Höhere geistige Funktionen; die Assoziationsareale

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Babette Kaufman
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de Jong1,2* 1 Department of Neurology, University Medical Center Groningen, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, 2 Neuroimaging center, University Medical

1 Höhere geistige Funktionen; die Assoziationsareale Prof. Gyula Sáry Abt. Physiologie 1 RESEARCH ARTICLE Cerebral Activations Related to Writing and Drawing with Each Hand Adriaan R. E. Potgieser1,2,3, Anouk van der Hoorn1,2,4, Bauke M. de Jong1,2* 1 Department of Neurology, University Medical Center Groningen, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, 2 Neuroimaging center, University Medical Center, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, 3 Department of Neurosurgery, University Medical Center Groningen, University of Groningen, Groningen, The Netherlands, 4 Department of Radiology, University Medical Center Groningen, University of Groningen, Groningen, The Netherlands 1

2 Sind Gehirnfunktionen lokalisiert? Phrenologie (Franz Joseph Gall) 3 Sensorische und motorische Sprachgebiete: die erste Areale mit klar definierten Funktionen 4 2

Die Assoziationsareale keine primäre sensorische

Penfield 5 Verhältnis der Assoziationsareale Assoziation

Sinnesignalen und motorische Befehle Lenken (und ablenken!

der komplexen Reize Erkennung der Objekte Erfahrungen

3 Die Assoziationsareale keine primäre sensorische Funktionen keine primäre motorische Funktionen Wilder Penfield 5 Verhältnis der Assoziationsareale Assoziation ~80 % Sensorium und Motorik ~ 20 % Integration von Sinnesignalen und motorische Befehle Lenken (und ablenken!) der Aufmerksamkeit Identifizierung von relevanten Teile der komplexen Reize Erkennung der Objekte Erfahrungen bewerten, sammeln und benutzen Verhalten: planen, ausführen, modifizieren usw. 6 3

Lamination des Nissl, der Student Brodmann Areale Zellnummer, Typen und Zellendichte Allgemeine Ähnlichkeit: gemeinsame Arbeitsweise? Noch nicht gekannt.

4 Lamination des Nissl, der Student Brodmann Areale Zellnummer, Typen und Zellendichte Allgemeine Ähnlichkeit: gemeinsame Arbeitsweise? Noch nicht gekannt. The Human Brain/Blue Brain Project 7 Die Brodmann Areale Pyramidenzelle ~ 80% lokale Axone lokale Schaltkreise Sternzelle Dendriten absteigende Axone (Efferenzen) zytoarchitektonische Areale: spezifische Anatomie und Funktion Funktion entdecken: - kurze und lange Verbindungen -Läsion - physiologische Eigenschaften der Zellen 8 4

können ähnliche Kolumnen verbinden 9 Neokortex: allgemeine Aufbau, Verbindungen Ursprung der Afferenzen Hippocampus Amygdala Thalamus

5 Afferenzen und Efferenzen der Großhirnrinde alle Schichte haben primäre Afferenzen und Efferenzen alle Schichte haben vertikale und horizontale Verbindungen ähnliche Zellen formen Säulen (durch alle Schichte), Afferenzen sind auch kolumnär organisiert Interneurone können ähnliche Kolumnen verbinden 9 Neokortex: allgemeine Aufbau, Verbindungen Ursprung der Afferenzen Hippocampus Amygdala Thalamus Hirnstamm: modulatorische Systeme Zielgebiete der Efferenzen Hippocampus Amygdala Thalamus Striatum(N. caudatusund Putamen) Hirnstamm Rückenmark 10 5

6 Spezifische Eigenschaften der Assoziationsareale Afferenzen aus dem Thalamus: pulvinar Parietalkortex medialer dorsaler Kern Frontalkortex lateraler posterior Kern Temporalkortex teilweise verarbeitete Information aus dem Thalamus kortiko-kortikale Verbindungen, ipsilateral: primäre und sekundäre sens., mot. und assoz. Areale kontralateral: korrespondierende und nicht korr. Kortikale Areale subkortikalestrukturen: DOPA, SER, NA, ACh--> Wachzustand Kontrolle 11 Allgemeine Schaltkreise der Assoziationsareale motor und prämotor Assoziationskortex kontralateral korrespond. Assoziationskortex front., pariet., temp. Hirnstamm Modulation nicht korrespond. andere primäre und sekundäre Areale nicht Allles mit Alles verbunden! alle assoz. Areale haben spezifische Verbindungen Funktion von Verbindung? keine Daten von Menschen (post mortem) Affendaten (Anatomie) Affendaten (Physiologie) Affendaten (fmri) Läsionen bildgebende Verfahren 12 6

7 Affenexperimente (Elektrophysiologie) okzipitaler parietaler frontaler Elektrode tempolarer Belohnung Antwort- Hebel Affenstuhl 13 Parietallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) Ziel ignoriert Ziel beachtet Ziel beachten (%) Belohnung (Lynch, et al.,1977, Platt and Glimcher, 1999) Aktiviät der Neurone Belohnung Neurone im Parietalkortex reagieren (beachten) auf Reize mit biologischer Relevanz 14 7

8 Parietallappen: Funktion in Menschen Läsion in dem parietalen (rechte Seite): Aufmerksamkeitsdefizit (Neglekt) Verminderung der bewussten Wahrnehmung an der kontralateralen Seite! -eigener Körper: anziehen, schreiben, zeichnen, rasieren ignoriert -Gesichtfeld: reagieren auf visuelle Reize an der kontralateralen Seite nicht -Sensorische Systeme sind intakt! 15 Parietallappen: Funktion in Menschen Läsion: rechte Seite (schweres Neglekt links) Läsion: linke Seite (minimal Neglekt rechts) Läsion: partial, beide Seiten (schweres Neglekt, rechts) Läsion achten nach links achten nach rechts 8

9 Temporallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) Anerkennung und Identifikation von komplex Stimuli Neurone mit Selektivität zuverlässige Reaktion Identifikationsneurone im Temporalkortex (Desimone et al., 1984) 17 Tanaka s Tiger: was stimuliert Neurone im Temporallappen? 9

Temporallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) kolumnäre Organisation imtemporalkortex Identifikationsneurone im Temporalkortex Verschiebung der aktivität im Temporalkortex Optical Imaging

10 Temporallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) kolumnäre Organisation imtemporalkortex Identifikationsneurone im Temporalkortex Verschiebung der aktivität im Temporalkortex Optical Imaging (Tanaka, 2001; Wang et al., 1996) 19 Temporallappen: Funktion in Menschen Läsion in dem temporalen : Widererkennungsdefizit (visuelle Agnosien) Prosopagnosie: erkennen keine Gesichte (Beschreibung ist OK) (Parfüm, Stimme, Geburstdatum hilft.) Agnosie für Objekte, Werkzeuge, usw. rechte Seite: Prosopagnosie linke Seite: Sprachstörungen Gesichtregion MR Signal Zeit (s) 20 10

Frontallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) 1., Futter gezeigt 2.

, Futter sehbar, Affe reagiert Stimulus Zeitperiode Reaktion Futter gezeigt kein Futter

in Menschen Selektion, Planung und Ausführung von Verhalten, Handlungsplanung, Antizipation,

11 Frontallappen: Affenexperimente (Elektrophysiologie) 1., Futter gezeigt 2., Futter nicht sehbar 3., Futter sehbar, Affe reagiert Stimulus Zeitperiode Reaktion Futter gezeigt kein Futter Planungsneurone in dem Frontalkortex Futter Verzögerung Reaktion 21 Frontallappen: Funktion in Menschen Selektion, Planung und Ausführung von Verhalten, Handlungsplanung, Antizipation, Problemlösung, Informationsselektion, Kontrolle von sozialer Interaktionen Läsion in dem frontalen : Veränderung der Persönlichkeit Defizit in Planung Das Problem mit Psychochirurgie 11

der Kartenspiel Test der Wisconsin Card Sorting Test Neuropsychologische Teste Farbe Form Nummer In diesem Test muss man: Information speichern, planen, modifizieren Probanden mit Frontalkortex

12 der Kartenspiel Test der Wisconsin Card Sorting Test Neuropsychologische Teste Farbe Form Nummer In diesem Test muss man: Information speichern, planen, modifizieren Probanden mit Frontalkortex Läsion leisten schlecht- ein spezielles Defizit der Stroop Interference Test (die Farbe nennen) rot gelb grün blau rot gelb grün blau 23 Frontaler Kategorisches denken: der Hund, die Katze, ein Baum, ein Auto... Kategorisation und das mentale Etikett Rolle des frontalen : kann weitere Information-Aufnahme nach kategorisation ausschalten transkranielle magnetische Stimulation stopt den frontalen 24 12

13 Humor und Gehirn Erwartungen temporal, parietal, Zerebellum: Ich weiss, was folgt! Inkongruenz Amygdala, linke Seite 25 Nummer und Gehirn falsche Nummer Schätzung abstrakt Nummer Kinder Erwachsene 26 13

14 Intelligenz und Gehirngröße Gehirnmasse : Körpermasse Fisch-1:5000 Schlange-1:1500 Vögel-1:220 Saugtiere- 1:180 Menschen- 1:50 Menschen sind am klugsten. Sind Leute mit grossen Gehirn mehr intelligent? 27 14

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Das zentrale Nervensystem: Einführung Prof. Gyula Sáry Abt. für Physiologie 1 Daten und Regel 1. Masse: 1400 g, 10 10 Neurone, 10 13 Synapsen (10 3 Synapsen /Neuron) 2 10-15 Ausgänge 2. Lokalization, topographische