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neuotischeEmotion (Fach) / cer2 (Lektion)

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• Das Cerebellum und Kognition – erste Hinweise --> indirekte Evidenz für Verbindung zwischen Cerebellum und nicht-motorischen Arealen nucleus dentatus des Cerebellums – primärer Output-Kern vergrößert bei Affen und Menschen relativ zu anderen Spezies insbesondere der evolutionär eher junge ventrolaterale Teil parallel fand eine deutliche Vergrößerung des präfrontalen Cortex statt --> indirekte Evidenz für Verbindung zwischen Cerebellum und nicht-motorischen Arealen
• Das Cerebellum und Kognition – erste Hinweise Petersen et al., 1989: • frühe Neuroimaging (PET)-Studie zur Verarbeitung geschriebener Wörter Drei Bedingungen: Wörter ansehen laut lesen semantisch passendes Wort generieren cerebelläre Aktivierung für die schwierigste Bedingung eher in posterioren Bereichen motorische Aktivierung in anterioren Arealen cerebelläre Aktivität in zahlreichen weiteren „kognitiven“ Studien
• Struktur und Funktion “In biology, if seeking to understand function, it is usually a good idea to study structure.” --> anatomische Evidenz für Einfluss des Cerebellums auf kognitive Leistungen? Cortico-cerebelläre Projektionen – Arbeiten bei Cebus Affen Areale des cerebralen Cortex mit Projektionen zum Cerebellum: --> Das Cerebellum erhält Projektionen aus motorischen und nicht motorischen Arealen
• Verbindungen zwischen Cerebellum und cerebralem Cortex ursprüngliche Annahme: das Cerebellum erhält zwar Projektionen aus vielen Arealen cerebelläre Projektionen zum cerebralen Cortex gehen aber ausschließlich zum primären motorischen Cortex (M1) Das Cerebellum integriert verschiedenste Informationen aus allen Cortexarealen und unterstützt dadurch den reibungslosen Ablauf motorischer Funktionen
• Was stand einer systematischen Untersuchung der cerebello-corticalen Rück-Projektionen lange Zeit entgegen? Und dann? Einer systematischen Untersuchung der cerebello-corticalen Rück-Projektionenstand lange Zeit entgegen, dass sie über mehrere Synapsen verlaufen Peter Strick und Kollegen entwickelten Tracer-Viren, die sich ausschließlichüber Synapsen von einer Zelle zur nächsten bewegen So lassen sich Verbindungen über zwei oder drei Synapsen nachweisen --> Das Cerebellum projiziert in motorische und nicht motorische Areale
• Cerebello-corticale Projektionen: Nucleus Dentatus „Output Channels“ cerebellärer Output in den tiefen Kernen ist topographisch organisiert motorische und nicht-motorische Anteile sind dabei im Nucleus dentatus getrennt
• Cerebellärer Cortex – Input und Output im cerebellären Cortex überlagern sich Afferenzen aus einem bestimmten Areal des cerebralen Cortex und Efferenzen in das gleiche Areal
• Cortico-cerebello-corticale Schaltkreise Zusammenfassung Studien bei Affen geschlossene Schaltkreise zwischen Cortex und Cerebellum topographische Organisation über den gesamten Schaltkreis hinweg Die gleichen corticalen Regionen, die zu einem bestimmten cerebellären Areal (Cortex und Kerne) projizieren, erhalten auch cerebelläre Rückprojektionen Ausgangspunkt der Schaltkreise ist nicht nur der (prä)motorische Cortex, sondern auch präfrontale und parietale Areale Die präfrontale Schleife ist evolutionär überproportional gewachsen im Vergleich vom Affen zum Menschen (Ramnani et al., 2006)
• Cortico-cerebelläre Verbindungen beim Menschen Studien basierend auf spontaner Hirnaktivität in einer Ruhebedingung („resting state“) Über 1 oder 2 Synapsen verbundene Regionen zeigen ähnliche Fluktuationen spontaner Aktivität „resting state connectivity“ als Maß für anatomische Verbindung Ermittlung motorischer Repräsentationen („Foot, Hand, Tongue“): Verbindungen mit den entsprechenden Arealen im primär motorischen Cortex gute Übereinstimmung mit Aktivierungsstudien zwei Repräsentationen im cerebellären Cortex, eine im superioren, eine im inferioren Cerebellum
• Cortico-cerebelläre Verbindungen beim Menschen --> funktionelle Kartierung des menschlichen Cerebellums neben Projektionen zwischen Cerebellum und motorischen Arealen starke Verbindungen zwischen Cerebellum und Assoziationscortices verschiedene Netzwerke executive control (orange) default netzwerk (rot) --> anatomische Voraussetzungen für eine Rolle des Cerebellums bei nicht-motorischen Leistungen sind gegeben
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• Cerebellum und Kognition – Cerebellar Cognitive Affective Syndrome“ anekdotische Berichte kognitiver und affektiver Veränderungen bei Patienten mit cerebellären Läsionen/Erkrankungen Schmahmann und Sherman, 1998, untersuchten systematisch 20 Patienten mit cerebellären Schädigungen mit Hilfe neuropsychologischer Tests Defizite/Veränderungen in exekutiven Leistungen, u.a. Wortflüssigkeit und Arbeitsgedächtnis visuell-räumlichen Leistungen Persönlichkeit: Disinhibition, Affektverflachung Sprache: Agrammatismus, Dysprosodie kognitive/affektive Veränderungen bei Läsionen im posterioren Cerebellum jedoch: insgesamt recht heterogenes Defizitmuster keine Kontrollgruppe --> seltene Replikation
• Schmahmann und Sherman, 1998, untersuchten systematisch 20 Patienten mit cerebellären Schädigungen mit Hilfe neuropsychologischer Tests --> „Cerebellar Cognitive Affective Syndrome“ Schmahmann und Sherman, 1998, untersuchten systematisch 20 Patienten mit cerebellären Schädigungen mit Hilfe neuropsychologischer Tests Defizite/Veränderungen in exekutiven Leistungen, u.a. Wortflüssigkeit und Arbeitsgedächtnis visuell-räumlichen Leistungen Persönlichkeit: Disinhibition, Affektverflachung Sprache: Agrammatismus, Dysprosodie kognitive/affektive Veränderungen bei Läsionen im posterioren Cerebellum jedoch: insgesamt recht heterogenes Defizitmuster keine Kontrollgruppe seltene Replikation
• Cerebellum und Kognition – Negative Befunde Frank et al. (2010): Sind typische neuropsychologische Beeinträchtigungen, die nach Läsionen des cerebralen Cortex häufig anzutreffen sind, auch nach cerebellären Läsionen verbreitet? Untersuchung von 12 Patienten mit linkshemisphärischen cerebellären Läsionen 10 Patienten mit rechtshemisphärischen Läsionen Tests: Aphasie: zwei Subtests des Aachener Aphasie Tests – Token Test und Spontansprache Neglect: Buchstaben ausstreichen. Linien halbieren, visuelle Extinktionsaufgabe Verb-Generierungs-Aufgabe keinerlei Anzeichen für aphasische Symptome bei cerebellären Patienten (weder bei rechts- noch bei linkshemisphärischen Läsionen) keine Anzeichen für Neglect keine Anzeichen für Extinktion Übereinstimmung mit anderen Befunden der Arbeitsgruppe zusätzlich: „Schubladeneffekt“!? --> keine kognitiven Defizite? --> Tests nicht sensitiv genug? --> falsche Tests?
• Cerebellum und Kognition – mögliche Mechanismen Regelmäßigkeit der cerebellären Anatomie gleichartige „Schleifen“- Struktur für alle cortico-cerebello-corticalen Verbindungen gleichartige Zellstruktur über den gesamten cerebellären Cortex --> „universal cerebellar transform” (Schmahmann, 2004) cerebelläre Modulation des Verhaltens mit dem Ziel, eine homöostatische Baselinezu erhalten gilt für Motorik und Kognition --> Dysmetrie und „dysmetria of thought“ (Schmahmann, 2004) --> universal cerebellar transform – Generierung von Vorhersagen?

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