Hoofdstuk 4: Geheugen
advertisement
Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Hoofdstuk 4: Geheugen Geheugen bestaat uit ≠ geheugenstelsels, elk met hun eigen neuro-anatomisch substraat. Casus patiënt H.M.: Op 9-jarige leeftijd hoofdtrauma met posttraumatische epilepsie Therapieresistent en functioneel invaliderend Op 27 jarige leeftijd bilaterale hippocampectomie op 23 augustus 1953 (William Scoville) Uitgesproken anterograde amnesie Retrograde amnesie: aanvankelijk geschat op 3 jaar maar eigenlijk kan hij zich slechts enkele zaken uit kinderjaren kon herinneren Voorwaarste digit span intact IQ onveranderd Taal of objectherkenning intact Kan nog nieuwe zaken aanleren o Conditionering • conditioned eye-blink response o Perceptual learning • priming o Proceduraal geheugen • Mirror drawing • Rotor pursuit Dubbele dissociaties tussen ≠ aspecten van het geheugen tonen aan dat bewaarde geheugenfuncties op andere mechanismen berusten dan diegenen die aangetast zijn. Onderverdeling van Tulving van geheugen in ≠ geheugenstelsels: Declaratief geheugen: o Episodisch geheugen = geheugen voor persoonlijk doorgemaakte gebeurtenissen in een specifieke tijds- en plaatscontext o Semantisch geheugen = kennis die gedeeld wordt door een bepaalde gemeenschap, zonder dat men zich herinnert in welke omstandigheden men die kennis verworven heeft. Verwijst naar de kennis van betekenis van woorden. Non-declaratief geheugen: o Proceduraal geheugen = vaardigheden die men zich heeft eigen gemaakt (habits en skills) 1 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 o Priming = onbewuste invloed van een voorafgaand contact op de verwerking van daaropvolgende contacten met vergelijkbare stimuli o Klassieke conditionering 1. EPISODISCH GEHEUGEN Onderscheidt zich van KTG en WG doordat: interval > 30s resistent aan tussenliggende items capaciteit niet beperkt tot 7 items Eénmalig event (‘single episode’) kan volstaan om een geheugenspoor na te laten Bestaat uit: inprentingsfase retentie- of consolidatiefase oproepingsfase o vrije oproeping o herkenning Inprenting en oproeping bij episodisch geheugen is grotendeels incidenteel (‘automatic capture’). Ziekte van Alzheimer: gaat gepaard met stoornis van retentiefase (= versneld vergeten) Aantasting van prefrontale kwab: aantasting van oproepingsfase, bewaarde herkenning. 2 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 1.2. Patiëntenstudies en het episodisch geheugenstelsel Klinische tests Spontaan vertellen van gebeurtenissen uit actualiteit Inprenten van een naam en een adres en na 5 minuten reproduceren Uitgestelde oproeping van 3 woordjes Klassieke neuropsychologische tests Auditory Verbal Learning test (AVLT) Er wordt 1 voor 1 een lijst van 15 woorden voorgelezen Na presentatie van volledige lijst: zoveel mogelijk woorden oproepen Lijst wordt in totaal 5x gepresenteerd Daarna wordt lijst B 1x gepresenteerd Na presentatie van lijst B: zoveel mogelijk woorden van lijst B oproepen Lijst A 6de keer oproepen Na 10 min: nogmaals zoveel mogelijk woorden van lijst A oproepen Zoveel mogelijk woorden in een lijst aanduiden die tot lijst A behoorden ≠ soorten fouten mogelijk: o Onvoldoende inprenting bij de opeenvolgende studiebeurten o Proactieve inferentie (items van lijst A opgeroepen wanneer pp en lijst B moeten reproduceren) 3 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 o Versneld vergeten (gestoorde vrije oproeping na interval en gestoorde herkenning) o Oproepingsstoornis (gestoorde vrije oproeping met relatief bewaarde herkenning) o Valse herkenning (items toewijzen aan lijst A die in geen enkele lijst voorkomen) o Stoornis in herinneren van de temporele context (source memory; toewijzen van items aan lijst A die eigenlijk tot lijst B behoren). 15 figuren van Rey Er wordt 1 voor 1 een lijst van 15 abstracte figuren gepresenteerd Na presentatie van volledige lijst: zoveel mogelijk figuren reproduceren Lijst wordt tot 5x toe aangeboden en na elke presentatie zoveel mogelijk woorden oproepen Na 5 presentaties: aantonen welke figuren het subject vooraf reeds gezien heeft (herkenning) Complexe figuur van Rey Osterrieth Paired associates learning test Paren van woorden instuderen Na interval: men krijgt 1 lid van het paar aangeboden en men moet het tweede lid oproepen Letsel van de hippocampale formatie: Patiënten kunnen gegevens inprenten en onmiddellijk terug oproepen MAAR: onmogelijk om gegevens op te roepen na een retentie-interval (anterograde amnesie) Patiënt kan meestal ook geen gegevens oproepen die ingeprent zijn voorafgaand aan het letsel (componente retrograde amnesie) retrograde amnesie vertoont meestal een temporele gradiënt: gegevens uit recentere verleden zijn meer aangetast dan gegevens uit een verder verleden (zelfs maanden tot jaren na het verwerven van de info => wordt in een meer kwetsbare vorm gestockeerd dan info die vele jaren voordien werd opgeslagen). “Wet van Ribot”: hoe recenter, hoe meer verlies 4 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Vbn: patiënt H.M. en patiënten met een vroegtijdig stadium van de ziekte van Alzheimer. Temporele gradiënt kan verklaard worden doordat associaties die in het verre verleden opgeslagen zijn, niet meer afhankelijk zijn van de hippocampus als associatieve structuur. Rol van de hippocampus Hippocampus als associatieve structuur Episode wordt ingeprent => bestaat steeds uit ≠ onderdelen die samen voorkomen. ≠ delen van de hersenen staan in voor de verwerking van die ≠ onderdelen. associaties tussen die onderdelen in 1 episode dienen ook ingeprent te worden => rol van hippocampus. Wanneer na een retentiefase 1 van de onderdelen terug optreedt, kan dit via de hippocampus ook de andere onderdelen van de vroeger doorgemaakte episode re-instantiëren => onderdeel van episode zal herinnering opwekken aan andere onderdelen die oorspronkelijk tijdens initiële episode samen voorkwamen 5 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Bij het oproepen van alle onderdelen binnen 1 episode => rol van hippocampus. Naarmate tijd verstrijkt: associatief geheugen minder afhankelijk van hippocampus => herinneringen van episodes uit het verre verleden zijn meer weerstandig aan hippocampale schade dan herinneringen uit het verre verleden. Hoe komt dit? 1. Een mogelijke verklaring: onderdelen van een episode van een ver verleden, kunnen ook in andere episodes die nadien zijn voorgevallen, met elkaar geassocieerd zijn => netwerk is hechter en er zijn meer redundante connecties tussen ≠ onderdelen => weerstandiger aan schade. 2. Alternatieve verklaring: associaties tussen onderdelen van episodes uit ver verleden zijn niet meer gemedieerd via de hippocampus. Hoe verklaringen testen? Als temporele gradiënt te maken heeft met hogere densiteit qua connecties: onderscheid tussen: o Partiële letsels van hippocampus o Volledige letsels van hippocampus: in dat geval zou je geen temporele gradiënt meer verwachten. NOCHTANS: bij volledige schade is er een temporele gradiënt aanwezig => 2de verklaring is juist. 6 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Hippocampus heeft een neuroanatomische betekenis: Staat aan de top van een hiërarchie van ≠ connecties van primaire sensorische cortex en van entorhinale cortex naar hippocampus. Hippocampus speelt ook een rol in topografische oriëntatie: het vermogen om van punt A naar punt B te gaan. Pathologie van de hippocampale formatie: Ziekte van Alzheimer: o Begint entorhinaal, vervolgens uitbreidend naar hippocampus A. cerebri posterior ischemie Anoxie Rol van de thalamus Letsel van de dorsomediale kern en de anterieure kern van thalamus => amnestisch syndroom Bvb. het Korsakoffsyndroom bij alcoholbusus: ook spontane confabulaties Mediaal-temporaal-diëncephaal circuit: verwijst naar het feit dat zowel mediaal temporale letsels als letsels van thalamus tot amnestisch syndroom kunnen leiden. Pathologie van het diëncephalon Etiologie o Korsakoff syndroom • Vaak geassocieerd met – aantasting van de corpora mamillaria – deafferentatie van de prefrontale cortex o Ischemie van dorsomediale of anterieure thalamische nuclei Rol van de prefrontale cortex en frontaal netwerksyndroom Letsel ervan: patiënten kunnen gegevens niet oproepen, maar relatief veel beter herkennen. Prefrontale cortex: bijdrage kan verband houden met het ontwikkelen van strategieën die noodzakelijk zijn om geheugendata efficiënt op te slaan en op te roepen. Een andere stoornis bij frontale dysfunctie: moeilijkheden om te onthouden in welke context men bepaalde gegevens heeft opgeslagen. 7 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Het episodisch geheugen berust voornamelijk op de mediaal-temporale cortex en op het diëncephalon. Klinisch: stoornis van episodisch geheugen = amnesie. 1.2. Variabelen die de performantie van het episodisch geheugen beïnvloeden Slaap Wanneer men in leerfase de betekenis van woorden activeert of verbanden kan leggen tussen het leermateriaal => oproeping beter dan wanneer men enkel de oppervlaktekenmerken leert. Emotionele associaties Voor herinnering van publieke gebeurtenissen met sterke emotionele associaties kunnen we vaak heel goed herinneren waar we op dat moment waren en wat we aan het doen waren. Slaap Tijdens bepaalde fasen van slaap wordt het geheugenspoor geconsolideerd. Veranderingen in neurotransmitters Deze treden op na leerfase en kunnen de performantie tijdens de oproepingsfase beïnvloeden. Bvb: inname van benzodiazepines of noradrenerge modulatie Vormelijke overeenkomsten tussen studiemateriaal en het testmateriaal spelen minder een rol voor het episodisch geheugen. 1.3. Neuronale codering van associaties tussen stimuli Paired associates learning bij proefdieren Miyashita et al.: onderzochten respons van anterieur inferotemporale neuronen wanneer stimuli apart werden aangeboden. Nadien: herhaaldelijke aanbieding van stimuli in vaste paren Vergelijken van neuronale respons op elk van de stimuli na leerfase met de respons vóór leerfase Vaststelling: correlatie tussen de respons op gepaarde stimuli. Wanneer men bovendien perien entorhinale cortex beschadigt, verdwijnen correlaties in inferotemporale cortex Dit toont aan dat associaties corticaal opgeslagen worden en dat hiervoor feedback van mediaal-temporale cortex vereist is. Miyashita et al. (in ander experiment): Expliciete paired associates taak laten uitvoeren 8 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Nagaan hoe neuronale activiteit in inferotemporale cortex wijzigde wanneer proefdier opriep welke stimulus gepaard in de voorgaande leerfase met de sample stimulus. Herhaaldelijke aanbieding van 12-tal vaste paren van abstracte vormen Vervolgens: vergelijking neuronale delay activiteit tijdens 2 paradigma’s: o DMS o Paired associates taak: sample fase was identiek aan DMS. Tijdens delayfase: signaal dat proefdier in de testfase zou moeten kiezen tussen de stimulus die geassocieerd was met de sample stimulus en een andere stimulus => proefdier moet actief oproepen welke stimulus in de leerfase tot eenzelfde paar behoorde met de samplestimulus. Resultaat: registratie in inferotemporale cortex => neuronen hebben een spontane voorkeur voor specifieke vormen en die is er ongeacht de taak. Sommige neuronen vuren wanneer een specifieke vorm getoond wordt als samplestimulus en vuren minder intens wanneer tijdens het delay die samplestimulus vorm moet “onthouden” worden. Signaal tijdens delay fase dat het om paired associates taak gaat i.p.v. DMS => neuron dat samplestimulus als voorkeursstimulus had, gaat veel minder vuren. Een ander inferotemporaal neuron, dat de geassocieerde stimulus als voorkeursstimulus had, gaat tijdens delay fase heviger beginnen vuren zodra signaal verschijnt dat het proefdier zal moeten kiezen voor de geassocieerde stimulus eerder dan voor de sample~. Dit toont aan dat het oproepen van associatie in afwezigheid van perceptuele stimulus een gelijkaardig effect geeft als het tonen van de perceptuele stimulus. Als men hippocampus beschadigde => activiteit tijdens paired associates taak gaf niet meer de geassocieerde stimulus weer. 2. PROCEDURAAL GEHEUGEN Verwijst naar over-aangeleerde vaardigheden die door frequente herhaling automatisch geworden zijn. Hoe testen? Bvb. patiënt H.M.: kon ondanks amnestisch syndroom toch nieuwe vaardigheden aanleren zoals “mirror drawing” of “rotor pursuit learning”. Probabilistic classification task: o Patiënten met amnestisch syndroom vertonen verbetering in performantie op deze taken met herhaalde oefening, net als normale vrijwilligers. o MAAR: kunnen evenwel niet herinneren dat ze de taak al voordien hebben uitgevoerd of verduidelijken welke regel ze toepassen bij het oplossen van de taak. Andere aandoeningen die basale ganglia aantasten (Parkinson, Huntington), tasten het proceduraal geheugen aan maar laten het episodisch geheugen intact. 9 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 3. PERCEPTUAL LEARNING Priming = het gunstige effect van voorafgaand contact met een stimulus op de daaropvolgende verwerking. Klassieke priming tests: Figure completion test (zie bijlagen) Fragmented letters (zie bijlagen) Word stem completion en study-test modality shift o Beïnvloed door de vormgelijkenis tussen oorspronkelijke stimulus en teststimulus - Beide hoofdletters of beide kleine letters o Als afzonderlijk gepresenteerd aan linker of rechter hemisfeer: - Vormgelijkenis heeft een belangrijker effect bij priming en presentatie aan rechter hemisfeer dan bij priming en presentatie aan linker hemisfeer (conceptuele priming) Functionele beeldvorming en single neuron electrode studies: priming meestal gepaard met vermindering van activiteit in de neuronen die betrokken zijn bij de verwerking van de stimulus. Bvb. perceptuele priming zal leiden tot verminderde activiteit in de visuele gebieden die voor de verwerking van de geprimede stimuli instaan. 10 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 4. BIJLAGEN Episodisch geheugen e.d. Integratie van gebeurtenissen in episodisch geheugen via hippocampus Fragmented letters 11 Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen AJ 2010 - 2011 Priming 12
