Biologische psychologie IIHoofdstuk 1 :
OnderzoeksmethodenExperimentele ablatieIs een van de meest
belangrijke onderzoeksmethoden. Hierbij gaat men doelgericht
hersenweefsel uitschakelen, en daarna het gedrag van het dier
observeren. De functies die dan niet meer uitgevoerd kunnen worden
zijn degene die gecontroleerd werden door het beschadigd
hersengebied. a. Hersenlesie Hersenlesie = Een wond/beschadiging
aan een deel van de hersenen. De studie die zich hier mee
bezighoudt heet lesieonderzoek. Men kan ook tijdelijke lesies
aanbrengen door middel van verdoving, maar meestal voert men
permanente lesies uit. Men moet voorzichtig zijn met conclusies
trekken. Bv men kan denken dat een rat kan zien omdat ze zich
normaal door een doolhof beweegt, maar misschien is de rat wel
blind en maakt ze gebruik van haar snorharen om richting te geven.
Lesiestudies zijn ontstaan als reactie tegen de frenologie ( =
Schedellezen). Bv. Gall: probeerde de structuur van de schedel in
kaart te brengen, in stukjes. De vorm van de schedel ging dan samen
met bepaalde gedragingenFlourens: Paste de ablatie toe Bv. Het
uitschakelen van het cerebellum leidt tot veranderingen in het
motorisch gedrag. Hoe gebeurt een hersenlesie? Dit kan corticaal,
door aspiratie = Wegzuigen van hersenweefsel door middel van een
glazen pipet en een vacum pomp. Dit gebeurt echter niet in de
hersenen, maar wel aan de oppervlakte. Men kan ook subcorticaal
hersenlesies gaan aanbrengen, door : Een elektrode implantaat :
Hierbij gaat men met een stalen draad (elektrode) waarvan alleen de
top actief is naar de plaats in de hersenen die men wil
vernietigen. De top gaat men activeren, deze straalt een
radiogolven uit die voor hitte zorgen waardoor de nabije cellen
vernietigt worden. Het nadeel hieraan is dat het weinig precies is
en daardoor schade kan toebrengen aan cellichamen en zenuwbanen.
Een andere vorm van subcorticale hersenlesies is een excitotoxische
lesie : Hierbij gaat men in de hersenen een lesie aanbrengen door
middel van een intracerebrale injectie van een chemische stof
(aminozuur). Hierdoor worden de neurale cellichamen vernietigt maar
de axonen van van andere neuronen blijven gespaard. Bv. Het
mediaseptum is betrokken in de neurogenese van de gyrus dentatus
van de hippocampus. De neurogenese is belangrijk bij ongevallen of
bij ouderdom, waardoor de hippocampus belangrijk is. Het voordeel
van deze methode is dat het gericht aan cellichamen bindt en
daardoor de zenuwbanen spaart. Het nadeel aan deze methode is dat
men een klein beetje schade aanbrengt wanneer men de elektrode of
cannule door de hersenen naar het targetgebied beweegt.
b. Stereotaxische ingreep Een stereotaxisch apparaat is een
boormachine die bestaat uit een houder die de kop van het dier in
een standaardpositie vastzet. Daarnaast bevat het ook een drager
die een cannule of elektrode over een bepaalde afstand beweegt in
zowel de hoogte, de breedte als de diepte. Men geeft de cordinaten
van de hersenstructuur in (die men vindt in de atlas) zodat men
exact kan weten waar men boort, ten opzichte van het bregma.
Wanneer men een stereotaxische ingreep wil uitvoeren moet men eerst
de stereotaxische atlas bestuderen. De stereotaxische atlas : Geen
twee breinen zijn hetzelfde. Toch kan men de locatie van een
specieke hersenstructuur, relatief ten opzichte van het hoofd
voorspellen. Zo dient bv. Het bregma vaak als referentiepunt. Het
bregma = De plaats waar de fontanellen naar de geboorte zijn
dichtgegroeid. Een stereotaxische atlas bevat dan fotos of
tekeningen die corresponderen aan frontale secties genomen op
verschillende afstanden rostraal en caudaal van het bregma. Elke
pagina van de atlas is dan genummerd naargelang de afstand van de
sectie anterieur of posterieur aan het bregma. Het rooster op elke
pagina wijst de afstand ventraal naar de top van de schedel en
lateraal tot de middenlijn aan. Wanneer men dan een bepaalde
hersenstructuur moet vinden gaat men deze opzoeken in de atlas, en
via de afstanden ten opzichte van het bregma (dat men kan zien bij
het dier) bepalen waar men de ingreep moet uitvoeren. Bij het
openen van de schedel is vindt er een schok plaats door de operatie
en de eigenlijke ingreep. Zo weet men soms niet of het verder
gedrag een resultaat is van de aangebrachte lesie, of van de schade
die reeds ontstond bij de operatie om tot bij het hersenweefsel te
raken. Om te resultaten niet te verwarren gaat men een sham lesie
uitvoeren op een placebogroep. Bij een sham lesie voert men
dezelfde operatie uit maar verwijdert men geen hersenweefsel. Men
boort dus ook de schedel open, brengt de elektrode binnen tot de
juiste diepte, maar verder doet men niets. Dergelijke ingrepen
worden soms ook op mensen uitgevoerd, bv. Bij de ziekte van
Parkinson. c. Histologische methoden Nadat de lesie bij het dier
werd aangebracht en het gedrag geobserveerd heeft, gaat men de
hersenen van het dier dissecteren om zo de plaats van de exacte
lesie de verifiren. Wanneer men de hersenen wil bestuderen zoals ze
waren voor de dood van het dier, moet men de autolytische
(zelfvernietigende) enzymen vernietigen. Het hersenweefsel moet ook
bewaard worden om het tegen bacterin te beschermen. Om dit te
bereiken plaats men het hersenweefsel in een fixeermiddel. Het
vaakst gebruikte fixeermiddel is formaline, een waterige oplossing
van formaldehyde, een gas. Formaline houdt de autolyse tegen,
versterkt het brein en vernietigt microorganismen die het brein
kunnen aantasten. Voor de hersenen echter gefixeerd worden wordt
het eerst geperfuseerd. Dit wil zeggen dat het bloed verwijdert
wordt en vervangen met een andere vloeistof, een zoutoplossing.
Hierna worden de hersenen met een microtoom in schijfjes gesneden.
De dikte van deze schijfjes is afhankelijk van de microscoop die
men achteraf wil gebruiken. Voor een lichtmicroscoop zijn de
schijfjes tussen 10 en 80 micrometer dik. Bij een
elektronenmicroscoop zijn ze dunner dan een micrometer. Hierna
worden de verschillende coupes gekleurd door middel van
verschillende chemische oplossingen, waardoor men de details beter
kan zien. De verschillende weefseltypes kan men van elkaar
onderscheiden omdat ze verschillende stoffen absorberen. Bv.
Nissl
(methyleenblauw) voor DNA, RNA en protenen, cresyl violet voor
celnuclei. Daarna wordt de coupe onder een microscoop geplaatst. d.
Microscopie De lichtmicroscoop is gelimiteerd door het feit dat
door natuur van licht zelf, het vergroten van een beeld tot 1500
maal geen details toevoegt. Synaptische blaasjes en organellen
blijven hier onzichtbaar. Om zulke kleine details te kunnen zien,
moet men gebruik maken van een transmissie elektronenmicroscoop.
Hierbij worden een straal elektronen door het preparaat gestuurd,
waarbij de straling zorgt voor een schaduw van het weefsel op een
fluorescerend scherm dat gescand wordt in een computer. Op basis
van deze schaduwprojecties kan men dan een reconstructie maken van
het weefsel. Scanning elektronenmicroscopie vergroot het beeld
minder dan een elektronenmiscroscoop dit doet, maar het heeft als
voordeel dat het een object in 3 dimensies kan worden getoond. De
microscoop scant het weefsel door middel van een bewegende balk van
elektronen. De informatie die men verkrijgt door middel van de
reflectie van de balk wordt ontvangen door een detector waardoor de
computer een 3D-beeld kan vormen. Confocale laser scanning
microscopie : Hierbij is is het niet nodig dat de hersenen in dunne
plakjes worden gesneden. Men gaat de cellen waarin men
genteresseerd is fluoresceren. Zo kunnen bij voorbeeld neuronen die
een bepaald peptide produceren gelabeled worden met een
fluorescerende kleur. Een balk licht van een specifieke kleur wordt
dan geproduceerd door een laser en overgedragen door een spiegel
die licht van bepaalde golflengtes doorgeeft en licht van andere
golflengtes reflecteert. Het licht dat de fluorescentie in het
weefsel triggert gaat dan door de spiegel en het licht van de
fluorescente moleculen wordt gereflecteerd door lenzen die een
beeld vormen. Een kleine opening in de microscoop blokkeert al het
licht dat uitgezonden wordt door het weefsel behalve het licht dat
van een bepaalde diepte komt. Het licht dat door de opening gaat
wordt dan gemeten door een detector. Twee bewegende spiegels zorgen
ervoor dat het licht van de laser het weefsel scant, waardoor de
computer de informatie krijgt om een beeld te vormen van een schijf
van het weefsel op een afstand bepaald door de locatie van de
opening. Dit kan bij levend weefsel!
e. Opsporen van neurale verbindingen Stel : Na histologisch
onderzoek bij ratten vind je dat het VMH geassocieerd is met
reproductief gedrag. Maar hoe ziet deze verbinding er precies uit?
Het VMH speelt niet rechtstreeks in op dit gedrag, het heeft
waarschijnlijk invloed op een weefsel, dat op zijn beurt ook
invloed heeft op iets anders, etc. Dit spoort men op de efferente
axonen van de structuur te traceren. Dit doet men door middel van
een anterograde labelling methode. Deze methoden gebruiken
chemicalin die worden opgenomen door dendrieten of cellichamen en
dan door de axonen getransporteerd worden naar de terminale
uiteinden. Een lektine dat geproduceerd wordt door kivietsbonen,
PHA-L, wordt gebruikt om efferente axonen te identificeren. Om de
bestemming van de efferente axonen van neuronen die gelokaliseerd
zijn in het VMH te weten te komen, injecteert men PHA-L in de
nucleus ervan. De moleculen van PHA-L worden opgenomen door
dendrieten en worden getransporteerd door het soma in het axon waar
ze naar de terminale uiteinden reizen. Binnen een paar dagen zijn
de cellen volledig gevuld met PHA-L. Wanneer het dier dan sterft
snijden we de hersenen in plakjes en leggen ze onder de microscoop.
Immunocutochemische methode = Maakt gebruik van de immuunreactie.
Het immuunsysteem van ons lichaam kan antilichamen produceren als
respons op antigenen. Na dissectie van de hersenen worden ze
blootgesteld aan een antistof die gekoppeld is aan een
fluorescerende stof. Het contact tussen een PHA-L protene en de
antistof zorgt dan voor een immuunreactie, waardoor de fluo kleur
zichtbaar wordt onder een lichtmicroscoop. Wanneer men de input van
het VMH, dus het pad voor de VMH wil onderzoeken moet men de
afferente axonen traceren. Dit houdt in : Van het terminale
uiteinde naar de celkern. Dit doet men door middel van de
retrograde labelling methode. Hierbij gaat men eerst een kleine
hoeveelheid fluorogold in het VMH injecteren. Dit wordt opgenomen
door de terminale uiteinden en teruggebracht naar de cellichamen
door de axonen. Enkele dagen later wordt het dier gedood, zijn
hersenen gesneden in plakjes en het weefsel wordt onderzocht onder
licht van de gepaste golflengte. De moleculen van fluorogold
fluoresceren onder dit licht. (Zo ontdekte men dat de mediale
amygdala n van de gebieden is die input geeft aan het VMH.)
Anterograde en retrograde methoden identificeren slechts een
enkelvoudige link tussen geschakelde neuronen. De transneurale
tracing methode identificeert 2, 3 of meer neuronen die onderling
synaptisch verbinden. Het meest effectieve voorbeeld hiervan is het
injecteren van een virus (bv. Pseudorabis, een verzwakte vorm van
het varkensherpesvirus) direct in een hersengebied, wordt meteen
opgenomen door neuronen die het infecteert. Het virus verspreid
zich door de neuronen en en wordt uiteindelijk vrijgelaten waardoor
het virus voortgedragen wordt door neuronen waarmee verbindingen
worden gemaakt. Sommige neuronen sterven af, sommigen overleven.
Door middel van deze methoden kan men zowel het anterograde als het
retrograde pad in kaart brengen. f. Studie van het levende
menselijke brein (in vivo hersenonderzoek)
Recente vooruitgang in X-ray technieken heeft ervoor gezorgd dat
men nu het brein ook bij levende personen kan onderzoeken. De
eerste methode die hierbij werd ontwikkeld heet computarized
topography (CT). Deze procedure, die vaak een CT scan wordt genoemd
gaat als volgt te werk : Het
hoofd van de patint wordt in een grote ringvorm geplaatst die
een X-straal buis bevat en direct tegenover deze buis een X-straal
detector. De X-straal gaat door het hoofd van het subject en de
detector meet de hoeveelheid radioactiviteit die erdoor passeert.
Het hoofd wordt langs alle kanten gescand, de resultaten worden
verzonden naar een computer die op basis van de informatie een
beeld kan construeren. Hierbij worden botstructuren wit, en zachte
weefsels zwart afgebeeld. Een andere methode is de diffusion tensor
imaging (DTI) : Dit is gebaseerd op de beweging van watermoleculen.
Wanneer een weefsel veel diffusie vertoont wijst dit op meer
integriteit. Dikke weefsels laten minder watermoleculen door. Deze
methode brengt kleinere vezelbundels en banen in kaart brengen en
de verbindingen tussen de gebieden. Deze methode maakt gebruik van
een aangepaste MRI scanner. H moleculen in vezelbanen aligneren
zich spontaan met de richting van het gemyeliniseerd axon bij een
specifieke temperatuur, na computerverwerking leidt dit tot helder
gekleurde weergaven.
Fractional anisotropy (FA) = het meten van de anisotropie (mate
van diffusie) Hierbijcorrespondeert de waarde 0 met een perfecte
bolvormige diffusie, en een waarde 1 met een ideale lineaire
diffusie. Een goed gemarkeerde zenuwbaan of tractus heeft een FA
van minimaal 0.20. Mean diffusivity: berekening van de totale
diffusie van wat men meet (voxel), word vaak gebruikt om witte stof
lesie te lokaliseren.
Registratie en stimulatie van de neurale/neuronale
activiteit.Hierbij gaat men het verband zoeken tussen het gedrag en
de intensiteit van de activatie in een specifieke hersenregio. g.
Registratie van neurale activiteit Actiepotentialen en synapsen
kunnen geregistreerd worden en veranderingen in de elektrische
activiteit van een bepaald hersengebied kunnen bepalen of een
bepaald hersengebied een rol heeft in een bepaald gedrag. Stel, men
wil weten of de activiteit van serotonerge en noradrenerge neuronen
varieert naargelang de verschillende fases in de slaap. Dit gaat
men meten door middel van microelektrodes. Deze elektrodes meten
het actipotentiaal en het postsynaptisch potentiaal in een
individueel neuron (wordt ook wel single unit recording genoemd).
Vaak zijn de signalen van een microelektrode eerder zwakt, daarom
worden ze versterkt door een versterker. De signalen worden dan
vertoond op een oscilloscoop en opgeslagen op een computer voor
latere analyse. Soms wil men echter de activiteit van een
hersengebied in zijn geheel onderzoeken, dit doet men dan door het
gebruik van macroelektrodes. Deze registreren de postsynaptische
signalen van een groep neuronen rondom de elektrode. Dit gebeurt
zowel invasief, door middel van een implantaat, of niet-invasief
door middel van een externe meting op de schedel. De metingen
worden weergegeven door middel van een polygraaf, dat een
elektroencephalogram produceert. Het EEG vindt zijn oorsprong in 2
processen: 1) De synaptische aktiviteit van de corticale neuronen
onder invloed van neurotransmitters waardoor er 2) Veranderingen
ontstaan in de membraanpotentialen van de neuronen =
Postsynaptische potentialen (bron van EEG-golven). Electrodes
registreren voltageverschillen tussen lokaties. De voordelen
hiervan zijn : Een hoge temporele resolutie en een rechtstreekse en
eenvoudige meting. De nadelen hiervan zijn dat er enkel een
oppervlaktemeting plaatsvindt en een lage spatile resolutie. Het
EEG wordt gebruikt voor onderzoek bij epilepsie,
hersenletsels en vermoeden van TIA (kortstondige periode waar
bloedvaten verstoord zijn, door bloedklonter).
Magnetoencephalografie: Elke electrische stroom veroorzaakt
magnetisch veld. Deze magnetische veldjes rond actiepotentialen en
postsynaptische potentialen = meetbaar met SQUID (Superconducting
Quantum Interference Device). Magnetoencephalografie = gebundelde
groep SQUIDs dat het magnetisch veld van een groep synchroon
geactiveerde neuronen meet.
h. Registratie van metabolische en synaptische
activiteitHersenacitiviteit zorgt voor energieverbruik, wat op zijn
beurt zorgt voor iontransport in het celmembraan. De metabolische
activiteit kan men registreren door middel van : Een injectie van
radioactief 2DG (2-deoxy-glucose), dat als glucose wordt opgenomen.
Activiteit verhoogt dan de concentratie van de radioactieve stof.
Glucose: is de energiestof in de hersenen dat het meest word
gebruikt. Hoe meer activiteiten hoe meer 2DG (een stof dat lijkt op
glucose) word opgenomen omdat de hersenen energie nodig hebben.
Daarna gaat men met een postmortem onderzoek de activiteit meten
Postmortem autoradiografie = coupes met emulsie ontwikkelen zich
als een film in donkere kamer. Donker-licht contrast toont dan de
concentratieverschillen. FOS protene in celnucleus wordt bij
celactivatie actief, het word geproduceerd in de nucleus van een
neuron door respons van synaptische stimulatie. Door het kleuren
van fos kan men zien welke breindelen actief waren. De metabole
activiteit van specifieke hersengebieden kan gemeten worden
PET-scans (position emission tomography). Hierbij wordt de persoon
genjecteerd met een dosis radioactief 2DG. Dan wordt het hoofd van
de persoon in een machine gelijkaardig aan een CT scanner
geplaatst. Wanneer de radioactieve moleculen van 2DG dan vervallen,
stoten ze subatomische partikels, genaamd positronen, uit. Deze
worden gedetecteerd door de scanner. De computer berekent dan een
2D beeld van regio(s) die radioactieve substantie hebben
geabsorbeerd = actieve zones. Daarna produceert het een beeld ba,
ee, schijf in het brein, waarbij het activiteitsniveau van
verschillende gebieden in die schijf wordt getoond. Een absoluut
voordeel = registreert concentratie van chemische stof in
specifieke regios. De nadelen: Duur (De chemische stoffen verliezen
zeer snel hun radioactiviteit Ze worden geproduceerd in een
cyclotroon), lage spatiale resolutie (onscherp beeld), lage
temporele resolutie (betrouwbare emissie registratie / verzerking
vereist minimale tijd (+ 90) >< kortdurende activaties worden
gemist). De methode blijft toch invasief en dus schadelijk. Een
andere methode is de fMRI (Functionele Magnetische Resonantie). Dit
is een verbeterde fMRI, waarbij de beelden zeer snel verkregen
worden en het toelaat het regionale metabolisme te meten door
middel van detectie van de zuurstofniveaus in de bloedvaten van de
hersenen. De fMRi scans hebben een hogere resolutie (spatiaal +
temporeel) dan PET scans, ze werken veel sneller en geven meer
gedetailleerde informatie. Het nadeel is dat ze geen
neurotransmissie traceert en een indirect correlaat meet.
i.
Stimuleren van neurale activiteit
Tot nu toe zagen we methoden die de hersenactiviteit meten. Soms
zullen we echter deze activiteit in diverse gebieden artificieel
wijzigen, om na te gaan welke effecten dit heeft op het gedrag. Bv.
We zagen reeds dat VMH een rol speelt in de voortplanting. Nu is
het zo dat ratten waarvan de eierstokken verwijderd zijn, geen
seksueel gedrag meer vertonen. Misschien is
het zo, dat wanneer we het VMH activeren, dit compenseert voor
het gebrek aan eierstokken en de rat toch seksueel gedrag zal
vertonen? Ja. Men kan neuronen activeren door zowel elektrische als
chemische stimulatie. In het geval van de elektrische stimulatie
dient men elektrische stroom in een specifiek hersengebied toe door
middel van een zeer fijne draad. Op deze manier activeert men de
cellichamen en hun langslopende axonen. Chemische stimulatie wordt
bereikt door middel van de injectie van een excitatorisch
aminozuur, dat bindt op de glutamaatreceptoren, waardoor enkel de
cellichamen of dendrieten van de doelregio worden geactiveert Zeer
specifiek. Het axon wordt hier niet geactiveerd! Deze injecties
kunnen geboren door middel van een apparaat dat permanent aan de
schedel geplaatst wordt, zodat het gedrag van het dier meermaals
geobserveerd kan worden. Dit heet een intracraniale cannule. Het
nadeel aan deze methode is dat het gecompliceerder is dat de
elektrische methode. Een groot voordeel echter is dat de effecten
meer gelokaliseerd zijn, aangezien hierbij het axon niet
geactiveerd wordt. Men kan specifieke neuronenpopulaties selectief
activeren door middel van foto-stimulatie. Dit gebeurt door middel
van een injectie van foto-sensitieve protenen (ChR2 & NpHR).
Deze reageren zeer snel op blauw en geel licht. Wanneer ze dan
belicht wordt door de gepaste frequentie veroorzaakt dit
depolarisatie of hyperpolarisatie van het ionkanaal. Wanneer men
dit koppelt aan gemodificeerde genen laat dit toe om zeer selectief
bepaalde neuronenpopulaties te gaan onderzoeken. Men gebruikt
lichtbundels voor zones die dieper in de hersenen gelegen zijn,
door middel van LED diodes boven de schedelboring, of door een
stereotaxisch implantaat in de optische vezels. Nog een andere
methode is transcranile magnetische stimulatie (TMS). Hier worden
neuronen geactiveerd door een externe spoel die door middel van
magneetpulsen stroom opwekt en bepaalde zones stimuleert. Dit maakt
gebruik van het lokaal (subcraniaal) magnetische veld. Het probleem
hiermee is dat dit alleen corticaal kan gebruikt worden en diepere
gebieden niet gestimuleerd worden. Het voordeel hieraan is dat de
stimulatie erg gelijkaardig is aan de effecten van directe
stimulatie. Deze methode kan toegepast worden bij een regressieve
depressie (= Wanneer men zelfs niet meer communiceert) of bij
psychoses.
Neurochemische methodenStel : We weten dat een bepaalde drug het
gedrag benvloed. Hoe onderzoeken we dan de neurale circuits die
verantwoordelijk zijn voor de effecten van de drug? Hoe lokaliseren
we neuronen met specifieke receptoren of die verantwoordelijk zijn
voor de secretie van een bepaalde stof. Bv. Enkele jaren geleden
ontdekte men dat boeren die blootgesteld waren aan bepaalde soorten
insecticiden, organofosfaten, zeer bizarre en intense dromen
hadden, en zelfs illusies rapporteerden in wakkere toestand. De
verklaring hiervoor is dat de drug de neurale circuits die
verantwoordelijk zijn voor dromen stimuleert. De methoden voor het
opsporen van neuronen met een specifieke secretie zijn : Ten eerste
kunnen we op zoek gaan naar de stof zelf. Bv. Protenen en peptides
kunnen direct gelokaliseerd worden door middel van
immunocytochemische methoden (zie voorgaande). Ten tweede kan men
dit doen de enzymen die de stof produceren op te sporen. Tenslotte
kan men nog het messenger RNA dat betrokken is bij de synthese
opsporen. Dit doet men door radioactief RNA te koppelen aan
mRNA.
Bv. In situ hybridisatie : De productie van RNA dat
complementair is aan een bepaalde messenger RNA zodat men de
messenger RNA kan opsporen Dit betekent : Men maakt gekleurd RNA
aan, dit bindt aan het messenger RNA dat we willen vinden, waarna
we de RNA binding gemakkelijk terugvinden door de kleuring. Men kan
ook de gesecreteerde stoffen zelf gaan opsporen. Dit doet men door
een metalen buisje, uitlopend op een cylindervormige koker met een
selectief doorlaatbaar membraan in de te planten. Door de
diffusiekracht wordt extracellulair vocht in de dialysekoker
gedreven, waarna het vocht voor analyse wordt opgepompt en kan men
de concentratie van de stoffen in het membraan meten. Dit heeft
zeer uitzonderlijk een klinische toepassing, namelijk het monitoren
van concentraties van bepaalde stoffen na een bloeding of
trauma.
Genetische methodenTweelingenstudies : Een sterke methode om de
invloed van erfelijkheid op een bepaalde trek te meten is door
middel van het concordantieniveau te vergelijken tussen monozygote
(eencellige) en dizygote (tweecellige) tweelingen te vergelijken.
Monozygote tweelingen hebben 100 % identieke genotypes, terwijl dit
bij dizygote tweelingen 50 % is. Deze hypothese is gebaseerd op de
waarneming dat genetisch gestuurde kenmerken hogere concordantie
ratios hebben bij monozygote tweelingen. Adoptie onderzoek :
Hierbij gaat men ervan uit dat gedrag een interactie is tussen
genetica en de omgeving (zowel prenataal als postnataal). Hier gaat
men de overeenkomsten met de biologische versus de adoptieouders
onderzoeken. Doelgerichte mutaties : Soms gaat men een gemuteerd
gen in de chromosomen implanten, met als doel om een specifiek
functioneel protene niet wordt aangemaakt. Antisense
oligo-nucleotiden : Hier gaat men een antisense oligo-nucleotide (=
Meestal een gemodificeerde string RNA of DNA) injecteren dat de
proteneproductie, gencodeerd voor een bepaald gen, blokkeert.
Hoofdstuk 2 : Leren en geheugenInleidingLeren refereert naar het
proces waarbij ervaringen ons zenuwstelsel en ons gedrag
veranderen. Deze veranderingen vinden dan plaats in onze
hersenstructuur en zijn eigenlijk dus de veranderingen in de
sterkte tussen synapsverbingen. Deze veranderingen noemt men
herinneringen. Het geheugen wordt gevormd door de consolidatie van
informatie, wat een zeer moeilijk proces is. Leren bestaat in
verschillende vormen. Ten eerste bespreken we hier perceptueel
leren. Dit is de vaardigheid om stimuli die men eerder heeft
gepercipieerd te leren herkennen. De primaire functie van dit type
leren is objecten en situaties te kunnen identificeren en
categoriseren. Perceptueel leren wordt vooral door de visuele - en
de sensorische associatiecortex gedaan. Daarnaast kan men ook leren
door klassieke conditionering. Hierbij leert men een bepaald gedrag
te stellen wanneer een specifieke stimulus wordt gepresenteerd. Een
onbelangrijke stimulus neemt dan de eigenschappen van een
specifieke stimulus over. Zo komt er een associatie tussen beide
stimuli. (Voor meer info, zie boek). Instrumentele
conditionering/operante conditionering houdt in dat bepaalde
gedragingen niet automatisch gebeuren zoals bij de klassieke
conditionering, maar dat ze aangeleerd worden. Dit vergt een
associatie tussen een respons en een stimulus. Het is een flexibele
vorm van leren omdat het een organisme toelaat het gedrag aan te
passen aan de gevolgen van dit gedrag. (voor meer, zie boek)
Motorisch leren : Bij voorbeeld, leren stappen. De laatste vorm van
leren is relationeel leren. Bv. Wanneer men s nachts een kat hoort
miauwen, kan men zich een beeld vormen van hoe een kat eruit ziet.
Zo kan men er dus vanuit gaan dat de neurale circuits in de
auditorische associatie cortex verbonden moeten zijn met de visuele
associatie cortex. Dit bestaat uit 2 vormen : Ruimtelijk leren,
waarbij men objecten eerst moet herkennen en dan hun locatie
relatief ten opzichte van elkaar. De andere vorm is episodisch
leren (of : het autobiografisch geheugen). Dit is zeer complex,
omdat men niet enkel de mensen, plaatsen etc. zich moet herinneren
maar ook de volgorde waarin de gebeurtenissen plaatsvonden. Donald
Hebb formuleerde de dual-trace memory formation De cellulaire basis
van leren. Hij stelt dat : Als neuron A er regelmatig in slaagt om
neuron B te activeren, zal de verbinding tussen beide efficinter
worden. Ook, wanneer groepen neuronen vaak samen actief zijn
verhoogt dit de sterkte van hun interconnectiviteit.
De neurale basis van leren : Synaptische pla sticiteitDe neurale
basis van leren is de communicatie van neuronale informatie via een
synaps. De ontvangende neuronen ontvangen multipele boodschappen
van andere neuronen, en deze boodschappen bepalen dan of er een
actiepotentiaal ontstaat of niet. Vele theorien betreffende het
leren stellen dat langetermijnpotentiatie (=doordat er een hoge
activiteit is gaat de synaptische sterkte tussen 2 neuronen
versterken men gaat leren) en langetermijndepressie ( = doordat er
een lage activiteit is gaat de synaptische sterkte tussen 2
neuronen verminderen men gaat vergeten), de mechanismen van
synaptische plasticiteit, de cellulaire basis van het leren is.
a. Mechanismen van synaptische plasticiteit Synaptische
plasticiteit = Het vermogen van de synaps tussen twee neuronen om
van sterkte te Veranderen Hiermee wordt bedoeld dat de elektrische
prikkelbaarheid van neuronen verandert. Er gebeuren dan
veranderingen in de grootte van het voltage bij het doorgeven van
een signaal in de postsynaptische cel, dit heet het postsynaptische
potentiaal. Dit veroorzaakt een verandering van de intersynaptische
chemische gradint. Wanneer er dan voldoende post-synaptisch
potentiaal is veroorzaakt dit een polarisatie. Een postsynaptische
respons kan zowel exciterend of inhiberend zijn. Dit is afhankelijk
van het type kanaal dat gekoppeld is aan een receptor. Bv. AMPA en
niet-NMDA reageren snel, maar NMDA reageert trager. Daarnaast is de
respons ook afhankelijk van de ionenconcentratie zowel binnen als
buiten de cel (dit heet de drempelwaarde). Deze drempelwaarde mot
eerst overschreden worden voor er actie ondernomen wordt, dit
bepaald de depolarisatie. De langetermijnpotentatie (LTP) is een
versterking van een synaptische verbinding tussen twee neuronen
door activatie van een pre- en postsynaptisch neuron. Dit is dus
een toename van het postsynaptisch antwoord na een korte periode
van een hoogfrequente stimulatie aan de synaps van een neuron. Het
mechanisme van het potentiatie-effect omvat een toename van calcium
in het postsynaptische uiteinde en een verhoogde gevoeligheid voor
glutamaat. Chemische transmissie gebeurt in 2 stappen : Eerst is er
de transmissiestap met vrijgave van de neurotransmitters door de
presynaptische cel in de synaptische spleet. Daarna volgt de
receptieve stap, waarbij de neurotransmitter aan de postsynaptische
cel wordt gebonden via een chemische receptorzijde. Dus : LTP = Een
verhoging van de doeltreffendheid van een synaps ; Herhaalde
stimulatie van een synaps leidt tot een verhoging van een
excitatorisch postsynaptisch potentiaal (EPSP) en van de
gevoeligheid voor neurotransmitters. Een van deze neurotransmitters
is glutamaat. Dit glutamaat veroorzaakt de calcium instroom.
Glutamaat heeft zowel snelle exciterende receptoren (AMPA of
non-NMDA) als trage potentiaalafhankelijke exciterende receptoren
(NMDA, dit gaat traag omdat geen enkele stof er onmiddellijk in kan
omdat er een magnesium stop op de doorgang zit van het kanaal, pas
als het ion kanaal voldoende word gestimuleerd gaat de calcium weg
en kunnen de stoffen door). Een kortdurend LTP heeft enkel
kortetermijn effecten. Zowel langetermijnpotentiatie als depressie
is mogelijk. Dit is enkel gebaseerd op veranderingen in de
waarschijnlijkheid van de presynaptische actiepotentialen. Een
langdurend LTP duurt meer dan enkele uren. Enkel de synapsen die
actief zijn wanneer het postsynaptische membraan gedepolariseerd is
worden dan versterkt, maar protenesynthese is nodig. LTP initieert
2 processen. Ten eerste produceert het protenes door synthese van
messenger RNA in de ribosomen in de nucleus en van de cel en in de
dendrieten. Ten tweede produceert het een chemische tag/adres in de
dendritische uitlopers waar de LTP plaatsvindt, zodat de protenes
naar een specifieke synaps gaan. De nieuwe protenes dringen eerst
door de dendrieten van de cel en worden opgenomen door tags en
gebruikt om LTP te voorzien.
Elektrische stimulatie van circuits binnen de hippocampus kunnen
leiden tot langetermijn synaptische veranderingen die lijken
verantwoordelijk te zijn voor het leren. Lomo vond dat intense
elektrische stimulatie van axonen die leiden naar de entorhinale
cortex naar de dentate gyrus een lange termijn stijging in de
grootte van excitatorische postsynaptische potentialen in de
postsynaptische neuronen veroorzaakt. Dit noemt men de lange
termijnspotentiatie. De anatomie van de hippocampus : De
hippocampale formatie is een gespecialiseerd gebied van de
limbische cortex, gelokaliseerd in de temporele lob. Omdat de
hippocampale formatie gevouwd is in n dimensie, en dan geplooid in
een andere heeft het een complexe 3 dimensionale vorm. De
hippocampale formatie bestaat uit het subiculaire complex, de
hippocampus zelf en dentate gyrus. LTP in de hippocampus : Het
bovenste gekromde deel van de hippocampus wordt de Ammonshoorn
genoemd en bestaat uit 4 kerngebieden : De CA1, CA2, CA3 en CA4
velden. De schors van de CA1, CA2 en CA3 velden bevat voornamelijk
piramidecellen. De gyrus dentatus bevat graankorrelcellen. Het
grootste deel van de input en output van de hippocampale formatie
worden gekanaliseerd door de entorhinale cortex. Neuronen in de
entorhinale cortex brengen binnenkomende informatie naar de
graankorrelcellen van de gyrus dentatus door middel van een bundel
van axonen die het perforante pad genoemd wordt. Deze neuronen
zenden dan de axonen in veld CA3 van de hippocampus zelf. De
hippocampus wordt ook wel Ammonshoorn genoemd. De uiteinden van de
vezels van de dentate gyrus vormen synapsen met de dendritische
stekels van de piramidecellen in CA3. De axonen van CA3
piramidecellen vertakken in twee richtingen. 1 vertakking eindigt
in het nabijgelegen veld CA1, waar het synapsen vormt met de
dendritische stekels van andere piramidecellen. De andere
vertakking gaat verder naar structuren in het basale voorbrein, het
septum en de mamillaire lichamen. Een ander axonensysteem verbindt
CA1 piramidecellen met hun tegenhangers aan de tegenovergestelde
kant van de hersenen. CA1 piramidecellen zorgen voor de primaire
output van de hippocampus : Zij zenden axonen naar neuronen in het
subiculaire complex, wiens axonen uit de hippocampale formatie
projecteren naar de entorhinale cortex en ook door de fimbria naar
het basale voorbrein. Een typische procedure voor de meting van LTP
: Een stimulerende elektrode wordt geplaatst tussen de axonen in
het perforante pad, en een registrerende elektrode wordt in de
dentate gyrus geplaatst, naast de graankorrelcellen die input van
de axonen krijgen. De axonen van deze graankorrelcellen maken
vervolgens als mosvezels synaptische contacten met dendrieten van
de piramidecellen in het CA3 veld. De CA-3 axonen van de
piramidecellen splitsen zich in twee richtingen: De CA3 axonen van
het ene deel verlaten de hippocampus via een uitstulping aan de
onderzijde van de hippocampus: De zogeheten fimbria doorheen de
fornix naar structuren in de basale voorhersenen hetgeen het septum
en het mammilaire lichaam insluit. De CA3 axonen van het andere
deel het collateraal van Schaffer, projecteren naar de
piramidecellen van CA1 in de
ammonshoorn. CA1 axonen projecteren tenslotte naar het subiculum
en voorzien deprimaire output van de hippocampus. Niet associatieve
langetermijnspotentiatie gaat als volgt : Het gaat om LTP dat een
additief effect vereist: door een serie van pulsen op een hoge
snelheid depolariseert het membraan =vlugge stimulatie
depolariseert het membraan. Dit kan van minuten tot maanden duren
na herhaalde stimulatie, op verschillende plaatsen: Hippocampus,
visuele cortex, auditieve cortex, motorische cortex. LTP door
hoogfrequente stimulatie van de axonen door een trein van 100 Hz
gedurende 1-> seconden. = veroorzaakt activatie van
postsynaptische cel (weefselsnede). Normaal gesproken zal alleen
snelle stimulatie (via pulsentrein) leiden tot depolarisatie
(vuren) van cellen in CA1, maar dezelfde stimulatie op een
laag-frequente manier zal dit niet doen (ev. LTD) = activatie van
de synaps, o.i. van neurotransmitters = depolarisatie van het
postsynaptisch neuron = summatie-effect door successieve EPSPen.
Maar associatieve LTP vereist echter een extra fenomeen.
Associatieve LTP = Associatie tussen twee prikkels, bijvoorbeeld
een zwakke en een sterke puls, die gelijktijdig of kort na elkaar
op verschillende locaties van het presynaptisch membraan worden
aangeboden. Normaal gesproken zal alleen de sterke puls (of
pulsentrein) leiden tot depolarisatie (vuren) van cellen in CA1.
Als echter een zwakke puls gelijktijdig met (of kort na) de sterke
puls wordt aangeboden, blijkt ook de reactie op de zwakke puls
versterkt te worden: blijkbaar is nu ook de synaps van de zwakke
puls gepotentieerd. Gelijktijdige stimulatie van zwakke en sterke
synaps op een neuron versterkt ook de zwakke synaps: blijkbaar is
nu ook de synaps van de zwakke puls gepotentieerd. Verschillende
studies hebben aangetoond dat synaptische versterking ontstaat
wanneer molecules van de neurotransmitter met postsynaptische
receptoren gelokaliseerd in een dendritische spine dat al
gedepolariseerd is. Een studie van Kelso, Ganong, & Brown,
(1986) toont aan dat bij depolarisatie van de CA1 neuronen (door
een micro-electrode te gebruiken) en gelijktijdige stimulatie van
de axonen (=axonaal actiepotentiaal) die synapsen vormden met de
neuronen, de synapsen sterker werden. Deze synaptische versterking
vond niet plaats wanneer de twee processen op verschillende
tijdstippen doorgingen. De verklaring voor dit fenomeen ligt in de
karakteristieken van een speciaal type glutamaatreceptor. De NMDA
receptor heeft enkele unieke eigenschappen. Men vindt deze in de
hippocampale formatie, vooral in het CA1 veld. Het dankt zijn naam
aan de stof waardoor het geactiveerd wordt, namelijk N-methyl-D
aspartaat. De NMDA
receptor controleert een Ca2+ ionenkanaal. Dit kanaal wordt
normaal gezien geblokeerd door Mg2 waardoor de calciumionen niet
kunnen binnenstromen, zelfs wanneer de receptor gestimuleerd wordt
door glutamaat. Maar, wanneer het postsynaptisch membraan
gedepolariseerd is, wordt het Mg2+ uit het ionenkanaal geworpen,
waarna het kanaal vrij is om Ca2+ ionen toe te laten. Dus,
calciumionen kunnen de cel binnen door de kanalen die door de
NMDA receptoren gecontroleerd zijn enkel wanneer glutamaat aanwezig
is en als het postsynaptisch membraan gedepolariseerd is. Dit
betekent dat het NMDA gecontroleerd kanaal zowel neurotransmitter-
als voltagegevoelig is. We hebben reeds geleerd dat enkel axonen
actiepotentialen kunnen produceren, maar : Piramidecellen in CA1
produceren ook dentritische actiepotentialen! Wanneer een axon van
een piramidecel namelijk vuurt worden ook de dendrieten kort
gedepolariseerd via een soort backwash, waardoor het magnesiumblok
van de NMDA-receptoren verwijderd wordt en er Ca2+ kan instromen.
De depolarisatie van de postsynaptische cel triggert ook een
actiepotentiaal in de dendriet, die zich voorplant terug in de
dendriet en alle Mg2+ wegstoot. Een studie van Magee en Johnston
toonde aan dat het simulatane voorkomen van een synaptische
activatie en een dendritisch potentiaal de synaps versterkt. (zie
boek) Celbiologen hebben ontdekt dat het calcium-ion gebruikt wordt
door vele cellen als second messenger die vele enzymes en
biochemische processen triggert. Verder is het duidelijk dat AP5 (2
amino 5 phosphono pentanoate) een chemische stof is die NMDA
receptoren blokkeert en ervoor zorgt dat calciumionen niet kunnen
binnendringen.
Mechanismen van synaptische plasticiteitWat is verantwoordelijk
voor de stijging in synaptische sterkte die voorkomt tijdens een
LTP? 1. Onderzoek wijst erop dat de versterking van een individuele
synaps verwezenlijkt lijkt te zijn door de insertie van additionele
AMPA-receptoren dit zijn non-NMDA glutamaat receptoren- in het
postsynaptische membraan van de dentritische spine. Deze receptoren
controleren de natriumkanalen, dus wanneer ze geactiveerd worden
door glutamaat produceren de EPSPs in het membraan van de
dendritische spine. Daarom, omdat er meer AMPA receptoren aanwezig
zijn, veroorzaakt de vrijlating van glutamaat door de terminale
uiteinden een groter EPSP. Maar hoe zorgen de binnenkomende
calciumionen in de dendritische spine ervoor dat de AMPA receptoren
in het postsynaptische membraan bewegen? De sterke influx van Ca2+
in het postsynaptische uiteinde veroorzaakt de activatie van twee
calcium-afhankelijke protene-kinases: Ca2+calmodulinekinase en
protenekinase C. CaM-KII is een calciumafhankelijk enzyme in de
dendriet dat inactief blijft tot wanneer een calciumion zich ermee
bindt. Deze kinase agereert dan postsynaptisch door nieuwe
AMPA-receptoren in de postsynaptische uitlopers te induceren
hetgeen de gevoeligheid voor glutamaat verhoogt. Deze beweging van
AMPA-receptoren gebeurt niet wanneer AP5
(2Amino-5-fosfonopentanoaat) de NMDA-receptoren blokkeert. AP5
verhindert nieuwe LTP, maar onderbreekt geen LTP wanneer deze reeds
voltrokken is. Het blokkeert de Ca++ tijdens LTP door de NMDA
receptoren te blokkeren. CaM-KII heeft nog een bijzondere
eigenschap: Het kan actief worden op zichzelf zonder verder calcium
nodig te hebben door autofosforylering. Eens de autofosforylering
is voltrokken, blijft de CaM-KII op zichzelf actief en heeft niet
langer calcium nodig zelfs nadat de receptoren afgesloten zijn en
het calcium verdwenen is. Nadat LTP genduceerd is, verzamelt
CaM-KII in de postsynaptische spleet van de dendritische uitlopers
waar de postsynaptische receptoren gelokaliseerd zijn. CaM-KII
activeert ook een retrograde messenger genererend systeem (RMGS)
dat NO (nitride-oxide) produceert als een gasachtige
neurotransmitter waar het het presynaptische axon informeert over
wat er postsynaptisch gebeurt. 2. Een tweede verandering dat LTP
veroorzaakt is een verandering van de synaptische structuur. Buchs
and Muller (1996) vonden dat na LTP, uitlopers geperforeerde
synapsen met de
presynaptische uiteinden vormen. Dus: Geperforeerde synapsen
zijn een kenmerk van versterkte synapsen. Ganeshina et al. (2004)
vonden dat de postsynaptische densiteit van alle geperforeerde
synapsen AMPA receptoren bevatten, in vergelijking met 64% van de
niet geperforeerde synapsen. Daarnaast merkten ze dat het aantal
geperforeerde synapse vergrootten binnen de15 en de 30 minuten na
LTP, maar dat het aantal van deze synapsen weer kan dalen.
Misschien zijn de geperforeerde synapsen een intermediaire stap in
de productie van de splijting van een enkelvoudig synaps in twee of
meer synapsen. 3. Onderzoekers geloven dat LTP ook een verschillend
type van synaptische modificaties met zich meebrengt :
Presynaptische veranderingen, zoals een verhoging in de hoeveelheid
glutamaat vrijgegeven in het uiteinde. Maar hoe kan een
postsynaptisch proces in de dendritische uitlopers, presynaptische
veranderingen veroorzaken? Een mogelijk antwoord hierop komt voort
uit de ontdekking dat calcium nog een ander effect heeft: Bij de
influx activeert het het calciumgevoelige enzyme: NOS
(nitride-oxide-synthase). NOS verlaat de cel en ageert als een
kortdurende retrograde messenger die naar de presynaptische cel
gaat waar het de synaptische efficintie bepaalt. NO diffundeert als
een retrograde transmitter van het postsynaptisch neuron terug naar
het presynaptische neuron waar het de veranderingen in synaptische
efficintie bepaalt.
Langetermijn depressie (LTD)Lage frequentiestimulatie van de
synaptische inputs van een cel kan eerder hun sterkte doen dalen
dan doen stijgen. Dit fenomeen, gekend als Lange termijn depressie
speelt ook een rol bij het leren. Geheugenopslag = proces van
neurale circuits waarbij synapsen worden versterkt en andere
verzwakt: LTD speelt ook een rol bij leren. LTD = langdurende
daling in exciteerbaarheid van een neuron voor een specifieke
synaptische input, veroorzaakt door een stimulatie van de terminale
knoop terwijl het postsynaptisch membraan gehyperpolariseerd of
slechts licht gedepolariseerd is. LTD laat het aantal AMPA
receptoren in postsynaptisch membraan van dendritic spine dalen Bij
lage frequentie stimulatie van synapsen van pyramidale cellen in de
CA1 streek produceert LTD = een kleine maar langerdurende verhoging
van het intracellulair Ca2. Dit brengt een matige tot kleine
toename intracellulair Ca2+ en NMDA receptortype dat weinig Ca2+
doorlaat teweeg. Bij intense korte hoge frequentie stimulering: LTP
is er een grote toename intracellulair Ca2+ en een NMDA
receptortype dat veel Ca2+ doorlaat. Het verschil in Ca2+ zou
bepalend zijn voor onderscheid LTP LTD. Associatieve LTD: wanneer
de synaptische input geactiveerd is op hetzelfde moment dat het
postsynaptisch membraan slechts zwak gedepolariseerd is of
gehyperpolariseerd is = een vermindering van het aantal
AMPA-receptoren in het postsynaptische membraan van de dendritische
uitlopers. Gedurende de LTD worden de AMPA receptoren in de
dendritische uitlopers verwijderd van de uitlopers in de vesikels.
Een langetermijn -vermindering in de prikkelbaarheid : Bvb.
presynaptisch neuron is niet actief of het postsynaptisch neuron
wordt actief (door een ander neuron) De synaps tussen hen verzwakt.
Zowel LTP en LTD worden verhinderd door AP5,
(2Amino-5-fosfonopentanoaat) een NMDA receptor-blokker.
Hoofdstuk 3 : Leren en geheugen : Visueel lerenDe stimulusWe
verkrijgen informatie over onze omgeving van de sensorische
receptoren, dit zijn gespecialiseerde neuronen die verschillende
fysische gebeurtenissen detecteren. Een prikkel moet eerst
gedentificeerd worden, wat geheugenactivatie vereist, en daaruit
wordt een perceptie gevormd. De informatie van de verschillende
zintuigen (auditief, visueel, ) wordt gentegreerd in de
associatiecortex. Wanneer men beelden associeert met geluiden wordt
ook de auditieve associatiecortex actief. De identificatie en
categorisatie van een stimulus gebeurt in de temporale
associatiecortex. Onze cortex bestaat uit 4 kwabben : De frontale,
de parietale, de temporale en de occipitale kwab. Visueel leren =
De capaciteit om stimuli te leren herkennen die we voordien reeds
gezien hebben. De functie ervan is het identificeren en
categoriseren van objecten en situaties. Perceptueel leren houdt
veranderingen in van synaptische connecties in de visuele
associatiecortex. Het oog detecteert eerst de aanwezigheid van
licht ( = Een smalle band van het spectrum van elektromagnetische
radiatie 380-760 nanometer). De reeks van golflengtes die we licht
noemen is niet kwalitatief verschillend van de rest van het
electromagnetisch spectrum: het is eenvoudigweg het deel van het
continuum dat we als mensen kunnen zien. De waargenomen kleur van
licht wordt bepaald door 3 dimensies : 1. De kleur (blauw-rood-)
wordt bepaald door de golflengte. Het zichtbaar spectrum omvat een
reeks van kleuren die onze ogen kunnen detecteren. 2. De helderheid
wordt bepaald door de variatie aan intensiteit van de
elektromagnetische variatie. 3. De saturatie (= Relatieve puurheid
van het licht dat waargenomen wordt). Licht reist met een snelheid
van 300.000 kilometer per seconde. Tragere oscillaties leiden tot
langere golflengtes, snellere oscillaties leiden tot kortere
golflengtes.
Anatomie van het visuele systeemOm te kunnen zien, moet een
beeld gefocust zijn op de retina. Dit beeld veroorzaakt
veranderingen in de elektrische activiteit van miljoenen neuronen
in de retina, wat resulteert in boodschappen die door de optische
zenuwen naar de rest van het brein worden gezonden. Het oog is 18
millimeter groot bij een pasgeborene, 19,5 mm bij een kind en 24
tot 25 mm bij een volwassene (dit is 2/3 van een pingpongbal).
Orbit of socket = De beenderige holte net voor de schedel waarin de
ogen zich bevinden. Een mens heeft 6 soorten oogspieren, maar die
zijn niet te kennen. De ogen Het oog en de hersenen zijn verbonden
door : 1. De optische zenuw : Bestaat uit 1 miljoen axonen en geeft
de info uit 1 oog verder door naar de hersenen. 2. Het optisch
chiasme = Hier kruisen de 2 banen uit de ogen. 3. De nucleus
suprachiasmaticus 4. De colliculi superior en de 5. Tractus
opticus: Na de kruising in het optisch chiasme spreekt men van de
tractus opticus.
De structuur van het oog bestaat uit :1. De Sclera: Dit is een
dikke (1mm), taaie structuur. Het is het witte weefsel van het oog.
2. De conjunctiva: Slijmerige membranen die aansluiten aan de
oogleden en de ogen beschermen. 3. Cornea : Vooraan is de sclera
lichtdoorlatend, de cornea is de transparante buitenkant van het
oog dat licht verzamelt (geeft refractie). 4. Chorod = Laag
achteraan in het oog, tegen de scler, is 0.2 mm dik. Bij de mens is
deze zwart en zorgt voor absorptie (anders bij nachtdieren). Ze
bevat veel bloedvaten. 5. Pupil : Aanpasbare opening in de iris die
de hoeveelheid licht regelt die het oog binnengaat (vergelijkbaar
met het diafragma van een camera). Indien er weinig licht is openen
pupil en omgekeerd volgens reflexmatig principe, genaamd de Whytts
reflex. 6. De iris = Gepigmenteerde ring van spiertjes (2 gladde
spieren-sphincter/dilator) die zich net achter de cornea bevindt.
7. De lens : De lens is gesitueerd onmiddellijk achter de iris, en
bestaat uit transparante ajuinachtige lagen. De vorm kan veranderen
door de contracties van de ciliaire spieren = accommodatie. 8.
Retina : In de retina zijn er receptorcellen: de staafjes en de
kegeltjes of defotoreceptoren (120 miljoen staafjes, 6 miljoen
kegeltjes). 9. Fovea = De centrale regio van de retina , medieert
het meest acute zicht, onze capaciteit om licht op verschillende
golflengtes te onderscheiden en bevat enkel kegeltjes. 10. Optische
schijf = Waar de axonen visuele informatie doorgeven en de
informatie het oog verlaat via de optische zenuwen. Fotoreceptoren
Fotoreceptoren zijn lichtgevoelige receptoren. Ze bestaan zowel in
staafjes (gevoelig voor helder/donker), waarvan we er ongeveer
120-130 miljoen van hebben, en in lange dunne cylindervormige
kegeltjes (gevoelig voor kleuren/scherpte,), waarvan we er ongeveer
5-8 miljoen hebben. In het donker ziet men geen kleuren omdat dan
enkel de staafjes aan het werk zijn.
Codering van visuele informatie in de RetinaDetails van het
retinale circuit De retina is verdeeld in drie lagen: De
fotoreceptieve laag, de bipolaire cellaag en de ganglioncellaag. De
retina omvat horizontale cellen en amacrine cellen = beide cellen
voeren informatie in een richting parallel aan de oppervlakte van
de retina en kunnen dus boodschappen van naast elkaar gelegen
fotoreceptoren combineren. Bipolaire cellen : Bipolaire neuronen
bevinden zich in de middenste laag van de retina, ze krijgen info
van de fotoreceptoren en geven deze door aan de ganglioncellen
(synapteren ermee). Ganglioncellen = Een neuron dat visuele
informatie bekomt van de bipolaire cellen. De axonen van deze
cellen gaan de optische zenuw vormen. Horizontale cellen = Neuronen
in de retina die de nabijgelegen fotoreceptoren verbindt met de
processen van de bipolaire cellen. Amacrine cellen = Neuronen in de
retina die de nabijgelegen ganglioncellen en de processen van de
bipolaire cellen vergelijken. Ze vergelijken de informatie uit
naast elkaar gelegen gezichtsveldjes met elkaar en
dempen de signalen als ze veel op elkaar lijken, of als er
steeds hetzelfde signaal doorkomt. Stukjes beeld die afwijken van
hun omgeving krijgen zo extra nadruk en veranderingen in de tijd
ook. Circuit bij de inval van licht: perceptie Een keten van
gebeurtenissen is verantwoordelijk voor de visuele perceptie. De
eerste stap in deze keten is de productie van fotopigment.
Fotopigmenten zijn speciale moleculen die ingebed zijn in het
membraan van de lamellae (= Dunne plaatjes membraan). De moleculen
bestaan uit 2 delen : Een opsine (een protene), waarvan er
verschillende vormen bestaan (bv. Het fotopigment van menselijke
staafjes is rhodopsine). Daarnaast bestaan de moleculen ook nog uit
een retinaal (een lipide), dat gesynthetiseerd wordt door vitamine
A. Wanneer een molecule van rhodopsine wordt blootgesteld aan
licht, splitst het fotopigment in twee compenenten :
Rod-(staafjes)-opsine en retinaal. De rhodopsine verandert dan van
kleur Van rozig naar geel, het fotopigment verbleekt door het ligt.
De splitsing van het fotopigment veroorzaakt een verandering in het
membraanpotentiaal van de fotoreceptor, wat de snelheid waarmee de
fotoreceptor zijn neurotransmitter glutamaat vrijgeeft, wijzigt.
(Fotoreceptoren voorzien input voor zowel de bipolaire cellen als
de horizontale cellen die zelf geen actiepotentiaal produceren,maar
wel neurotransmitters (glutamaat) produceren onder invloed van het
membraanpotentiaal). Bij depolarisatie wordt glutamaat vrijgegeven
door de fotoreceptor. Bij hyperpolarisatie vermindert de vrijgave
van glutamaat door de fotoreceptor. We bekijken het in
vereenvoudigde vorm : Wanneer er geen lichtinval is, is er continue
vrijgave van glutamaat door de fotoreceptorcellen, hetgeen zich op
de inhiberende metabotrope glutamaatreceptoren in de bipolaire
cellen- de tweede cellaag-bindt. (=hyperpolarisatie van het
membraan van de bipolaire cel=geen actiepotentiaal). Wanneer licht
op een fotoreceptor invalt, gaat de rhodopsine molecule zich
splitsen waardoor er een hyperpolarisatie ontstaat vd fotoreceptor
waardoor de fotoreceptor minder neurotranmitter (glutamaat)
vrijgeeft. Doordat er minder glutamaat bindt met de inhiberende
receptoren van de bipolaire cellen vermindert de inhiberende
kracht, en gaat het membraan van de bipolaire cellen depolariseren.
De depolarisatie zorgt ervoor dat er meer neurotransmitter
(glutamaat) wordt vrijgegeven in de synaps met de ganglioncellen.
De ganglion cellen gaan daardoor sneller vuren, of met andere
woorden meer actiepotentialen produceren.
Analyse van de visuele informatie: Rol van de striate
cortexVerbindingen tussen het oog en de hersenen De axonen van de
retinale ganglioncellen brengen informatie naar de rest van de
hersenen. Deze dalen af langs de optische zenuwen en bereiken de
(dorsale) laterale geniculate nucleus (LGN) Een nucleus in de
thalamus. De LGN omvat lagen van neuronen, die elk input ontvangen
van slechts 1 oog. Zo zijn er de magnocellulaire lagen (de 2
binnenste lagen), die het magnocellulaire pad vormen. Daarnaast
bestaan er de parvocellulaire lagen of het parvocellulaire pad (de
4 buitenste lagen) en de koniocellulaire lagen, die men ventraal
van elk van de magnocellulaire en parvocellulaire lagen vindt. Elk
van deze lagen is verantwoordelijk voor de analyse van
verschillende types van visuele informatie. De neuronen in het LGN
zenden zijn axonen doorheen een pad naar de primaire visuele
cortex, ook wel de striate cortex genoemd. Na een eerste analyse
worden de kenmerken van de visuele scene
naar het tweede niveau van de visuele associatiecortex
geprojecteerd de secundaire visuele cortex of de extrastriate
cortex met twee routes: 1) Dorsale paritale route: Waar?: Zorgt
voor de perceptie van de locatie van objecten (projecteert dorsaal
in de posterieure parietale cortex). Deze is verantwoordelijk voor
de sturing van handelingen, bewegingen en de waarneming van positie
(via het magnucellulair visueel pad). 2) Ventrale temporale route:
Wat? : Is verantwoordelijk voor objectherkenning (projecteert
ventraal naar de inferieure temporaalkwab). Deze herkent plaatsen,
gezichten, kleur, objecten en vorm (via het parvocellulair visueel
pad). De activatie van de sensorische cortex vormt de readout van
het perceptuele geheugen.
Analyse van visuele informatie: rol van de visuele
associatiecortexRecent onderzoek toont aan dat de herinnering van
visuele of auditieve informatie de passende regio van de
sensorische associatiecortex activeert. In een studie van Wheeler
et al. (2000) werden aan de personen 40 geprinte woorden zoals HOND
gepresenteerd, gevolgd door beelden of geluiden zoals een beeld van
een hond of het geluid van een blaffende hond. Subjecten dienden de
paren stimuli te leren. Gedurende de scan werden geen beelden, maar
wel geprinte woorden die de beelden of de auditieve stimuli
uitlokten getoond. Woorden die gepaard gingen met visuele
informatie zorgen dan voor activatie van de visuele
associatiecortex. Woorden die gepaard gingen met auditieve
informatie zorgden voor activatie van de auditieve
associatiecortex. Visuele objectwaarneming Het ventrale visuele
systeem verloopt van het netvlies over het chiasma (kruising van de
kijkzenuwen) en de thalamus in de primaire hersenschors, (OC)
occipitale cortex: analyse van kenmerken zoals kleuren en vormen.
Eerst in het verdere verloop via de secundaire hersenschors (boven
de primaire) ontstaat er in de eindregio van de inferotemporale
cortex (ITC) de waarneming v. discrete objekten. Hoe weet men nu
dat deze twee waarnemingssystemen bestaan? De volgende evidentie is
hiervoor gevonden : Een patient met lesie in de ventrale
(occipito-temporaal) systeem kon objecten niet herkennen (visuele
objectagnosie). Hij was ook niet in staat, de vingers
overeenkomstig een bepaald
getekend object te spreiden. Werd hij/zij gevraagd het object te
grijpen, spreidden zij "automatisch" de vingers met een aangepaste
afstand. Agnosie = (afgeleid van het Griekse: agnosia of 'zonder
kennis) Het verlies van het vermogen om personen, voorwerpen,
geluiden, reuk etc. te herkennen, terwijl de zintuiglijke
waarneming wel intact is en er geen sprake is van significant
geheugenverlies over de betreffende waarneming. De oorzaak is een
hersenletsel, een psychische aandoening, of een neurologische
aandoening zoals bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer. Perceptueel
korte-termijngeheugen : De herkenning van iets is noodzakelijk,
maar soms moeten we een waarneming even vasthouden om bepaalde
dingen in te schatten, zoals afstanden. Het leren van iets gaat
gepaard met een synaptische verandering in de specifieke regio van
de sensorische associatiecortex die nieuwe circuits van neuronen
maken. De herkenning van een stimulus gebeurt wanneer een bepaald
set van neuronale circuits worden geactiveerd. Het
kortetermijngeheugen = activiteit van deze circuits, ook als de
stimulus verdwenen is. Visueel leren van gezichten gebeurt in de
fusiforme faceregion van de visuele associatiecortex. Herkenning
houdt de activatie van deze circuits in. Herinnering is de continue
activatie van deze circuits, ook wanneer de stimulus afwezig is,
door associatie met een andere stimulus. Ranganath et al. (2004)
vonden evidentie voor een kortetermijngeheugen voor specifieke
gezichten en plaatsen geassocieerd met twee verschillende regios
van de ventrale stroom van de visuele associatiecortex. Bij
voorbeeld : Twee regios van de ventrale stroom: 1. Fusiform area:
gezichten En de 2. Parahippocampale area: plaatsen. Bij
transcraniale magnetische stimulatie (TMS) van de associatiecortex
blijkt dat de stimulatie van: 1. de ventrale stroom interfereerde
met het kortetermijngeheugen voor visuele patronen 2. de stimulatie
van de dorsale stroom interfereerde met het kortetermijngeheugen
voor locatie. Perceptueel kortetermijngeheugen impliceert naast de
sensorische associatiecortex ook nog andere area zoals de
prefrontale cortex. De prefrontale cortex is betrokken bij het
kortetermijngeheugen voor alle zintuiglijke verwerkingen. In een
fMRI-studie van Courtney et al. (1998) vond men activatie van de
prefrontale cortex tijdens een delayed matching task: De
dorsolaterale cortex werd actief bij de presentatie van
verschillende patronen. De inferieure prefrontale cortex werd
actief bij de presentatie van bepaalde spatiale locaties.
Bottom-up en top down verwerkingHoe herkennen we informatie? Dit
kan ofwel via een bottom-upmechanisme (data-driven, Van sensorische
informatie naar een interpretatie) of via een top-downmechanisme
(concept-driven Kennis gebruiken om sensorische informatie te
interpreteren, hypothese testen.) Mechanismen : Saccades (=of
oogsprong is een snelle beweging van de ogen die tot doel heeft een
nieuw fixatiepunt te vinden. Ze duren 25 tot 100 miliseconden.)
Coperatieve bewegingen en volgende bewegingen. Theorie van
objectherkenning : View dependant theories : Maken een onderscheid
tussen 1. viewercentered representatie: zoals het object er van een
bepaald gezichtspunt uitziet (2D) en 2. objectcentered
representatie: zoals het object in elkaar zit (3D). View
independent theories maken dit onderscheid niet. Illusoire
contouren : Bottom-up verklaring: de hersenen reageren op de
discontinue rand alsof het continu is. Top-down verklaring: We
willen
een geheel zien: er moet dus een driehoek aanwezig zijn. Deze
driehoek wordt vervolgens gemaakt door het perceptuele systeem.
Conclusies : Dus : Zowel top-down als bottom up processen ; Actieve
informatieverwerking ; Belangrijk: interactie met omgeving ; Op
verschillende momenten (locatie) van verwerking: andere processen ;
Doel is objectconstantie ; Later in het proces van de consolidatie
van de perceptuele informatie ontstaat er een reconstructie van het
beeld vanuit een netwerkachtige communicatie in en tussen de
betrokken hersenarea. (ZIE SLIDES)
Hoofdstuk 4 : Relationeel lerenRelationeel leren = Het leren van
relaties tussen stimuli. Dit soort leren vereist connectie tussen
de verschillende gebieden van de associatiecortex. Spatiaal leren =
Het leren van de relaties tussen spatiale stimuli. (Ruimtelijk
overzicht door middel van de afstandelijke relatie van een object
ten opzichte van andere objecten). De meest complexe vorm van leren
is het leren begrijpen van de relaties tussen indrukken of prikkels
in onze omgeving Bij voorbeeld de voorwerpen binnen een kamer en
hun ruimtelijke relaties. Dit heeft ook betrekking op de relatie
tussen episodes ( = gebeurtenissen) die in de tijd plaatsvinden, of
de relatie tussen prikkels die afkomstig zijn van verschillende
zintuigen (geluid, tast, )
Het geheugen en amnesieAnterograde amnesie Anterograde amnesie =
Dit is amnesie voor gebeurtenissen die zich voordoen na een
bepaalde stoornis van de hersenen, bij voorbeeld na een
hersentrauma of bepaalde degeneratieve hersenstoornissen. Hierbij
blijft het lange termijngeheugen wel intact, maar men kan geen
nieuwe informatie opslaan. Gegevens van voor het trauma kan men
zich nog wel herinneren. Wanneer het korte termijngeheugen
beschadigd is kan men in extreme gevallen geen gesprekken meer
voeren. (Belangrijkste casestudy : H.M. Zie boek) De primaire
oorzaak van anterograde amnesie is schade aan de aan bepaalde
gebieden in de temporale cortex, zoals de hippocampale formatie.
Een anterograde amnesie voor expliciete herinneringen, overwegend
episodisch van aard ontstaat door problemen in het
kortetermijngeheugen ontstaan door inprentingsstoornissen. Vanaf
het begin van het ontstaan is hij/zij niet of bijna niet in staat
nieuwe informatie (zowel verbaal als non-verbaal) (afhankelijk van
de ernst) op te slaan Een voorbeeld van deze soort amnesie is het
Korsakov-syndroom : Dit is een extreme vorm van anterograde
amnesie. De patinten lijken niet in staat te zijn nieuwe
herinneringen te vormen, hoewel ze zich de oude kunnen herinneren.
Het leidt tot het verlies van het declaratieve geheugen,
vergelijkbaar met schade aan de temporele lob. De hersenschade die
hiervan de oorzaak is, is vaak een resultaat van alcoholmisbruik.
Het syndroom is gekenmerkt door vergaande lesies van het mediale
diencephalon (de mediale thalamus en de hypothalamus) en
enkelvoudige beschadigingen van verschillende andere gebieden, in
hetbijzonder van de neocortex en het cerebellum. Een belangrijk
symptoom van dit syndroom zijn confabulaties. Wanneer men een vraag
stelt waarop de patint zich het antwoord niet kan herinneren,
verzint men een verhaal. Het verhaal kan dan een mengeling zijn van
waargebeurde en verzonnen gebeurtenissen. Confabuleren doet men
niet opzettelijk, men gelooft zelf dat het verhaal echt gebeurd is.
Een ander voorbeeld is de ziekte van Alzheimer. Hierbij komt eerst
anterograde, en later retrograde amnesie aan te pas. De ziekte
begint entorhinaal, waarna ze uitbreidt naar de hippocampus. Er is
een sterke atrofie over geheel het brein, vooral in de hippocampus.
De oorzaak is een ophoping van eiwitten. Alzheimer gaat ook gepaard
met : Emotie, evenwichtsstoornissen, slechte spatio-temporele
navigatie, paranode verschijnselen, apathie en depressie. Alzheimer
is voor een deel erfelijk bepaald. Andere mogelijke hypotheses voor
de oorzaak zijn bloedbesmetting, kwikvergiftiging, diabetes en
stress.
De primaire oorzaak van anterograde amnesie is schade aan de aan
bepaalde gebieden in de temporale cortex, zoals de hippocampale
formatie. Hippocampale lesies benvloeden het: Semantischepisodisch-
en het spatiaal geheugen. Naast de mediale temporale cortex zijn er
ook nog andere structuren belangrijk in het geheugen, zoals het
diencephalon, ook al is de rol niet helemaal duidelijk nog.
Retrograde en partile amnesie Retrograde amnesie = Amnesie voor
gebeurtenissen die aan de stoornis van de hersenen vooraf gaan,
zoals een hersentrauma of elektronconvulsieve shock. Hierbij heeft
men problemen met het lange termijngeheugen, maar men kan wel
nieuwe informatie opslaan. Partile amnesie = Geheugenverlies voor
bepaalde soorten van informatie (lacunaire amnesie). Informatie of
bepaalde episoden van het leven. Het tegengestelde van deze soort
heet globale amnesie. Pathologie van de temporaalkwab: Casestudy
H.M. Op 9-jarige leeftijd kreeg H.M. hoofdtrauma met
posttraumatische epilepsie als gevolg. De epilepsie was
therapieresistent en en maakte hem functioneel invaliderend. Op 27
jarige leeftijd onderging hij een bilaterale hippocampectomie op 23
augustus 1953 (William Scoville). Sindsdien leed hij aan
anterograde amnesie en retrograde amnesie, die aanvankelijk geschat
was op 3 jaar maar eigenlijk kon hij zich slechts enkele zaken uit
kinderjaren kon herinneren. Er was schade aan zijn expliciete
langetermijngeheugen, maar zijn expliciete kortetermijngeheugen was
intact. Zo ook zijn impliciete leermogelijkheden ( Herkenning) :
Perceptueel leren (bv. Gezichten), sensorisch-respons leren en
procedureel leren. Zo werd hij langzaam beter in de spiegeltest,
zonder dat hij er zich iets van kon herinneren. Ook presteerde hij
beter in de rotary pursuit test, wat erop wijst dat hij toch
procedureel leerde. Bij deze test is er dan ook het vermoeden dat
hij voor sensomotorische opdrachten toch een langertermijngeheugen
kon opbouwen. Ook conditionering was mogelijk bij H.M. Zelfs na
twee jaar vertoonde hij nog steeds een oogknipreflex wanneer een
bepaalde toon klonk, die voordien geassocieerd werd met een
luchtstoot. Aanwijzingen voor een onderscheid tussen het
declaratief en nondeclaratief geheugen : Declaratief geheugen =
Herinneringen die verbaal geuit kunnen worden. Non-declaratief
geheugen = Geheugen welke zijn informatie niet steunt op de
hippocampale formatie Bv. Perceptueel, stimulus-respons en
motorisch leren. Hierbij gaat men onbewust of toevallig dingen
herinneren, wat spontaan lijkt te gebeuren. Hoewel H.M. betere
prestaties had na het leren, ontkende hij dat hij bvb. de
onderbroken stippellijnen voordien al had gezien. Ook bij het
natekenen van spiegelbeelden, de rotary-test en het beluisteren van
melodien was dit het geval. Ook bij wijze waarop hij de
conditionering aanleerde. Verdere evidentie voor dit onderscheid
werd gevonden door Bayley en Squire. Zij toonden aan dat mensen
nondeclaratieve herinneringen kunnen leren van verbaal materiaal.
Men presenteerde geschreven zinnen, bestaande uit 3 woorden zoals
VENOM veroorzaakte KOORTS. Deze zinnen werden vaak gepresenteerd,
waarna de patint juist kon antwoorden op de vraag VENOM
veroorzaakte wat?
Bayley, Frascino and Squire (2005) leerde diezelfde patint ook
te wijzen naar een bepaald lid van een serie van 8 paren van
objecten. Hij kon het juiste object aanwijzen, maar had geen
expliciete herinnering waarom hij een bepaald object koos. Vormen
van non-declaratief geheugen zijn : Proceduraal geheugen = Geheugen
voor vaardigheden; zoals kunnen fietsen of lezen. Zo kunnen bv.
Mensen met Alzheimer wel nog piano spelen. Perceptuele priming =
Effecten van eerdere aanbieding van bijvoorbeeld een woord of
figuur op de latere herkenning hiervan of reactie hierop).
Klassieke conditionering = Leren door associatie van een
conditionele en een niet-conditionele prikkel. Habituatie en
sensitisatie = leren door herhaalde aanbieding. Anatomie van de
anterograde amnesie Schade aan de hippocampus of de regio dat zijn
input voorziet leidt tot anterograde amnesie. Wat is nu de rol van
de hippocampus in de consolidatie van declaratieve herinneringen?
De hippocampale formatie heeft een rol in de formatie van de
declaratieve herinneringen. Het declaratieve geheugen kan
onderverdeeld worden in het episodische geheugen (= De herinnering
van een collectie van percepties van gebeurtenissen, georganiseerd
in de tijd en gedentificeerd in een specifieke context) en het
semantische geheugen (= Een geheugen voor feiten en algemene
informatie). De hippocampus ontvangt informatie van de sensorische
en motorische associatiecortex en van de subcorticale regio, zoals
de basale ganglia en de amygdala. De hippocampus is betrokken in de
verwerving van herinneringen maar ook in de verandering van de
herinneringen als ze gevormd zijn. Hij zorgt niet alleen voor de
opslag van informatie maar ook voor transformatie door het
consolideren van informatie en deze naar andere gebieden te sturen.
Ook voor de hippocampus geldt er lateraliteit. Verbale informatie
wordt in de linkerhelft verwerkt en pictorale-spatiale informatie
wordt in de rechterhelft verwerkt. De meest belangrijke input in de
hippocampus is : 1. De enthorinale cortex, met neuronen die axonen
hebben die eindigen in de dentate gyrus, de CA3 en CA1 velden. De
enthorinale cortex is gelokaliseerd in de mediale temporale kwab en
functioneert als interface tussen de hippocampus en de neocortex.
De enthorinale cortex ontvangt input van het limbisch systeem en
alle associatieregio van de neocortex via : 2. De perirhinale
cortex dat visuele informatie ontvangt van de ventrale stroom (
WATstroom, deze zorgt voor de herinnering van het object). 3. De
parahippocampale cortex dat visuele informatie van de dorsale
stroom ontvangt =limbische cortex van de mediale temporale kwab. 4.
En de fornix: C-vorm van weefsels (axonen) in de hersenen die
signalen doorgeeft van de hippocampus naar de mammilaire lichamen
in de hypothalamus. De hippocampale formatie ontvangt input van de
subcorticale regio via de fornix. Deze input selecteert en
moduleert de functies van de hippocampale formatie maar voorziet
deze niet met specifieke informatie. De fornix draagt: Dopaminerge
axonen van de VTA, noradrenerge neuronen van de locus coerulus en
acetylcholinerge axonen van het mediale septum. (Cf. Korsakov:
degeneratie van de mammilaire lichamen)
De output van de hippocampus komt primair van : 1. Het CA1 veld
2. Het subiculum (meest inferieure component van de hippocampale
formatie. Het bevindt zich tussen de enthorinale cortex en het
CA1-veld). Het grootste deel van deze output wordt teruggestuurd
door de enthorinale, peririnale en parahippocampale cortex naar
dezelfde regio van de associatiecortex, die de input voorziet. Het
langetermijn- versus het kortetermijngeheugenHet
kortetermijngeheugen is het geheugen dat informatie voor een korte
termijn vasthoudt. Dit kan variren tussen enkele seconden: Interval
> 30 seconden tot enkele minuten. Het kan bovendien een beperkte
hoeveelheid informatie bevatten. Iemand die bijvoorbeeld probeert
een nieuw telefoonnummer te onthouden, zal dit waarschijnlijk weer
zijn vergeten als hij even door iets of iemand anders is afgeleid.
Het kortetermijngeheugen heeft een beperkte verwerkingscapaciteit
(n