Undervisningsplan FORÅR februar Introduktion til faget Hana Malá februar Hjernens opbygning og funktion Hana Malá

Transkript

1 Undervisningsplan FORÅR februar Introduktion til faget Hana Malá februar Hjernens opbygning og funktion Hana Malá februar Metoder, Anatomi og Nyt fra forskningen Hana Malá februar Plasticitet Jesper Mogensen marts Sansning Hana Malá marts Hukommelse Thomas Alrik Sørensen 18. marts Påskeuge ingen undervisning marts Opmærksomhed Thomas Alrik Sørensen april Sprog Hana Malá april Følelser Hana Malá april Bevidsthed Thomas Alrik Sørensen april Nyt fra forskningen Hana Malá april Afslutning og opsamling Hana Malá 1

2 Hjernen og neuropsykologi Hold 2004 III. Metoder Hjernens anatomi Nyt fra forskningen ved Hana Malá Tirsdage, , CSS,

3 Program Analyseniveuaer Metoder En smule hjernensanatomi Hjernen hvordan finder vi rundt i den Lapper og deres funktioner Dybereliggende strukturer Nye forskningsresultater Mirror neurons Place neurons Grid neurons Afbryd endeligt med spørgsmål undervejs 3

4 ANALYSENIVEAUER Hjernen og psyken repræsenterer meget komplekse systemer Komplekse systemer kan analyseres på flere niveauer F.eks.: Politik Individ-niveauet: menneskets natur, social adfærd, beslutningsprocesser i relation til gruppetilhørsforhold Stat-niveauet: indbefatter staters indenrigspolitiske processer (bureaukrati, politiske partier, NGOs, andre grupper med samfundsmæssig indflydelse System-niveauet: verdens politik der findes love der hersker inden for verdens politik og disse kan bruges til at forudsige begivenheder fra det globale perspektiv (der er altid et land, der er det økonomisk mest magtfulde: hvem kommer efter USA Kina? Rusland?) 4

5 Analyseniveauer Biologisk plan Biokemisk plan Cellulært plan Funktionel Arkitektur plan Psykologisk plan Mental Operationer/Algoritme plan Intentionelle plan Miljøbestemt plan 5

6 METODER 6

7 Metoder til at undersøge hjernen Læsioner Enkelt celle optagelser (Single cell recordings) Billededannende metoder: PET Positron Emissionstomografi (f)mri (functional) Magnetic Resonance Imaging Elektrofysiologiske metoder: EEG Electroencephalography MEG Magnetoencephalography 7

8 Læsioner invasive teknikker f.eks. ablationer eller transektioner Dyremodeller Oftest rotter, duer, grise eller aber Mennesker Patienter Medicinsk Midlertidige læsioner TMS Transcranial magnetic stimulation 8

9 Dyremodeller Enkelt celle optagelser (Single cell recordings) Særligt aber Patienter Epilepsi Elektroder på overfladen af hjernen 9

10 Billededannende teknikker non-invasive teknikker billededannende teknikker Computerized tomography - CT Magnetic resonance imaging - MRI Positron emission tomography - PET Functional magnetic resonance imaging fmri Electroencephalography - EEG Event-related potentials - ERP Magnetic encephalography - MEG 10

11 Positron emissionstomografi 11

12 Magnetic resonance imaging MRI, fmri BOLD signal 12

13 EEG, ERP og MEG Hvordan ser en EEG ud? Elektroder på hovedbunden måler elektrisk aktivitet i det nærliggende område 13

14 EEG 14

15 ERP Grupperinger i begivenhedsvinduer (ERP) 15

16 Hjernen kan ses gennem mange forskellige briller Under mikroskopet MIKROSKOPISK Med det blotte øje MAKROSKOPISK 16

17 HVORDAN ER HJERNEN OPBYGGET? EN SMULE ANATOMI 17

18 HJERNEN - fra siden - fra midten - nedefra 18

19 Vigtige termer navigation i hjernen Horisontal snit Coronal snit Saggital snit Lateral Medial Dorsal Ventral Rostral Caudal 19

20 Hvordan finder vi rundt i hjernen? Lateral Medial Lateral 20

21 Hjernens folder og furer (gyri og sulci) Rat Human Cat 21

22 GRÅ OG HVID SUBSTANS RYGMARV HJERNE GRÅ SUBSTANS indeholder neuronlegemer HVID SUBSTANS består af projektionsbaner (axoner) 22

23 Ikke kun korte, men også de lange forbindelser... 23

24 HJERNEBARK = KORTEX KORTEX ER OPDELT I FORSKELLIGE LAG 24

25 CEREBRALE LAPPER Hvordan afgrænses lapperne? Central sulcus Parieto-occipital sulcus (on the medial surface) Lateral (or Sylvian) fissure 25

26 NAKKELAP = OCCIPITALLAP Funktion: Syn 26

27 TINDINGELAP = TEMPORALLAP Funktion: Hørelse, hukommelse, sprog, højere kognitive funktioner 27

28 ISSELAP = PARIETALLAP Funktion: Følesans, opmærksomhed, sprog, højere kognitive funktioner 28

29 PARIETALLAP - HOMUNCULUS Det primære område for følesans findes i parietallappen. Penfield s somatosensory homunculus 29

30 PANDELAP = FRONTALLAP Funktion: motorik, sprog, eksekutive funktioner, personlighed, følelser 30

31 FRONTALLAP - HOMUNCULUS Det primære område for motorik findes i frontallappen. 31

32 Sammenligning af de to homunkuli 32

33 Højre og venstre side 33

34 LAD OS SÆTTE DET HELE SAMMEN 34

35 NYT FRA FORSKNINGEN 35

36 MIRROR NEURONS = SPEJLNEURONER Spejlneuroner er en speciel type neuroner, som fyrer både når individet udfører en motorisk handling og når individet iagttager andre at udføre denne handling De fyrer ikke hvis genstanden bare er til stede De fyrer heller ikke hvis hånden lader som om at udføre en given handling, men det kritiske objekt for handlingen (f.eks. mad) ikke er til stede der er tale om parring mellem et givet visuel stimulus og den motoriske handling (f.eks. hånden, der interagerer med et objekt) dvs. at de fungerer som det første bindeled mellem det at betragte et andet individ udføre en bevægelse, og at kunne efterligne denne bevægelse selv. 36

37 SPEJLNEURONER: Hvor findes de i hjernen? 2 områder: 1. ventral premotor cortex (F5) 2. rostral del af inferior parietal lobule (IPL) De oprindelige fund (Gallese et al. 1996, Rizzolatti et al. 1996a) - premotor cortex, omårde F5, Senere (Rizzolatti et al. 2001, Fogassi et al. 2005) - inferior parietal lobule,ipl. 37

38 HYPOTESER : Forståelse af handlinger Imitation SPEJLNEURONERNE hvilken funktionel rolle spiller de? Forståelse af intentioner Empati Nogle påstå også, at speljneuronerne repræsenterer en basal mekanisme for udvikling af sproget Spejlneuroner spiller ikke en unik rolle ift. en bestemt funktion. Deres egenskaber foreslår, at de repræsenterer en NEURAL MEKANISME for hvordan man MATCHER et synsindput med det motoriske modstykke. En sådan mekanisme kan anvendes i forbindelse med adskillige kognitive funktioner. 38

39 Eksempel A) F5 speljneuroner fyrer mens aben iagttager eksperimentator i at gribe foderet B) F5 speljneuroner fyrer mens aben selv udfører denne handling 39

40 SPEJLNEURONERNE Identificering med det handlende individ Spejlneuronerne fyrer kun når den handling aben observerer udføres af en person, som aben kan identificere som et individ i lighed med den selv. F.eks. en robotarm, der griber om en genstand, fører ikke til aktivering af spejlneuronerne 40

41 DYBT INDE I HJERNEN SUBKORTIKALE STRUKTURER 41

42 HJERNENS HULRUM = VENTRIKLERNE 2 laterale ventrikler (1 i hver hjernehalvdel) 3. ventrikel er forbundet med 4. ventrikel gennem cerebrale akvadukt. 42

43 BASAL GANGLIERNE 43

44 LIMBISKE SYSTEM Kortikale strukturer: Cingulate gyrus Parahipocampal cortex Subkortikale strukturer: Hippocampus Amygdala Mammillary bodies Olfactory bulbs 44

45 DEN MÆRKELIGE SØHEST I HOVEDET HIPPOCAMPUS Nødvendig for vores evne til at lære noget nyt 45

46 NYT FRA FORSKNINGEN 46

47 HVORDAN FINDER VI RUNDT I VORE OMGIVELSER? Hvordan husker vi vigtige steder i vores omgivelser og finder tilbage til dem igen? PLACE CELLS 47

48 PLACE CELLS RUMMELIG NAVIGATION Hvor finder vi dem i hjernen? HIPPOCAMPUS Undersøgt primært hos rotter 48

49 Place cells & deres place fields Place cell er et neuron som er aktiv når rotten befinder sig et givet sted i rummet Dette sted i rummet kaldes for cellens place field Ved at tildele place fields gennem rummet kan hippocampus opbygge et internt kort som muliggør navigation i labyrinten Wilson et al, J Neuroscience,

50 PLACE CELLS Bird & Burgess 2008: The hippocampus and memory: insigths from spatial processing. Nature Reviews Neuroscience, online 13.February

51 PLACE CELLS kan ikke klare det alene GRID CELLS Grid = rist, net, gitter 51

52 GRID CELL Grid cell er et sted-moduleret neuron Deres fyringer definerer en periodisk (midlertidig) triangulær matrice som dækker hele den tilgængelig overflade af et åbent 2D rum. Man antager at disse celler udgør en essentiel del af koordinatsystemet som hjernen bruger for metrisk navigation 52

53 GRID CELLS Barry, C., Hayman, R., Burgess, N., and Jeffery, K.J. (2007). Experience-dependent rescaling of entorhinal grids. Nat. Neurosci. 10:

54 GRID CELLS Fyringsmønstre har krystallagtig struktur som ikke er importeret udefra men dannes inden for nervesystemet CENTRAL PEAK inden for et givet placering i gitteret samles fyringer Forståelse af disse celles egenskaber og funktioner menes at kunne fremme vores generelle forståelse for hvordan hjernen beregner aktivitet 54

55 GRID CELLS ift. PLACE CELLS Den midlertidige (periodiske) grid-field menes at blive med tiden omdannet til den ikke-periodiske place- field Place cells modtager indput fra grid cells med den samme central peak men forskellige afstande i gitteret og orientering 55

56 Tilbage til de andre dybereliggende strukturer 56

57 THALAMUS 57

58 HYPOTHALAMUS 58

59 HJERNESTAMME 59

60 CEREBRUM og CEREBELLUM - den store og den lille 60

61 LILLEHJERNE = CEREBELLUM Funktion: balance, læring af komplekse bevægelser, koordination 61

62 TAK FOR I DAG! 62