Neurokognition vt 2011

Transkript

1 Neurokognition vt 2011 Kursen omfattar: 10 föreläsningar, 3 laborationer, 1 fördjupningsuppgift med redovisning Ges under 11 veckor våren 2011 (24/3 7/6) Lokaler: Vin Cerf (IT-univ) + Medicinareberget + Humanisten Lärobok ( the Brain ) kan inköpas för 350 kr Lärare: Mats Sandberg, mats.sandberg(at)anatcell.gu.se och Holger Wigstrom, wigstrom(at)mednet.gu.se Web-info på GUL samt

2 Mats och Holger, vilka är det? Mats (kemist): Miljöinducerade hjärnskador och skyddsmekanismer studerade i gliacellskulturer och organotypiska cellkulturer av hippocampus Holger (fysiker): Cellulära minnesmekanismer studerade i hippocampusskivor, long-term potentiation (LTP) och long-term depression (LTD) LTP-experiment Hebb s rule: cells that fire together wire together

3 Neurokognition vad är det? Kognitionsvetenskap att försöka förstå mänskligt (?) tänkande (?) Neurokognition Neurovetenskap Kognitionsvetenskap Anatomi/histologi Fysiologi Fysik/kemi Patologi Psykologi Lingvistik Computer science Filosofi

4 Vilka djur har (neuro-)kognition? Människa (?) Primater...? Däggdjur...? Ryggradsdjur...???? Insekter...? Blötdjur...? Växter...?

5 Ethical rules for animal research Example: Instructions for authors contributing to Journal of Physiology To be acceptable for publication, experiments on living vertebrates or Octopus vulgaris should conform with the principles of UK legislation

6 Varför behövs ett nervsystem? Keywords: en cell, flera cell, parakrin, endokrin, nervös kommunikation

7 Nivåer i nervsystemet Keywords: low and high levels, ascending, descending, reflexes, kognition

8 Input till nervsystemet De fem sinnena lukt smak känsel (beröring, temperatur, smärta) hörsel syn Mindre kända sinnen balanssinne muskel / ledsinne

9 Output från nervsystemet Rörelse/motorik Viljestyrda muskler (tvärstrimmiga) Autonoma muskler (mestadels släta ) Ljud (skall vi räkna detta till motorik???) Kemisk output (körtlar) Utsöndring av hormoner i blodet Svettning

10 Icke-mänsklig input & output Input ekolokalisering via ultraljud (fladdermöss) magnetiskt sinne (fåglar, sköldpaddor) elektriskt sinne (hajar, elektriska fiskar) utökad syn med känslighet för UV (fåglar), IR (ormar), polarisering (bläckfisk, insekter) Output Ljud (fågelläten, ultraljud hos fladdermöss, delfiner, mm) Ljus (lysmaskar, eldflugor) Elektrisk spänning/ström (elektriska fiskar) Heta gaser (bombarderbaggen)

11 Kan medvetandet förstås objektivt? Thomas Nagel (1974) What Is it Like to Be a Bat? Holgers försök att skärpa frågan ytterligare: What is it like to be a hammer-head shark? Slutsats:???????

12 Vad kommer mellan input och output Nyckelord: behaviorism, neurokognition, intrumentell och klassisk betingning

13 Skinners låda (skinnerboxen) Instrumentell betingning Jämför klassisk betingning enligt Pavlov

14 Vad vill vi förklara? Några viktiga aspekter av kognition / tänkande Medvetande, perception, vad skiljer t.ex. medvetet från omedvetet Uppmärksamhet, arbetsminne, mm Problemlösning, beslutsfattande, planering Komplext motorisk beteende Språk och symbolisk representation Inlärning och minne Hur representeras information i hjärnan?

15 Neurovetenskapliga metoder: traditionella Observation av symptom vid hjärnskador och lesioner... Mikroskopering (ljus-, elektron-), färgningsmetoder (Golgi,... antikroppar, mm) Farmakologi/kemi (hur påverkas hjärnan av olika substanser) Användning av radioaktiva spårsubstanser Elektrisk stimulering och registrering (invasiv; icke invasiv, t.ex. EEG)

16 Mikroskopering olika färgningsmetoder

17 EEG (elektro-encefalogram) I detta exempel studeras EP (evoked potentials) / ERP (event-related potentials) när barnet utsätts för ljudstimuli

18 Neurovetenskapliga metoder: nya(re) Tomografi (CT, röntgen; MRI & fmri, radiovågor; PET, radioaktiv markör; DTI) Konfokalmikroskopi och annan avancerad mikroskopi Optisk registrering (av membranpotential och blodgenomströmning) Nya färgmetoder, t.ex. BrdU Experiment på modellsystem (cellodlingar, transgena djur,... ) Magnetisk stimulering (TMS) och registrering (MEG)

19 fmri (functional magnetic resonance imaging) The signal is dependent on protons/water (MRI) or BOLD = blood-oxygen-level-dependent (fmri) Left Right Stronger response to music of right vs. left auditory cortex

20 DTI (diffusion tensor imaging) DTI uses properties of the motion of water to look at tracts in the brain. Colors indicate the direction of tracts (left to right, forward to back, etc).

21 Magnetiska metoder MEG (magnetoencephalography) TMS (transcranial magnetic stimulation)

22 Den nya frenologin

23 Important principles & building blocks (subjektivt urval av Holger) Control systems, feedforward and feedback Parallell distributed processing (PDP) jämför dator, som är seriell Sensorisk bearbetning på låg nivå (kontrastskärpning mm) Self-organization by Hebbian synaptic plasticity (neural Darwinism) Associators, pattern completion, autoassociators Subcontractor principle Reward pathways

24 Nervsystemets delar CNS PNS CNS Centrala nervsystemet innanför benhölje, dvs hjärna + ryggmärg PNS Perifera nervsystemet, utanför benhölje ANS Autonoma NS (omedvetet, delvis innanför delvis utanför benhölje)

25 Hur kopplas input och output 2. Via hjärnnerver 1. Via ryggmärgen

26 Hjärnans delar (lober mm)

27 The brain is made up of neurons and glia cells