischer Loop

      • KS: Sprache, verbale Information

• Ausmass von Speicherpaltz für Kurzzeit Informationen, z. Bsp. wieviele Nummern man kurzfristig im Kopf behalten kann

• i.d.R. wir angenommen, dass der Durchschnittsmensch sich 7 +/- 2 Items merken kann (z. Bsp. 7 Nummern)

  • Kann erhöht werden durch “Chunking”, d.h. anstatt sich 1 2 3 4 5 6 7 zu merken (7 Items) sich 123 345 7 merken ( = 3 Items)

• ABER: bei visuellen Kurzzeiterinnerungen kann man sich eher < 4 Items merken

  • hier ist Chunking nicht möglich

  • d.h. Kurzzeitkapazität wahrscheinlich eher < 4 Items

• Slot Modell

• Shared Resources Modell

-> Evidenz für beide Modelle

• Modell, welches erklärt, wie kurzzeitig Information im Kurzzeitgedächtnis gespeichert wird

• Idee:

  • man hat z. Bsp. 4 Slots

  • Jedes Item, welches man sich merkt, besetze einen Slot

  • Bei vier Items sind alle Slots besetzt -> wenn man sich jetzt noch eine Item merken soll, dann wird dieses Item nicht erinnert

• Würde heissen, dass man sich bei zu vielen Items einige perfekt merkt, andere garnicht

• Anzahl korrekt genannter Items hängt davon ab, ob sich Items verändert haben, die es in die Slots geschafft haben, oder solche, die es nicht in die Slots geschafft haben

• Modell, welches versucht zu erklären, wie Information im Kurzzeitgedächtnis gespeichert wird

• Idee

  • Man hat gewisse Kapazität um sich Items zu merken

  • Kapazität wird unter Items aufgeteilt, d.h. wenn mehr Items gemerkt werden müssen, muss Kapazität unter mehreren Items verteilt werden -> jedes Item erhält entsprechend weniger Kapazität

• Würde heissen, dass bei mehr Items alle schlechter erinnert werden würden

• Kann getestet werden, indem man VP dazu auffordert, Erinnerungen wieder zu reproduzieren anstatt Erkennungsaufgaben zu geben

  • Bei mehr Items schlechtere Reproduktion (viele Items können gespeichert werden, aber sehr unpräzise)

• Elektrische Hirnaktivität wird in EEG über Schädeloberfläche und Hirnhaut gemessen

• Summenaktivität von tausenden Neuronen > nur starkes Signal, wenn Neuronen synchron aktiv sind

• Messen NICHT Aktionspotentiale, sondern von Summation von EPSPs und IPSPs von Millionen von Zellen

  • EPSP = exzitatorisches postsynaptisches Potential, d.h. positive Veränderung der Spannung in Nervenzelle (Depolarisierung)

  • IPSP = inhibitorisches postsynaptisches Potential, d.h. negative Veränderung der Spannung der Zelle

• Nachteile

  • Sehr schlechte spatiale Resolution, da zwischen Neuronen und Elektroden noch Knochen, Haut, Flüssigeiten sind (Range von ein paar Cm)

• Voretile

  • zeitliche Resolution sehr gut

• Event Related Potential

• Häufigste EEG Analyse Methode

• Lösungsansatz für sehr verrauschtes EEG Signal

  • Gleicher Stimulus wird immer wieder gezeigt (z. Bsp. 1000 mal)

  • Marker werden festgestellt für genauen Zeitpunkt, an denen Stimuli gezeigt werden

  • Sekunden nach markiertem Zeitpunkt werden rausgeschnitten, da hier die Neuronale Reaktion folgen sollte

  • Rausgeschnittenen Epochen werden gemittelt, da Rauschen zufällig sein sollte und durch Mittelung zufällige Fehler verschwinden sollten

• Besteht aus positive und negativen Wellen (! ERP Komponentne) welche mit spezifischen kognitiven Funktionen assoziiert sind

• eher Anteriore/posteriore Regionen als Präfrontalcortex für Speicherung verantwortlich

• Präfrontaler Cortex bei KZG auch aktiv, aber eher zuständig für

  • Wahl der zu speichernden und der zu blockierenden Information

  • Strategien zum Erinnern

  • Zusammenfassung von Informationen

  • Kontrolle von Working Memory

• Alternative Erklärung

  • Signalqualität von EEG zu schlecht um Info im PFK richtig wahrzunehmen

  • im PFC mehr Varianz zwischen Personen als im anterioren Teil

• VP musste sich Items merken und dan Reihenfolge ändern

  • Nicht nur passive Speicherung, sondern auch aktiv mentale Operationen

• Thetraaktivität (5 Hz) sowohl in parietalen als auch in frontalen Arealen

  • In parietalen Regionen konnte besser dekodiert werden, WAS für Information gespeichert wurde -> Untestütz Annahme, dass anteriore Regionen eher für Speicherung verantwortlich sind

  • ABER: in frontalen Regionen auch Thetraaktivität (frontomedial)

• Indiz dafür, dass für Erinnerung eher ein Netzwerk (zwischen parietalen und frontalen Regionen) als ein einziges Hub verantwortlich ist

• Frontale und parietale Regionen bei Speicherung stark Synchron

• Wenn mehr Information verarbeitet (nicht zwingend gespeichert) werden muss, dann verlangsamte frontale Thetra Reaktion -> braucht länger für Speicherung und Kommunikation zwischen parietalen und frontalen Regionen

• Wenn wenig Information aus posterioren Regionen geholt werden muss, dann höherer Hz, Infaustausch geht schneller

• Theorie zur Funktion vom Kurzzeitgedächtnis im Gehirn

• Idee:

  • Gewisse Neurone für Speicherung von Kurzzeitinformation verantwortlich

  • Zuständige Neurone feuern nach Präsentation von Stimulus kontinuierlich bis Abruf (so wie wenn man ständig die glieche Zahlenfolge vor sich hinsagt, um sie nicht zu vergessen)

• In gewissen Regionen steigt das Feuern der Neuronen tatsächlich nach Stimuluspräsentation und bleibt hoch bis Abruf (= Sustained Firing) -> Unterstützt die Theorie

  • im präfrontalen Cortex

  • im Parietalen Cortex

    • intraparietaler Sulcus

      -> Neurone hier entweder mit Speicherung oder mit Manipulation von Information ebschäftuig

• Studie 1

  • Affen müssen Fixationskreuz fixiere

  • Cue wird angegeben an Ort, an dem sie zu späterem Zeitpunkt hinschauen müssen -> Information muss kurzfristig erinnert werden

  • Während Intervall zwischen Stimuluspräsentation und Blickwendung (Zeit, in der eine Kurzzeiterinnerung über den gecuten Ort überleben muss) kontinuierliches Feuern von vielen Neuronen im intraparietalen Sulcus

• Studie 2

  • VP müssen sich Farbe und Position von Formen merken

  • Variation von Anzahl präsentierter Items

  • Dazu noch Kotnrollgruppe

  • Resultat

    • Aktivität im Intraparietalen Sulcus, primären visuellen Cortex/inferioren ozipitalem Cortex, Präfrontalcortex

    • ABER: bei IS erhöhte Aktivität bei 2 vs. 1 Item, 3 vs. 2 Items und Plateau bei 4 Items = entspricht Anzahl visueller Items, die man Speichern kann

    • Bei anderen regionen keine Unterscheidung in Aktivität nach Anzahl Items, aber erhöhte Aktivität in Delay Intervall 8d.h. schon irgendwie mit kKurzzeitgedächtnis verbunden)

  • Schlussfolgerung: Parietaler Sulcus für kurzzeitige Speicherung von visuo-spatialer Information verantwortlich

  • Primärere visueller Cortex/ Inferiorer Ozipitaler Kortex und Präfrontalkortex für task Monitoring, allgemeine Verarbeitung und visuelle Wahrnehmung verantwortlich, aber NICHT für kurzzeitige Speicherung von Information

• Marker für Behalten (bzw. Blockierung) von visueller Information im Gedächtnis

• Differenz zwischen kontralateraler und ipsilateraler Aktivität

  • Kontralateral: hier Information, die gespeichert werden soll

    • Kontralateral von Ort, wo visuelle Information präsentiert wurde

  • Ipsilateral: hier Information, die nicht gespeichert werden soll

• Da bei starker Aktivität im Gehirn mehr Negativität, weist ein negatives CDA auf mehr Aktivität

  • Entweder mehr Speicherung relevanter Information oder mehr Blockierung irrelevanter Information

    • Da kontra - ipsi = CDA

    • basic: 0 c - 0 i = o

    • Mehr Speicherung = Kontral mehr Minus

      • -5 - 0 < 0 -0

    • Mehr Blockierung = ipis mehr Pus

      • 0 - (+) 5 = -5

• Studie 1

  • Operationalisierung

    • VP müssen auf Fixationskreuz schauen

    • In jedem Trail wird Cue präsentiert, der nach links oder rechts zeigt, gefolgt von Stimulus

      • Stimulus: links oder rechts gewisse Anzahl Quadrate (Anzahl Quadrate wird variiert)

    • VP müssen sich nur Farbe von Quadraten merken, welche auf gecuter Seite sind (hier Speicherung, auf anderer Seite Blockierung)

  • Resultat

    • Bei 1 Ittem fast nicht zu sehen -> praktisch gleiche Aktivität Ipsi- und Kontralateral

    • ABER: mit zunehmender Anzahl Quadrate wird CDA stärker bzw. negativer

      • Könnte durch mehr Speicherung, mehr Blockierung oder beides verursacht werden

    • Bei ca. 3 Items Plateau

      
      

• Operationalisierung

  • VP schauen auf Fixationskreuz

  • Cue links oder rechts: VP müssen sich nur Info au gecuter Seite merken

  • VP müssen sich zusätztlich nur Orientierung von blauen, nicht von roten Balken merken

  • Stimulsupräsentation, verschiedene Optionen:

    • Zwei blaue Balken links und rechts

    • Vier blaue Balken links und rechts

    • 4 blaue und rote Balekn

• Resultat: Unterschied zwischen Menschen mit hoher und tiefer Gedächtniskapazität

  • Bei 4 Items

    • Menschen mit hoher Gedächtniskapazität behandelten 4 Balken wie 2 (von CDA her), wenn zwei davon rot sind

      • zwei werden blockiert (d.h. positivere ipsilaterale Funktion mach Differenz negativer)

    • Menschen mit hoher Gedächtniskapazität zeigen CDA wie bei 4 Balekn -> verarbeiten auch Information, die nicht beachtet werden soll -> unnötige Info wird nicht gefiltert

  • Schlussfolgerung

    • CDA eher Mass für Filterung von irrelevanten visuellen Informationen im Arbeitsgedächtnis als Mass für Speicherung

• Kurzzeitgedächtnis

  • visuell

  • verbal

• Langzeitgedächtnis

  • Explizit/Deklarativ (in medialem Temporallappen/Diencephalon (hier auch Hippocampus))

    • Fakten: Semantisches Langzeitgedächtnis

    • Erlebnisse: Episodisches Langzeitgedächtnis

  • Implizit/nicht-deklarativ

    • Prozedurale Erinnerungen in Striatum

      • Skills und Gewohnheiten

    • Skeletale Muskulatur im Cerebellum/Kleinhirn

      • Klassische Konditionierung

    • Emotionale Reaktionen in der Amygdala (im Temporallappen)

• Experimente an Ratten um herauszufinden, welche Regionen des Gehirns für Erinnerung verantwortlich sind

• Operationalisierung

  • Ratten wurde Labyrinth beigebracht

  • Danach wurden immer wieder Regionen des Gehirns entfernt und kontrolliert, ob Ratten nocht Weg im Labyrinth finden konnten

  • Idee: Wenn Hirnregionen rausgeschnitten werden, welche für Erinnerung verantwortlich ist, dann finden Ratten den Weg durchs Labyrinth nicht mehr

• Resultat: es kam nicht darauf an, welche Regionen herausgeschnitten wurden, sondern wieviel von Hirn rausgeschnitten wurde

• Schlussfolgerung von Lashley: Es gibt keine spezifische Region, welche für Erinnerung verantwortlich ist, das ganze Gehirn ist in Langzeiterinnerung involviert

• Problem:

  • nicht nur Regionen, sondern auch Faser rausgeschnitten

  • ABER: mit Einschränkungen etwas dran an Überlegung

• Befunde hatten grossen Einfluss auf die darauffolgende Gedächtnisforschung

• Basieren auf Experimente von Lashley

• Hebb ging der Frage nach, wie sich Gedächtnisnetzwerke (welche über das gesamte Hirn verteilt sind) ausbilden

• Idee:

  • Wenn Neurone oft gemeinsam synchron feuern, dann bilden sie zusammen ein Netzwerke/Cell assemblies und das Netzwerk wird fortgehend verstärkt

    • Neurons that fire together, wire together

  • Wenn Neurone nicht synchron miteinander feuern, dann werden sie nicht Teil von einem Netzwerk und werden von Netzwerk ausgeschlosse

    • Neurons that fire out of sync lose their link

• Genauerer Vorgang, erklärt an der Erkennung von Dreiecken:

  • Externer Stimulus aktiviert gewisse Neurone gleichzeitg

    • z. Bsp. Neurone für gewissen Winkel, Neurone für Striche, Neurone für Ecken etc.

  • Aktivierte Neurone feuern synchron zusammen

  • Hebbian Modification: Gemeinsames feuern erschafft ein Netzwerk zwischen den Neuronen

  • Bei erneuter Präsentation feuern sie erneut synchron zusammen, was Netzwerk verstärkt

  • Wenn das Netzwerk genug gestärkt ist dann feuern Neurone aus Netzwerk auch dann, wenn sie zwar nicht aktiviert wuden, aber Neurone aus Netzwerk aktiviert wuden

    • z. Bsp. wenn Nur Ecken des Dreiecks gezeigt werden feuern auch Neurone für Striche mit, da Neurone für Winkel und Ecken (welche in gleichem Netzwerk sind) losfeuern -> wir Erkennen ein Dreieck, auch wenn es eigentlich nicht da ist

  • Passiert z. Bsp. auch, wenn man bei gewissem Geruch an gewisse Person oder Situation denkt

• Synapsen welche nutzlos sind (nicht mitfeuern) werden abgebaut

• Veränderung (Netzwerk aufbauen, Synapsen abbauen) findet ständig statt bei allem was wir machen, auch wenn nur minimal

• Veränderung auf Hardware Ebene

  
  

• Lernen

• Entwicklung des Nervensystems

• Ausbildung der Gehirnstruktur

• Netzwerk von Zellen, welche öfters gemeinsam synchron feuern und deshalb auch feuern, wenn sie nicht direkt aktiviert wurden aber andere Zellen aus Netzwerk aktiviert wurden

• Gehört zu Hebbian Modification

• Bildung von Netzwerken zwischen Zellen, welche gemeinsam feuern

• Stärkung von Netzwerken zwischen Zellen, welche gemeinsam feuern

• Entfernung von Neuronen, welche nicht gemeinsam feuern

Synapse, welche Hebbian Modification zeigen

WICHTIG: Nicht alle Neurone zeigen Hebbian Modification

• Inferotemporale Cortex Region, welche auf die Verarbeitung von gewissen Objekten, Gesichtern, Körperteilen etc. spezialisiert ist

• Idee: Wenn man sich an spezifische Objekte, Gesichter, Körperteiler etc. erinnern muss könnte der ITC beteiligt sein (bzw. die Regionen vom ITC, welche auf diese Objekte spezialisiert sind)

• Operationalisierung

  • Implantierung von Elektroden in ITC von Affen

  • Beobachtung von mehreren Zellen (100 - 200) gleichzeitig

  • Präsentierung von Stimulus

  • Nach Präsentierung willkürlich Neurone rausnehmen und beobachten, wie sich diese Verhalten -> Frage: gibt es ein Gedächtnis, welches mit diesem Neuron assoziiert ist?

• Resultat: Gewissen Neurone in ITC feuern bei gewissen Objekten bei jeder weiteren Präsentierung immer stärker

• Schlussfolgerung:

  • Diese Neurone sind Teil von Netzwerk, welches auf diese Objekte/Gesichter etc. trainiert sind -> haben effektiv Gesicht “gelernt”

  • Neurone im ITC können gewisse Objekte/Gesichter “lernen”

• Es wurden Neurone gefundne, die feuern, wenn man Jennifer Anniston oder Hallee Berry (auch geschriebener Name) sieht

• Neurone für JA feuern nicht mehr, wenn Brad Pitt dabei ist -> wahrscheinlich Neuron für Rachel von Friends

• Wahrscheinlich ist nicht dieses spezifische Neuron für JA verantwortlich, sondern Teil von Netzwerk für (ihre) Gesichtserkennung

  
  

• Henry Molaison, Patient welcher nach einem schweren Unfall schwere Epilepsieanfälle hatte

• Studiert von Brenda Miller

• Um die Epilepsieanfälle zu behandeln wurden beide medialen Temporallappen entfernt (und somit auch der Hippocampus)

• Epilepsie wurde damit behoben, aber HM…

  • hat alles vergessen, was seit Unfall passiert war

  • war nicht mehr in der Lage, neue episodische Informationen zu speichern

• Keine Probleme mit…

  • Prozeduralem Gedächtnis

  • Kurzzeitgedächtnis

  • Semantisches Wissen schwierig, aber konnte mit viel Aufwand erlernt werden

• Grund für die Schwierigkeiten war die Entfernung des Hippocampus

• Hippocampus befindet sich im medialen Temporallappen

• Zuerst Hippocampus (kleines “Seepferdchen”)

• Danach folgt Rhinaler Gyrus, bestehend aus

  • Entorhinaler Cortex

  • Perirhinaler Cortex

• Parahippocampaler Cortex

• Studie 1: Ranghanath et al., 2014

  • Operationalisierung

    • VPN werden in MRI gelegt und ihre Hirnaktivität wird während eines Kategorisierungstasks gemessen

      • MRI misst Blutfluss, da dieser mit Neuronaler Aktivität assoziiert ist

    • Begriffe erscheinen, Kategorisierungstask mit zwei Bedingungen:

      • Wenn Begriffe rot, dann müssen VPN ageben, ob es sich beim Wort um ein Tier oder ein Objekt handelt

      • Wenn Begriffe grün, dann müssen VPN ageben, ob Objekt/Wesen in eine Schuhchachtel passen würde

    • Nach Vollendung des Kategorisierungstasks überaschender Gedächtnistest:

      • VPN müssen angeben, ob Wort vorgekommen ist

      • VPN müssen angeben, welcher Task bei Wort gemacht werden musste (= episodisches Gedächtnis)

    • Bei Wörtern, bei denen VPN noch wussten, was sie damit machen mussten, muss episodisches Erinnern stattgefunden haben -> im MRI nachschauen, welche Regionen bei der Präsentierung dieses Wortes aktiv wurden

  • Resultat: Bei Wörtern, dessen Aufgabenart richtig erinnert wurde, konnte man zum Zeitpunkt der Erstpräsentation eine erhöhte Aktivierung finden im

    • Hippocampus

    • Parahippocampalen Gyrus

• Studie 2: Herweg et al., 2016

  • Operationalisierung

    • Ähnlich wie bei Studie 1, VPN müssen Silben von Wörtern zählen, dann überaschender Gedächtnistest (aber mit EEG?) (wurde auch noch mit MRI gemacht)

    • VPN müssen angeben

      • Ob Wort vorgekommen ist

      • Wie sie sich bei der Erstpräsentation gefühlt haben (d.h. angeben, ob sie Wort einfach erkennen oder ob sie eine episodische Erinnerung daran haben)

    • Resultat:

      • Bei episodischen Erinnerungen mehr Theata-Aktviität im Hippocampus/Parahippocampaler Gyrus, aber auch in anderen Regionen:

        • Medialer Temporallappen und -gyrus (hier Hippocampus)

        • Anteriorer Cingulärcortex

        • Posteriorer Cingulärcortex

        • posteriorer Parietaler Cortex

        • medialer Präfrontalcortex

-> Wahrscheinlich ganzes Netzwerk, mit dem der Hippocampus interagiert -> Hippocampus schein episodische Erinnerungen über breites Netzwerk im Gehirn zu kodieren und zu verteilen (Theta Aktivität verbreitet sich im Gehirn)

• Operationalisierung

  • VPN wird Film mit zugehörigen Ton präsentiert, beide Flackern, zwei Bedingungen

    • Synchron oder Asynchrones Flackern von Bild und Ton

    • Flackern in Theta Frequenz oder in anderer Frequenz

  • Messung der Gehirnaktivität

• Resultat

  • VPN können sich viel besser Assoziation zwischen Ton und Film merken, wenn Flackern

    • Synchron UND

    • in Thetafrequenz ist

  • Kein Unterschied zwischen Synchron/Asynchron in anderen Frequenzen

• Schlussfolgerung

  • Bei synchronem Theta Flackern feuern Neurone des visuellen und des auditiven Cortex (oberer Temporallappen) synchron, bei asynchronem Flackern feuern sie asynchron -> Bildung von Netzwerk ist bei synchronem Feuern erleichtert (Neurons that fire together…)

  • Hinweis dafür, dass für die Bildung von episodischen Erinnerungen das menschliche Hirn sich auf synchrone Theta-Mechanismen verlässt

• Place Cells im Hippocampus

• Grid Cells im Entorhinalen Cortex

• Border Cells in Entorhinalen Cortex

  -> alle im medialen Temporallappen (gibt Sinn, da Orientierung eine form von episodischer Erinnerung ist)

  
  

• Neurone, die feuern, wenn Ratten (oder Menschen) sich an spezifischem Ort in Labyrinth befinden (dieser Ort wird Place Field genannt)

  • Fangen bereits an zu feuern, wenn Ratte sich daran annähert, feuern wird immer stärker

  • Bilden zusammen ein Netzwerk von Place Cells, welche nacheinander feuern und so einen Weg ergeben

  • Place Field: ähnlich wie perzeptives Feld in sensorischer Wahrnehmung

• Befinden sich im Hippocampus im medialen Temporallappen

• Jede Place Cell für nur einen bestimmten Place Field verantwortlich, können nicht gleichzeitig für ehrere Orte kodieren (ausser Orte sehen genau gleich aus)

• Aktivität (i. e. Erkennung des Ortes) ist an externen Merkmalen gebunden (Erkennungsmerkmale von gewissen Orten)

  • relational

• Können mit wenig Information umgehen, intensive Berechnung

• Zellen feuern auch in dieser Reihenfolge, wenn Ratten schlafen -> Weg wird konsolidiert

• Neurone für Orientierung im entorhinalen Cortex im medialen Temporallappen

• Für Orientierung im freien Feld ohne klaren Orientierungsmerkmalen (i. e. Objekte, Gerüche etc.)

• Sehr sehr viele Grid Cells

• Einzelne Neurone kodieren für viele, symmetrische Orte im Space Field -> Anhand einzelner Grid Cells kann nicht bestimmt werden, wo man sich befindet

• Neurone feuer stark in regelmässigem Abstand, was eine Art Netzwerk ergibt

• Verschiedene Grid Cells kodieren für mehrere Orte in unterschiedlichen Grössen

  • einzelne “Netze” gleich, einfach leicht verschoben

• Wenn man schaut, welche Grid Cells zusammen (nicht) feuern, kann man daraus schliessen, wo sich Maus/Person befindet

• Aufgrund überlappender Aktivität der Grid Cells kann man herausfinden, wo man sich befindet

• Grid Maps: Spatiales Netzwerk von (einzelnen) Grid Cells

• Space Field: Regionen des Umfeldes, für welches Grid Cells kodiert sind -> Ganzes Netz and Place Fields

• Place Field: Spezifische Region eines Umfeldes, wo einzelne Place Cell feuert

• Neurone für Orientierung im entorhinalen Cortex (medialer Temporallappen)

• Zellen, welche für Wände/Ränder im Raum kodieren

• Stützen sich auf externer Orientierung

• Unterschiedliche Neurone, die an Ecken, Geraden und runden Wänden etc. feuern

• Kommunizieren mit Grid Cells damit diese Wissen, wo sie ihr Netz spannen müssen

• z. Bsp. Border Cells, die spezifisch auf rechten Winkel getunet sind etc.

• Idee: Taxifahrer:innen in London mussten früher alle Orte sowie den Weg zu diesen Orten auswendig kennen -> Annahme: da hierfür vorallem Place Cells verantwortlich sind, könnte es sein, dass Taxifahrer:innen mit viel Erfahrung einen stärker ausgebildeten posterioren Hippocampus haben (im Sinne von Hebbischer Modifikation)

• Operationalisierung

  • Messung der grauen Masse in Hippocampus bei Taxifahrer:innen und Kontrollgruppe

  • Erhebung der Erfahrung als TF in Jahren (Moderator)

• Resultat

  • TF wiesen mehr graue Masse im HC auf als Kontrollgruppe

  • TF wiesen weniger graue Masse im anterioren HC auf

  • Positive Korrelation zwischen Anzahl Jahre und graue Masse im posterioren HC

  • Negative Korrelation zwischen Anzahl Jahre und graue Masse im anterioren HC

• Schlussfolgerung

  • Könnte sein, dass sich im Sinne der Hebbschen Modifikation bei TF der posteriore HC (und somit die Place Cells) stärker ausbildet

  • ABER: Korrelation =/= Kausalität!

• In Präsynapse sind Vesikel, gefüllt mit Neurotransmitter

• Versikel bestehen aus gleichem Material wie präsynaptische Membran -> bei Berührung verschmelzen sie miteinander

• Langkettige Moleküle binden Vesikel an präsynaptische Membran, aber trennen sie auch davon (damit sie nicht miteinander verschmelzen)

• Wenn APT kommt…

  • Öffnen sich Sodium Kanäle und Na+ (Sodium) fliesst rein -> Zelle wird depolarisiert (von negativer Ladung zu positiverer Ladung)

    • Zellinneres bei Peak positiver als Zelläusseres

  • Wegen der veränderten Ladung der Zelle öffnen sich die Kalziumkanäle und positiv geladenes Kalzium (Ca2+) strömt in Zelle

  • Kalzium löst die Molekülketten, welche die Vesikel von der Membran der Zelle trennen -> diese können nun zusammen verschmelzen, und Neurotransmitter freilassen -> diese können bei Rezeptoren von anderem Neuron andocken und das gleiche nochmals abspielen

• Repolarisierung: Sodium-Potassium Pumpe pumpt Sodium Ione (Na2) raus und Potassium Ione (K+) rein -> Zelle wieder negativ geladen

  • Kalium/Ptassium (K+) wird rausgelassen -> da Kalium positiv geladen, wird Zelle so negativer

• wichtigster exzitatorischer Neurotransmitter

• Häufigster exizatorischer Neurotransmitter im zentralen Nervensystem

• AMPA Rezeptoren:

  • öffnen sich, wenn Glutamat an sie bindet

  • für Sodium (Na+) Kanäle -> Lassen Natrium frei

• NMDA Rezeptoren: für Sodium (Na+) und Kalzium (Ca+) Kanäle

  • Pole durch Magnesiumion/-atom blockiert

  • Magensiumion löst sich ausschliesslich, wenn postsynaptische Membran depolarisiert wird -> an diesem Punkt Rezeptor frei, Glutamat kann dann andocken

  • Bei Depolarisierung und Glutamat können sich Kanäle öffnen und sowohl Sodium (Na+) als auch Kalzium (Ca2+) freilassen

    • Kalzium führt zu strukturellen Veränderungen

• Axone: Knöpfchen, Leitung von Neurone

• Synaptischer Spalt: Spalt zwischen zwei Neuronen/Axonen, hier wird “kommunziert” und Neurotransmitter freigeschalten

• Postsynapse: Teil von nächstem Neuron

• Rezeptoren: Angemacht an synaptischem Spalt, haben unterschiedliche Funktionen aber im Grunde öffnen sich Rezeptoren, wenn deren spezfisicher Neurotransmitter an sie andockt

• Im Prinzip die Idee von “Neurons that fire together, wire together” von Hebb auf neuronaler Ebene

  1. Depolarisierung der Zelle durch

     a) extrem kurze Abfolge von mehreren ATPs an gleicher Synapse oder

     b) Simultane/synchrone AP an drei präsynaptischen Axonen (Neurons that fire together…)

     • In beiden Situationen lässt AMPA Sodium (Na+) rein -> Zelle depolarisiert

  2. Durch Depolarisierung wird das Magensiumion vom NMDA Rezeptor gelöst

  3. Glutamat kann nun auch an freien NMDA Rezeptor andocken

  4. NMDA Kanäle öffnen sich und lassen sowohl Sodium (Na+) als auch Kalzium (Ca2+) in Zelle

  5. Kalzium führt dazu, dass neue AMPA-Rezeptoren an postsynaptische Membran angemacht werden -> Mehr Sodimukanäle an postsynaptische Memebran

  6. Führt auch zu stärkerer postsynaptischen Depolarisierung

  7. Durch mehr AMPA-Kanäle…

     1. Kann mehr Sodium rein

     2. Kann schneller Sodium rein

     3. Wird das auslösen einer ATP wahrscheinlicher

     4. Wird auch das auslösen weiterer LTP wahrscheinlicher

        -> Synapse durchgehend verstärkt, zusätzlich auch mehr Glutamat and Präsynapse -> Synapse durchgehend viel effizienter!

• Im Zusammenhang mit Heb:

  • Wenn Neuron A für Bild, B für Geruch, und C für Ton einer Situation verantwortlich ist und D für Erinnerung von Situation -> A, B und C feuern in Situation zusammen

  • Durch dadurch asugelöste LTP wird Verbindung A-D, B-D und C-D gestärkt

  • Wenn man nun Geruch von Situation riecht, wird Erinnerung stärker aktiviert, da B-D Verbindung gestärkt ist

  • D kann dann auch noch A und C aktivieren, da A-D und C-D Verbindung ebenfalls gestärkt ist

ACHTUNG: LTP passiert AUSSCHLIESSLICH bei glutamergen Synapsen!

• In Prinzip neuronaler Ablauf von “Neurons which fire out of sync lose their link” von Hebb

• Im Prinzip feuern diese Neurone nicht zusammen und stärken ihre Verbindungen im Sinne von LTP nicht

• Mit der Zeit werden AMPA-Rezeptoren bei den Synapsen von diesen Neuronen abgebaut, und stattdessen an andere Präsynapsen (wo synchrones feuern stattfindet) angemacht

• Diese Synapsen werden folglich weniger effizient!

  • Wegen weniger AMPA Rezeptoren

    • kommt weniger Sodium rein

    • Kommt Sodium langsamer rein

    • Wird das auslösen eines ATPs unwahrscheinlicher

    • Wird LTP unwahrscheinlicher

• Prefrontal Neuron Spikes: Neurone feuern so lange, bis sie nicht mehr können -> wenn sie nicht mehr können, dann ist Erinnerung weg

• Art “LTP” für Kurzzeitgedächtnis

  • Bei Präsentierung von Stimulus für KZG gewisses Netzwerk an Neurone gleichzeitig kurzzeitig aktiv -> schwache, kurze Stärkung des Netzwerkes dieser Neurone im Sinne der Hebschen Modifikation

  • Problem: Netzwerk sehr fragil und kurzlebig, schwer nachzuweisen

• Operationalisierung

  • VP müssen auf Fixationskreuz schauen

  • Für 250 ms erschienen links und rechts in Kreisen Schfraffierungen mit einer gewissen Neigung

  • VP müssen sich beide Schraffierungen merken

  • Danach folgt ein Cue, welcher VP sagt, welche Schraffierung sich VPN merken (und welche sie vernachlässigen) müssen

    -> Rein aufgrund dieser Aktivität nicht möglich zu sagen, was sich VPN merkt

• ABER: wird danach ein weiter visueller Impuls gegeben, feuert gewisses Set an Neurone stärker -> diese haben wahrscheinlich ein Netzwerk erstellt!

• Basalganglien

  • Striatum

    • Putamen

    • Caudate Nucleaus

  • Globus pallidus

  • Substancia Nigra (im Mittelhirn, aber gehört zu Basalganglien)

    • Regt Putamen an

  • Stbthalamic Nucleus

• Indirekt auch der Neocortex, da dieser stark mit Basalganglien verschaltet ist

  
  

• Konglomerat grauer Masse im

  • Vorderhirn

  • Zentralhirn

  • Mittelhirn

• Sehr stark untereinander sowie mit praktisch gesamtet Neocortex verschaltet

• Regulieren Aktivitätsniveau miteinander und im Neocortex über Thalamus

• Bestandteile der Basalganglien:

  • Striatum

    • Putamen

    • Caudate Nucleus

  • Globus Pallidus

  • Subthalamic Nucleus

  • Substantia Nigra

  • Nucleus accumbens

  • Ventral pallidum

• Verbundene Strukturen

  • Thalamus

  • Amygdala

• Parkinson

• Chorea Huntington

  -> Degenerierung der Substantia Nigra -> Putamen wird weniger stark aktiviert

• Viele Tasks, welche das implizite Gedächtnis messen, sind motorische Tasks

• Sowohl bei Parkinson als auch bei Chorea Huntington schränken die motorischen Fähigkeiten ein

  -> Messung des impliziten Gedächtnisses mit motorischen Tasks könnten bei diesen VPN zu Konfundierung führen

• Weather Perdiction Task

• Operationalisierung

  • VP werden Karten mit unterschiedlichen Symbolen präsentiert

  • VP muss anhand von Karten Wetter vorhersagen

  • Keine Instruktion über Bedeutung von Karten, nur Feedback, ob VP Wetter korrekt vorhergesagt hat -> Ausbildung eines nicht-deklarrativen Gedächtnisses für Karten

• Stichprobe:

  • Gesunde VPN

  • VPN mit Amnesie

  • VPN mit Störung der Basalganglien (Chorea Huntington oder Parkinson)

• Resutalt

  • Bei gesunden VPN und VPN mit Amnesie steigt die Anzahl korrekter Antworten mit jedem Trial ans -> Lerneffekt des impliziten Gedächtnisses

  • Bei VPN mit Störungen der Basalganglien bleibt der Prozentsatz an richtigen Antworten bei jedem Trial gleich -> Lernen durch implizited Gedächtnis findet nicht statt

  • Bei Tasks, welche deklaratives Gedächtnis messen schneiden gesunde VPN und VPN mit Störungen in den Basalganglie gleich gut ab, während Menschen mit Amnesie schnlechter abschneiden

    -> Bei Parkinson und CH deklaratives Gedächtnis nicht betroffen

    -> Regionen, welche für implizites Gedächtnis verantwortlich sind und Regionen, welche für nicht-deklaratives Gedächtnis verantwortlich sind, sind nicht die selben und sind unabhänging voneinander

• Bestnadteil von ATP

• Exocytosis: Ca+ (Kalzium) strömt in Zellen und trennt Versikel von langkettigen Molekülen, welche Versikel von Zellmembran trennen -> Vesikel und Zellmembran können nun verschmelzen und Neurotransmitter in Synaptischen Spalt lassen

• Endocytose: “Recycling” von verwendeten Vesikel

• Nicht-assoziativ -> Stimulus werden präsentiert und führen zu Veränderung von Verhalten, ohne dass Stimuli verbunden werden

  • Habituierung

    • Stimulus wird so lang “rhythmusch” wiederholt, bis Reaktion darauf geschwächt wird -> Art Lernen/Gedächtnis, da Stimulus erlernt wurde um erkannt zu werden (= Erwartung)

  • Sensitivierung

    • Gegensatz zu Habituierung: Reaktion zu Stimulus (und ähnlichen Stimuli) wird stärker, nachdem man Stimulus (mehrmals) ausgesetzt wurde (z. Bsp. wachsamer sein, nachdem jemand unerwartet laut auf Tisch kopft)

• Assoziativ: Verbindung von Stimuli

  • Klassische Konditionierung

    • (Un)konditionierter Stimulus wird gepaart mit Stimulus, der konditionierte Reaktion (z. Bsp. Essen -> Wasser im Mund zusammenlaufen) auslöst

      • Pavlovs Dog

  • Instrumentelle/Operante Konditionierung: Auf Verhaltensweise folgt Belohnung oder Bestrafung

    • Skinner und Thorndike

• Wasserschnecke, welche Nervensystem über Körper verteilt hat anstatt ein Gehirn zu haben

• Hat Ganlgien, d.h. Häufung von Neuronen, die für bestimmten Körperteil verantwortlich sind

  • Abdominal Ganglion: steuert Kiemenrückzugsreflex

• Haut des Siphons is verbunden mit sensorischem Neuron

• Sensorisches Neuron ist verbunden mit motorischem Neuron L7

• L29 Neuron verschaltet über sensorisches Neuron zu motorischem Neuron L7 (d.h. ATP geht von L29 zu SN zu L7)

• Wasser wird wiederholt auf Syphlong gegeben

• Sensorisches Neuron leitet ATP zu motorischem Neuron weiter, damit es zu Kiemenrückzugsreflex kommt

• L7 bleibt durchgehend gleich aktiv (von der Kapazität her), aber Veränderung in synaptischem Spalt:

  • sensorisches Neuron lässt immer weniger Neruotransmitter in synaptischen Spalt -> schwächere Reaktion bei L7 ausgelöst -> weniger starker Kiemenrückzug

• Man sieht weniger Reaktion von L7, aber dies ist aufgrund von weniger Neurotransmitter in synaptischem Spalt

  • immer weniger ATP in postsynapse

• sensorisches Neuron nicht weniger sensibel auf Berührung

1. Elektrischer Schlag wird auf Kopf von AC gegeben

2. ATP läuft über Neuron L29 ab

3. Endknöpchen von L29 lässt Serotonin/5-HT in synaptischen Spalt (sS zwischen L29 und sensorisches Neuron)

4. HT-5/Serotonin dockt nicht an Ionenkanäle von Sensorischem Neuron, sondern an G-Protein Kanal an -> G-Protein wird in Zelle (sensorischem Neuron) von 5-HT Rezeptor gelöst

5. G-Protein dockt in Zelle an Adenylylcyclase an -> ATP wird umgebaut in cAMP

6. cAMP aktiviert Poteinkinase A in Zelle -> Proteinkinase A immer in Zelle, aber meistens inaktiv

7. Proteinkinase A blockiert teil der Kalium/Potassiumkanäle in Zelle, hält über Stunden bis Tagen an

8. Weniger Potassium kann rausgelassen werden be Repolarisierung der Zelle nach ATP, weshalb…

   a) ATP länger andauert

   b) mehr Kalzium in Zelle freigelassen wird -> mehr Neurotransmitter in synaptischen Spalt zwischen sensorischem und motorischem Neuron gelassen werden

   c) ATP bei motorischem Neuron wahrscheinlicher und stärker wird

   -> Schnecke reagiert nun stärker und schneller bei erneutem elektrishcen Schlag am Kopf

   -> Würde bei Menschen auch bereits mit soetwas wie lautem Ton funktioneieren

• Konditionierung führt zu einer…

  • stärkeren Reaktion (schnellerer Kiemenrückzug bei K als bei S)

  • Länger anhaltenden Reaktion

  • Peak von Reflex nach Training ist bereits höher bei Konditionitionierung als bei Sensitivierung

    • Kann bis zu 5 Tagen anhalten

• Bei Konditionierung wird sowohl sensorisches Neuron (unkonditionierter Reiz) als auch L29 stimuliert

• Sensorisches Neuron wird folglich “doppel” gereizt

• Wenn ATP von L29 zu sensorischem Neuron kommt, dann ist dieses bereits depolarisiert und der Influx von Kalzium hat bereits begonnen -> wegen Kalzium wird noch mehr Proteinkinase A aktiviert -> noch mehr Kaliumkanäle blockiert

  = Blockierung der Kanäle dauert länger an und ist stärker

• Slow Waves Sleep (SWS)

  • Schlafphase 1-3

  • Im EEG hochamplitudige Wellen, tiefe Frequenz

  • Sehr erholsamer Schlaf, z. Bsp. hier Wachstumshormon ausgeschüttelt

  • Wichtig für Konsoldiierung von deklarativen Gedächtnisinhalten

• REM-Sleep (auch Paradoxer Schlaf)

  • Schlafphase 4

  • Im EEG tiefe Amplitude, hohe Frequenz

  • Etwas 90 Minuten nach einschlafen

  • REM Phasen werden im Verlauf des Schlafes häufiger und halten länger an

  • Höhere Herzrate, aktiviere Atmung, viele schnelle Augenbewegung unter Augenlied und mehr Peniserektionen, aber sonst Körper sehr ruhig

  • Wichtig für Konsolidierung von prozeduralen Inhalten

• Beide Arten von Schlaf unterscheiden sich aufgrund von behavioralen und elektrophysiologischen Komponenten

• Während frühem Schlaf vorallem SWS, während späteren Schlafphasen vorallem REM Schlaf

• Operationalisierung

  • VPN werden in zwei Gruppen geteilt

    • Eine Gruppe lernt Material, geht schlafen und wird nach vier Stunden geweckt, um Gedächtnistest zu machen -> hier vorallem SWS

    • Zweite Gruppe geht schlafen, wacht nach vier Stunden auf, lernt Material, geht wieder Schlafen und muss vier Stunden später Gedächtnistest machen -> hier vorallem REM Schlaf nach leren

• Resultate

  • Gruppe 1, welche vorallem SWS hatte, war besser bei deklarativem Gedächtnistest und schlechter bei prozeduralem Test

  • Gruppe 2, welche vorallem REM Schlaf hatte, war schlechter bei deklarativem Gedächtnistest und bessser bei prozeduralem Test

• Schlussfolgerung:

  • SWS vorallem für Konsolidierung von deklaraivem Wissen

  • REM vorallem für Konsolidierung von prozeduralen/nicht-deklarativem Wissen

• Operationalisierung

  • VPN üben Memory Task

  • Gewisse Bilder, die zusammengehören, werden mit Geruch verbunden

  • Während Schlaf wird Geruch präsentiert (andere Modalitäten, wie beispielsweise Töne, werden während Schlaf von Thalamus gefiltert)

  • Idee: Duft führt zu Abruf und so zur besseren Konsolidierung

• Resultat

  • Menschen, welchen während SWS Gerüche präsentiert wurden, waren am nächsten Tag besser in Gedächtnistask -> besserre Konsolidierung!

  • Funktioniert nur bei SWS, nicht mei REM Schlaf oder beim Aufstehen

• Neuronale Befunde

  • Bei Geruchpräsentation war Hippocampus stärker aktiviert während Schlaf

  • D.h. Erinnerungen werden während Schlaf von Hippocampus in Neocortex verlagert

  • Mehr Aktivität im Hippocampus als in restlichem Neocortex, da Hippocampus mit der Konsolidierung in allen Regionen verbunden (Export immer aus Hippocampus, Import zu verschiedenen Regionen) -> bei Konsolidierung in allen Regionen Überschnediung mit Hippocampus

• Ratten wird Weg in Labyrinth beigebracht -> Aktivierung von Place Cells in bestimmter Reihenfolge

• Sowohl Aktivierung im Hippocampus (da hier Place Cells) als auch im Visuellen Cortex

• Während Schlaf:

  • Aktivierung von Place Cells in gleicher Reihenfolge im Hippocampus

    • schneller

    • auch umgekehrt

  • Ähnliche Aktivierung in gleicher Reihenfolge im visuellen Cortex

    • Keine echten Place Cells, da Place Cells im HC sind

    • Etwas weniger sauber, aber sehr ähnlicher Effekt

• Spricht für Konsoldierung im Schlaf und Rolle von Hippocampus in Konsolidierung

  
  

• Erschaffen von neuen episodischen Erinnerungen nicht möglich

• ABER: alte Erinnerungen bleiben, da Erinnerungen nur vorübergehend im Hippocampus gespeichert werden und danach bei Konsolidierung in Rest von Neocortex verlagert werden!

• Kommunikationssystem

• Setzt sich zusammen aus

  • Lauten

  • Gesten

  • Symbolen

• Bediten sich von diesen Bestandteilen, um Information zwischen Individuen auszutauschen

• Hat bestimmte Bestandteile:

  • Morpheme

  • Semantik

  • Syntax

    -> Entsprechend z. Bsp. Körpersprache KEINE Sprache

• Gesangmuster bei verschiedenen Spatzenarten komplett unterschiedlich

• Gesangmuster wird jungen Vögel beigebracht und muss repetiert werden

• Taube Vögel oder isolierte Vögel habe “falsches” Singmuster

• Singen von Vögel hat

  • Phoneme und Morpheme

  • Semantik (Gesanglaute haben Bedeutung)

  • Syntax -> Studie von Suzuki et al

• Studie von Suzuki et al.

  • Vögel haben gewisse Klagmuster für “Komm her” und “da ist Gefahr”

  • Wenn diese sinnlos zusammengesetzt werden reagieren Vögel nicht

  • Hinweis dafür, dass Vögel eine Syntax haben (bei brechen von Regeln geht Bedeutung verloren)

• Verstärkte Aktivierung Genexpression von FoxP2 Gen bei erlernen von Singmustern

• Sprachliche Konsequenzen:

  • Verlangsamter Spracherwerb (erst gegen 4./5 Lebensjahr)

  • Spracherwerb kann nie Level von Menschen ohne Genmutation erreichen

• Neurologische Konsequenzen

  • Reduzierte graue Masse bei

    • inferiorem Frontalcortex

      • Vorallem Broccaraeal für Spracherwerb sehr wichtig

    • Cerebellum/Kleinhirn

      • Vorallem in automatischen Prozessen involviert

    • Basalganglien

      • Wichtig für nicht-deklaratives Gedächtnis -> essenziell für Sprache, da Spache als Kind nicht deklaraiv erlernt wird

• FoxP2 Genexpression bei Vöglen beim Erlernen von Singmustern verstärkt aktiviert

• Wenn FoxP2 Gen bei Vögeln deaktiviert wird, fällt es Vögeln schwerer, das Singmuster zu

  • replizieren

  • speichern

• SR brachte Affen Kanzi bei, sich durch zeigen auf bestimmten Bildern wie Menschen auszudrücken

• Kanzi erlernte so einen grossen “Sprachwortschatz” und konnte so Sätze aufbauen

• ABER: Kanzi konnte Syntax nicht flexible umstellen, ohne dass dies vorher geübt wurde -> nur Menschen können dies

• Unterschied in Spracherwerb/-gebrauch zwischen Menschen und Tieren ist entsprechend vorallem QUALITATIV anstatt quantitativ

• Komponente von EEG

• Wenn wiederholt gleicher Stimulus präsentiert wird und dann plötzlich neuer Stimulus präsentiert wird zeigt sich 200 ms nach Präsentierung von neuem Stimulus eine starke Negativierung im EEG

• Die kann genutzt werden um zu testen, wie gut Menschen zwischen zwei (ähnlichen) Dingen diskriminieren können

• Kann insofern auch für Testung von sprachlichen Fähigkeiten gebraucht werden, z. Bsp. um zu sehen, wie gut man zwischen ähnlichen Phonemen diskriminieren kann

  -> Schwächere MMN bei Lauten, die man nicht erlernt hat (weil sie z. Bsp. in Muttersprache nicht präsent sind)

• Finnen und Estonierinnen zeigen ähnliche MMN bei e, ö und o, aber nur Estonier:innen zeigen höhere MMN bei õ -> Laut existiert nicht in Finnisch, kann entsprechend nicht gleich gut unterschieden werden

• Bei 6 Monatigen F und E können beide gleich gut/schlecht zwischen õ und ö unterscheiden

• Bei 12 Monatigen Finnen klar Präferenz für ö (viel stärkere MMN), bei Esten leichte Präferenz für õ (stärkere Mismatched Negativity)

• Bei “muttersprachlichem” Spracherwerb im Kindesalter werden die gleichen Kortikalen Areale aktiviert

• Beim späteren Zweitsprachenerwerb zeigt sich kaum Überlappung der kortikalen Repräsentation der beiden Sprache

• Bei beiden jeweils Bereich des Broca Areals (inferioirer Frontalcortex) aktiviert, welcher sowohl beim Hören als auch beim Sprechen unterschiedlicher Sprachen aktiviert wird

• Wernecke Areal: Vorallem für Wahrnehmung von Sprache relevant

  • im posterioren Temporallappen

• Broca Areal: Vorallem für Produktion von Sprache relevant (bei Schädigung haben Betroffene Mphe, sprachliche Äusserungen zu tätigen)

  • Kann unterschiedliche motorische Areale aktivieren

  • im posterioren Frontallappen

• Befindet sich in Parietallappen, an Junction zwischen PL, TL und OL

• Dekodiert beim Lesen, dass es sich bei Bildlicher Dartellung um Sprache handelt

• Kann geschriebenes Wort in Laut (Aussprache) verwandeln

• Läsionen hier führen dazu, dass

  • Betroffene schwierigkeit haben, gelesene Worte zu sagen

  • Keine Schwierigkeit damit haben, gehörte Worte zu sagen

• Dickes Faserbündel, welches Borca- und Wernicke-Areal verbindet

• Läsionen hier führen dazu, dass

  • Gehörte Worte nicht mehr wiederholt werden können (aber Sprache wird immernoch verstanden, wegen Intaktem Wernicke Areal) und spontanes Sprechen ist noch möglich (wegen Intaktem Broca Areal) = Conduction Aphasia

• Pfad, um ein gehörtes Wort auszusprechen

  1. Primärer auditive Cortex (Temporallappen, Gyrus superior) analysiert Input und leitet ihn an Wernicke-Area weiter (hier noch keine Sprachverarbeitung)

  2. Wernicke Area (Temporalcortex, medialer Gyrus) analysiert, ob es sich um Sprache handelt und dekodiert, um welches Wort es sind handelt

  3. WA schickt über Fasciulus arcuatus zu Broca Areal (nferiorer Frontalkorex) geleitet

  4. Broca Areal formt Plan, und das Wort zu wiederholen und sendet Plan an Motor Cortex

  5. Motorischer Cortex implementiert Plan und manipuliert so Larynx und verschiedene verbundene Strukturen, um Wort auszusprechen

• Pfad, im ein gelesenes Wort auszusprechen

  1. Visueller Cortex analysiert Bild (Kanten, Schattierungen etc.) und leitet Information an Angulären Gyrus weiter

  2. Angulärer Gyrus dekodiert Bildinformation, erkennt Wort

  3. Infortmation wird an Wernicke Areal (Temporalcortex, medialer Gyrus) weitergeleitetn, wo visuelle Form des Wortes mit gesprochener Form des Wortes Verbunden wird

  4. WA schickt über Fasciulus arcuatus zu Broca Areal (nferiorer Frontalkorex) geleitet

  5. Broca Areal formt Plan, und das Wort zu wiederholen und sendet Plan an Motor Cortex

  6. Motorischer Cortex implementiert Plan und manipuliert so Larynx und verschiedene verbundene Strukturen, um Wort auszusprechen

• Modell für die Wege von gelesenem/gehörten zu ausgesprochenem Wort in Hirn

• Sehr grobes Modell, noch weitere Hirnregionen involviert

• Corpus Callosum: Faserbündel, welcher zwei Hemispähren verbindet

• Split-Brain Patient:innen: Personen, bei denen Corpus Callosum durchgetrennt wurd (z. Bsp. wegen Epilepsie, damit bei Epilepsieanfall der Anfall nicht von einer Hemisphäre auf die andere übergeht)

• Idee: Das motorisches System, welches eigentlich für Produktion von komplexen Bewegungsmustern für Sprachproduktion verantwortlich ist, wird auch beim Sprachverständnis aktiviert

• Hinweise dafür: Gleiche Regionen, welche bei der Produktion von Sprache im Motorkortex aktiv sind, sind auch aktiv wenn man…

  • Sprachverständnis oft durch die Imitation von Sprachbewegungen

  • An entsprechende Wörter/Buchstaben denkt (ohne diese auszusprechen)

  • Entsprechende Wörter/Buchstaben hört

    -> Aber könnte auch Korrelation und nicht Kausalität sein -> Operationalisierung in Studie

• Operationalisierung

  • VPNs hören entweder ps (labial) oder ts (dental) und müssen angeben, welchen Buchstaben sie gehört haben

  • Motorareal, welche für Lippen- respektive Zungenbewegung verantwortlich sind, werden Stimuliert/leicht aktiviert

• Resultate

  • Bei Aktivierung der Lippenareale schneller RZ für ps

  • Bei Aktivierung der Zungenareale schnellere RZ für ts

• Schlussfolgerung: Motorkortex scheint für die Spracherkennung wichtig/relevant zu sein

• Wenn SBP ein Wort auf der linken Seite lesen geht dies in rechter Hemisphäre -> Wort wird hier verstanden

• Wort müsste in linker Hemisphäre übergehen, um dort besser verstanden und Ausgesprochen zu werden

  • bei den meisten Menschen linke Hemisphäre sprachdominant, i.e. Wernicke und Broca Areal hier besser ausgebildet

• Da der Corpus Callosum durchtrennt ist kann Information nicht in linke Hemisphäre übergehen -> SBP können Wort nicht aussprechen aber zeichnen

• Wenn SPB Wort rechts sieht und mit links zeichnen soll, dann kommt Wort in linker Hemisphäre, wird dort dekodiert -> Aktiv aussprechen, damit es “in rechte Hemisphäre kommt” und dort linke Armbewegung auslösen kann

• Test um herauszufinden, welche Hemisphäre bei einem Menschen sprachdominant ist

  1. Narkotikum wird in Carotis Arterie/Halsschlagader gespritzt (wenn links gespritzt, dann geht es grösstenteils zu linker Hemisphäre und vice versa)

  2. Entsprechende Hemisphäre wird “gelähmt”

  3. Sprachtest wird durchgeführt

  4. Wird mit beiden Hemisphären gemacht und dann geschaut, bei welcher es zu mehr Einschränkungen geführt hat

• Wird sehr selten gemacht, da gefährlich

• Bei den meisten Menschen linke Hemisphäre sprachdominant (90-95%)

• Bei kleinem Anteil Sprachdominanz rechts oder bilateral (5-10%)

• Bei Linkshändlerinnen auch meistens sprachdominanz links, aber relational etwas mehr Menschen mit Sprachdominanz rechts/bilateral als bei Rest der Bevölkerung (10-20%)

• Hemisphärectomie: seltene Fälle, bei denen eine ganze Gehirnhämisphere entfernt werden muss (oft wegen Epilepsie)

• Wurde u.a. bei einem 7-Jährigen Mädchen gemacht, welches nach einigen Jahren nicht mehr auffällig war, weil sich das Hirn entsprechend angepasst hatte -> rechte Hemisphäre hat Sprachdominanz übernommen

• Vorallem bei Kindern Hirn plastisch, kann sich anpassen

• Nicht wirklich Definition, eher aufzählen von betroffenen Aufgaben:

  • Planen

  • Entscheidungen Fällen

  • Gewohnheiten und Verlockungen wiederstehen

  • In schwierigen und Gefährlichen Situationen handeln

  • Fehler beheben/Troubleshooting

  • In neuen Situationen handeln, ungeübte Handlungsmuster ausüben

• Working memory/Arbeitsgedächtnis

  • Entspricht Updating Ability von Miyake und Friedman, aber ungeschickt gewählt da Updating auch ohne WM geht

• Cognitive Flexibility

• Inhibitory Control

• Updating Ability

  • Information updaten (alte Information rausnehmen/nicht mehr beachten, neue Information reinnehmen/beachten)

• Shifting Ability

  • zwischen Aufgaben wechseln

  • Mit gleicher Information etwas anderes machen

• Inhibitory Ability

  • Unterdrücken von Information oder Verhalten

-> Ergeben zusammen Common Executive Functions

• Test zur Erhebung der Updating Ability/”Working Memory”

• Ablauf

  1. An bildschirm werden nacheinander Buchstaben präsentiert

  2. Man muss immer drücken, wenn n Buchstaben davor (z. Bsp. bei 2-Back Task zwei Buchstaben davor) gleicher Buchstabe gekommen ist

  3. D.h. müssen immer wieder die zu erinnernden Buchstaben geupdated werden

  4. Umso grösser n ist, desto schwieriger der Task

• Alternativen

  • 0-Back Task: immer den gleichen Buchstaben merken, eigentlich wird hier nicht mehr Updating ability getestet sondern Erinnerung

  • Dual n-Back Task: N-Back Task auf unterschiedlichen Sinnesmodalitäten, z. Bsp. sowohl auditiv als auch visuell

• Nicht einzelne Regionen, sondern gesamtes Netzwerk aktiv

• Multiple Demands Networt von John Duncan

  • Bilateraler dorsolateraler Präfrontalcortex

  • Medialer Frontalcortex

  • Anteriorer Cingulärcortex

  • Bilateraler Parietalcortex

  • Cerebellum/Kleinhirn

• Task zur Erhebung der Shifting Ability

• Ablauf

  • VPN sehen nacheinander Zahlen, welche jeweils unterschiedliche Farben haben

    • Bei rot: sagen, ob Ziffer gerade oder ungerade ist

    • Bei blau: sagen, ob Ziffer grösser oder kleiner als 5 ist

  • d.h. gleich Information, aber unterschiedliche Aufgabe -> Task switching gefragt

• Vorallem an Übergangspunkten (beim Wechseln von einer Aufgabe zur Anderen) fallen Kosten in der Form von verlängerten RZ und Fehlern an

• Bei Stay Aufgaben kaum Fehler/erhöhte RZ

• Zusätzliche kognitive Kosten welche anfallen, wenn man von einer Aufgaben zu einer anderen wechsel

  • kognitive Ressourcen

  • Mehr Fehler

  • Längere RZ

• Multiple Demands Network von Duncan

  • dorsolateraler Präfrontalcortex

  • Medialer PFC

  • ACC

  • Bilateraler Parietalcortex

  • Cerebellum

• Ganzes Netzwerk stark mit dPFC vernetzt

• Task zur Messung der Inhibitionsfähigkeit

• Ablauf

  • VPN müssen so schnell wie möglich drücken, wenn grünes Signal erscheint

  • VPN müssen nicht drücken, wenn rotes Signal erscheint (No-Go Stimulus)

    -> Meistens erscheint Go-Stimulus/grünes Signal, d.h. Habituierung/rotes Signal unerwartet

• Bei mehr Fehlern = schlechtere Inhibitionsfähigkeit

• Basiert auf Compliance -> Menschen müssen auch wirklich so schnell wie möglich drücken und sich nicht Zeit lassen

• Fällt den meisten Leuten relativ leicht

• “Effekt” passiert eigentlich dort, wo nichts passiert -> Inhibition entspricht nicht aktiv etwas aufhalten, sondern einfach etwas nicht machen

  • Alternative: Muskleaktivität messen, damit man auch VPN erhebt, welche fast gedürckt hätten

• Task zur Messung der Inhibitionsfähigkeit

• Alternative zum Go-Nogo Task

• Ablauf

  • Menschen müssen Drücken, wenn sie Go-Stimulus sehen

  • Nachdem Go-Stimulus bereits erschienen ist erscheint Stop-Stimulus, der anzeigt, dass man doch nicht drücken soll

  • Latenz zwischen Go Signal und Stop Signal kann variiert werden -> umso kürzer der Abstand, desto schwieriger

  • Inhibitionsfähigkeit ergibt sich aus Distanz zwischen Stimulus und drücken minus Distanz zwischen Zeitpunkt, an dem Stop Signal auftaucht und Drücken -> umso länger, desto schlechter Inhibitionsfähigkeit

• Task hängt nicht von Compliance von VPN ab -> Ob VPN schnell drückt oder sich Zeit lässt macht keinen unterschied

• Es wird effektiv Inhibition und nicht eifach Auslassen einer Handlung gemessen

• ERP/EEG Komponente, welche bei No-Go Signal in Go-NoGo Task auftritt

• N weil negative Welle

• Bei No-Go Trial (nicht bei Go-Trial) zweite negative Welle, welche ca. 200 ms nach Stimuluspräsentation erscheint

• Differenz zwischen Go-Welle und NoGo Welle im EEG zeigen, wie gut Inhibitionsfähigkeit ist -> ist bei grösserer Differenz besser

• ABER: No-GoN2 hängt auch davon ab, wie stark man NoGo Trial erwarten kann -> viel weniger Negativität, wenn z. Bsp. 80% der Trial NoGo sind

• NoGo-N2 sehr weit verbreitet

• Wenn aber alle Signale zusammengenommen und gemittelt werden scheint es wahrscheinlich, dass NoGo-N2 aus dem ACC kommt -> zentraler Punkt im Multiple Demands Network

• Viele unterschiedlichen Regionen gehören zum “Stop-Success Network”

  • Parietalcortex

  • Motorareale

  • Inferiorer Frontalcortex

  • Präfrontalcortex

• Aber vorallem wichtig

  • Basalganglien

  • Rechter Präfrontaler Cortex

    -> Wenn diese besonders aktiv sind, dann bessere Inhibierung

• Durchlauf 1

  • Bei 4 VPN Elektroden in rechten inferiore Frontalcortex implantiert -> Aufzeichnung kortikaler Aktivität

  • Danach Durchfürhung des Stop-Stimulus Tasks

  • Resultat: Bei 3 von 4 Personen erhöhte Aktivität im rechten inferioren Frontalcortex

  • ABER:

    • Korrelation =/= Kauslaität

    • sehr kleine Stichprobe

    • Bei einer VPN keine erhöhte Aktivität, d.h. Inhibition geht auch ohne rIPF

  • Durchführung 2: Inhibierung des rIPF

    • Zwei Bedingungen:

      • Kein Stop

      • Vieleicht Stop

    • Resultat:

      • Längere RZ bei Maybe Stop bei Menschen mit inhibiertem rIPF -> Inhibierung muss “vorbereitet” werden

      • Längere RZ bei Menschen mit Inhibiertem rIPF als bei VPN mit anderer Inhibierung

• Messung der Inhibitionsfähigkeit

• Farbworte erscheinen in unterschiedlichen Farben

• Menschen müssen Farbe der Buchstaben nennen ohne Farbwort zu lesen

  • Schwierig, da Lesen viel automatischerer Prozess ist als Farbbenennung

  • Längere RZ bei inkongruentem Farblesen

  • Kein unterschied in RZ zwischen Lesen und Farbbenennung, wenn es kein Farbwort ist

• Braucht kognitive anstatt motorische Inhibitionsfähigkeiten

• Umso länger die RZ bei der Inkongruenten Farbbenennungskondition, desto schlechter die Inhibitionsfähigkeiten

• Operationalisierung

  • Stroop Task mit zusätzlichen Erleichterungen/Interferenzen

    • Facilitation

      • Kongruente Bedingung: Wort “blau” in blau geschrieben

      • Neutrale Bedingung: Wort “brot” in blau geschrieben

    • Interference

      • Inkongruent: Wort “blau” in rot geschrieben

      • Negatives Priming: Wort “blau” zuerst in rot geschrieben (blau muss blockiert werden), dann wort “grün” in blau geschrieben (unterdrückter Stimulus muss nun aktiviert werden)

  • Resultat RZ

    • Längere RZ bei Interferenz als bei Facilitation Bedingung

    • Negatives Priming noch längere RZ als Inkongruenz -> Inhibition hält länger an

  • Resultat neuronal

    • Bei 400 ms stärkerer negativer Spike in EEG bei inkongruenten als bei erleichternden Bedingungen (N400)

    • Bei 600 ms erneuter negativer Spike voralle in inkongruenter Bedingung (N600)

    • Kein signifikanter Unterschied in Spike zwischen neutral und kongruent

    • Bei Interferenz mehr Negativität im ACC

    • Aber auch in parietalen Regionen und Frontalcortex Effekt

    • In ERP rhythmische Aktivität von ACC um die 5 Hz

      • Um 600 ms in ACC und im dorsolateralen PFC synchronere Theta Aktivität bei inkongruenter als bei erleichternder Bedingung -> Arbeiten wahrschienlich an diesem Punkt zusammen

  • Schlussfolgerung

    • 400 ms nach Stimulus: ACC…

      • Verarbeitet Interferenz

      • Beobachtet Performanz

    • 600 ms nach Stimulus:

      • ACC kommunikziert mit dLPFC um Interferenz aufzulösen

      -> Spekulation: Auflösung der Interferenz erfolgt nicht nur durch ACC alleine sondern vorallem durch dLPFC, ACC vorallem für Monitoring und Erkennen von Interferenz verantwortlich

• Task zur Messung der allgemeinen Exekutiven Funktionen, misst u.a.

  • Updating Ability

  • Shifting Ability

  • Inhibition Ability

• Unspezifisch, daher für spezifische Fragestellung nicht nützlich, aber in Praxis häufig gebraucht weil er breite Palette an exekutiven Funktionen abfragt

• Ablauf

  • VPN müssen Kartern mit unterschiedlichen Farben, Symbolen und Anzahl Symbolen sortieren aber werden nicht instruiert wie

  • Erhalten jeweils einfach Rückmeldung, ob sie es richtig oder falsch gemacht haben

  • Nach einer gewissen Zeit werden ohne Headsup die Regeln für die Kartensortierung gewechselt -> Plötzlich ist die Technik der VPN falsch, muss angepasst werden

  • VPN muss entsprechend

    • Neue Regel herausfinden

    • Mit gleichem Material andere Aufgaben machen

    • Vorherige Technik inhibieren

    • Information über Aufgabe aufnehmen und aktualisieren

• Task zur Erhebung der exekutiven Funktionen

• VPN müssen drei unterschiedlich grosse Balken von einem Stab zu einem anderen verschieben, so dass es die gleiche Form gibt

  • Es kann nur ein Balken aufs mal verschoben werden

  • Balken können nicht auf kleineren Balken sein

• Task hat mit Exekutiven Funktionen zu tun, aber eher mit Planung, kann nicht in Updating/Shifting/Inhibition Ability klassifiziert werden -> Modell von Miyake und Friedman berücksichtig nicht alle Bestandteile von Exekutiven Funktionen und gewisse Aspekte von EF können auch nich so klar eingeteilt werden

• Unterteilung in

  • Proaktive Kontrolle der Exekutiven Funktionen: EF durchgehend präsent halten, so dass sie, wenn sie gefragt werden, sofort hochgefahren werden können

  • Reaktive Kontrolle der Exekutiven Funktionen: EF erst dann aktivieren, wenn sie gebraucht werden

    -> unterschiedliche kortikale und präfrontale Aktivierungsdynamiken

• Proaktive Kontrolle der Exekutiven Funktionen

  • Vorteile

    • Schnellere Kontrollimplementation in kritischen Situationen

    • Kleinere Fehleranfälligkeit/-wahrscheinlichkeit

  • Nachteile

    • Braucht ständig kognitive Ressourcen

    • Unflexibel (man ist auf bestimmte Erwartung eingestellt, wenn dann etwas anderes passiert handelt man womöglich mitunter sogar schlechter, als wenn man die Erwartung nicht gehabt hätte)

• Reaktive Kontrolle der Exekutiven Funktionen#

  • Vorteile

    • Weniger kongitiver Load, trotzdem Effektiv

    • Kann leicht flexibel angepasst werden

  • Nachteile

    • Fehleranfälliger

    • Langsamere Implementierung/Reaktion

• Beide effiziente Wege von EF, kommt auf die Aufgaben und Situation an, welche besser ist

• Je nach Task Demand kann sich ändern, ob man eher reaktive oder proaktive Kontrolle anwendet

1. Phasisch dopaminmediiertes Gatingsignal

   • Dopamin gibt Cue, dass es wichtig ist, proaktive Kontrolle hochzufahren

2. Anhaltende Aktivierung des lateralen Präfrontalcortex

3. Top-Down Bias:

   • Beim auftreten der erwarteten Situation kann der gebrauchte exekutive Prozess leichter ausgeführt werden -> schwache Aktivität reicht, um Reaktion auszulösen

     
     

1. Keine anhaltende Aktivität im lateralen PFC

2. Konflikt tritt auf (EF werden gebraucht)

3. Transiente und sehr starke Aktivierung des lateralen PFC und eines unterstützenden Netzwerk anderer PFC Regionen (ink. ACC) (da Gehirn darauf nicht vorbereitet war)

• Operationalisierung

  • Messung von Aktivität von dorsolateralem PFC

  • Zwei Bedingungen

    • Task, bei dem Interferenz erwartet wird -> Führte zu mehr proaktiver Kotnrolle der EF

    • Task bei dem Interferenz nicht erwartet wird -> führte zu mehr reaktiver Kontrolle der EF

• Resultat

  • Bei reaktiver Kontrolle der EF:

    • Wenig Aktivität im dLPFC bei Task ohne Interfernz

    • Sehr viel Aktivität im dLPFC bei Interferenz (probe Effect)

  • Bei proaktiver Kontrolle der EF:

    • Viel Aktivität im dLPFC bei Task ohne Interferenz

    • Wenig Aktivität im dLPFC bei Interferenz (da bereits erwartet)

  
  

• Lateral pathway

  • Breites Motornetzwerk in Körper

  • Verantwortlich für willentliche Bewegungen von kontralateralen oberen und unteren Gliedermassen

• Ablauf

  1. Erstellung eines Handlungsplans im präfrontalen Cortex (SMA, PräMC etc.)

     • Beachtung von Balance

     • Entwerfen von abstrakten Handlungsplänen

     • Viele unterschiedliche Aufgaben, teilweise Neurone mit komplett unterschiedlichen Aufgaben benachbart

  2. Weiterleitung an Primären Motorcortex M1

     • Hier Neurone, welche für unterschiedliche Muskelgruppen verantwortlich sind

  3. Alphamotorneurone im primären Motorcortex lösen Signal aus, welches an entsprechende Muskelgruppe weitergeleitet werden muss

  4. Impulse werden durch weisse Masse zu Medulla Oblongata geleitet

  5. An Medulla Oblongate ipsilaterale Kreuzung in andere Körperhälfte

  6. Weiterleitung an Mittelhirn/Mesencephalon

     • Roter Kern hier für Grobmotorik verantwortlich

     • Bei Schlaganfall je nach dem Grobmotorik noch vorhanden

  7. Weiterleitung an Rückenmark und Wirbelsäule

  8. In Wirbelsäule Verschaltung zu peripherem Nervensystem über lange Faser/langem Pfad zu entsprechender Muskelgruppe

  9. Bei entsprechender Muskelgruppe wird elektrisches Potential ausgelöst -> Zuckung/Bewegung/Kontraktion von Nervenphasern und entsprechend Muskeln

     
     

• Präfrontalcortex

  • erstellen von Bewegungsplänen/abstrakten Handlungsplänen

  • Für Motorik essenziell

  • Teilweise liegen hier Neurone nebeneinander, die komplett andere Aufgaben haben

• Prämotorcortex (area 6)

  • Erstellen von einfachen Handlungsplänen, unterstützend für primären Motorcortex

• Supplementary Motor Area (SMA) (Area 6)

  • Erstellen von komplexen Handlungsplänen, unterstützend für primären Motorcortex

• Primärer Motorcortex (Area 4):

  • Hier Neurone für alle Muskelgruppen

• S1/sensomotorischer Cortex

• Central sulcus

• Posteriorer parietale Cortex (Area 5 & 7)

  • Nimmt alle Sinneswahrnehmungen wahr, auch essenziell für Wahrnehmung des eigenen Körpers

• Auch: Penfields homonunculus

• Lange Annahme, dass Muskelregionen, welche beim Körper nebeneinander liegen, auch im Hirn nebeneinander liegen

• Gewisse Muskelgruppen haben mehr Neurone, je nach dem wie genau die auszuführenden Bewegungen sind

  • z. Bsp. Finger sehr viele Neurone

  • Umso mehr Neurone in einer Region, desto genauer/präziser die jeweilige Bewegung

  -> diese Darstellung wurde wiederlegt

• Richard Benfield versuchte zu verstehen welche Neuronengruppe für welche Muskelgruppe verantwortlich ist

• Stimulierte entsprechend unterschiedliche Regionen und zeichnete auf, wo es zu Zuckungen kam

• Ging jeweils 20 ms von der Stimulierung bis zur Zuckung -> so lange geht es von Aktivierung der Neurone bis zur Bewegung

• Männchen, welche jeweils den Anteil von Neuronen für verschiedene Muskelgruppen darstellen

• Motor homonunculus: somatotope Darstellung des motorischen Systems

  • hier z. Bsp. Zunge und Hände riesig, da für diese viele Neurone verantwortlich sind

• Sencory homonunculus: somatotope Darstellung des sensorischen Cortex

• Aktualisierte Darstellung der Anordnung von Neuronen nach Muskegruppe im primären Motorcortex

• Löst die somatotope Darstellung ab

• Sowohl bei Menschen als auch bei Affen ringartige Anordnung

  • “zentrale” Mitglied wird umzingelt von Peripheren Mitgliedern (z. Bsp. Finger zentral, umzingelt von Hand)

• Teilweise Überlappung der Module, z. Bsp. Zungenareal bei Neuronen für obere Extremitäten dabei -> womöglich für gleichzeitige Aktivierung von mehreren Modulen

• Intereffektorregionen: Regionen, welche für mehrere unterschiedliche Muskelgruppen verantwortlich sind

  • Womöglich für komplexe Bewegungen, bei denen sich im Fluss der Bewegung unterschiedliche Bewegungen ergeben

• Summe von Codes von motorspezifischen Richtungs-Neuronen, welche für gewisse Richtung codieren

• Einzelne Neurone in jeweiligem Bereich der entsprechenden Muskelgruppe sind für einen gewissen Grad verantwortlich -> feuer unterschiedlich stark, je nach dem wie stark dieser Drehgrad “erfüllt” ist

  • Z. Bsp. Neuron, welcher für 0 Grad nach rechts getunet ist…

    • Feuert am stärksten bei 0 Grad rechts

    • Feuert mittelstark bei 90 Grad

    • Feuert nicht/am wenigsten bei 180 Grad nach links

    • Aus diesen Angaben ergibt sich einen Tuning Kurve

• Nimmt man dann die Aktivität von unterschiedlichen Richtungsneuronen zusammen, so ergibt sich eine spezifische Richtung für eine Bewegung

• Insofern braucht es nicht 360 Richtungsneurone für jede Muskelgruppe, um Richtung einer Bewegung zu bestimmen

• Ausfall von Richtungsneuronen ist auch nicht schlimm

• Bei Bewegung von gewissen Muskeln können Neurone nebeneinader liegen, die zwar für gleiche Musklegruppe verantwortlich sind, aber sehr unterschiedlich feuern

• Sehr stark mit primärem motorischen Cortex überlappend

• Operationalisierung mit Affen:

  • Elektroden an PräMC angemacht

  • Aufgabe: Affe muss Taste drücken, wenn sie aufleuchtet

  • Messung der Aktivität des PräMC

  • PräMC aktiv, wenn…

    • Taste aufleuchtet -> visueller Cortex kommuniziert dann direkt mit PräMC

  • Aktivität nimmt ab, sobald Handlung von primärem MC ausgeführt wurde

• Schlussfolgerung: Prämotorcortex verantwortlich für die Initierung von einfachen Handlungen verantwortlich

• Studie von Gerloff et al. (1997)

  • Operationalisierung

    • VPN müssen verschiedene, unterschiedlich komplexe Fingerbewegungsmuster üben und danach ausführen

    • Mit rTMS (= repetititve Transkraniale Magnetstimulation) werden unterschiedliche Motorareale bei der Ausführung der Aufgabe mit 15 Hz stimuliert und so lahmgelegt

  • Resultat

    • Bei simplen Sequenzen hatte die Blockierung des SMA keinen Einfluss

    • Bei komplexen Sequenzen

      • Inhibierung des Primären Motorcortex

        • Etwas mehr Fehler, aber sonst nicht wirklich einen Effekt -> Sequenz wird normal weitergespielt

      • Inhibierung des Parietlcortex (Kontrollbedingung)

        • Keinen Effekt

      • Inhibierung des SMA

        • VPN führt vorerst Sequenz normal weiter aus

        • Nach Beendigung der Stimulierung hört Person komplett auf zu spielen

    • Schlussfolgerung

      • SMA unterteilt komplexe Handlungen in kleiner Einheiten und bindet diese zusammen und leitet sie an primären Motorcortex weiter

      • Moment der Blockierung der SMA hat vorerst keinen Effekt auf die Ausführung der Sequenz, da noch das “Päckchen” abgespielt wird, welches die SMA vor der Stimulierung abgegeben hat

      • Nach Stimulierung hören hingegen die Bewegungen auf, da in der vorangehenden Zeit der SMA inhibiert war und so kein Päckchen weitergeben konnte

        -> SMA für die Planung komplexer Handlungsabfolgen verantwortlich

• Early Learning

  • Cortico-Cerebello-Thalamo-Cortico Loop

    -> Hauptunterschied: mehr Aktivität im Kleinhirn

    • neue Handlungssequenzen

• Late Learning

  • Cortico-Striato-Thalamo-Cortico-Loop

    -> Hauptunterschied: mehr Aktivität in den Basalganglien

    • vorallem Konsolidierung von Erlerntem

->

Studie von Untergleider et al., 2002

• Operationalisierung

  • VPN führen Zero Reaction Time Task aus

    • sehen auf Bildschirm Kästchen und ein Punkt der sich bewegt -> je nach dem, wo der Punkt ist, müssen sie mit bestimmten Finger bestimmte Taste drücken

    • implizites/non-deklaratives Lernen: Punktbewegung folgt gewisser Sequenz, aber diese ist sehr lange und wird entsprechend implizit gelernt

      • Nachweis von nicht-deklarativem Lernen: bei gleicher Reihenfolge wird die RZ kürzer, bei random Reihenfolge bleibt die RZ gleich

  • zu verschiedenen Phasen Untersuchung des

    • Cerebellum

    • Basalganglien

• Resultat

  • Bei erster Lernphase erhöhte Aktivität im Cerebellum

  • Bei späteren Lernphase erhöhte Aktivität in den Basalganglien/Striatum

    -> Doppelte Dissoziation, stimmt mit Modell des Early/Late learning überein

• Mirror Neurons/Spiegelneurone: Neurone, welche sowohl feuern wenn sie bestimmte Handlung beobachten als auch wenn sie bestimmte Handlung ausführen

• MR bei Affen:

  • Area F5 in prämotor Cortex im Präfrontallappen, vor zentralem Sulcus

• MR bei Menschen:

  • am wahrscheinlichsten im inferioren Prämotorcortex, in der nähe des Broca Areals -> aber nicht klar nachgewiesen

  • Irgendwo zwischen M1 und Prämotorcortex

• Problem von MR bei Mensche: sehr schwer zu untersuchen, da Untersuchung von spezifischem Neuron sehr invasiv ist

• Neuronenaktivität auf bestimmte Handlung getunet

  • D.h. wenn MR auf greifen geutnet ist reagiert es nicht auf wegwerfen

  • Feuern bei beobachten etwas schwächer als bei ausführen

• Weniger feuern bei Veränderung der Bewegung (z. bsp. Greifen mit Pinzette anstatt mit Hand)

• Mehr feuern bei natürlichen Bewegungen (z. Bsp. weniger Feuern, wenn Roboter bewegung ausführt)

• MR sind Targte oriented: feuern weniger bis garnicht, wenn Bewegung keinen Sinn gibt

• Hinweise dafür

  • Kinder lernen Sprache durch imitation

  • Man schaut Menschen auf die Lippen beim Sprechen

  • Primärer MC auch für Sprachverständnis und Spracherlernen wichtig

  • Spracherlern ist motorisch komplexe Aufgabe

• Gegenargumente:

  • Wenig Beweise dafür und schwer nachweisbar bei Menschen

• Operationalisierung

  • VPN haben unterschiedliche Bedingungen, welche sie je nach Zuteilung in Gruppe ausführen müssen

    • IMI: Gitarrengriffe beobachten und danach nachmachen

    • non-IMI: Gitarrengriffe beobachten und danach andere Handbewegung machen

    • OBS: Gitarrengriffe beobachten und Gitarre ohne Griffe beobachten

    • EXE: Nur ausführen (einen Gitarrenakord nach Wahl spielen)

  • Bei allen Gruppen Beobachtung der Hirnaktivität im FMI

  • Ausrechnen der Unterschiede zwischen unterschiedlichen Bedingungen, um mögliche Regionen von Spiegelneuronen herauszufiltern

    • z. Bsp. IMI - non-IMI = (beobachten - beobachten) plus (Nachahmen und Handbewegung minus Handbewegung) = Nachahmen bleibt übrig

• Resultat

  • Ergibt Netzwerk, welches einer Art Spiegelneuronnetzwerk gleicht, da es mit Handlungsbeobachtung assoziiert wird

    • Dorsolateraler Präfrontalcortex

    • Posteriorer und Superiorer Parietalcortex

    • Prämotorcortex

    • M1

    • Höhere visuelle Areale

• PROBLEM: Man kann daraus nicht schliessen, dass es die gleichen Neurone sind die feuern

• Alpha Aktivität im Motorcortex -> Signal für Inhibierung

• Gleiche Frequenz wie Alpha Aktivität im EEG (8 - 13 Hz)

• Bei der Beobachtung von Handlungen weisen Gehirne von autistischen Menschen eine verringerte Aktivität in den folgenden Bereichen auf:

  • Sensomotirscher Cortex

  • Prämotorcortex

  • Anteriorer Zingulärcortex

  • Posteriorer Parietale Cortex

  • Midtemporaler Cortex

    -> Sowohl Bereiche, welche Spiegelneuronnetzwerk gleichen als auch Bereiche, welche nicht bei diesem Netzwerk vorhanden sind (z. Bps. Midtemporaler Cortex)

    • Autismus ist ein Spektrum

    • Autismus ist nicht einfach nur ein Defizit der Spiegelneuronen, auch andere Funktionen anders

  -> in diesen Bereichen im EEG Aktivität im Mü-Bereich -> Aktivität unterdrückt

• Theorie, dass Autismus ein Defizit der Spiegelneurone ist -> ist nicht so (zumindest nicht ausschliesslich)

• Methode, bei der neuronale Signale in echtzeit aufgenommen und der betroffenen Person abgespielt werden

• Person kann entsprechend durch operantes Lernen oder Strategieentwicklung lernen, bestimmte Hirnaktivität mehr oder weniger zu zeigen

• Wird oft mit Games implementiert

• Idee: Anhand von Neurofeedback von Mü-Aktivität im Motorischen Kortex soziale Fertigkeiten von autistischen Kindern trainiern

• Operationalisierung:

  • EEG mit

    • Theta-Amplitude

    • Mü-Amplitude

    • Beta-Amplitude

  • Spiel, bei dem…

    • Soziale Situation erscheint bei niedriger Mü-Aktivität (Motorcortex und entsprechend womöglich Spiegelneurone NICHT daktiviert)

    • Nicht-soziale Situation bei hoher Mü-Aktivität erscheint

• Resutlat

  • Im Spiel Verbesserung von

    • Geschlechts- und Emotionserkennung

    • RZ für Geschlechts- und Emotionserkennung

  • Im Alltag Verbesserung der…

    • Sozialen Fertigkeiten

    • Kommunikationfähigkeiten

    • Verhaltensregulation

• ABER: wurde von Eltern berichtet, welche auch wussten dass Kind an Studie teilgenommen hatte

  • ähnliche Effekte berichtet von Eltern von Kontrollgruppe

• Schlussfolgerugn: Wenn Motorcortex während richtigen Situationen (i.e. Sozialen Situationen) aktiviert wird, dann Verbesserung der sozialen Fertigkeiten bei autistischen Kindern

• Ähnliches Konzept wie Spiegelneurone

• Geht hierbei aber nicht um spezifische Neurone, sondern um Regionen/Neuronengruppen/Neuronennetzwerke, welche sowohl beim Beobachten als auch beim Ausführen von Handlungen aktiv sind

• Motorresonanz (wahrscheinlich) auch für Empathie besonders wichtigc

• Operationalisierung

  • Drei Gruppen von VPN:

    • Gruppe 1: Sieht Hand, in der Nadel reinsticht

    • Gruppe 2: Sieht Nadel, welche von Ohrenstäbchen angestossen wird

    • Gruppe 3: Sieht Hand, welche von Tomate angestossen wird

  • VPN werden zusätzlich TMS über motorischen Cortex gegeben -> Finger wird so zum zucken gebracht -> Zuckung wird gemessen

• Resultat:

  • Einzig bei der Nadel-Bedingung kommt es zu einem reduzierten Muscle Evoked Potential (Zuckung) in der Hand bei Stimulierung mit TMS

• Schlussfolgerung

  • Sensorischer Cortex liegt direkt hinter motorischem Cortex

  • Durch Aktivierung des sensorischen Cortex (weil man den gesehenen Schmerz fühlt) legt nebenliegende Regionen (ink. Motorcortex) lahm -> Bewegung reduziert

    
    

• Umso schmerzhafter Personen den gesehenen Nadelstich wahrnahmen, desto gehemmter war danach die eigene Bewegung

• Durch Aktivität im sensorischen Cortex werden naheliegende Areale, ink. Motorcortex, lahmgelegt

• Bei mehr Nachempfinden -> mehr Empathie

• Schlussfolgerung: Motorresonanz gibt Auskunft über sensorische Empathie

• Wenn man in einer Situation etwas wahrnimmt, was nicht passiert ist, aber mit eigenen Erwartungen übereinstimmt

• Passiert vorallem bei ambivalenten Situationen, z. Bsp. bei eher dunklem Raum, Rauschen im Hintergrund

• Bayesian, weil es auf eigene Erfahrungen und Wahrscheinlichkeiten basiert

• Operationalisierung

  • VPN sehen zwei Punktewolken

    • Zuerst Agent A: Punktewolke, in wessen Bewegung eine menschliche Gestalt erkannt werden kann

    • Danach tritt Agent B auf: ebenfalls Punktewolke mit vielen Störpunkten, in der in…

      • 50% der Fälle auch ein Mensch und dessen Bewegungen erkannt werden können

      • 50% der Fälle eine Punktewolke ohne Mensch

  • Agent A zusätzlich zwei Bedingungen:

    • Bedingung 1: Agent A macht eine kommunikative Geste (z. Bsp. Winken) bevor Agent B auftritt

    • Bedingung 2: Agent A macht eine individuelle Geste bevor Agent B auftritt (z. Bsp. Husten)

• Resultat

  • In kommunikativer Bedingung sahen VPN viel öfter Agent B als in individuelle Bedingung, auch wenn Agent B nicht vorhanden ist

• Schlussfolgerung

  • VPN sehen Agent B eher in kommunikativer Bedingung, weil dann ein anderer Mensch erwartet wird -> Falsche Wahrnehmung aufgrund von Erwartungen = Bayesian Ghost

• VPN sahen viel eher einen Bayesianischen Geist, wenn nach dem Auftreten von Agent A sich weniger Mü-Aktivität (d.h. weniger Unterdrückung dieser Bereiche, mehr Aktivität in diesen Bereichen) in den folgenden Bereichen zeigte

  • Primärer motorischer Cortex

  • Linker Prämotorcortex

• Individuell gesehen kein starker Effekt, aber extrem konsistent über VPN hinweg, entsprechend starker Effekt

• Schlussfolgerung:

  • Motorcortex und Prämotorcortex bei BG involviert

  • Implikationen für Empathie: Motorcortex/Motorresonanz scheint auch für Wahrnehmung von Absichten und nicht nur für tatsächliche Handlungen relevant zu sein -> ahmt auch Aktivitäten nach, die nicht wirklich da sind

  • Kognitive Funktionen werden ebenfalls in Motorresonanz integriert

  • Nicht nur Resonanz für tatsächliche Handlung, sondern auch für Erwartungen und Absichten

• Operationalisierung

  • VPN werden über 50 sek schnelle Magnetimpuse auf Motorcortex gegeben -> Mortocortex so vorübergehend lahmgelegt

  • Danach Aget A/Agent B Task durchgeführt

• Resultat

  • Bei Kontrollgruppe mehr BG bei kommunikativer als bei individueller Geste durch Agent A

  • Bei Gruppe mit inhibiertem Motorcortex

    • Im allgemeinen mehr BG in beiden Bedingungen (mehr Fehler, entspricht Erwartungen)

    • ABER: gleich viel BG in kommunikativer und in individueller Bedingung -> Erwartungen nicht mehr relevant für was gesehen wird

• Methylphendiat = Ritalin

• Blockierung der Dopamin Transporter -> Dopamin bleibt länger im synaptischem Spalt

• Autorezeptore nimmt korrekte Dopaminmenge wahr -> es wird nicht mehr Dopamin ausgeschüttelt

• Mehr phasisches Dopamin, ewniger tonisches Dopamin

• Führt auch zu verstärkter striataler Akivierung des Frontalcortex

  • Hilft auch bei Impuslkontrolle

• Arbeitsgedächtnis System mit drei Ebenen

  • Afumerksamkeitsfokus/Focus of Attention:

    • Aufmerksamkeitsfokus auf ein Element der Zone des direkten Zugriffes -> Gegenstand der jeweils nächsten kognitiven Operation

  • Zone des direkten Zugriffs:

    • kleine Anzahl von Repräsentationen, welche für direkten Zugriff bereit sind

    • Eingebunden in spezifischem mentalen Koordinationssystem (Bestimmte Rangordnung für durchzuführende Operation)

  • Aktivierter Teil des Langzeitdeächtnis: Aktiviert Zonen, welche potentiel für anstehende kognitive Aufgaben relevant sind