01 Percepcja1 J

Wprowadzenie do biopsychologii IIMÓZGOWE MECHANIZMY FUNKCJI PSYCHICZNYCH


Cele kursu:

Zapoznanie z zagadnieniami neuronalnych podstaw•percepcji wzrokowej•kontroli motorycznej•stresu i bólu•pamięci i uczenia się•emocji•asymetrii funkcjonalnej półkul•języka i mowy


Fizjologiczne podstawy percepcjiKonwersatorium 1:


Fizjologiczne podstawy percepcjiKonwersatorium 1:

Literatura obowiązkowa:Grabowska A. (1997) Percepcja wzrokowa i jej analogie do innych form percepcji. W: T. Górska, A. Grabowska, J. Zagrodzka. Mózg a zachowanie. PWN, Warszawa: 147-183.

Literatura dodatkowa:Longstaff A. (2002) Krótkie wykłady. Neurobiologia. PWN, Warszawa: stosowne rozdziały, szczególnie sekcja H – wzrok.

Czym jest percepcja wzrokowa?


Mam oczy i patrzę, ot co.


Percepcja wzrokowa wydaje się być czymś oczywistym i bezpośrednim.

Proces percepcji zachodzi w ułamku sekundy.

Czy coś, co wydaje się być tak proste i oczywiste,może być tak naprawdę niezwykle skomplikowane?

Klasyczny pogląd na korę wzrokową

Wczesne koncepcje neuropsychologiczne i neurofizjologiczne postulowały istnienie trzech okolic sensorycznych:

pierwszorzędowej - miała odbierać informacje wygenerowane przez receptory

(lokalizacja: pole 17 Brodmanna)

drugorzędowej (asocjacyjnej)- miała scalać różne informacje wzrokowe w percepcyjną całość

(lokalizacja: pole 18 i 19 Brodmanna)

trzeciorzędowej (polimodalnej)- miała integrować dane różnych zmysłów

(lokalizacja: styk płatów potylicznego, ciemieniowego i skroniowego)

Klasyczny pogląd na korę wzrokową

Pole 17 - kora pierwszorzędowaPole 18 i 19 - asocjacyjna

Semir Zeki - lata 60. i 70.

W latach 60. Hubel i Wiesel badali pierwszorzędowąkorę wzrokową i doszli do niezwykłych rezultatów,

wciąż aktualnych - otrzymali Nagrodę Nobla.

Semir Zeki zaczął badać asocjacyjną korę wzrokową.

Wykazał, że asocjacyjna kora wzrokowa nie jest jednorodna.

Analizując połączenia pola 17-ego z 18-nastym,wyróżnił dalsze okolice wzrokowe V2, V3, V4 i V5,

zaś okolicę pierwszorzędową określił jako V1- terminologia ta obecnie jest niezwykle popularna.

V = visual, analogiczne oznaczeniastosuje się też do innych okolic sensorycznych,

jak np. M = motor (ruchowe), A = auditory (słuchowe) itd.

Semir Zeki - lata 60. i 70.

Wyniki badań Zeki`ego:

ilustracja przedstawiawspółczesny „update”

V1, V2, V3, V3A, V4, V5 i V5A

okolica V5 w mózgu małpnazywana jest również MT

- middle temporal -wewnątrzskroniowa

Wszystkie te okolice są wyróżniane metodami histologicznymi i/lub

fizjologicznymi.

Wszystkie okolice mają organizację retinotopową.

Allman i Kaas - lata 70. i 80.

MAPOWANIE OKOLIC WZROKOWYCH

Mózg ponocnicy jest mniej pofałdowany niż mózg makaka, przez co jest dogodniejszy dla

badań.

Okazuje się, że prawie połowa mózgu ponocnicy zajmuje się

przetwarzaniem informacji wzrokowych!

Wyróżniono ponad 20 odrębnych okolic w płatach potylicznych, ciemieniowych i skroniowych.

Van Essen - lata 70., 80. i 90.

Grupa Van Essena skupiła się na mapowaniu okolic wzrokowych makaka.

Ostatecznie wyodrębnili:

10 hierarchicznych poziomów przetwarzania,zawierających 32 okolice wzrokowe połączone wzajemnie 305 ścieżkami.

(Fellman i Van Essen, 1991)

Van Essen opracował również tzw. płaskie mapy kory ukazujące na jednej płaszczyźnie powierzchnię boczną

i przyśrodkową, wyprasowaną z bruzd i zakrętów.

Van Essen - lata 80. i 90.

Czym więc jest percepcja wzrokowa?

Percepcja wzrokowa jest niezwykle skomplikowanym procesemzarządzanym przez sieć wzajemnie połączonych, licznych

i względnie niezależnych, okolic korowych, gdzie niezwykle złożone przetwarzanie informacji odbywa się

bardzo szybko, a do świadomości dociera jedynie efekt końcowy.

Droga przetwarzania informacji wzrokowej

Prawie każda informacja sensoryczna jest rejestrowanapoza półkulami mózgu i musi do nich dopiero

dotrzeć po przez stację przekaźnikową we wzgórzu.


Najprostszy schemat:

siatkówka -> wzgórze -> kora V1 -> dalsze okolice korowe

siatkówka jest w gałce ocznej(zawiera receptory wzrokowe)

wzgórze jest w międzymózgowiu

okolica V1 jest w płacie potylicznym

dalsze okolice korowe - płat potyliczny, skroniowy i ciemieniowy


1. Siatkówka - istota szaraistota szara2. Nerw wzrokowy - istota białaistota biała3. Skrzyżowanie nerwów wzrokowych - istota białaistota biała4. Pasmo wzrokowe - istota białaistota biała5. Ciało kolankowate boczne wzgórza - LGN - istota szaraistota szara6. Promienistość wzrokowa - istota białaistota biała7. Pierwszorzędowa kora wzrokowa V1 - korakora8. Dalsze okolice wzrokowe płata potylicznego - korakora9. Okolice wzrokowe płatów skroniowego i ciemieniowego - korakora

- 9 etapów -


- quiz -

Siatkówka

• receptory: - pręciki- czopki czerwone- czopki zielone- czopki niebieskie

• komórki dwubiegunowe- wyróżnia się ok. 10 typów- pośredniczą między receptorami a komórkami zwojowymi

• komórki zwojowe - wyróżnia się ponad 20 typów- wyprowadzają informację poza siatkówkę

• komórki horyzontalne- wyróżnia się kilka typów- neurony pośredniczące

• komórki amakrynowe- wyróżnia się ponad 20 typów- neurony pośredniczące

Rodzaje komórek nerwowych siatkówki:

Siatkówka

Siatkówka

zw - komórki zwojowe; db - dwubiegunowe; re - receptory

W okolicy dołka środkowego połączeniaczopki - komórki dwubiegunowe - komórki zwojowe

zapewniają największą ostrość widzenia

SiatkówkaSzacowane średnie liczby pręcików, komórek dwubiegunowych i

amakrynowych przekazujących połączenia do pojedynczych komórek zwojowych kota:

Siatkówka

Siatkówka - komórki zwojowe

Rodzaje komórek zwojowych kota:

Siatkówka - komórki zwojowe

• komórki X lub karłowate (ang. midget), komórki P; u kota - komórki ß- małe ciała komórkowe- małe drzewka dendrytyczne- cienkie aksony (impuls przesyłany jest wolno) - reagują tonicznie (strzelają cały czas gdy jest bodziec)- odbierają informacje od czopków zielonych i czerwonych- wykazują wrażliwość na barwy (czerwony/zielony) ale nie na ruch

• komórki Y lub parasolowate (ang. parasol), komórki M; u kota - komórki α- duże ciała komórkowe- duże drzewka dendrytyczne- grube aksony (impuls przesyłany jest szybko)- reagują fazowo (strzelają tylko na pojawienie się i zniknięcie bodźca)- odbierają informacje od czopków zielonych i czerwonych- nie są wrażliwe na barwy, ale reagują na ruch

• komórki W ang. bistratified- najmniejsze ciała komórkowe- bardzo szerokie drzewko dendrytyczne- odbierają informacje od czopków niebieskich, zielonych i czerwonych- wykazują wrażliwość na barwy (niebieski/żółty; żółty = czerwony + zielony)

Trzy główne typy komórek zwojowych:

Siatkówka - komórki zwojoweSzacowane średnie liczby pręcików, komórek dwubiegunowych i

amakrynowych przekazujących połączenia do pojedynczych komórek zwojowych (u kota):

α = komórki Y; ß = komórki X

Pole recepcyjne komórek zwojowych

Pole recepcyjne komórek zwojowych

Klasyczne pola recepcyjne (komórki X i Y)Włączeniowe: pobudzane centrum i hamowany obwódWyłączeniowe: hamowane centrum i pobudzany obwód

Pole recepcyjne komórek zwojowychPrzykład włączeniowej komórki X

(reaguje przez cały czas trwania bodźca)

Pole recepcyjne komórek zwojowychBarwy

achromatyczne komórki Y (M) - koncentryczne szerokiego spektrumkomórki X (P) - koncentryczne pojedynczoprzeciwstawne


komórki W (K) - współmierne pojedynczoprzeciwstawne

Nie mają klasycznych pól recepcyjnych

pole recepcyjne zawiera w sobie zarównowejścia od czopów niebieskich, jak też

wejścia od czopków zielonych i czerwonych (razem - żółtych)


Można wyróżnić kanał przetwarzania czerwony/zielony

oraz niebieski/żółty

Kanały informacji wzrokowejna wczesnym etapie przetwarzaniaFragmenty przekroju przez pasmo wzrokowe makaka

Najcieńsze włókna komórek zwojowych (komórki W?)

Cienkie włókna komórek X

Grube włókna komórek Y

Rodzaje warstw LGN

• warstwy P - P = parvocellular - drobnokomórkowe- są 4 warstwy P- utworzone z małych neuronów o cienkich aksonach- mają małe pola recepcyjne- odbierają informacje od komórek X- pośredniczą w przetwarzaniu informacji o barwach- nie są wrażliwe na ruch

• wartwy M- M = magnocellular - wielkokomórkowe- są 2 warstwy M- utworzone są z dużych neuronów o grubych aksonach- mają duże pola recepcyjne- odbierają informacje od komórek Y- pośredniczą w przetwarzaniu informacji o ruchu

• warstwy K - K = koniocellular - pyłokomórkowe- jest 6 cienkich warstw, tzw. strefy międzywarstwowe (interlaminar)- odbierają informacje od komórek W- pośredniczą w przetwarzaniu informacji o barwach

LGN - ciało kolankowate boczne wzgórza

Warstwy LGN

4 warstwy P (drobnokomórkowe) + 2 warstwy M (wielkokomórkowe)

Warstwy LGN

6 warstw K (pyłokomórkowych)

Kora wzrokowa V1

Jest w płacie potylicznym

Znajduje się w większości na powierzchni przyśrodkowej

posiada organizację retinotopową

Kora wzrokowa V1Warstwy kory wzrokowej

Jest sześć warstw.

Warstwa I nie zawiera neuronów, a jedynie dendrytykomórek położonych niżej.

Warstwy I i II otrzymują połączenia wstecznez dalszych okolic wzrokowych.

Warstwy II i III zawierają neurony wysyłające aksonydo dalszych okolic wzrokowych.

Warstwa IV otrzymuje informacje z LGN

i jest dzielona na dalsze strefy: IVA, IVB, IVCα i IVCβ

Warstwa V zawierają neurony wysyłające aksonypoza korę, do wzgórza i pnia mózgu.

Warstwa VI zawiera neurony wysyłające aksony m.in.Do dalszych okolic wzrokowych.

Kora wzrokowa V1Warstwy kory wzrokowej

Kora wzrokowa V1Prążek Gennariego z większej perspektywy

Kora wzrokowa V1Projekcje LGN do V1

Kora wzrokowa V1

• komórki gwiaździste - znajdują się w niższych częściach warstwy IV- odbierają informacje od komórek P i M LGN- przekazują informacje do komórek prostych

• komórki proste- znajdują się w wyższych częściach warstwy IV a także w VI- mają podłużne pola recepcyjne- reagują na specyficzne umiejscowienie bodźca na siatkówce- przekazują połączenia komórkom złożonym

• komórki złożone - znajdują się w warstwach II, III i V- mają podłużne pola recepcyjne- pola recepcyjne mają mniej wyraźne obszary pobudzające i hamujące- reagują na ruch: jeżeli bodziec porusza się prostopadle do linii podłużnego pola recepcyjnego

Podstawowe typy komórek (Hubel i Wiesel)

Kora wzrokowa V1Połączenie LGN - wartwa IV - komórka prosta

Kora wzrokowa V1Pole recepcyjne komórki prostej

Kora wzrokowa V1

Kora wzrokowa V1

• uwidaczniają się w barwieniu na oksydazę cytochromową

• mają małe i koncentryczne pola recepcyjne

• otrzymują bezpośrednie połączenia od komórek K LGN

• otrzymują pośrednie połączenia od komórek P LGN

• są wrażliwe na barwy

Rejony plamek (blobs) w II i III warstwie

Kora wzrokowa V1

Kora mózgu jest zorganizowana w kolumny.

Podstawową jednostką funkcjonalną nie jest neuron, lecz kolumna

W skład kolumny wchodzą neurony wszystkich warstw

Kolumny korowe

Kora wzrokowa V1

kolumny nachylenia i dominacji ocznej

Kolumny korowe V1

Kora wzrokowa V1

Kolumny nachylenia: komórki proste i złożone reagują na linie o określonym położeniu

Kolumny korowe V1

Kora wzrokowa V1

informacja z siatkówki oka prawego i lewego trafia do odrębnych warstw LGN

Kolumny korowe V1

Kora wzrokowa V1

Kolumny dominacji ocznej: informacja z prawego i lewego oka jest segregowana w V1

Kolumny korowe V1

Kora wzrokowa V2

• grube paski (obszary barwiące się) - analiza ruchu i głębi- otrzymują informacje od komórek V1 z warstwy VI

• obszary międzypaskowe (niebarwiące się jasne paski)- analiza formy, kształtu- otrzymują informacje od komórek V1 z warstwy III poza plamkami

• cienkie paski (obszary barwiące się) - analiza barw - otrzymują informacje od komórek V1 znajdujących się w plamkach

W barwieniu na oksydazę cytochromową ujawnia trzy naprzemiennie występujące rejony:

Kora wzrokowa V3

• otrzymuje informację m.in. od grubych pasków V2

• razem z korą V2 uczestniczy we wczesnym przetwarzaniu informacji o głębi i odległości

• istnieją dane sugerujące związek z percepcją ruchu

Kora wzrokowa V4

• otrzymuje informację m.in. od cienkich pasków V2

• zajmuje się m.in. przetwarzaniem informacji o barwach

• ma także związek z analizą kształtu

• uszkodzenie tego obszaru np. na skutek udaru mózgu może spowodować trudności z percepcją barw

Kora wzrokowa V5

• otrzymuje informację m.in. od grubych pasków V2

• otrzymuje także połączenia z V1

• zajmuje się m.in. przetwarzaniem informacji o ruchu

• neurony reagują na ruch w określonym kierunku

• uszkodzenie tej okolicy np. na skutek udaru mózgu może doprowadzić do trudności w percepcji ruchu

• stymulacja TMS wywołuje wrażenie ruchu

Schemat ośrodków wzrokowych

Strumienie przetwarzania informacji wzrokowej

Mapowanie ośrodków wzrokowych człowieka

Internet

http://webvision.med.utah.edu/VisualCortex.html

http://webvision.med.utah.edu/index.html

siatkówka - LGN - kora wzrokowa

Bardzo dużo informacji o różnych zjawiskach związanychz percepcją wzrokową i mózgiem

01 Percepcja1 J

Documents

Transcript of 01 Percepcja1 J