Manipulation von psychischen Prozessen & Typisch sind Messungen mit EEG

Bestandteile: Nucleus Caudatus + Putamen + Pallidum & Ncl. Accumbens: Teil des Belohnungszentrums

= Objekt wird gesehen, aber kann nicht bezeichnet werden & Prosopagnosie bedeutet, dass man nicht Gesichter erkennen kann

High road: Thalamus-visueller Kortex-Amygdala & Amygdalaläsion führt zur Verlust von Angst

Bei Ereigniskorrelierten Potentialen ist das Mittelungsverfahren relevant & N100 bedeutet, dass eine Negativierung nach 100ms im EKP zu sehen ist

Während des SWS Schlafs zeigt das EKG eine niedrige Herzschlagfrequenz & Der REM-Schlafverlauf nimmt im Laufe der Lebensspanne ab

Wenn ein Target im beachteten/attentierten Halbfeld auftaucht, misst man höhere sensorische Aktivierung an den kontralateralen EEG- Elektroden und kürzere RT & Aufmerksamkeitseffekte lassen sich schon in subcortikalen Hirnregionen messen: in den Corpus geniculatum laterale sieht man eine erhöhte Aktivierung

Die James-Lange-Theorie besagt: Reiz wahrnehmen -> physiologische Reaktion -> Emotion & Somatische Marker repräsentieren Muster von körperlichen Erregungen & Die Cannon-Bard Theorie nimmt parallele Prozesse von Erleben und Ausdruck an: Reiz wahrnehmen → gleichzeitigt: Emotion empfinden und physiologische Reaktion

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Psychophysiologie...

Manipulation von psychischen Prozessen

Manipulation von autonomer Aktivität

Meist invasive Methode

Typisch sind Messungen mit EEG

Membranpotential wird depolarisiert durch…

Zeitliche Summation

Zeitliche Multiplikation

Räumliche Summation

Bahnung

Aktionspotential

Wird v.a. durch die Eigenschaften der Natrium und Kalium-Kanäle mitbestimmt

Wird v.a. durch die Eigenschaften der Natrium und Calcium-Kanäle mitbestimmt

Wenn ausreichend Hyperpolarisierung erreicht wurde, wird ein AP generiert

Wenn die Erregungsschwelle von +65mV erreicht wird, wird das AP ausgelöst

Rückenmark

Die Vorderwurzelneurone sind sensorische Neurone

Die Vorderwurzelneurone sind motorische Neurone

Afferenzen sind sensorisch aufsteigende Bahnen

Afferenzen sind motorisch aufsteigende Bahnen

Hypothalamus

Die Neurohypophyse besitzt zwei Kapillarsysteme

Oxytocin wird in der Adenohypophyse generiert

Der Hypothalamus ist für die Regulation der motivationalen Verhaltensweisen zuständig

Der Hypothalamus wird auch „Tor zum Bewusstsein“ genannt

Basalganglien

Bestandteile: Nucleus Caudatus + Putamen + Pallidum

Nigrostriatale Bahn: substantia nigra -> serotonerge Neurone -> Bewegung

Ncl. Accumbens: Teil des Belohnungszentrums

Ncl. Accumbens: Furchtzentrale

Weiße Substanz

… besteht v.a. aus Zellkörpern

Projektionsfasern verbinden die Hemisphären

Assoziationsfasern verbinden kortikale und subkortikale Gebiete

Das Corpus Callosum zählt zu den Kommissurenfasern

Agnosien

= Objekt wird gesehen, aber kann nicht bezeichnet werden

= Objekt wird nicht gesehen, aber man reagiert auf das Objekt

Prosopagnosie bedeutet, dass man nicht Gesichter erkennen kann

Prosopagnosie bedeutet, dass man sich nicht mehr an der Namen von Personen erinnern kann

Neglect

Reize werden fast nur im ipsilateralen Gesichtsfeld wahrgenommen

Wenn Objekte nachgezeichnet werden sollen, werden kontralaterale Objekte vernachlässigt

…ist eine Wahrnehmungsstörung

… ist eine Aufmerksamkeitsstörung

Patient H.M.

Hippocampus wurde bei OP entfernt

Hatte schwere retrogerade Amnesie

Deklaratives Gedächtnis intakt nach OP

Verbesserung in prozeduralen Tätigkeiten, aber keine Erinnerung an Übungssessions

Amygdala

High road: Thalamus-visueller Kortex-Amygdala

High road: schnelle grobe Verarbeitung

Furchtspezifisch

Amygdalaläsion führt zur Verlust von Angst

Messmethoden - EEG

Das EEG hat eine sehr gute räumliche Auflösung

Bei Ereigniskorrelierten Potentialen ist das Mittelungsverfahren relevant

Powerspektrum bedeutet, dass nur hohe Frequenzen den Filter passieren

N100 bedeutet, dass eine Negativierung nach 100ms im EKP zu sehen ist

Messmethoden

Comutertomographie ist ein strukturelles Bildgebungsverfahren

Das PET ist eine invasive Messmethode

Bei dem fMRT wird zuerst die Quermagnetisierung und dann die Längsmagnetisierung wieder aufgebaut

Beim fMRT zeigt das BOLD-Signal an wie viel Sauerstoff im Blut ist

Peripherphysiologie

Bei Schweißproduktion und Herzaktivierung ist nur der Sympathikus beteiligt

Die Verschaltung von prä-zu postganglionären Neuronen ist beim Parasympathikus rückenmarksnah

Beim Sympathikus sind die NT der postganglionären Neurone Noradrenalin

Beim Sympathikus sind die NT der postganglionären Neurone ACT

Emotionen

Hautleitfähigkeit ist ein Arousalindikator

Herzrate ist ein Valenzindikator

Pupillenweite ist ein Arousalindikator

Der startle Reflex ist ein Valenzindikator und wird durch Arousal moderiert

Kardiovaskuläre Aktivität

Das Penaz-Prinzip ist eine photoplethysmographische Messung

Die P-Welle im EKG zeigt die Erregungsrückbildung in den Herzkammern an

Presso-Rezeptoren sind dafür zuständig, den richtigen Blutdruck wieder herzustellen

Vasokonstriktion bedeutet das Zusammenziehen der Blutgefäße und wird rein sympathisch beeinflusst

Sinusknoten: Erregungsausbreitung über das ganze Herz

Neurotransmitter

Niedermolare NT werden an den Ribosomen gebildet

Neuropeptide sind große Neurotransmitter

Gab junctions sind Bestandteile der chemischen Synapsen

Ionotrope Rezeptoren spalten eine Untereinheit des gekoppelten G-Proteins an

Klassen von Neurotransmittern

Glutamat ist ein erregender NT und zählt zu den Aminosäuren

Das nigro-striatale Dopaminsystem wird mit Belohnungssystem assoziiert

Noradrenalin wird in den Raphe-Kernen generiert

Bei Acetylcholin gibt es zwei Rezeptortypen: nikotonerg (Ionotrope Rezeptoren) und muskarinerg (metabotrope Rezeptoren)

Psychopharmakologie

Zu den agonstischen Effekten zählt, wenn die Wiederaufnahme von erregenden NT blockiert wird

Zu den antagonischen Effeten zählt, wenn Autorezeptoren stimuliert werden

Benzodiazepine verstärken die endogene GABA-Wirkung

Trizyklinische Antidepressiver aktivieren die Wiederaufnahme von Serotonin + Dopamin + Noradrenalin

Circadiane Rhythmik

Die Körpertemperatur ist in der Nacht höher als tagsüber

Cortisol steigt über den Tag an und hat abends einen Peak

Kaliumausscheidung und Rechengeschwindigkeit zeigen einen circadianen Rhythmus

Der Menstruationszyklus verläuft nach einem infradianen Rhythmus

Nucleus Suprachiasmaticus

Bei Läsion des NSC ist der Schlaf-Wach-Rhythmus gestört

Bei Transplantation des NSC kann die saisonale Rhythmik wieder hergestellt werden

Bei Trennung des Tractus Optikus (hinter NSC) ist das Tier blind, aber die Hell-Dunkel Synchronisation funktioniert noch

Die Epiphyse erhält Efferenzen aus dem NSC und erstellt Melatonin hauptsächlich bei Tageslicht

Schlaf

Während des REM Schlafs zeigt das EMG eine hohe Muskelaktivität

Während des SWS Schlafs zeigt das EKG eine niedrige Herzschlagfrequenz

Der Schlaf lässt sich in 7 Stadien unterteilen

Der REM-Schlafverlauf nimmt im Laufe der Lebensspanne ab

Schlaf

Die Restaurative Theorie zur Funktion des Schlafes besagt, dass sich die Schlafdauer durch die Evolution entwickelt hat

Nicht-aktive Tiere schlafen länger, da ihre Homöostase tagsüber nicht sehr durcheinander gebracht wurde

Bei selektiver REM-Schlaf Deprivation treten Halluzinationen und extreme Müdigkeit auf

Der SWS Schlaf ist vor allem für deklarative Gedächtnisinhalte relevant

Schlaf

PGO Wellen werden durch REM-ON-Neurone (NT: ACT) ausgelöst

PGO Wellen werden durch REM-OFF-Neurone (NT: Serotonin) ausgelöst

Schlafapnoe zählt zu den Insomnien

Narkolepsie treten Kataplexien und hypnagoge Halluzinationen auf

Gedächtnis

Ribots Gesetz besagt, dass Ereignisse kurz vor der OP sehr gut erinnert werden, aber nicht frühe Ereignisse aus der Kindheit

Der Teilbericht von Sperling und das periodische Rauschen sind Belege für die Existenz der LZG

Das KZG ist kapazitätsbeschränkt

Bei der Rekonsolidierung werden Gedächtnisinhalte modifizierbar

Gedächtnistheorien

Laut der klassischen Konsolidierungstheorie ist beim Abruf der Hippocampus nicht mehr relevant

Laut dem multiplen Spurenmodell verknüpft der Hippocampus bei der Enkodierung die verschiedenen Gedächtnisinhalte aus dem Kortex

Beide Theorien (Konsolidierung + multiples Spurenmodell) machen bezüglich der Rekonsolidierung dieselben Annahmen

Laut dem multiplen Spurenmodell verknüpft die Hypophyse die Gedächtnisinhalte auf kortikaler Ebene

Lernen & Gedächtnis

Ratten lernen Assoziation von Duft ~ Ort, dann wird Hippocampus läsioniert -> Ratten können sich an alte Assoziation nicht mehr erinnern

Ratten lernen Assoziation von Duft ~ Ort, dann wird Hippocampus läsioniert -> Ratten können sich gut an alte Assoziation erinnern

Ratten lernen Assoziation von Duft ~ Ort, dann wird Hippocampus läsioniert -> Ratten können sich an die neue, kurz VOR der OP Assoziation erinnern

Ratten lernen Assoziation von Duft ~ Ort, dann wird Hippocampus läsioniert -> Ratten können nun neue Assoziationen lernen und sich an diese erinnern

Lernen

Bei selektiver Hippocampusläsion wird keinen Veränderung der Hautleitfähigkeit bei einer klassischen Konditionierung gemessen

Die Basalganglien sind hauptsächlich für das implizite Erlenen von Objekterkennungen zuständig

Je elaborierter die Gedächtnisschemata sind, desto weniger beruht die Einspeicherung neuer Infos auf dem Hippocampus

Bei einer selektiven Amygdalaläsion haben die VPs kein explizites Wissen über CS-CR Assoziationen

Abruf von Erinnerungen

Das Dual Process Modell beruht auf zwei Prozessen: Familarity + Konfidenz

Das Single-Process Modell erklärt die Varianz im Wiedererkennungstest durch unterschiedliche Erinnerungsstärken

Ein Remember-Know-Paradigma eignet sich nicht für Prozessdissoziation

Je asymmetrischer die Krümmung des ROC-Kurve, desto besser passt das Dual Process Modell

Gedächtnis

Reinstatement = erneute „Verfestigung“ von Gedächtnisinformationen

Rekonsolidierung = Reaktivierung sensorischer Kortexareale

Bei Erinnerungsaufgaben zeigen sich gleiche, aber schwächere fMRT-Bilder wie bei der erstmaligen Wahrnehmung

Nach der Reaktivierung von sensorischen Gedächtnisinfos werden diese Erinnerungen im schlaf vorübergehend labil und im Wachzustand stabilisiert

Gedächtnis - synaptische Mechanismen

Hebb`sche Regel = Neurone die gemeinsam aktiv sind, werden enger miteinander verbunden

Zu nicht-assoziativen Lernen zählt: Habituation und Sensitivierung

Bei der kurzfristigen Sensitivierung blockiert Serotonin die Kalium-Kanäle und verzögert somit die Repolarisation, was dazu führt, dass mehr Aktionspotentiale generiert werden

Bei der Habituation ist die Inaktivierung der Kalzium-Kanäle für die geringere Glutamat Ausschüttung verantwortlich

Lernen - zelluläre Mechanismen

Durch die Blockierung der Kalium-Kanäle wird das Zellinnere negativer bei der klassischen Konditionierung auf neuronaler Ebene

Die das Wiederholen der CS-UCS Paarung, wird das sensorische Neuron umgebaut, sodass der CS alleine ausreicht um eine hohe Aktivierung zu erzeugen

Bei der LTP wird bei hoher Membran-Depolarisation das Magnesium-Ion aus dem Non-NMDA-Rezeptor rausgeworfen

Bei der LTP wird über Second Messenger Prozesse die Neurotransmitter-Ausschüttung (meist Glutamat) verstärkt

LTP & LTD

Kurzfristige LTP Folgen sind: geringere Neurotransmitter Freisetzung (Bsp. Glutamat)

Langfristige Folgen des LTP zeigen sich in dem Abbau von Synapsen und Rezeptoren

Dauerhafte niederfrequente Stimulation kann LTD auslösen

Bei der Entstehung von LTD und LTP sind die NMDA-Rezeptoren relevant

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit kann verdeckt operiert werden

Aufmerksamkeit kann nur zwischen verschiedenen sensorischen Kanäle wechseln – und nicht innerhalb eines sensorischen Kanals

Eine Funktion der Aufmerksamkeit ist es, die Effektoren zu mobilisieren und sich selektiv Vorzubereiten

Automatisierte Handlungen können auch parallel laufen, das nennt man dann geteilte Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeitstheorien

Bei der Flaschenhalstheorie bestimmt der bottom-up Einfluss, welche Informationen für die weitere Verarbeitung durchgelassen werden, top down Einflüsse sind hier immer irrelevant

Bei der späten Selektion (laut dem Flaschenhalsmodell) werden alle enkodierten Infos analysiert und dann wird erst für die weitere Verarbeitung selektiert

Die drei Komponenten des Netzwerkmodells für verschiedene Aufmerksamkeitssysteme (nach M. Posner) sind: Alerting + Orienting + Speeding

Bei der Messung von Aufmerksamkeit lösen endogene Cues automatische Blickveränderungen aus; oft werden kurze Lichtblitze als Cue verwendet

Aufmerksamkeitsmessung

Bei exogenen Cueing kann man „Inhibition of Return“ beobachten, da bei langem SOA die Versuchspersonen bei invaliden Cues schnellere Reaktionszeiten zeigen

Wenn man ein Zielreiz unter Distraktoren finden soll (visual search), findet eine parallele Suche statt, wenn sich das Target nur in einem Merkmal unterscheidet

Merkmalskombinationen erfordern eine serielle Suche und somit merkmalsbasierte Aufmerksamkeit

Merkmalsbasierte Aufmerksamkeit kann man messen, indem verschiedene Reize am selben Ort präsentiert werden

Aufmerksamkeit & visuelles System

Mittels Eyetracking können Sakkaden und Frequenzen erfasst werden

Salienzkarten bilden nur rein physikalische Salienz von Bildern ab – Inhalte/Semantik bleiben ungeachtet

Der foveale Bereich wird im visuellen Kortex überrepräsentiert und ist punktgespiegelt

Erste Effekte der Aufmerksamkeit lassen sich durch EKP-Messungen nach 300ms nachweisen

Aufmerksamkeit

Wenn ein Target im beachteten/attentierten Halbfeld auftaucht, misst man höhere sensorische Aktivierung an den kontralateralen EEG- Elektroden und kürzere RT

Inhibition of return konnte nicht in EEG-Studien belegt werden

Aufmerksamkeitseffekte lassen sich schon in subcortikalen Hirnregionen messen: in den Corpus geniculatum laterale sieht man eine erhöhte Aktivierung

In der V1 konnten nur Aktivitätssteigerungen bei attentierten Reizen nachgewiesen werden, neuronale Inhibition von benachbarten Reizen findet erst in höheren visuellen Verarbeitungsstufen statt

Aufmerksamkeit

Biased competition beschreibt, dass verschiedene Reize im selben rezeptiven Feld eines Neurons liegen und „wettstreiten“, welcher Reiz die Neuronen-Feuerrate bestimmt

Visuelle Reize steigern die Aktivierung der FEF schon vor den extrastriären Regionen und sind wichtig für top-down Prozesse, also für die schnelle Aufmerksamkeitslenkung

Für die bottom-up Aufmerksamkeitskontrolle sind vor allem dorsale Hirnregionen zuständig

Räumliche und merkmalsbasierte Aufmerksamkeit wirken nacheinander

Emotion & Motivation

Die James-Lange-Theorie besagt: Reiz wahrnehmen -> physiologische Reaktion -> Emotion

Somatische Marker repräsentieren Muster von körperlichen Erregungen

VPs mit Läsionen ab der Halswirbelsäule können gar keine Emotionen mehr erleben

Die Cannon-Bard Theorie nimmt parallele Prozesse von Erleben und Ausdruck an: Reiz wahrnehmen → gleichzeitigt: Emotion empfinden und physiologische Reaktion

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