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 www.physiology.gu.se/medfys/kogvt11
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
Neurokognition vad är det? Kognitionsvetenskap att försöka förstå mänskligt (?) tänkande (?) Neurokognition Neurovetenskap Kognitionsvetenskap Anatomi/histologi Fysiologi Fysik/kemi Patologi Psykologi Lingvistik Computer science Filosofi
Vilka djur har (neuro-)kognition? Människa (?) Primater...? Däggdjur...? Ryggradsdjur...???? Insekter...? Blötdjur...? Växter...?
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.........
Varför behövs ett nervsystem? Keywords: en cell, flera cell, parakrin, endokrin, nervös kommunikation
Nivåer i nervsystemet Keywords: low and high levels, ascending, descending, reflexes, kognition
Input till nervsystemet De fem sinnena lukt smak känsel (beröring, temperatur, smärta) hörsel syn Mindre kända sinnen balanssinne muskel / ledsinne
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
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)
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:???????
Vad kommer mellan input och output Nyckelord: behaviorism, neurokognition, intrumentell och klassisk betingning
Skinners låda (skinnerboxen) Instrumentell betingning Jämför klassisk betingning enligt Pavlov
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?
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)
Mikroskopering olika färgningsmetoder
EEG (elektro-encefalogram) I detta exempel studeras EP (evoked potentials) / ERP (event-related potentials) när barnet utsätts för ljudstimuli
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)
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
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).
Magnetiska metoder MEG (magnetoencephalography) TMS (transcranial magnetic stimulation)
Den nya frenologin
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
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)
Hur kopplas input och output 2. Via hjärnnerver 1. Via ryggmärgen
Hjärnans delar (lober mm)
The brain is made up of neurons and glia cells