Neue Entwicklungen in der kognitiven Neuropsychologie
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- Oswalda Schmitt
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Transkript
1 Neue Entwicklungen in der kognitiven Neuropsychologie
2 Mit einer ausreichenden Zahl von Elektroden kann die elektrische Aktivität der Grosshirnrinde erfasst und eine Erregungslandkarte gezeichnet werden
3 Die funktionelle Magnetresonanztomographie fmri lässt die Aktivität von Tiefenstrukturen erkennen
4 Hans Berger ( )
5
6 Aufgenommen: 1922 Publiziert: 1929
7 Huber Rohracher ( )
8 Der 1935 von Rudolf von Ottenthal in Wien gebaute Verstärker
9 Rohrachers frühe EEG-Registrierungen
10
11 Erstes Schlaf-EEG 1935
12 Verschollene Publikationen
13 Frequenzanalysen mit Analoggerät
14 Kohärenzanalyse Hellmuth Petsche
15 (a) Mozart vs. Ruhe-EEG (b) Kopfrechnen vs. Ruhe-EEG
16 (a) Schönberg (b) Jazz
17 (a) Bach (b) Beethoven
18 Sensorisch evozierte Potentiale Event Related Potentials
19 Die (vergebliche) Suche nach Reizantworten
20 Objektive Audiometrie Kurt Burian & Gidon Gestring
21 Sensorisch evozierte Potentiale Abbild der Aussenwelt? Korrelat des Erlebens?
22 Das Potential ein Abbild des Erlebens
23 Langsame Hirnrindenpotentiale Gleichspannungspotentiale
24 Kornhuber & Deecke 1965 Hirnpotentialänderungen bei Willkürbewegungen und passiven Bewegungen des Menschen: Bereitschaftspotential und reafferente Potentiale
25 Bereitschaftspotential ~1000 msec Willkürbewegung
26 Current source density bei einfachen (links) und komplizierten (rechts) Fingerbewegungen: Frühe Phase 2.3 sec vor der Bewegung
27 Current source density bei einfachen (links) und komplizierten (rechts) Fingerbewegungen: Späte Phase 0.45 sec vor der Bewegung
28 Benjamin Libet 1982 Erleben einer Willenshandlung
29 0 45 Umlaufzeit: ~ 3 sec 15 30
30 Spontane Bewegung: RP: EMG: Bereitschaftspotential Handlung (Myogramm) W: Erlebter Willensentschluss RP W 1000 msec 500 msec EMG
31 Der physiologische Prozess geht dem Erleben einer Willenshandlung voraus
32 Veto Design 0 Veto Zeitpunkt Geplanter Zeitpunkt 30
33 Veto - Zeitpunkt Geplanter Zeitpunkt
34 Slow Potential Topography
35 Verbale Aufgaben: Wald : Bäume = Wiese : Gras Raumorientierungsaufgaben: Mentale Rotation
36 Sprache Raum
37 Slow Potential Topography der Raumwahrnehmung
38 Brain Trigger Design
39 Änderungen des DC-Potentials um wenige Millionstel Volt beeinflussen unsere Leistungsfähigkeit
40 Selbstkontrolle durch Biofeedbacktraining Erstes DC Biofeedback: 1977 durch Lauber
41
42
43
44
45 Mit einer Echtzeitversion der low-resolution electromagnetic tomography LORETA wurden Probanden trainiert, die Stromdichte im vorderen gyrus cinguli zu erhöhen.
46 Rückmeldung der lokalen Oxigenierung in Echtzeit Christopher decharms et.al BOLD bei vorgestellten Bewegungen (A) vor dem Training und (B) nach einem Echtzeit-Biofeedbacktraining
47 Down-Regulation der parahippocampalen place area und Up-Regulation der supplementär motorischen area N. Weiskopf et. al. Gruppe Niels Birbaumer
48 (a) BOLD-Darstellung am Display des Versuchsleiters (b) Feedback-Schirm mit der Instruktion: grün = Zunahme, blau = Abnahme Diese Erregungsverteilung erleichterte die Einprägung von sinnvollem Material
49 Schmerzkontrolle durch rtfmri-feedback aus dem vorderen cingulären Cortex De Charms et.al. 2005
50 Rückmeldung des BOLD-Signals durch einen Graphen bzw. das Videobild einer Feuerstelle
51 Am Wiener Institut wurden von der Forschungsgruppe Herbert Bauer, Florian Fischmeister und Claus Lamm Verfahren entwickelt, die eine Simultanregistrierung von EEG und fmri möglich machen.
52 Simultanregistrierung von EEG und fmri
53 Vom Labor in die Lebenswelt
54 DC-Potential und Muskelentspannung
55 Aktiverungssteuerung durch Muskelrelaxation
56 Aktivierungssteuerung durch Atemkontrolle
57
58 Diese Techniken können wirksamer sein als ein Psychopharmakon
59 Meditation
60
61 E. R. Kandel Nobelpreis 2000 The molecular biology of memory storage: A dialogue between gens and synapses. [Science 2001]
62 Neurobiologie des Lernens
63 Vesikeln Endknopf Synapsenspalt Golgiapparat Mitochondrien Postsynaptische Membran Presynaptische Membran
64
65 Hebb Postulat 1949 Die synaptische Verbindung von zwei gleichzeitig erregten Zellen wird verstärkt
66 Hebb Postulat 1949 Die synaptische Verbindung von zwei gleichzeitig erregten Zellen wird verstärkt
67 Hebb Postulat 1949 Die synaptische Verbindung von zwei gleichzeitig erregten Zellen wird verstärkt
68 Bliss & Lomo 1973: Long term potentiation LTP
69
70
71 NMDA-Rezeptor: N Methyl D Aspartat Rezeptor Maximale Erregung bei: 1) Bindung von Glutamat an den Rezeptor 2) Postsynaptischer Depolarisation [Massiver Einstrom von Ca ++ ]
72
73 LTP tritt in Strukturen auf, die für das Lernen relevant sind Substanzen, welche die Lernfähigkeit beeinflussen, wirken auch auf die LTP Mausmutanten mit verminderten LTPs haben Lernschwierigkeiten
74 In Zusammenhang mit der LTP treten am NMDA-Rezeptor Veränderungen auf: Zunahme der Anzahl von Synapsen Veränderung ihrer Gestalt Vermehrung der postsynaptischen NMDA- Rezeptoren
75 Eric Kandel, 1929 in Wien geboren, begann in den 60er Jahren über die Neurobiologie des Lernens zu arbeiten
76 Die Meeresschnecke Aplysia [Seehase] besitzt nur rund Neuronen
77 Die relativ grossen Neuronen können leicht Präpariert und sogar in vitro gehalten werden
78 Lernabhängige Veränderungen können untersucht werden
79 Kandels Modell für Lernprozesse war der Kiemenrückziehreflex der Aplysia
80 Gewebekulturen für einfache Lernschaltkreise
81 Das Motoneuron L 7 bewirkt eine rasche Kontraktion der Kieme
82 Von 24 sensorischen Neuronen werden durch einen Hautreiz 6 aktiviert. Diese leiten die Erregung an 6 Motoneuronen weiter, die den Kiemenreflex bewirken
83 Sensory neuron Nucleus Serotonin Receptor Motor neuron Reinforcement by increased release of glutamat Grundlage kurzfristiger Behaltensleistungen ist eine erhöhte Transmitterausschüttung.
84 Langfristige Behaltensleistungen beruhen auf einer Neubildung von Synapsen
85 Die Frage, warum Wachstum nur an aktivierten Synapsen auftritt, konnte an verzweigten Axonen untersucht werden, an denen die Lenkung von Proteinen aufgeklärt wurde
86 Nur an der Synapse, an welcher Serotonin appliziert wurde, treten Veränderungen auf
87 Neuronale Plastizität: Durch solche Umstrukturierungen kann sich sogar die Grösse von kortikalen Projektionsfeldern im Anschluss an Lernprozesse verändern [M. M. Merzenich 1990]
88 Sensibilitätssteigerun g der Mittelfinger durch mehrmonatiges Training Somatosensorische Repräsentation beim Nachtaffen [Owl Monkey]
89 Somatosensorische Areale der Fingerspitzen vor (li) und nach (re) dem Training
90 Auch das Dogma der Zellkonstanz ist nicht mehr aufrecht, da Nervenzellen auch postnatal gebildet werden können, wie Fernando Nottebohm erstmals am Vogelhirn gezeigt hat.
91 Dabei werden die neugebildeten Nervenzellen von Gliafasern geleitet
92 Solche Neubildungen finden auch im menschlichen Gehirn statt Die Neurogenese geht vom Ependym der Ventrikel aus Neurotropine (Neural Growth Factor) steuern dieses Wachstum
93 Eine grosse Zahl von Neuronen (~ 50%) geht durch Zelltod (Apoptose) wieder zugrunde Dabei tritt eine erhebliche Umbildung der synaptischen Verbindungen auf
94 Angst Stress - Belastung
95 Sport erwies sich als ideales Modell für die Stressforschung Klettern Fallschirmspringen Tischtennis Judo Orientierungslauf Eishockey Regattasegeln
96 Motivation unter Belastung
97 Approach Motivation Stunde 5 Minuten Klettern 5 Minuten 1 Stunde
98 Approach Motivation Stunde 5 Minuten Klettern 5 Minuten 1 Stunde
99 Die kognitive Einstimmung auf eine bevorstehende Belastung ist von entscheidender Bedeutung: Kognitive Coping-Strategien
100 Leistung unter Belastung: Manche werden besser
101 Andere schlechter als erwartet
102 Manche Menschen zeigen unter Belastung einen Leistungsverlust [ Trainingsweltmeister ], während andere gerade unter Druck besser werden.
103 N L N L Erfolgreiche Sportler Training Champions
104 Ergopsychometrie Nur der Vergleich der Testleistungen unter Neutralbedingungen und unter Belastung erlaubt eine Vorhersage der in kritischen Situationen auftretenden Leistungsänderungen
105 Trainingsbedingte Belastungen können für ergopsychometrische Testungen genützt werden
106 Realistische Simulationen sind wichtig: Ergopsychometrie auf der Ausreitbank
107 Ergopsychometrische Testungen ermöglichen eine verlässliche Vorhersage der Leistung unter Belastung [Bischof & Beiglböck - Orientierungsläufer] Wettkampfleistungen Testleistung unter Belastung TW 0 5 ES 25 1
108 Die Ursache für Veränderungen der Leistungsfähigkeit unter Belastung zeigte sich in neuropsychologischen Studien des Wiener Instituts
109 DC-Potential und Leistung Im mittleren Aktivierungszustand ist die Leistungsfähigkeit optimal
110 Leistung Aktivierung Unsere aktuelle Leistungsfähigkeit hängt vom Aktivierungsniveau ab
111 Leistung Aktivierung Zwischen Aktivierung und Leistung besteht eine umgekehrt u-förmige Beziehung
112 Leistung Aktivierung Menschen unterscheiden sich in ihrem habituellen Aktivierungsniveau
113 Leistung Aktivierung Jede Belastung hat eine Erhöhung des Aktivierungsniveaus zur Folge
114 Leistung Aktivierung Der habituell hoch Aktivierte wird dadurch zum Trainingsweltmeister
115 Die Therapie des Trainingsweltmeisters: Aktivierungssteuerung
116 Dissertationen an der SFU: Albel - Schrank - Wieser Mögliche Szenarien des Katastrophenterrorismus Auswirkungen auf First Responder Biofeedbacktherapie mit First Respondern Prävention von posttraumatischen Syndromen
117
118 Skalierung der emotionalen Wirkung der Situationen
119 Versuchsablauf der Arbeiten Albel - Schrank - Wieser
120 117 First Responder : 26 Freiwillige Feuerwehr 31 Militär 40 Polizei 20 Rettungsorganisation Samariterbund
121 Olfaktorische Reizung
122 Olfaktorische Reizung bewirkt die stärksten emotionalen Reaktionen
123 Belastungstest und Biofeedback-Training
124
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