Neuro (Fach) / Vorlesung 1 (Lektion)

Vorlesung 1

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• Was erforscht die kognitive Neurowissenschaft? - Teilgebiet der Biopsychologie - erforscht die neuronale Grundlage höherer kognitiver Funktionen (z.B. Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Sozialverhalten etc.)
• Historische Konzepte - Phrenologie - Vetreter: Franz Josef Gall und Johann Gaspar Spurzheim - verschiedene Hirnareale haben unterschiedliche Funktionen - je größer ein Areal, desto stärker ist die entsprechende Funktion / das Persönlichkeitsmerkmal ausgeprägt - Größenunterschiede spiegeln sich in Wölbungen des Schädels wieder - Aber: keine wissenschaftliche Basis, kuriose psychologische Konstrukte
• Brocas Beobachtungen -1861: Monsieur Tan - Patient konnte nur noch Silbe Tan, ansonsten keine kognitiven Beeinträchtigungen, Sprachverständnis noch vorhanden -Defizit SPRACHPRODUKTION - Gyrus frontalis inferior
• Wernickes Beobachtungen -DEFIZIT SPRACHVERSTÄNDNIS, Sprachproduktion intakt -Wernicke Aphasie -Separate Module für Sprachverständnis und Sprachproduktion - Brodmann Areal 22
• Funktionelle Spezialisierung ohne Phrenologie -durch Läsionsbefunde gestützt (Broca, Wernicke) -heute: funktionelle Spezialisierung ist graduell - Regionen sind bis zu einem gewissen Grad auf bestimmte Klasen von kognitiven Funktionen spezialisiert - Reverse-inference Problem (Poldrack, 2006): Region X ist aktiv - können wir daraus schließen, dass der kognitive Prozess X abläuft? --> Nein, denn Regionen haben multiple Funktionen, z.B. Amygdala
• Wilder Penfield -elektrische Stimulation des Kortex während neurochirurgischer Eingriffe --> lebhafte Reaktion -entwickelte kortikale Karten -Entsehung motorischer Humunculus --> Kartiert primär motorischen Kortex
• Analyseebenen in den Neurowissenschaften Gehirn - System- Map - Kreisläufe- Neurone - Synapse - Moleküle
• Methoden in den kognitiven Neurowissenschaften EEG/ERP Einzelzell oder Mehreinheit Aufzeichnung TMS MEG PET fMRI --> Kombinieren mit pharmakologischen Verfahren, Genetik, Läsionsstudien
• Modalitäten der Methoden - Stimulation vs. Messung - Zeitliche Auflösung - Räumliche Auflösung - Invasivität
• Vergleich der Methoden EEG, MEG, TMS = schlechte zeitliche, schlchte räumliche, aber nur auf Gehirnebene PET & Läsionsstudien = schlechte zeitliche und räumliche Optogenetik = sehr gute räumliche und zeitliche Multi-unit Recording und Einzelzellableitung haben bessere räumliche und gute zeitliche AUflösung auf Neuronenebene viele dazu gekommen und verbesserte Technik im Humanbereich wenig neue Methoden, dafür im Tierbereich
• Herausforderungen der Kognitiven Neurowissenschaften 1. Es ist möglich, kognitive Prozesse und Funktionen zu untersuchen, ohne das Gehirn zu betrachten 2. Funktionelle Bildgebung (oder Läsionsstudien) sagen uns WO Kognition stattfindet, aber nicht WIE 3. Die kognitiven Neurowissenschaften sind nichts als eine neue Form der Phrenologie
• Herausforderungen: Kognitionsforschung ohne Hirnforschung - häufig wird Computeranalogie verwandt: Hardware (Computer/Hirn) vs. Software (Programm/Kognition) aber: das Gehirn stellt Randbedingungen für die Kognition dar, beide hängen zumindest eng zusammen und sind nicht komplett unabhängig - Biopsychologie hat Implikationen für viele psychologische Teildisziplinen
• Herausforderungen: WO aber nicht WIE - Kritik lässt sich auch auf Reaktionszeitexperimente übertragen: WANN aber nicht WIE - Reaktionszeiten und Bildgebungsbefunde sind DATEN - das WIE wird durch Theorien und nicht durch Daten erklärt -Neurowissenschaften liefern zusätzlich abhängige Variablen, die zusätzliche Beiträge zu einer kognitiven Theorie leisten können
• Herausforderungen: Die neue Phrenologie? wichtig, die kognitiven und computationalen Prozesse zu betrachten - von reiner Lokalisation weg zu Netzwerken & INteraktionen haben wir die richtige Sprache um Hirnmechanismen adäquat zu beschreiben? --> COmputationale Mechanismen
• Rasterzellen (Grid Cells) Gehört zu Herausforderungen, die neue Phrenologie - entdeckt von Maybritt und Edvard Moser - befinden sich im entorhinalen Kortex - einzelne Rasterzellen bilden die Umgebung vom Tier als hexagonale Karte ab - Doeller et al., Nature 2010: stärkeres Signal im entorhinalen Kortex bei Bewegung entlang der Grid-Ausrichtung - Kunz et al, Science 2015: Grid-Cell ähnliches Signal ist reduziert in Personen mit genetischem Risiko an Alzheimer zu erkranken --> Tierstudien --> Humanstudien --> potentielle klinische Relevanz

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