Struktury Sensoryczne Struktury Sensoryczne Inne ZmysłyInne Zmysły

Janusz A. Starzyk Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie

W oparciu o Neural Basis of Thought and Language J. Feldman, Spring 2007, feldman@icsi.berkeley.edu iMCB 407: Neurobiology, A. Nighorn and J. Hildebrand, Fall 2005 The University of Arizona, http://blc.arizona.edu/courses/mcb407/lectures/oraz wykład Prof. Włodzisława DuchaUniwersytet Mikołaja Kopernika

Inteligentne Systemy AutonomiczneInteligentne Systemy Autonomiczne

• Pozostałe zmysły również potrzebują kory mózgu do

precyzyjnej dyskryminacji wrażeń.

Pozostale zmysly

• Zachowanie równowagi wymaga współdziałania – układu przedsionkowego ucha

• relacja głowy względem pionu

– wzroku, – receptorów nacisku stóp

• odchylenie środka

ciężkości ciała

– priopriocepcji.

Zmysł równowagi

• Skomplikowany system, wiele struktur. – Odruchy dzięki móżdżkowi;

• Płat ciemieniowy otrzymuje sygnały z ukladu równowagi. – Odpowiada za wrażenia ruchu i obrotów. – Uszkodzenia wywołują zanik zdolności do dyskryminacji ruchu.

• Wzrok dostarcza informacji dla orientacji. – W ciemności, silnym deszczu lub śniegu nie wystarcza.

Zmysł równowagi

Ucho środkowe

Błędnik kostny: We wnętrzu mieści się błędnik błoniasty z komórkami uzbrojonymi we włoski . Część błędnika przylegającego do ucha środkowego to przedsionek. Łączą się z nim ślimak i kanały półkoliste.

Ucho środkowe

Przewody półkoliste wypełnione są śródchłonką, której ruch spowodowany obrotem głowy podrażnia włoski powodując

pobudzenie komórek nerwowych, pozwalając zachować równowagę.

• Pierwotna kora słuchowa - wyspa, zakręt skroniowy (zakręt Heschiego) na płacie skroniowym.

• Drogi słuchowe: – ślimak ucha wewnętrznego– jądra ślimaka– wzgórek dolny– ciało kolankowate

Sluch

Ucho środkowe

Kosteczki słuchowe: młoteczek, kowadełko i strzemiączko.

Ucho środkowe

Ruchy strzemiaczka pobudzaja drgania membrany

Ucho środkowe

Dzwieki o roznej czestotliwosci wytwarzaja fale stojace poruszajace komorki wloskowe, ktore odgrywaja role receptorow mechanicznych

Ucho środkowe

Mikroskopijne wloski komorek wloskowych poruszja sie pod wplywem fali dzwiekowej

Ucho środkowe

Gdy wloski zegna sie dostatecznie duzo to aktywizuja komorki wloskowe ktore wysylaja impulsy nerwowe

Ucho środkowe

• Kora słuchowa kontroluje pobudliwość MGN – można "wytężyć słuch",– oczekiwać dźwięku z

określonego kierunku– przestać go zauważać.

• Większość pobudzeń z ucha dochodzi do przeciwległej półkuli.

Sluch

Sluch

• Większość pobudzeń z ucha dochodzi do przeciwległej półkuli.

• Wtórna kora słuchowa: – płat skroniowy, obszar Wernickego w półkuli dominującej.

• Uszkodzenia pierwotnej kory słuchowej: głuchota korowa.• Lezje wtórnej kory słuchowej: różnorodne afazje

– grec. a+phasis, brak mowy

Sluch

• W dominującej (zwykle lewej) półkuli: blisko kory pierwotnej– zaburzenia słuchu fonematycznego, – trudności w rozróżnianiu wyrazów (agnozja słuchowa).

• W przeciwległej (zwykle prawej) półkuli: – słabsza percepcja melodii i rytmu.

Sluch

• Specjalizacja kory przy rozróżnianiu fonemów

– trudności w uczeniu się języków obcych, np. języków tonalnych. • Np. angielskie "thieve" i "sieve".

– Zdolność do rozróżniania fonemów języków obcych zanika ok. 10 miesiąca życia.

• Agnozja słuchowa

– upośledzenia mowy

– brak rozumienia potrzeby korekcji

• Lezje zakrętu skroniowego środkowego:

– zaburzenia pamięci słuchowo-werbalnej (afazja amnestyczna). niezdolność do powtórzenia serii wyrazów, rytmu.

Sluch

• Tylna część dominującego płata skroniowego: – afazje nazywania

• Brak skojarzeń miedzy wzrokowym rozpoznaniem a nazwą.

• Brak możliwości narysowania przedmiotu po usłyszeniu instrukcji słownej, – nie ma trudności w

kopiowaniu rysunków. • Zagadnienia związane z mową

wyższe czynności psychiczne.

Sluch

• Afazja akustyczna: – zaburzenie rozpoznawania dźwięków niewerbalnych,

odgłosów zwierząt lub sygnałów akustycznych. • Testy:

– wskazać obrazek kojarzący się ze źródłem dźwięku.• Dwa rodzaje:

– niezdolność do odróżniania dźwieków (kora pierwotna) i– niezdolność do ich kojarzenia (kora wtórna).

• Interpretacja emocjonalna wrażeń słuchowych: – siorbanie i siąkanie japończyków i chińczyków.

• "Słuchanie" z ruchów warg

Sluch

• 4 podstawowe smaki: – słodki, słony, kwaśny, gorzki, – odbierane przez różne części języka?

• Popularny pogląd, ale różnice są słabe, kubki reagują na wszystkie smaki.

• Piąty smak to smak glutaminianu sodu – jeden z aminokwasów, dodawany do pożywienia – zupełnie inna recepcja – receptor odkryty w 2001 roku.

Smak

• Kubki smakowe: około 2000-5.000,– każdy skupia ok. 150 receptrorów,– kubki są na języku i trochę na podniebieniu.

• Niektóre komórki smakowe żyją jedynie 10 dni! • Duże indywidualne różnice –

– życie dla niektórych jest słodsze ...– 25% jest szczególnie wrażliwa na gorycz, zwłaszcza kobiety.

• Wrażliwość wzrasta w okresie ciąży. • Wrażliwość na smaki wynika z uwarunkowań genetycznych.

Smak

• Słodki: – organiczne cząsteczki, cukry, alkohole.

• Gorzki: – cząsteczki organiczne, często trucizny.

• Słony: – roztwory soli, jony, np. kation sodu, wrażenie modyfikowane przez anion, np.

NaCl i NaK. • Kwaśny:

– jony wodorowe, aniony moga zmodyfikować efekt.

Smak

• Węch jest 10.000 bardziej wrażliwy na stężenie cząsteczek chemicznych niż smak! – Bez węchu wrażenia smakowe są bardzo słabe – (np. w czasie przeziębienia lub po śwince).

• Smak rozpoznawany jest dopiero po rozpuszczeniu pozywienia przez ślinę. – Suchość w ustach => słaby smak.

• Na smak wpływa temperatura i struktura pożywienia. • Adaptacja do smaku:

– receptory przestają reagować, pomimo pobudzania – Wzajemne wpływy, np. adaptacja do kwasu (np. kwasku

cytrynowego) może wywołąć wrażenie słodkości wody.

Smak

• Kora smakowa mieści się w zagłębieniu płata ciemieniowego, okolicach zakrętu zaśrodkowego, niedaleko kory SI reprezentującej język.

• Połączenia przez tylno-brzuszno-przyśrodkowe jądro wzgórza.

• Pobudzenia kory smakowej (np. padaczkowe) wywołują halucynacje smakowe, czasami to oznaki ataku padaczki.

• Uszkodzenia powodują zanik zdolności rozróżniania smaków.

– Fenyltiokarbamid (PTC) przez 65% populacji uważany jest za mocno gorzki, 35% nie czuje smaku

– odpowiedzialna jest za to mutacja genetyczna.

• Zespół smakosza: uszkodzenie prawego płata czołowego

– obsesja na punkcie wykwintnego jedzenia.

Smak

Smak i wech

• Ludzie: około 40 mln komórek węchowych; – Kobiety mają średnio lepszy węch, ale są duże

indywidualne różnice. – psy około 1 mld. komórek węchowych

• Około 1000 róznych receptorów węchowych– każdy zapach pobudza wiele receptorow i – każdy receptor reaguje na wiele zapachów.

• Kodowanie kombinatoryczne, jak słowa i litery – mechanizm częściowo poznany w 1999 roku

• Ok. 5 mln neuronów przesyła sygnały przez nerw węchowy do skupisk neuronów w opuszce węchowej.

Węch

Richard Axel, 1995

WechWech

• Węch jest bezpośrednio połączony z ciałem migdałowatym układu limbicznego => szybkie reakcje emocjonalne, strach.

• Uszkodzenia kory węchowej powodują nieprzyjemne halucynacje węchowe, czasami to oznaki ataku padaczki.

Węch

Opuszka wechowa

Opuszka wechowa

Receptory wechowe

• Receptory => opuszka węchowa =>– kora gruszkowata i otaczające ciało migdałowate =>

• boczna część podwzgórza => kora okołooczodołowa lub • jądro przyśrodkowe-grzbietowe wzgórza => kora

okołooczodołowa.

– kora gruszkowata => kora węchomózgowa => hipokamp.

Węch drogi pobudzeń

Amygdala Emotion

Anterior olfactory nucleus

Piriform cortex

Olfactory tubercle

Entorhinal cortexMemory

Further olfactory processing(“odor object reconstruction”)

Węch drogi pobudzeń

• Hak (brzuszna część kory czołowej) i przednia część zakrętu hipokampa.

• Jedyny system, który nie łączy się z korą wyłacznie przez wzgórze.

• Interpretacja wrażeń węchowych: – bardzo indywidualna, zależna od wspomnień, – pobudzenie struktur limbicznych i różnych okolic kory.

• Obrazowanie mózgu: – Przyjemne wrażenia

• pobudzenie kory oczodołowej, zwłaszcza prawej półkuli.

– Nieprzyjemne wrażenia • jądra migdałowate i wysepka płata ciemieniowego • lokalizacja przestrzenna źródła?

Wtórna kora węchowa

• Stymulacje elektryczne prawej półkuli w okolicach zakrętu kątowego mogą wywołać różne wrażenia autoskopowe:

– oddzielenie od własnego ciała;

– wrażenie widzenia swojego ciała z perspektywy zewnętrznej;

– negatywna autoskopia, w której nie widzi się swojego odbicia w lustrze;

– wewnętrzna autoskopia: widzi się wewnętrzne organy ciała patrząc na swoje odbicie w lustrze.

Autoskopia

• Przyczyny powodujące takie wrażenia to– lezje, – wpływ substancji halucynogennych,– wyczerpanie organizmu (np. śmierć kliniczna), – padaczka, – chwilowe zaburzenia pracy mózgu.

• W przeszłości (i nadal) takie halucynacje uznawano za dowód istnienia umysłu niezależnego od ciała .

Autoskopia

• Każdy odczuwa świat w nieco inny sposób. • Silne kojarzenie bodźców zmysłowych o różnych

modalnościach: – synestezje (Gr. syn = razem + aisthesis = postrzegać).

• Smak lub poza nazwy, widok lub smak dźwięku, czucie widoku, kolory liter ... wszystkie kombinacje.

• Wladimir Nabokov - doskonały przypadek kolorowego słuchu.– Długie aaa - odcień starego drewna, g to wulkanizowana

guma, k jest jagodowe ...

Synestezje zmysłowe

• Zjawisko rzadkie – dla 2 modalności 1:25 000– dla więcej niż 2 modalności, 1:250.000;

• Najczęściej: wzrok + słuch; rzadziej dotyk i smak, węch najrzadziej.

• Przejściowe synestezje: wywołane – antyseroteninogicznymi środkami halucynogennymi,– deprywacją sensoryczną, – stymulacją elektryczną lub padaczką skroniową, – urazami głowy.

Synestezje zmysłowe

• Czym jest wrażenie? Fala świetlna, wibracja mechaniczna czy pobudzenie chemiczne ?– podobne impulsy elektryczne.

• Wrażenia wzrokowe - generyczne, konkretne kształty spiral, siatek, błyszczących ruchomych kropek, stosunkowo proste pobudzenia układu wzrokowego.

• Kolory muzyk i mowy, – ale wrażenie może być zależne od ortografii.

• Synestezje nie zawsze są przyjemne: – np. usłyszenie "pięć" wywołuje wrażenie cyfry 5 na szarym tle i

gwałtowne skurcze prawej części twarzy.

Synestezje zmysłowe

• Obrazowanie mózgu: – silne pobudzenia obszarów kory sprzężonych zmysłów.

• Wzmożona aktywność struktur limbicznych, obniżona kory– jak u niemowląt.

• Hipotezy: – Synestezje jako silne sprzężenie kory sensorycznej różnych

modalności. – Synestezje jako postrzeganie podkorowe przed podzieleniem wrażeń

na zmysły? • Podział umożliwia większą precyzję działania? • Niemowlęta do 4 miesiąca doświadczają synestezji?

– Mowa pobudza wówczas potencjały wywołane nie tylko w płatach skroniowych ale i potylicznych.

Synestezje zmysłowe

• Do pewnego stopnia każdy ma synestezje.

• Które jest Buba a które Kiki?

Synestezje zmysłowe