Exekutiva funktioner. Johan Eriksson Institutionen för Integrativ Medicinsk Biologi, fysiologisektionen (UFBI)

Transkript

1 Exekutiva funktioner Johan Eriksson Institutionen för Integrativ Medicinsk Biologi, fysiologisektionen Umeå center for Functional Brain Imaging (UFBI)

2 Exekutiva funktioner Generella kontrollfunktioner som modulerar olika kognitiva processer styr informationsflödet i hjärnan ( kognitiv kontroll ) Automatiska/ rutinmässiga processer mindre EF mer Kontrollerade/ ej rutinmässiga processer frontallobsfunktioner

3 Begränsningar i EF Svårigheter att förändra beteende Problem med uppmärksamhet Hjärnskador Demens Schizofreni i Depression ADHD Frontalloben utvecklas sent (4-21 år; Gogtay et al., 2004, PNAS)

4 EF och WM WM: the function of maintaining information without external support in service of some mental task Framhåller arbets -delen av arbetsminne: exekutiva komponenter som manipulerar, tranformerar, reglerar innehållet i WM baserat på aktuella målsättningar Baddeley & Hitch (1974) 2 buffert system som tillfälligt lagrar visuospatiell och verbal information + exekutiv enhet som koordinerar, kontrollerar, och manipulerar information i buffertsystemen t

5 Uppdaterad WM modell Episodisk buffert Multimodal kodning Integration och tillfällig lagring av information från övriga delar, inklusive LTM Möjliggör mer komplexa exekutiva funktioner Baddeley, 2000, TiCS

6 Är arbetsminne och korttidsminne olika funktioner? Engle et al., 1999, JEP-G Kane et al., 2004, JEP-G

7

8 Problem med Baddeleys modell Central executive underspecificerad! Neuropsykologiska och hjärnavbildningsstudier indikerar flera olika, interagerande, exekutiva processer Response inhibition, updating, manipulation, interference resolution, task-set maintenance, subgoaling, shifting, monitoring

9 Specificering av EFs Ofta låg korrelation mellan olika uppgifter som avses testa EF task impurity problem exekutiva funktioner arbetar på/med andra kognitiva processer en exekutiv uppgift involverar nödvändigtvis andra kognitiva processer än de som är direkt relevanta för den avsedda exekutiva funktionen

10 The unity and diversity of executive functions Miyake et al., 2000, Cognitive Psychology

11 Shifting (between tasks/mental sets) T ex plus minus addera och dra bort 2 5 addera dra bort på varannan siffra

12 Updating (and monitoring) T ex n-back ja 3-back nej

13 Inhibition (of prepotent responses) T ex Stroop Röd Grön Blå Gul Röd Grön Blå Gul

14 Korrelation mellan EFs -> gemensamma underliggande processer? Task set maintenance Inhibition (other)

15 Uppdelning av inhibition Friedman & Miyake, 2004, JEP-G

16 Prepotent response inhibition T ex Stroop Röd Grön Blå Gul Röd Grön Blå Gul

17 Resistance to distractor interference T ex flanker task <<< > <<<

18 Resistance to proactive interference Tidigare inlärda associationer stör senare associationer på samma material Lista 1 Lista 2 get gran prick boll... bil burk get hink prick pil... bil sol

19 Korrelation mellan EFs -> gemensamma underliggande processer? Cabeza & Nyberg, 2000, Journal of Cognitive Neuroscience

20 Konjunktionsanalys Vilka hjärnområden är aktiverade vid uppgift A och vid uppgift B och vid uppgift C

21 Gemensam prefrontal aktivering vid WM, episodiskt minne, och semantiskt 1 minne (Nyberg et al., 2003, Neuropsychologia) Jämförelse av 9 kognitiva uppgifter över 2 PET experiment (29 subjects) påvisade gemensam frontal aktivering => delade processkomponenter 2 Working Memory Episodic Memory Semantic Memory 1-back 2-back Recognition Cued recall Living/non-living Fact retrieval 3 Random-number Autobiographical Synonym generation 4

22 Möjliga kandidater för delade EFs över uppgifter Uppmärksamhetsprocesser för att hantera perceptuell information Responsselektion kortvariga Task set maintenance Readiness /sustained attention ihållande

23 Korrelation mellan Efs -> gemensamma underliggande processer? Task set maintenance Inhibition (other) Shifting, updating, inhibition kortvariga operationer Task set maintenance ihållande operation

24 Hybrid blocked/event-related fmri design Kombinerar blockade och event-relaterade procedurer som möjliggör isolering och samtidig mätning av sustained och transient neural aktivitet under en uppgift (Donaldson, 2004, TiNS). Hybrid design separerar event-relaterad BOLD signal Blockad design (e.g.pet): - All uppgiftsrelaterad aktivering (både sustained & transient) från trial-oberoende sustained BOLD signal

25 Marklund et al., 2007, Cortex 4 st uppgifter: WM, Episodiskt minne, Semantiskt minne, sustained attention Tonisk aktivitet Transient aktivitet Gemensam aktivitet för minnesuppgifter: vänster DLPFC och VLPFC Höger VLPFC/anterior Höger VLPFC/anterior insula + ACC (Rött): sustained attention

26 Funktionell organisation av prefrontal- cortex (PFC) Prefrontalt = framför motoriska delar Laterala delar Frontopolar Mediala

27 Uppdelning av laterala PFC 1 LPFC organiserat enligt typ av material Spatial Ickespatial

28 Uppdelning av laterala PFC 2 LPFC organiserat enligt typ av process Manipulering i Maintenance

29 Uppdelning av laterala PFC 3 LPFC organiserat anteriort posteriort enligt komplexitet Komplex Enkel

30 Uppdelning av laterala PFC 4 LPFC organiserat enligt kontext Koechlin & Summerfield, 2007, TiCS

31 Anterior cingulate cortex (ACC) Conflict monitoring Motivation Kounheier et al., 2009, Nat Neurosci

32 Parietal cortex Collette et al., 2005, Human Brain Mapping Naghavi & Nyberg, 2005, Consciousness & Cognition

33 Basala ganglierna O Reilly, 2006, Science

34 Kan man förbättra sina exekutiva funktioner? Ja, men transfer-effekter är sällsynta, tränar man på updating så blir man bra på updating (Dahlin et al., 2008, Science) Expert performance (Ericsson et al., 1980, Science): ) digitit span på 80! byte till bokstäver: span på 7 MEN: Jaeggi, 2008, PNAS; Träning på arbetsminnesuppgift ift gav transfer till Ravens matriser

35 Ravens progressiva matriser

36 Sammanfattning Exekutiva funktioner är en paraplyterm för de funktioner som reglerar övriga kognitiva funktioner Viktiga för flexibelt, ej rutinmässigt beteende Frontalloben viktig; samarbetar med andra delar, t ex parietalcortex och basala ganglierna Detaljerade uppdelningar m a p både processer och hjärnområden fortfarande oklara