Wykład 12

kontrola

poznawcza

dr Marek Binder

Zakład Psychofizjologii

Kontrola poznawcza

• funkcje zarządcze (wykonawcze) – zarządzanie procesami poznawczymi, „ręczne” sterowanie (w opozycji do działania zautomatyzowanego)

• funkcje poznawcze łączone z funkcjami zarządczymi

– planowanie

– pamięć robocza

– uwaga top-down, endogenna

– rozwiązywanie problemów

– rozumowanie

– monitorowanie własnej aktywności

Kontrola poznawcza

• podstawowe czynności zarządcze

– hamowanie (inhibition) – hamowanie automatycznej, nawykowej reakcji

– przełączanie zadań, inicjowanie (task switching, initiation) – wybór, rozpoczęcie innego zadania, typu aktywności

– symulowanie (simulation) – wyobrażone przeprowadzanie działania w celu oceny adekwatności jego rezultatów (np. jak bardzo przybliża do otrzymania nagrody)

Anatomia kontroli poznawczej• kora przedczołowa

(prefrontal cortex)– grzbietowo-

boczna(dorsolateral, DLPFC)

– brzuszno-przyśrodkowa(ventromedial, VMPFC)

– biegunowa (frontopolar, FP)

• przednia część zakrętu obręczy (anteriorcingulate, ACC)

• jądra podstawy (basal ganglia)

• tylna kora ciemieniowa (posterior parietalcortex, PPC)

jądro ogoniaste

gałka blada

tylnakora ciemieniowa

grzbietowo-bocznakora przedczołowa

kora przedniego zakrętu obręczy

brzuszno-przyśrodkowakora przedczołowa

kora przedczołowa u różnych gatunków

szczur

małpa sajmiri kot

małparezus

szympans

człowiekmorświn

Połączenia okolic przedczołowych

DLPFC grzbietowo-boczna kora przedczołowa

SM dodatkowe pole ruchowe

PM kora przedruchowa

FEF czołowe pole okoruchowe

PC kora ciemieniowa

V2 drugorzędowa kora wzrokowa

A2 drugorzędowa kora słuchowa

VMPFC brzuszno-przyśrodkowa kora przedczołowa

Amy ciało migdałowate

MTL przyśrodkowy płat skroniowy

S1/S2 pierwszorzędowa i drugorzędowa kora somatosensoryczna

DLPFC+VMPFC

projekcje wspólne

Tha wzgórze

BG jądra podstawy

ACC przedni zakręt obręczy

Ins kora wyspy

okolice grzbietowo-boczne (DLFPC)

• inicjowanie, zmiana zachowania

• hamowanie

• symulowanie

efekty uszkodzeń DLPFC

• zaburzenia inicjowania zachowania

– apatia

– brak spontaniczności

– zespół czołowej dysfunkcji zarządczej (frontaldysexecutive syndrome): zaburzenia kontroli uwagi (dystraktybilność, trudności z utrzymaniem koncentracji uwagi), upośledzenie działania pamięci roboczej

– niezdolność do planowania

• zachowane zdolności intelektualne

efekty uszkodzeń DLPFC• zaburzenia hamowania

• Test Sortowania Kart Wisconsin (WCST) – pacjent musi odgadnąć reguły sortowania kart

(kształt, liczba, kolor)

– reguły zmieniają się co jakiś czas

– pacjenci z uszkodzeniem DLPFC popełniają błędy perseweracji – tj. trzymają się tej samej reguły, chociaż uległa ona zmianie; nie potrafią zahamować wpływu poprzedniej reguły

– popełniają również dużo błędów przypadkowych (wywołanych rozproszeniem uwagi)

• neuroobrazowanie WCST –wzbudzenie bocznych okolic przedczołowych (Seiki Konishi,1998)

funkcje DLPFC - hamowanie

• reakcje DLPFC na próby eksperymentalne, które są niezgodne z sekwencją (Scott Huettel i in., 2002)

funkcje DLPFC - hamowanie

• badania Roberta Knighta(1995)

– silniejsze reakcje na bodźce dźwiękowe w procedurze pasywnego słuchania w grupie pacjentów z uszkodzeniami płatów czołowych

– osłabiona modulacja uwagowa w N100 w procedurze dychotycznegosłyszenia

funkcje DLPFC - symulowanie

• postawa abstrakcyjna (Kurt Goldstein) –umiejętność posługiwania się pojęciami abstrakcyjnymi, oderwanymi od kontekstu sytuacyjnego

• abstrakcja jest podstawą zdolności do rozważania możliwych wariantów sytuacji, planów zachowania = planowanie

funckcje DLPFC - symulowanie

• test Wieży Londyńskiej

• uszkodzenia lewego DLPFC prowadzą do pogorszenia wyników tego testu (TimShallice i in., 1982)

Wskazówka (C1) może wywołać dwie reakcje,

zależnie od sytuacji (C2 lub C3) – właściwe

działanie zależy od poprawnego odwzorowania

pomiędzy C1 a jedną z reakcji

np.

C1 – telefon dzwoni

C2 – jesteśmy w domu

C3 – jesteśmy z wizytą u znajomych

R1 – odebranie telefonu

R2 – nieodebranie telefonu

jak działa PFC?

• Koncepcja Jonathana Cohena i EarlaMillera – PFC dokonuje selekcji działań w zależności od kontekstu sytuacyjnego zapewniając elastyczność zachowań, metafora kontrolera ruchu kolejowego (mózgowy „zwrotnicowy”)

okolice brzuszno-przyśrodkowe (VMPFC)

• sterowanie zachowaniem oparte na regułach (reguły interakcji z otoczeniem – społecznym i fizycznym)

• łączenie zachowań z nagrodami i karami

• główna funkcja: hamowanie

efekty uszkodzeń VMPFC

• normalne wyniki w testach inteligencji i pamięci roboczej

• rozhamowanie

• nastrój moriatyczny (wesołkowatość)

• zaburzenia osobowości (organiczna psychopatia albo nabyta socjopatia)

• trudności w życiu codziennym

• zależność od otoczenia (naśladownictwo, zachowanie użytkownika)

zależność od otoczenia (François Lhermitte)

• naśladownictwo – pacjent naśladuje zachowania drugiej osoby, niezależnie od kontekstu

• zachowanie użytkownika –wykonywanie czynności pod wpływem wskazówek sytuacyjnych (np. przybijanie obrazu do ściany)

funkcje VMPFC

• teoria markerów somatycznych Antonio Damasio – podczas podejmowania decyzji istotną rolę odgrywają reprezentacje stanów ciała, odnoszące się do możliwych konsekwencji działań („gut feeling”)

• trudność w uczeniu sięzmienionej relacji bodziec-nagroda

wyspa

S1/S2

c. migdałowate

lobotomia przedczołowa

• metoda psychochirurgiczna leczenia psychoz (depresji, schizofrenii) –przecięcie włókien istoty białej łączących okolice przedczołowe ze wzgórzem i jądrami podstawy

• zastosowana na ludziach przez EgasaMoniza (Portugalia), który otrzymał za to nagrodę Nobla (1949)

• rozpowszechniona w USA dzięki aktywności Waltera Freemana

• wraz z odkryciem neuroleptykówzarzucona jako metoda leczenia psychoz

• 'My Lobotomy': Howard Dully's Journey (historia chłopca, któremu zrobiono lobotomię) James W. Watts Walter Freeman

Egas Moniz

przedni zakręt obręczy

• część dziobowa (rostral) ACC – zadania afektywne (np. ból)

• część ogonowa (caudal) ACC - zadania poznawcze

Error-Related Negativity

• zadanie typu „flanker” –reaguj jak najszybciej lewą ręką na środkową literę H i prawą ręką na literę S

– HHHHH (w. zgodny)

– HHSHH (w. niezgodny)

• po zainicjowaniu nieprawidłowej reakcji pojawia się negatywny załamek z zapisie ERP –negatywna fala błędu

wykrywanie konfliktu• teoria Jonathana Cohena i

Camerona Cartera – ACCjest związane z funkcją wykrywania konfliktu reakcji (response conflictmonitoring), tj. sytuacji, gdy ten sam bodziec wywołuje dwie niezgodne reakcje

• zadanie Stroopa– aktywność ACC jest większa

w warunku niezgodnym (np. Bush, 2000)

Przeczytaj kolor napisu:

w. zgodny: czerwony zielony niebieski ....

w. neutralny: stół rower chleb ....

w. niezgodny: czerwony niebieski fioletowy ....

spór dotyczący ACC

• uszkodzenia tej struktury nie pogarszają poziomu wykonania w zadaniach wymagających rozwiązania konfliktu reakcji

• niektórzy badaczesądzą, że ACCraczej odpowiadaza funkcjezwiązane z modulacją pobudzenia

(Fellows i Farah, 2005)

Podsumowanie• kontrola poznawcza jest realizowana przede wszystkim przez okolice

przedczołowe, które u ludzi są wyjątkowo rozwinięte

• część grzbietowo-boczna („chłodna”): hamowanie, przełączanie, symulowanie; tworzenie planów zachowania, kontrola pamięci roboczej i długotrwałej

• część brzuszno-przyśrodkowa („gorąca”): łącznik pomiędzy emocjami a intelektem, kontrola zachowań impulsywnych, dobór działania zależnie od nagród i kar

• system przedniego zakrętu obręczy: wykrywanie konfliktu reakcji, albo dynamiczna modulacja pobudzenia w zależności od spostrzeganej trudności zadania