Kognitive Neurowissenschaften

Transkript

1 Hemisphären-asymmetrie Kognitive Neurowissenschaften! FS 2014 Prof. Dr. rer. nat. Lutz Jäncke 1

2 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!2

3 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!3

4 Die beiden Hirnhemisphären!4

5 Was versteht man darunter?! Funktionale Asymmetrie der beiden Hirnhemisphären Eine Hemisphäre verarbeitet bestimmte Informationen entweder besser schneller oder ausschliesslich! Wahrscheinlich sind funktionale Hemisphärenasymmetrien mit anatomischen Asymmetrien gekoppelt!5

6 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!6

7 Asymmetrieforschung - Der Beginn links am Fusse der 3. Stirnhirnwindung = expressives Sprachzentrum links Gyrus temporalis superior = perzeptives Sprachzentrum Broca 1862 Wernicke 1874!7

8 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!8

9 Der Wada-Test Durch Injektion von Sodium Amobarbital in die linke A. carotis interna wird die linke Hemisphäre anästhetisiert.! Dadurch fallen die Funktionen, welche durch diese Hemisphäre kontrolliert werden kurzzeitig aus. Linke Arteria carotis interna Sodium Amobarbital Der Test wurde von Jun Wada in der 60er Jahren entwivckelt.!9

10 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!10

11 Split-Brain Das Corpus callosum!11

12 Split Brain Patient Durchtrenntes Corpus callosum!12

13 Daten zum Corpus callosum Ca x 10 6 Axone! verbinden rechte und linke Hemisphäre! Ursprung in ca. 2-3% aller kortikalen Neurone! Verbunden sind meistens homologe Gebiete! hinterer Truncus und Isthmus verbinden parietale und temporale Hirnbereiche! Splenium verbindet okzipitale Hirnareale und weite Bereiche des hinteren Parietallappens! anteriore Teile des CC = Informationsaustausch zwischen primären sensorischen und motorischen Hirnarealen und OFC!13

14 Die Axone des CC!14

15 smrt - Mittsagittalschnitt Die Mittsagittalfläche des CC korreliert mit der Anzahl der Axone r=.88.! Korrelation zwischen CC-Fläche und Anzahl von Axonen mit Durchmesser von 0.4-1µm (r=0.64, n=20, p<0.01).! Dicke Axone (> 3µm) tragen nicht nennenswert zur Korrelation bei.! Aber ca % aller Axone sind klein (<0.1 µm) und lichtmikroskopisch nicht zu erkennen!!15

16 Interhemisphärische Transferzeiten (ITT) geschätzt anhand der Axondicken!16

17 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!17

18 Handpräferenz-Test

19 Handpräferenz-Einteilung Aber CRH (consistent right-handers) CLH (consistent left handers) MH (mixed-handers)!19

20 Handpräferenzverteilung!20

21 Händigkeitstest (Leistungsmasse) Pegboard Handdominanztest Purdue Pegboard O Connor Test O Connor Pinch Grooved Pegboard!21

22 Händigkeit und Hemisphärenasymmetrie nach Wada-Tests Sprachdominanz LHem RHem Händigkeit RHand 95 % 5 % LHand 70 % 30 % BHand 60 % 40 %!22

23 !23

24 Der tachistoskopische Test

25 Klassische Versuchsanordnung!25

26 Der dichotische Hörtest!26

27 Wort-Generierung (asymmetrische Durchblutungsänderung - gemessen mit fmri) Links Jäncke et al Benson et al Sturm et al Jäncke et al rechtsseitige frontale und parietale Strukturen vorwiegend an der Alertness-Kontrolle beteiligt.!27

28 Alertness und selektive Aufmerksamkeit Sturm et al.2004 Jäncke et al.2004 rechtsseitige frontale und parietale Strukturen vorwiegend an der Alertness- Kontrolle beteiligt.!28

29 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!29

30 Zusammenfassung asymmetrischer Verarbeitungen!30

31 Asymmetrische Verarbeitungen bei gesunden Probanden!31

32 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!32

33 Anatomische Asymmetrien Sylvische Fissur Planum temporale Sulcus centralis!33

34 Gehirngrösse und Asymmetrie!34

35 Perisylvische Asymmetrien!35

36 Sulcus centralis!36

37 !37

38 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!38

39 Ursachen der Asymmetrien Genetisch Es gibt mehr LH in Familien mit Linkshändigkeit Problem: 25% der eineiigen Zwillinge sind diskordant bzgl. der Händigkeit Genetisch und Zufallsfaktor Annett-Theorie: Right-Shift Gen plus ein Zufallsfaktor Keine RS-Gen dann alles Zufall Biologischer Reifungsfaktor Nicht genetisch durch andere biologische Faktoren bedingt (z.b. Previc- Theorie)!39

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41 Phonologie Visuell-räuml.!41

42 Neue Arbeiten zu genetischen Grundlagen der Hemisphärenasymmetrie Sun and Walsch, 2006, Nature Neuroscience!42

43 Das Previc-Model Besondere Stimulation des rechten Ohres und des rechten Vestibularapparates.! Bei Vogelküken konnte ein ähnlicher pränataler Mechanismus für die Lateralisierung des visuellen Systems nachgewiesen werden.!43

44 General Assembly Device GAD Michael Corballis Entwicklung der Asymmetrie aus der Gestik Supramodale Sequenzierungsstruktur im linksseitigen Frontalkortex.! Spezialisiert für Sequenzierungen jedweder Art.!44

45 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!45

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47 Geschlechtsunterschiede!47

48 Allgemeines zu Geschlechtsunterschieden Geschlechtsunterschiede im Hinblick auf funktionale Asymmetrien sind! sehr klein abhängig vom Zyklus und anderen Faktoren (Erfahrung!?) deshalb auch viele widersprüchliche Befunde!48

49 Kortikale Aktivierung in Abhängigkeit des Menstruationszyklus Wortstammergänzung Männer Männer Frauen Östrogen + Frauen Östrogen - Frauen Östrogen + Frauen Östrogen -!49

50 Linkslateralisierung bei Sprachaufgaben Semantisches Monitoring L Frost et al. 1999!50

51 Der weibliche Zyklus!51

52 Zyklusabhängigkeit der Hemisphärenasymmetrie In der Lutealphase (viel Progesteron) stellt sich Hemisphärensymmetrie ein. Offenbar wird der interhemisphärische Austausch durch hohe Progesteron- Konzentration gehemmt. Hausmann et al., 2000!52

53 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!53

54 Motorische Asymmetrie asymmetrische Lerneffekte!54

55 Timbre-Wahrnehmung [µv] + stimulus onset P2 sinus piano trumpet strings 2 [ms] pure tones N1 [µv] - N1 Cz!omp%e' tones pure tones pure tones!omp%e' tones P2!omp%e' tones früh eher eine Rechtslateralisierung! später Linkslateralisierung!55

56 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!56

57 Linkshändigkeitsprävalenz erhöht bei Stotterern (ca %) Dyslexie und Sprachverzögerung Schizophrenie (ca %) Normale: junge Amerikaner 14%!!!! nicht eindeutig - meist nur statistisch erkennbar - nicht im Einzelfall!57

58 Schizophrenie und atypische anatomische Asymmetrien!58

59 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!59

60 Exzeptionelle Leistungen und funktionelle Asymmetrien Früher wurde häufig berichtet, dass exzeptionelle Leistungen mit Linkshändigkeit assoziiert sei.! z.b. Musik, Kunst, Intelligenz, etc. Statistisch kann der Zusammenhang nicht eindeutig belegt werden?!60

61 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!61

62 Viele Mythen siehe voriger Abschnitt! Linkshänder sterben früher nicht wahrscheinlich, eher höhere Unfallhäufigkeit bei Linkshänders in Rechtshänderwelt! Umerziehung von Links auf Rechts fördere Stottern - quatsch! linke Hemisphäre besässe ungenutzte Verarbeitungspotentiale - quatsch!62

63 Gliederung Definition Der Beginn Der Wada-Test Das Corpus callosum - Split-Brain Methoden zur Messung funktionaler Asymmetrien Typische asymmetrische Funktionen Typische asymmetrische anatomische Merkmale Ursachen von Asymmetrien Geschlechtsunterschiede Dynamik der Asymmetrien Atypische Asymmetrien als Grundlagen von psychischen und psychiatrischen Erkrankungen Asymmetrien und exzeptionelle Leistungen Mythen Zusammenfassung - THM!63