Kognitionspsykologi Hold 4106 Folkeuniversitetet København ved cand.psych., ph.d. Kamilla Miskowiak Onsdag 17.15 19.00 Købmagergade 44, lok. 1
Kursusplan 1) 10. september Introduktion 2) 17. september Hjernen og metoder 3) 24. september Historie og problemløsning 4) 1. oktober Problemløsning og skemata 5) 8. oktober Opmærksomhed 6) 15. oktober Efterårsferie 7) 22. oktober Neglekt og Transmitterstoffer 8) 29. oktober Hukommelse 9) 5. november Lateralisering i hjernen 10) 12. november Frontallapperne og styringsfunktioner 11) 19. november Emotioner 12) 26. november Affektive lidelser 13) 3. december Bevidsthed
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
Introduktion Frontallapper: højeste menn. funktioner som regulering, kontrol, planlægning, selvopfattelse, bevidst opmærksomhed Frontallappernes paradoks : ved skader ingen mærkbare forstyrrelser, men forstyrrelse af meningsfuld, målrettet adfærd (Luria 1964) Dog ikke kun sådanne intellektuelle forstyrrelser...
Phineas Gage revisited
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
Frontallapperne 1/3 af hjernebarken hos mennesker 3 komponenter: 1) motorisk 2) suppl. motorisk og 3) præfrontale cortex (PFC) Vi fokuserer på forreste 1/3: PFC
Navigation i hjernen Lateral Medial Lateral
Strukturel anatomi ventromedial PFC Orbitofrontal cortex Dorsolateral PFC Forbindelser til alle kortikale og subkortikale områder
Funktionel anatomi Belyses ved Overskæring af nervefibre (det hvide snit) Selektive skader i de forskellige områder
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
Det hvide snit
Det hvide snit Portugisisk neurolog Moniz (1936) Leukotomi (det hvide snit) til at behandle skiz og OCD - 20 pt: 7 helbredt, 8 i bedring (NB! før medicinsk behandling i 1950erne) Amerikanerne Freeman og Watts: forenklede metoden lobotomi (afskæring af lappen) Gode resultater... Moniz fik nobelpris i 1949 DK: metoden indførtes i 1944 Svenske psykiater Rylander (1948): patienterne mistet sjælen, initiativ, zombier DK undersøgelser 1965-74: 25% bedring, 37% forværring... metoden stoppet i 1982
vmpfc og OFC
Apati og stimulusbunden adfærd Hyppigste ændringer hos patienter med skader i mediale PFC: apati og stimulusbunden adfærd Enorm afhængighed af ydre stimuli og opmærksomhed på indre behov, ønsker, tanker, internationaliserede sociale normer Forskubbet indre-ydre balance svarende til forskubbet frontal-parietal balance Utilization adfærd (Lhermitte 1983, 1986)
Utilization adfærd
En moderne Phineas Gage Portugisisk neurolog Damasio (f. 1944) beskrevet sin patient EVR Bortoperation af tumor: vmpfc og OFC skade radikal personlighedsændring EVR nægtet invalidepension p.g.a. intakt intellekt
EVRs historie Alm. opvækst på en gård, ældst af 5 børn Klarede sig godt i skole, mange venner Giftede sig efter gymnasiet Arbejdede for at betale uddannelse som revisor 25 årig: ansat i byggefirma, 2 børn, aktiv i menighed 29-årig: forfremmet til chef-revisor og 3 år senere til regnskabschef, søskende så op til ham 35 årig: hovedpine, synsforstyrrelser, koncentrationsproblemer, kunne ikke færdiggøre arbejde, mindre ansvarlig Tumor på størrelse med lille appelsin godartet men ødelagt hjernevæv som også fjernedes kirurgisk
Efter operationen Kirurgisk vellykket, men alt var ikke ved det gamle... Kastede sig ud i vilde investeringer, bl.a. partnerskab med en mand af tvivlsom karakter mistede sine penge i byggefirma der gik konkurs Fyringer og skiftende jobs - overholdt ikke arbejdstider, desorganiseret, ansvarlig Skilt og derefter gift med prostitueret (1/2 år) Kunne godt selv se, at han levede uhensigtsmæssigt, men ikke ændre det...
Læsion og neuropsykologisk undersøgelse CT og MR skanning: læsion begrænset til vmpfc og OFC Neuropsykologisk undersøgelse: perception, indlæringsevne, hukommelse, sprog, visuospatielle færdigheder intakte Frontallapsprøve Wisconsin Card Sorting Test (WCST) som tester dlpfc også normal Upåfaldende, men tendens til galgenhumor
Social dømmekraft 1. En mand blev grebet i at stjæle mælk, brød og ost i en forretning. Det viste sig at han ikke havde penge til at købe mad til sine tre børn, som sultede. Gjorde han rigtigt eller forkert i at stjæle mad? 2. To mænd befandt sig efter et skibsforlis på en øde ø og løb tør for mad. Den ene slog den anden ihjel, spiste ham og overlevede. Da han var blevet reddet led han af tilbagevendende mareridt og søgte behandling hos en psykiater. Denne afslog at hjælpe ham. Handlede psykiateren rigtigt eller forklert?
EVRs svar 1. Forkert. Det tilhørte ikke ham... Det var tyveri... Det er et spørgsmål om princip... Hvis han så desperat manglede mad, måtte han finde en anden måde... Bede om det, tigge, få en eller anden til at give ham det... Ikke stjæle det 2. Forkert... For det er psykiaterens pligt til at behandle patienten for de mentale problemer, han har, hvad end de er, ikke at gøre sig til dommer over om han skal eller ikke skal have behandling
Damasios somatiske markører EVRs svar var af princip fremfor empati EVR følelsesmæssigt involveret heller ikke i sin egen situation Damasios hypotese: EVR signal fra amygdala til vmpfc kropslig/ emotionel reaktion på affekt-ladede stimuli Forsøg: Damasio viste EVR emotionelle billeder og målte hans GSR til disse
Galvanic Skin response (GSR)
Manglende somatisk markør EVR emotionel reaktion og GSR-respons EVR empatisk eller emotionelt respons i situationer, hvor det kan være gavnligt Kan forklare EVRs ufordelagtige valg: mavefornemmelse til hurtigt at skelne ml. gode og dårlige valg derfor afh. af tidskrævende intellektuelle analyser Kan forklare EVRs viljestyrke, som afh. af emotionel markering af forestilling om gevinst OCF: vigtig for empati, hurtige og effektive beslutninger, viljestyrke...
OFC: belønningscenter Neuroner i OFC koder for belønning, fx for mad ved sult OFC vigtig for at at ændre adfærd, når belønningsbetingelser ændrer sig - reversal-opgaver Rolls i Oxford: OFC test Fp. vandt points ved at trykke på ét billede på skærm + behagelig lyd, men tabte ved at trykke på andet + ubehagelig lyd ombytning efter 9/10 korrekte Raske fp lærte dette, men ikke OFC patienter: beklagede sig, de er byttet om, gentagen udbrud nej! før tryk på forkerte... men blev ved at vælge forkert OFC altså vigtig for at man via belønning og straf kan lære af sine fejl og foretage bedre valg i fremtiden
Gambling, dårlige valg og GSR OFC: knytte emotionel betydning til beslutninger og handlinger vigtigt for vores evne til at træffe beslutninger og handle hensigtsmæssigt Modsat vores sædvanlige opfattelse af os selv som rationelle væsener... Andre mere hverdagsagtige forsøg peger også på dette...
Iowa Gambling Task (Bechara m.fl.1994) Valg ml. kort fra 4 kortbunker A, B, C og D: A og B har høj umiddelbar, men lav samlet belønning pga. store tilbagebetalinger C og D har lav umiddelbar, men høj samlet belønning pga. små tilbagebetalinger Raske personer lærer over tid, at C og D er bedst i det lange løb OFC patienter lærer aldrig dette
Iowa gambling task "Bad" decks "Good" decks - 1500 +100 +200 +100 +100-1000 +500 +100 +50 +25-50 +25-50 +50 +25 +50 Normal subject A Bad Decks A B Good Decks D C D 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Trial number
Orbitofrontal lesion A Bad Decks B C Good Decks D 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Trial number Hvorfor bliver OFC patienter ikke bedre?
Skin conductance responses in gambling task OFC patienter har altså ikke somatiske markører/ mavefornemmelse som guider deres valg
Psykopati Antagelse: dysfunktion i frontallapper, dog oftest negative resultater Dog GSR respons ved emotionelle og sociale stimuli Måske fokus på forkerte aspekter af PFC funktioner? Lapierre (1995): 30 psykopater vs 30 normale: psykopater klarede sig ikke godt i OFC opgaver (fx social og etisk dømmekraft) + defekt lugteidentifikation tyder på OFC dysfunktion
Dorsolateral prefrontal cortex (dlpfc)
Patient med dlpfc skade Neurologen Penfield beskrev sin søster som havde fået fjernet PFC i højre side p.g.a. en tumor: Hun havde planlagt et enkelt måltid for én gæst (Penfield) og fire familiemedlemmer. Hun så frem til det med glæde og havde hele dagen til at forberede det... Da maden skulle serveres, var hun i køkkenet. Al maden var der, der var én eller to ting på komfuret, men salaten var ikke færdig, kødet var ikke startet endnu, og hun var ked af det og forvirret over sin lange frustrerende anstrengelse. Det var klart at hun aldrig ville være i stand til at få det hele færdigt på én gang. (Penfield & Evans, 1935)
dlpfc og styringsfunktioner Styringsfunktioner: planlægning og kontrol af adfærd, dømmekraft, fleksibilitet i tankegang og opnåelse af mål, evne til at bruge feedback til at ændre strategier, selv-monitorering (Tranel et al 1994) Besværligt begreb: ordentlige kognitive modeller eller tests, og uklart om det er et enhedssystem eller lokale uafhængige kontrolmekanismer
dlpfc skader hos aber Delayed response task : klassisk opgave, der tester arbejdshukommelse Abe ser, at eksperimentator lægger maden i én af to huller som tildækkes. Gardin sænkes, så aben ikke kan se hullerne. Efter en tid løftes gardinet, og aben vælger et hul Opgaven kræver, at aben over et stykke tid kan bevare en indre repræsentation af, hvor føden gemmer sig (arbejdshukommelse) Ved dlpfc skade mister aben denne evne tyder på at dlpfc er involveret i arbejdshukommelse
dlpfc skader hos mennesker Delayed response-alternation task : fp skal vælge det modsatte af den tidligere rigtige beliggenhed Patienter med bilateral dlpfc skade kan ikke udføre denne opgave udviser perseveration Mest brugte frontallapsopgave : WCST (Milner, 1963)
Wisconsin Card Sorting Test (Grant & Berg, 1936; Milner, 1963)
W. W. Norton
2 faldgruber 1)Fp fortælles ikke, hvad der er sorteringsreglen men må lære dette ved trial and error 2)Når fp har lært at sortere kort efter den givne dimension, så ændrer eksperimentator på reglen uden at informere fp - så fp må være fleksibel for at se bort fra det tidligere reinforcerede respons og teste hvilken ny regel der er på spil Opgave kræver at fp opretholder en viden om deres tidligere respons, og hvordan dette er relevant for fremtidige respons dlpfc skadede patienter persevererer fikseret ved første regel, som virkede længe efter at reglen er ændret
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
PFCs rolle i styringsfunktioner 1. PFC: arbejdshukommelse Baseret på abeforsøg med delayed response task dlpfc kritisk for arbejdshukommelse; mangel på dette hindrer sekventiel analyse og organisering af adfærd mod et mål 2. PFC: hierarkisk kontrol; centrale eksekutiv Baseret på kliniske observationer og neuropsykologiske forsøg med patienter Defekte styringsfunktioner skyldes fejl i mekanismer der tillader kontrol over hierarkisk lavere processer
1. Arbejdshukommelsen Baddeley (1995): arbejdshukommelsen = dynamisk lager der kan fastholde og manipulere elementer Central eksekutiv (CE): central, styrende opmærksomhed, aktivering af lang-tids hukommelse 2 subsystemmer konkurrerer om adgang til CE: Visuospatiel skitseblok (VS) aktiverer repræs. af objekter og beliggenhed Fonologiske løkke (FL) : vedligeholder sproglige repræs. via subvokal tale Visuospatiel skitseblok Central eksekutiv Fonologisk løkke
Antagelser Hver komponent har begrænset kapacitet, derfor antages det, at: 1. Hvis to opgaver har samme komponent (enten begge VS eller FL), kan de ikke udføres samtidig 2. Hvis to opgaver har forskellige komponenter, er det muligt at udføre dem lige såvel sammen som adskilt
Eksperimentel støtte: dual task studie Fp instrueret i at huske ordliste enten ved en fonologisk eller visuospatiel strategi Fp bedst ved brug af visuospatiel strategi Men når de samtidig skulle følge en stimulus i bevægelse visuelt, var fonologisk strategi bedst (jf. antagelse 1 og 2) Kan kun forklares med 2 adskilte systemer fmri og PET: VS og FL rekrutterer hhv. højre og venstre PFC
2. Den Centrale Eksekutiv Norman & Shallice (1989): Supervisory Attentional System (SAS) ligner centrale eksekutiv Automatiske proc. vil afbryde adfærd hvis ukontrollerede Contention sheduling: vælger skemaer ud fra info i omgivelser og prioriteter - ubevidst (jf. scripts) SAS: fleksibel styring i nye situationer, beslutningstagen, problemløsning bevidst SAS Perceptual system Jf. PFC skade og utilization adfærd! Schema Control Units Contention sheduling Own priorities
Aftenens program Introduktion Frontallappernes anatomi PFC funktioner belyst ved selektive hjerneskader 2 teorier om styringsfunktioner Opsummering: hvad har vi lært
Hvad har vi lært? PFC anatomi: mpfc, OFC og dlpfc De forskellige frontale områders funktioner belyst ved patientstudier Det hvide snit: apati og mistet sjæl mpfc: utilization adfærd mpfc og OFC: patient EVRs manglende empati, mavefornemmelse, GSR og gambling dlpfc abers manglende arbejdshukommelse og menneskers perseveration ved WCST 2 centrale kognitive teorier om frontallappernes rolle i styringsfunktioner
Tak for i aften! Næste gang vil vi se på emotioner og deres rolle i rationel adfærd... (kap. 14)