5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
1/46
Neuralne osnove kognitivnihprocesa i funkcija
Neuralne osnove
kognitivnih procesa i funkcija
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
2/46
Dva kljuna pitanja o neuralnim osnovama
as 12
Povezanost funkcije i odredjene zone u mozgu?
Ukoliko se uspostavi ovakva povezanost, mogla bi se uspostaviti vezaizmedju funkcije i njene neuralne osnove.
Specifinosti neuralne arhitekture i neuralnih interakcija koje seispoljavaju kao specifinosti funkcija i procesa?
Da li iz specifinosti neuralne arhitekture i neuralnih interakcija moguda se izvedu razliiti kognitivni procesi.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
3/46
Redukcionizam
as 12
Svoenje razliitih prirodnih fenomena pod jedan zakon.
Maksvelov zakon elektromagnetizma Pokuaj objanjenja regularnosti na molarnom nivou procesima koji se
odigravaju na molekularnom nivou. Izvesti pravilnosti na nivou ponaanja na osnovu deavanja na neuralnom
nivou. Problem:
ta je odgovarajui nivo molarnosti?
Pojedinana
elija?
Interakcija veeg broja elija?
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
4/46
Istorijski pregledneuropsiholokih istraivanja
as 12
Kraj XVIII veka: poetak sistematskih istraivanja bioloke osnove
psihikih procesa. Osnovno pitanje
Da li mozak funkcionie kao celovit sistem, ili su za obavljanje pojedinihpsihikih funkcija odgovorne specijalizovane zone u mozgu?
Lokalizacionistiki pristup Mozak je funkcionalno izdiferenciran
Pojedine zone su specijalizovane za obavljanje odreenih funkcija.
Holistiki pristup Obavljanje pojedinih funkcija je zasnovano na interaktivnim procesima koji
se odvijaju u svim delovima mozga.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
5/46
Franc Jozef GalPrva jasno formulisana lokalizacionistika teorija
as 12
ovek poseduje uroene moralne i intelektualne kvalitete.
fakultete (sposobnosti) tendencije (motive)
oseanja (emocije).
Mozak organ svih fakulteta i oseanja sastoji se od veeg broja specijalizovanih organa
svaki organ odgovoran za posebne mentalne sposobnosti
ima onoliko organa koliko ima fakulteta, tendencija i oseanja. Blisko dananjem lokalizacionistikom stavu da su za pojedine psihike
funkcije odgovorne odreene zone u mozgu.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
6/46
Dobra intuicija, ali dovela do zablude:Kraniologija
as 12
Potraga za empirijskom potvrdom
Pretpostavka: razvijenost odre
enih sposobnostipraena je razvijenou odgovarajuih organa.
Kranioskopija metod utvrivanjarazvijenosti sposobnosti na osnovu
oblika lobanje i kranijalnih izboina.
Precizna funkcionalna topografija mozga
27 organa (19 zajedniih ljudima i ivotinjama).
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
7/46
Funkcije proizvoljno odabrane...
as 12
Dobroudnost Izraena Neizraena
Individualnost
Izraena Neizraena
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
8/46
purchajm
as 12
Uvodi
sedam novih funkcija nova imena nekih funkcija
hijerarhiju funkcija
nie (ljudi i ivotinje) okcipitalni reanj
vie (ljudi) frontalni reanj.
Novi naziv
Fiziognomija Frenologija
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
9/46
Fiziognomija danas
as 12
Pseudonauka
Proglaena za arlatanstvo Nestaje sa scene sredinom XX veka
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
10/46
Flurans - prvi empirijski nalazu prilog holistikom pristupu
as 12
Eksperimenti sa pticama
Lezije u razliitim delovima mozgane dovode do razliitih simptoma.
Ptice se oporavljaju u kratkom roku.
Zakljuak:Ponaanje uslovljeno angaovanjem celokupnog mozga.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
11/46
Leli - dodatni empirijski nalaziu prilog holistikom pristupu
as 12
Eksperimenti sa pacovima sistematsko odstranjivanje odreenih delova
mozga i praenje posledica leuzija na uenje.
Odstranjivanje modane mase u odreenoj zoni nije praeno selektivnimoteenjem funkcija.
Koliina odstranjene mase direktno proporcionalna slabljenju uspeha uuenju.
Problem:Eksperimenti su izvedeni na ivotinjama.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
12/46
Dekson - empirijski nalaziprotiv holistikih ideja
as 12
Zakonomerna veza izmeu dela mozga koji je zahvaen epileptinim
napadom i grenja odreenih delova tela.
Zakljuak:
Pojedine zone u mozgu odgovorne su za kontrolu odreenih delova tela.Topografska organizacija korteksa!
U skladu sa osnovnim idejama lokalizacionizma.
Dekson nije zauzeo jasan stav.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
13/46
Empirijski nalazi u priloglokalizacionistikom pristupu: Jezika funkcija
as 12
XIX vek opisivanje govornih poremeaja do kojih je dolo usled
povrede mozga. Bujo
Oteenje govora povezano sa povredama frontalnog dela mozga.
Nije primetio da su svi pacijenti imali povredu u levoj hemisferi!
Daks Prvi ukazuje na to da su jezike funkcije lokalizovane u levoj modanoj
hemisferi.
Uvoenje ideje o hemisfernoj specijalizaciji.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
14/46
Broka
as 12
Sluaj Tan
Pacijent nije u stanju da govori(jedina retan)
Ostale funkcije neoteene.
Pacijent imao oteenje donjeg dela
frontalnog renja leve modane hemisfere ikontralateralno oteenu motoriku.
Tanov mozak
Zakljuak:Ovaj deo mozga je
odgovoran za sve aspekteartikulisanog govora.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
15/46
Broka
as 12
Prva jasna slika o lokalizaciji govorne funkcije
Danas Brokaova zona
donji deo frontalnog renjaleve modane hemisfere.
Brokaova afazija
poremeaj jezike funkcije
do kojeg dolazi usled povrede ove zone.
Danas znamo da Broka nije bio u potpunosti u pravu!
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
16/46
Vernike
as 12
Sluaj pacijenta koji je
bio u stanju da govori reenice gramatine, ali bez smisla
tekoe sa razumevanjem rei.
Pacijent imao oteenje zadnjeg delatemporalnog renja leve modane hemisfere.
Zakljuak:
Ovaj deo mozga jeodgovoran za razumevanjeznaenja rei i reenica.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
17/46
Vernike
as 12
Ukazuje na mogunost finije funkcionalne diferencijacije leve
modane hemisfere u podledu jezike funkcije. Danas
Vernikeova zona
zadnji deo temporalnog renjaleve modane hemisfere.
Vernikeova afazija
poremeaj jezike funkcijedo kojeg dolazi usled povrede ove zone.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
18/46
Znaaj Brokaovih i Vernikeovih nalaza
as 12
Agramatizam
Neartikulisan govor Ouvano razumevanje
Ouvano manipulisanjegramatikom informacijom
Ouvana sposobnostartikulacije
Oteeno manipulisanjesemantikim informacijama
Funkcionalna razlika izme
uleve i desne hemisfere.
Selektivno oteenje jezikih funkcijau zavisnosti od lokacije lezije.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
19/46
2. Funkcionalna specijalizacijai neuralna arhitektura
as 12
Da li je priroda funkcija povezana sa specifinostima neuralne
arhitekture? Da li se zone u mozgu koje su odgovorne za neke funkcije razlikuju na
neuralnom planu? DA Priroda funkcije je povezana sa specifinostima elije.
elija je nivo na kojem treba prouavati neuralne osnove. NE Lokalizacija funkcije je posledica specifinih neuralnih interakcija.
elija nije adekvatan nivo molarnosti.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
20/46
Prouavanje prirode neuralnog tkiva
as 12
Kraj XIX veka, sukob dve teorije
Retikularna teorija Goldi Razvio tehniku odslikavanja
Nervno tkivo je sastavljeno od mree nervnih vlakana
kroz koje se provode impulsi. Neuronska teorija
Ramon i Kahal
Nervno tkivo je sastavljeno od diskretnih elija (neurona)
koji su anatomski i funkcionalno razliiti. Neuron osnovna jedinica nervnog sistema.
Zakon dinamike polarizacije osnovni mehanizam neuralnihveza elije primaju informaciju preko tela neurona i dendrita,
provodei ih u jednom pravcu do zavretka aksona.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
21/46
Brodman
as 12
Precizna topografija zona u mozgukoje se razlikuju po svojoj citoarhitekturi.
47 zona
etiri grupe Vizuelna percepcija
Auditivna percepcija Telesne senzacije
Motorika
Svaka grupa se dalje deli na primarna,sekundarna, a negde i tercijarna polja.
Prvi korak ka uspostavljanju vezeizmeu citoarhitekture i prirode funkcije.
http://braininfo.rprc.washington.edu/scripts/indexotheratlas.aspx?othersiteID=1045244870
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
22/46
Novija istraivanja modanih funkcija
as 12
Ranije
Kliniki sluajevi praenje veze izmeu mesta lezije i vrste oteenja. Vada test grube informacije o lokalizaciji.
Danas Tehnike neuroodslikavanja, nauna revolulcija
Direktno praenje aktivacije pojedinih zona u mozgu tokom obavljanjarazliitih vrsta zadataka.
Potvrdile pretpostavku o funkcionalnoj diferencijaciji mozga.
Dale precizniju sliku o lokalizaciji pojedinih funkcija. Informacije o simultanoj aktivaciji odreenih zona pri obavljanju
odreenih vrsta zadataka provera modela kognitivnog funkcionisanja.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
23/46
Pregled tehnika
as 12
http://www.brainmap.org/
Tehnike ispitivanja na oteenom mozgu
Studije sluaja Transkranijalna magnetna stimulacija
Tehnike ispitivanja na neoteenom mozgu Elektrofizioloke tehnike
Snimanje aktivnosti pojedinanih neurona Elektroencefalografija Magnetoencefalografija
Strukturalno i funkcionalno neuroodslikavanje Pozitronska emisiona tomografija Funkcionalna magnetna rezonanca
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
24/46
Neuralne osnove prepoznavanja objekata,panje i operativne memorije
Neuralne osnove
kognitivnih procesa i funkcija
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
25/46
Prepoznavanje objekata
as 12
Dve faze:
elementi ulnih podataka se integriu u kompleksnije celine,
integrisana celina se prosledjuje u dugotrajnu memoriju gde joj sepridaje smisao/znaenje.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
26/46
Prepoznavanje objekata
as 12
Naglasak na prvoj fazi: Selfridova teorija detekcije odlika
strukturalne teorije prepoznavanja oblika, Erving Biderman (geoni).
Naglasak na drugoj fazi: model prototipa.
Svi polaze od pretpostavke da je u pitanju proces koji se odvija unekoliko faza.
Evaluacija: kroz raunarske simulacije ili u okviru eksperimenata.
Kljuno pitanje: da li je na neuralnom planu mogue identifikovati razliite faze
prepoznavanja objekata (sloaja),
ako jeste, koje zone u mozgu su odgovorne za ove procese.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
27/46
Prepoznavanje oblika Hjubel i Vizel
Neuroni specijalizovani za detektovanje linija razliitih orijentacije ilokaliteta.
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
28/46
Prepoznavanje objekata
as 12
Detektovani neuroni specijalizovani za
detektovanje uglova elija ija je maksimalna aktivacija registrovana prilikom
prikazivanja sloenih stimulusa
lice ili ljudska aka.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
29/46
Prepoznavanje objekata
as 12
Integracija elemenata sloaja ima svoj korelat u hijerarhijskom
ustrojstvu na neuralnom planu.
Gnostike jediniceelije specijalizovane
za registrovanjepojedinanih objekata
ili odreene klaseobjekata.
elije koje detektujulinije odreene orjentacije
elije koje detektujusloenije konfiguracije
elije koje detektujupojedinane objekte
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
30/46
Prepoznavanje objekata
as 12
Gnostike jedinice
neekonomian pristup po elija za svaki objekat podloan grekama zbog spontane aktivacije elija
izumranje elija gubljenje mogunosti prepoznavanja objekta
nemogunost prepoznavanja novih objekata objekata za koje nepostoje gnostike jedinice.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
31/46
Alternativni pristup
as 12
Prepoznavanje objekata je rezultat aktivacije veeg broja elija od
kojih svaka detektuje neki od aspekata objekta.
Hipoteza neuralnog ansambla
Prepoznavanje objekata je rezultat kompozitne aktivacije veegbroja neurona ija interakcija omoguava ispravnu identifikaciju.
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
32/46
Kliniki nalazi Povrede mozga mogu da dovedu do poremeaja u prepoznavanju
objekata koji se manifestuju u razliitim ulnim modalitetima.
Ne postoji oteenje na nivou receptora, percepcija je ouvana, aporemeaj je centralnog porekla.
Aperceptivne i asocijative agnozije aperceptivne agnozije zahvataju rane faze obrade,
asocijativne agnozije se manifestuju kao nemogunost pridavanjasmisla veoformljenom perceptu.
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
33/46
Aperceptivne vizuelne agnozije Povod: lezije, anoksije, trovanja ugljen-monoksidom.
Posledica: nemogunost formiranja odgovarajueg percepta(nemogumost da se objekat vidi kao smisaona celina).
Dijagnostikovanje: Test nedovrenih slova, Golinov test sa slikama
(nedvosmisleno utvrdjivanje da nije oteena vizuelnapercepcija, i da nije u pitanju asocijativna vizuelna agnozija).
Lokalizacija: povreda parijetalnog renja desne hemisfere.
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
34/46
Klinika slika:
slab uspeh na testovima diskriminacije oblika vizuelnog usaglaavanja precrtavanja drugim vizuelnim testovima.
tekoe u prepoznavanju crtea ili fotografije objekta(premda je postignue na testu diskriminacije oblika relativno zadovoljavajue) .
tekoa u prepoznaju poznatog objekta prikazanog iz neobineperspektive (deficit vezan za konstantnost objekta).
Aperceptivne vizuelne agnozije
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
35/46
Crte ljudske figurepacijenta sadijagnozom integrativne agnozije
Aperceptivne vizuelne agnozije Integrativna agnozija: osoba nije u stanju da integrie elemente
sloenog sklopa u smisaonu celinu nemogunost prepoznavanja delimino zaklonjenog objekta.
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
36/46
Neuralni korelati panje Modeli erija, Brodbenta, Trizmanove
Da li su procesi selekcije inicijalno locirani u ranim ili poznijim fazamakognitivne obrade Teorije rane selekcije Teorije pozne selekcije.
Bez nedvosmislenog odgovora.
Neuroloka ispitivanja procesa panje bi mogla delimino da razree
ovu dilemu.
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
37/46
Da li je efekte selektivne panje pri auditivnoj percepciji mogue
registrovati i na neuralnom planu? EEG tehnika:
ispitaniku se zadaje specifian zadatak
eksploratornie elektrode vezanih za poligraf registrovanje elektrine aktivnosti u mozgukoja se manifestuje kao serija talasa razliitihfrekvenci i amplituda
uproseavanjem ve
eg broja zapisa,izdvaja se signal u obliku vee ili manje amplitude
auditivni N1 potencijal (auditivna stimulacija).
Neuralni korelati panje
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
38/46
Hilijard emitovanje stimulusa dihotiki na levi i desni kanal ispitanik treba da obrati panju na jedan kanal.
N1 amplituda sa praenog kanala
N1 amplituda sa priguenog kanala
0 100 200 ms
N1 amplituda dostigla svoj maksimumposle 90 ms (u okviru Brodbentovog
modela odvija u baferu ili na samomizazu iz bafera).
LOKALIZACIJA?
Neuralni korelati panje
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
39/46
Nove tehnike pokazale:
do rane selekcije dolazi veposle 2050 ms od trenutkaprikazivanja stimulusa
proces se odigrava u auditivnom korteksu.
Neuralni korelati panje
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
40/46
Vizuelno prikazivanje stimulusa
P1
400 ms
t=0
praena strana
zanemarena strana
7090 ms
Neuralni korelati panje
LOKALIZACIJA?
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
41/46
Lokacija u zavisnosti od pozicije stimulusa na koji se obraa panja:
Kontralateralna strana okcipitalnog renja!
Neuralni korelati panje
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
42/46
Bedlijev model
elis i Voringtonova
pacijent s oteenjem leve hemisfere
u predelu Silvijeve brazde redukcija kapaciteta OM
normalne rezultate u uenju, pamenju irazumevanju (nemogue po modelu A&S).
Neuralni korelati operativne memorije
as 12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
43/46
40. Brodmanovo polje
Povrede dovode do poremeaja fonololog aspekta OM: redukovan kapacitet OM za verbalni materijal smanjena mogunost reprodukcije.
as 12
12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
44/46
Povreda dovodi do smanjene mogunosti obnavljanja verbalnogmaterijala u OM.
44. Brodmanovo polje
as 12
12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
45/46
Zadravanje i obnavljanje verbalnog materijala u fonolokoj petlji se
mogu locirati u razliitim zonama mozga (40. i 44. Brodmanovo polje). U okviru Bedlijevog modela
oteene 2 razliite funkcije fonoloke petlje: za zadravanje i zaobnavljanje verbalnog materijala
=> razlika postoji ne samo na nivou funkcije vei na neuralnom nivou.
Koji su to aspekti percepcije i produkcije govora poremeeni oteenjem
funkcija artikulacione petlje koji nisu detektovani uobiajenim testovimagovorne produkcije i percpecije?
Na ovo pitanje jo nemamo odgovor.
Neuralni korelati operativne memorije
as 12
12
5/26/2018 Kognitivni procesi Neuralni Korelati
46/46
Druga komponenta: vizuelno-spacijalna matrica zadravanje i obnavljanje slikovnog materijala.
Povrede parijeto-okcipitalnog dela obe modane hemisfere poremeaja u sposobnosti zadravanja i reprodukcije vizuelnog
materijala, povreda u desnoj hemisferi je praena izraenijim deficitom.
vizuelno-spacijalana
matrica
fonolokapetlja
centralniizvrilac
Neuralni korelati operativne memorije
as 12