Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Hvilken betydning har basalganglier og cerebellum for kognitiv funksjon? Peter Wetterberg OUS, Ullevål.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Hvilken betydning har basalganglier og cerebellum for kognitiv funksjon? Peter Wetterberg OUS, Ullevål."— Utskrift av presentasjonen:

1 Hvilken betydning har basalganglier og cerebellum for kognitiv funksjon? Peter Wetterberg OUS, Ullevål

2 ”Tradisjonell” modell

3 Korteks og kognisjon Kognisjon blir som regel sett på som en neokortikal funksjon Korteks som sentrum for høyere kontroll over atferd – Kortikale lesjoner gir varierende defisitt i høyere kognitive funksjoner Språk, visuospatial fksj, eksekutiv fksj, hukommelse – ”Neuro-imaging” viser aktivering av kortikale nettverk ved kognitiv aktivitet

4 Subkortikale strukturer og kognisjon Subkortikale strukturer anses regulere bevegelser i samarbeid med kortikale strukturer. Basalganglier og cerebellum anses innenfor denne modellen som ko-prosessorer av bevegelse

5 Basalgangliesykdom Gir tap av viljemessig kontroll over bevegelser Typesykdommer: 1. Parkinsons sykdom – Men: Tidlige symptomer innbefatter svekket arbeidshukommelse, nedsatt kognitivt tempo og problemer med ”set-shift”. 2. Huntingtons sykdom – Men: Første symptom kan være personlighetsforandring og eksekutiv svikt

6 Cerebellar sykdom Gir koordinasjonsvansker – dysmetri – Men: Posteriore og inferiore cerebellumlesjoner gir kognitiv patologi og emosjonell dysregulering istedenfor motoriske symptomer

7 Tradisjonell nevropsykologisk vurdering arbeider etter aksene høyre – venstre og anterior – posterior. Det finnes imidlertid også en vertikal dimensjon

8 Vertikalt organiserte hjernesystemer

9 To systemer 1.Kortikal – basalgangliesystemet 2.Cerebro – cerebellare systemet Begge er såkalt ”re-entrant systems” – Starter i korteks, går gjennom subkortikale strukturer og ender opp i korteks igjen Kortiko-subkortiko-kortikale sløyfer

10 Kortikal-basalgangliesystemet

11 Basalgangliene Striatum – Dorsale striatum (N. caudatus + Putamen) – Ventrale striatum (limbiske striatum) (N. accumbens + Septum + Tuberculum olfactorium) Pallidum – Globus pallidus pars interna (Gpi), pars externa (Gpe), ventrale pallidum Substantia nigra – Pars reticulata (SNpr), pars compacta (SNpc) Nucleus subthalamicus

12 For å forvirre… Putamen og globus pallidus kalles også nucleus lentiformis

13 N caudatus Putamen Thalamus Amygdala

14 N caudatus Putamen Hippocampus Thalamus

15 N caudatus Putamen Thalamus Globus pallidus Hippocampus

16 Putamen Hippocampus Globus pallidus N caudatus

17

18

19

20 Basalgangliene i et coronalsnitt Pereira E A C, Aziz T Z Postgrad Med J 2006;82: Striatum Globus pallidus pars externa pars interna N subthalamicus Substantia nigra pars reticulata pars compacta N caudatus Putamen Thalamus

21 N caudatus Putamen Globus pallidus Thalamus

22 N caudatus Putamen Globus pallidus Thalamus

23 Funksjonell inndeling ”Input”-strukturer ( fra hele korteks ) – N. caudatus og putamen, n. accumbens Intermediære strukturer ( til andre basalganglier ) – N. subthalamicus, Gpe, SNpc ”Output”-strukturer ( til thalamus→korteks ) – Gpi, SNpr, ventrale pallidum

24 De kortikale projeksjonene til striatum er spesifikke og anatomisk adskilte Prefrontale og anteriore korteks til caput n.c. Inferiore temporallapper til corpus n.c. Parietallappene til cauda n.c. Putamen får projeksjoner fra – Motor-, premotor- og supplementære motorkorteks – Frontale øyefeltene – Somatosensorisk korteks

25 Striatum får altså projeksjoner fra alle viktige kortikale områder – Direkte og komprimert input : 1 – Fra striatum til GP 300 : 1 Striatum får kontinuerlig et bredt utvalg av informasjon – Både ytre miljø, planer og intensjoner

26 Den høye kompresjonsgraden muliggjør mønstergjenkjenning og generalisering Basalgangliene er ”sensitive for kontekst”

27 Direkte og indirekte banen (pathway)

28 Kortikal-basalgangliesystemet Den prototypiske kortikal-basalgangliesløyfen Korteks Striatum GP-komplekset SN-komplekset Thalamus

29 Direktebanen Eksitatorisk input fra korteks til striatum Inhibitorisk fra striatum til Gpi (GABA) – Gpi har høy konstant inhibitorisk aktivitet på thalamus (konstant bremsekloss) Minsket inhibisjon fra Gpi til thalamus Eksitatorisk input fra thalamus til korteks Nettoeffekt: Start og vedlikehold

30 Direktebanen +

31 Indirekte banen Eksitatorisk input fra korteks til striatum Inhibitorisk fra striatum til Gpe Inhibitorisk fra Gpe til n subthalamicus Eksitatorisk fra n subth til Gpi – Gir øket inhibitorisk aktivitet fra Gpi til thalamus Nettoeffekt: Bremsing og stopping

32 Indirekte banen -

33

34 Striosomale banen Noen orbitofrontale korteksområder, amygdala og hypothalamus projiserer direkte til SNpc Dette gir basalgangliene informasjon om belønninger

35 Subthalamiske banen ”Superdirekte” pathway Noen områder av korteks projiserer direkte til n subthalamicus – Motor, premotor, supplementære motor og frontale øyefelter Aktivitet i denne banen supprimerer atferd raskest

36 Læring

37 Hjernen lærer automatisk ”Learning is the brain’s default condition” Vår evne til å tilegne oss informasjon og å lære oss av interaksjon med et komplekst miljø er det som gir oss den avgjørende fordelen i evolusjonen

38 Fram og bak Posterior korteks (parietal, temporal og occipital) – Sensorisk-perseptuell informasjonsbehandling og lagring Anterior korteks – Behandling eller programmering og lagring av bevegelser og handlinger

39 Korteks er altså en høyspesialisert informasjonsbehandlingsmaskin Produktene av korteks’ arbeid forblir ”representert” der uten aktivt ønske om læring

40 Instrumentell læring Hjernen er konstruert for – å velge og – å automatisere den ”beste” responsen på miljøet – Den som er til fordel for hele organismen Dette skjer også uten intensjon om ”å lære”

41 Striatum lærer og mobiliserer programmer Valg av program baseres på belønningsstyrt instrumentell læring – ”Det som fungerte tidligere under disse omstendighetene bør også fungere nå” Striatum får kontinuerlig input fra alle kortikale områder og gjenkjenner mønstre Når et spesielt mønster får et gunstig utfall skjer læring – Striatum får også info om utfall (belønning) – Økt sannsynlighet for at samme mønster blir valgt neste gang

42 Kontroll av atferd

43 Basalgangliene deltar ikke direkte i korteks’ arbeid De ”gater” eller velger ut representasjoner fremarbeidet av korteks, slik at de kan bli aktive eller uttrykkes

44 Det kortiko-striatale system modulerer kognisjon og atferd De interagerende sløyfene gjør det mulig å velge hvilke lagrede representasjoner som skal aktiveres

45 Basalgangliene ”forteller” ulike områder av korteks ”når” de skal bli aktive

46 Dobbelt system for kontroll av atferd 1 Kontroll på høyere nivå – Styres av prefrontal korteks på basis av informasjon fra andre deler av korteks via striatum via kortiko-kortikale forbindelser 2 Stimulusbasert, automatisk atferd – Programmer lagrede i prefrontal korteks – Velges av striatum

47 Kontroll av atferd Høyere kontroll kommer online når rutineatferd ikke er mulig – Ukjent situasjon – Uventet hendelse i løpet av rutineatferd Striatum signalerer når situasjonen ikke er kjent Normalt foreligger kontinuerlig veksling mellom høyere kontroll og automatisk atferd

48 Basalgangliene utfør analoge operasjoner på representasjoner i andre korteksområder – Ikke nødvendigvis ytre atferd Visuelle og auditoriske assosiasjonsområder projiserer jo også til striatum Det kortikostriatale systemet velger hvilken persepsjon eller kognisjon oppmerksomheten skal rettes mot

49 Arbeidshukommelse

50 Å holde informasjon online lenge nok for å kunne fullføre en oppgave Svært sentral og viktig kognitiv funksjon Korrelerer med generell intelligens og kognitiv funksjon i hverdagen Forutsetning for at atferd skal kunne styres av et høyere kontrollnivå

51 Svikt i arbeidshukommelsen forstyrrer – Planlegging av handlinger for å nå et mål Eller til og med evnen til å holde målet i tankene – Evnen til å organisere sine handlinger i rekkefølge i tiden (sekvensering)

52 Med arbeidshukommelse kan man planlegge og organisere sin atferd – Istedenfor bare å reagere direkte på stimuli Uten arbeidshukommelse blir man bare impulsstyrt Arbeidshukommelse ligger altså i bunnen for eksekutiv funksjon eller ”self-control”

53 Forstyrrelse i arbeidshukommelsen forekommer også uten kortikale skader Selv om f eks tallspenn aktiverer – Dorsolaterale prefrontale korteks – Bilaterale inferiore parietalkorteks – Mediale occipitalkorteks – Anteriore gyrus cinguli – Cerebellum

54 Arbeidshukommelsens komponenter Holde informasjonenKorteks Manipulere informasjonenBasalganglier

55 Kortiko-kortikale sløyfer – Frontalt – parietalt (hvor) – Frontalt – temporalt (hva) Holder informasjon online

56 Basalgangliene – ”gater” manipulasjon og oppdatering av informasjon – stopper intrusjon av distraksjoner gjennom kortiko-basal interaksjon Globus pallidus pars interna er nøkkelspilleren i oppdatering

57 Cerebellum

58 Kontrollerer adekvat forsterkning eller finjustering av atferd ”Riktig tempo, rytme og kraft”

59 Cerebellum har ikke bare motoriske oppgaver Den får input fra nesten alle kortikale områder – Hos makak-aper kommer mesteparten av cerebellart input fra motorkorteks – Hos mennesker kommer mesteparten fra dorsolaterale prefrontale korteks

60 Cerebellum – Får input fra alle kortikale områder – Utfører samme behandling av all informasjon – Gjør bare én ting – Kan bare gjøre feil på én måte – Dysmetri: Å skyte over eller under målet

61 Normal cerebellar funksjon kreves for koordinerte bevegelser Cerebellar skade påvirker ikke selve det motoriske programmet, men kvaliteten

62 Cerebellum er involvert i Antisipatorisk læring – Eye blink conditioning Læring av tilpasning til miljøforandring – Prismebriller

63 Cerebellum har også hypothalamusforbindelser – Hunger – tørst – Lukt – sniff

64 Kortikocerebellære sløyfer Anatomisk separate sløyfer Ulike deler av korteks projiserer til ulike deler av pons og så videre til cerebellum Sløyfene blir holdt anatomisk separate og går tilbake til samme kortikale område

65 Teoretisk arbeidsmåte Cerebellum setter opp en kopi av arbeidshukommelsen – Får info om hva som skjer – Sender korrigerende informasjon – Får ny informasjon – etc… Etter hvert lagres modeller for effektiv og elegant gjennomføring

66 Ved skader i anteriore cerebellum; – ipsilateral dysmetri Ved skader i posteriore og inferiore cerebellum; – kontralaterale kognitive problemer Ve: Visuospatiale probl, dysprosodi Hø: Språkvansker, eksekutive problemer Ved skader i mediale cerebellum (vermis); – avflatet affekt, disinhibisjon, upassende atferd

67 Kortikobasale sløyfer og eksempel på én

68 Kortikal-basalgangliesystemet Den prototypiske kortikal-basalgangliesløyfen Korteks Striatum GP-komplekset SN-komplekset Thalamus

69 Opprinnelig fem forskjellige – Skeletomotor – Okulomotor – Dorsolateral prefrontal – Orbitofrontal – Medial frontal (anteriore gyrus cinguli) Tilkommet to – Inferotemporal – Posterior parietal

70 Dorsolaterale prefrontale sløyfen Lateralsidene av prefrontale korteks Dorsolaterale caput n.c. – Lateralsiden av mediodorsale Gpi og rostrolaterale SNpr ( direktebanen ) – Dorsale Gpe→laterale n subth ( indirekte banen ) Ventrale anteriore og mediodorsale thalamus Tilbake til samme område i korteks

71 Funksjon i DLPFC Eksekutiv kognitiv aktivitet – ”Evnen til å generere adaptiv atferd, uavhengig av ytre instruksjon, støtte eller veiledning”* Forutsetter – Evne til å fokusere oppmerksomheten – Inhibere inadekvate responser – Fungerende arbeidshukommelse for planlegging og organisering – Programmering av problemløsning *Koziol & Budding. Subcortical structures and cognition, 2009.

72 Skade i DLPFC – Apati og inaktivitet – Aspontanitet – Manglende oppmerksomhet Persepsjon og inhibisjon Vedlikehold – Defekter i arbeidshukommelse, planlegging og organisering Perseverasjon Manglende evne til hypotesegenerering

73 Testing De aller fleste kognitive tester involverer DLPFC på en eller annen måte

74 Hukommelse Innlæringskurve flat, kan ikke organisere Kategorisering er vanskelig, kategoriledetråder hjelper lite Gjenkalling av innlært materiale er vanskelig Gjenkjenning kan være intakt

75 Ordflyt Dårlig, men kategoriordflyt lettere enn begynnelsesbokstaver – Bedre på dyr enn på FAS

76 Motorisk læring Vansker med å lære motoriske sekvenser, særlig med bimanuell koordinering – F eks Lurias håndbevegelser

77 Litteratur Koziol LF, Budding DE. Subcortical Structures and Cognition: Implications for Neuropsychological Assessment. Springer 2009.


Laste ned ppt "Hvilken betydning har basalganglier og cerebellum for kognitiv funksjon? Peter Wetterberg OUS, Ullevål."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google