Hjernen – organet for hvem vi er og hva vi gjør Ålesund 2014 Hjernen – organet for hvem vi er og hva vi gjør Per Brodal Institutt for medisinske basalfag Universitetet i Oslo 3 timer Opplegge: Om hjernen, Nivåer av forklaring Reduksjonisme generelt og fugleperspektiv, Om nevroner og synapser, byggesteiner Om nettverk, spesielt Ev 10-10:45 11-12 12-12:45 Lunsj 12:45-13:30 jeg jobber nå i voksenhabilitering etter nesten 30 år som allmennpraktiker.  Vår målgruppe er hovedsaklig utviklingshemning og autisme, samt en del syndromer. Det meste går på atferd - som vi kan tolke på ulike måter. "Alle" har fått med seg at personer med utviklingshemning og / eller autisme har økt risiko for psykiske tilleggslidelser - og da blir tolkning av det vi ser gjerne i denne gata. Vi har begynt å planlegge et kurs om eksekutive funksjoner ( frontallappene) og hvordan disse bestemmer over oss. Målgruppen er personale som arbeider med pasienter med kognitiv svikt - jeg ønsker at det også skal være mulig for de som jobber innen demensomsorg å ha utbytte. Så da er mitt spørsmål om det er mulig at du kan si noe om hjernens struktur, nevronale nettverk, hvordan ting fungerer ? For å gi et bedre substrat for vår forståelse av hvorfor det er sjanse for at det "går galt”. ag - 19. mars 2014: kl.10 - 13:30 - innimellom her kommer lunsj på 45 min.( 12.== - 12:45) - og evt. slike pauser som du synes passer. at du snakker om hjernens intrikate, kompliserte men logiske oppbygning, spesielt m.t.p. eksekutivfunksjonene og betingelsene for at de skal fungere.  Vi i kurskommiteen tror det er viktig at deltagerne også får kunnskap om kontekstavhengighet - hvorfor personen kan agere hensiktsmmessig i en kontekst, men ikke i en annen lignende / neste dag og lignende. (Det finnes en ganske utbredt holdning blant hjelperne / tilretteleggerne at det er trass, manipulasjon eller latskap som gjør at hovedpersonen kan gjøre noe fornuftig en gang men ikke neste gang. Slutter å gjøre noe som vedkommede tidligere har gjort) Når ”direktøren” svikter Ålesund 19. mars 2014

Hjernen er ikke bare kompleks, den er fantastisk kompleks (L Hjernen er ikke bare kompleks, den er fantastisk kompleks (L. Weizkrantz 1997) The whole problem with the world is that fools and fanatics are so certain of themselves, and wiser people so full of doubts. Bertrand Russel Sammenheng hjerne og atferd – vi vet at hjernen er grunnlaget, men derfra til å trekke sikre konklusjoner om prosesser/ lokalisasjoner/ nevrongrupper i hjernen og atferd er en helt annen sak. Fått fra Britt. P. Brodal 2014

Den mereologiske villfarelsen: Ålesund 2014 Atferdsnivå Kognitivt nivå Biologisk nivå Minne om at man må begynne med atferd og grave seg nedover – å slutte fra enkeltelementer til helheten er lite fruktbart Hruby: Formally, this error is known as the mereological fallacy, where characteristics, attributes, or behaviours of the whole entity are misattributed to a part of the whole En bil uten drivstoff kan ikke kjøre. Bilen min kan ikke kjøre, da må den mangle drivstoff. mereology |ˌmɛrɪˈɒlədʒi| noun [ mass noun ] Philosophy the abstract study of the relations between parts and wholes. Den mereologiske villfarelsen: Helhetens egenskaper eller atferd blir feilaktig tilskrevet en del av helheten Naiv reduksjonisme P. Brodal 2014

Biologisk nivå Hjerne og sjel ..tendens til støtte til hypotesen vår om at barn med autisme har endringer både i nevronal aktivitet ved fMRI og synaptisk aktivitet målt ved MR-spektroskopi sammenlignet med friske kontrollbarn. Poeng: betydningen av undersøkelse kan ligge i en korrelasjon med psykologiske (kognitive) teorier om hvilke prosesser og mekanismer som er forstyrret ved autisme. Tidsskr.Nor.Legefor. Nr 21, 2012 P. Brodal 2014

Hvilket nivå befinner forskerne seg på? Smerte-Nidaros Hvilket nivå befinner forskerne seg på? “Oppsiktsvekkende resultater” I tråd med Hacker og Bennet: Er selvdisiplin en ting? Finnes selvdispiplin i hjernen? i kroppen? Selvdisiplin er et begrep/fenomen som bare gir mening brukt i forbindelse med en person. Poenger: Viser at deler av fremre gyrus cinguli er større hos barn med god selvkontroll. “opsiktsvekkende resultater” “På MR-bildene har ekteparet sett en sammenheng mellom selvdisiplin/selvregulering og og økt størrelse på hjerneområdet anterior cingulate. De som var gode på selvregulering, hadde en større anterior cingulate enn de som var dårlige.” Tar også opp korrelasjon til ulike atferdfsforstyrrelser. Artikkelen ellers omtaler psykologiske og pedagogiske sider ved selvregulering, og tar ikke opp nærmere hva sammenhengen egentlig er mellom størrelse på hjerneområder og atferd. P. Brodal 2014

Ålesund 2014 Kognitivt nivå We argue that people with autism see the world more accurately – as it really is – as a consequence of being less biased by prior experience. Trends Cogn. Sci. 16:504-510, 2012. P. Brodal 2014

Naiv reduksjonisme? Belmonte et al. J.Neurosci. 24:9228-9231, 2004 It has been said that people with autism suffer from a lack of ”central coherence”, the cognitive ability to bind together a jumble of separate features into a single, coherent object or concept Ironically, the same can be said of the field of autism research, which all too often seems a fragmented tapestry stitched from differing analytical threads and theoretical patterns. P. Brodal 2014

Et fugleperspektiv på hjernens arbeidsmåte Ålesund 2014 Et fugleperspektiv på hjernens arbeidsmåte Ta med om nettverk, bruke en del tid på eksempler av ulik art. Ev depresjon som nettverksfeil Samspill kropp-emosjoner – Le Doux og betinget frykt? P. Brodal 2014

Vi skaper vår virkelighet… H.J. Jerison (Sci.Am. , Jan. 1976) Virkeligheten, eller den virkelige verden vi kjenner intuitivt, er et produkt av nervesystemet: - en modell av en mulig verden, som setter hjernen i stand til å håndtere den enorme informasjonsmengden som den mottar og behandler. Hjernen som ustoppelig tolker og meningsskaper Lært paralyse – mismatch mellom efferente signaler (som avleses i for eksempel parietallappen) og sensorisk informasjon Kroppsbilde: indre bilde (minne om) egen kropp i rom og tid – stadig oppgradering nødvendig – sensorisk informasjon, men også å lære samsvaret mellom motoriske kommandoer og sensorisk informasjon/tilbakemelding. Betydningen av bevegelse. Huske på nettverk med mange ”innganger” – sårbart, ikke objektivt, eksempel anoreksi Fantomer – Oliver Sacks: immobilisering, ”hallusinasjoner” – bevegelse, abnorme størrelser Amputasjon lang tid etter plexusavulsjon – smertefullt fantom, relatert til abnorme stillinger, men ute av stand til å bevege – Eksperimenter som viser hvordan kroppsbildet kan endres dramatisk – Pinoccio-illusjonen (holde på nesen, vibrasjon); evt. Illusjon av bevegelig lysdiode på fingeren ved vibrasjon av biceps i mørke – samme med lyd. Evt noe om hånden som overordnet sanseorgan – balanse (støtte med bare Braille-trykk – likevel vestibularis-defekte helt stø selv uten synets hjelp) P. Brodal 2014

Hva er ”sant”? Betydningen av kontekst Donald MacLeod, 2003 Bruke for å understreke hvordan vi tolker – bruker kontekst, hva vi vet fra før, og hva vi forventer Donald MacLeod, 2003 (Trends in Cognitive Sciences vol 7, No 3) P. Brodal 2014

Mye informasjon er tvetydig.. Betydningen av hvor vi har oppmerksomheten + + The topography of high-order human object areas Rafael Malach a rafi.malach@weizmann.ac.il, Ifat Levy b and Uri Hasson a Trends in Cognitive Sciences 2002, 6:176-184 The classic rabbit–duck illusion (originally noted by Wittgenstein). Note that the perception of this ambiguous image decisively depends on foveal location. Thus, the perception of a duck face is generated if the fovea is placed on the left cross, whereas the perception of a rabbit face is generated by placing the fovea on the right cross. Thus, there is a clear interplay between the visual-field location of images and their perceptual interpretation. Bruke til å understrek tolkning igjen, men kanskje også bruke betydningen av hvor oppmerksomheten er som avgjørende for tolkning P. Brodal 2014

Hvordan hjernen arbeider Ålesund 2014 Hvordan hjernen arbeider Betydningen av forhåndskunnskap Fra Frith: Making up the mind. 2007 side 129 Dominobrikker. Forhåndsantagelse at lyset alltid kommer ovenfra, derfor bedømmes runde flater som er mørkest nederst som konvekse, mens de som er mørkest øverst bedømmes som konkave. Vises ved å snu figuren opp ned. Vår opplevelse er altså helt bestemt av forventning – forhåndskunnskap – tolkning - modell Fra Frith: Making up the mind. 2007 P. Brodal 2014

Hvordan hjernen er organisert Ålesund 2014 Hvordan hjernen er organisert Ta med om nettverk, bruke en del tid på eksempler av ulik art. Ev depresjon som nettverksfeil Samspill kropp-emosjoner – Le Doux og betinget frykt? P. Brodal 2014

Nerveceller kommuniserer.. Frisetting av nevrotransmitter Dendritt Synapse Elektrisk signal Akson Noen sentrale begreper: nervecelle, utløpere av to slag, kontakt med annen nervecelle – synapse – elektrisk signal - transmittersubstans Mange synapser kan endres ved bruk P. Brodal 2014

Kortikale nevroner.. Menneskets hjernebark inneholder 20 milliarder nevroner.. Hvert kontaktes av noen tusen andre.. ..og danner selv synapser med noen tusen Kompleksiteten i forbindelser P. Brodal 2014

Hvordan hjernen arbeider: Utbredte, oppgavespesifikke nevrale nettverk Oppmerksomhet Motivasjon/affekt/emosjoner Hukommelse Kroppsrepresentasjon (kroppsbilde, kroppsskjema, eierskap…) Smerte distribuert nettverk i hjernebarken – synkronisert aktivitet nødvendig? fMR og lignende undersøkelser Mange innganger – bla. Amygdala, hypothalamus, PAG – modifiserbart, kontekstavhengig, tåler skader uten at funksjonen oppheves (men reduseres) – Mountcastle om egenskaper ved distribuerte systemer (nettverk): romlig atskilte enheter som kommuniserer, forsinkelse, mange mulige signalveier, aktivitet kan initieres mange steder, systemet er åpent og kan påvirkes av eksterne og interne signaler, lokale lesjoner kan degradere ytelsen men ikke oppheve den Ev ta her nettverk for motorisk kontroll som eksempel på distribuert, og at funksjonen ikke nødvendigvis oppheves, samt mulighet for plastiske endringer som gjenvinner funksjon delvis. Eller minne om dette ved omtale av motoriske indre modeller Kontroll av målrettede bevegelser P. Brodal 2014

Synkronisert aktivitet nettverkets ”signatur”? Ålesund 2014 Synkronisert aktivitet nettverkets ”signatur”? A, B, A comparison of activity decreases during the performance of goal-directed tasks in the DMN (A) and spontaneous BOLD fluctuations (B) within the same network in the resting state derived from regions of interest placed in the posterior cingulate/precuneus (yellow arrow) or the medial prefrontal cortex (orange arrow). The remarkable degree of coherence between activities obtained from these two distant loci within the same system is evident on inspection of these time–activity curves. The degree of system-wide coherence within the DMN is shown in C when all voxels in the brain are examined for their correlation with a region of interest in the posterior cingulate/precuneus (yellow arrow in A). Such a well delineated pattern of coherence within a known system is typical of all large-scale cortical systems and their subcortical connections. This figure was adapted with permission from M. E. Raichle (2009). P. Brodal 2014 Raichle M E J. Neurosci. 2009;29:12729-12734

En nevrongruppe inngår I flere nettverk Oppmerksomhet Motivasjon/affekt/emosjoner Lindquist and Barrett (2013): ..idea that networks are flexible assemblies of neurons that statistically fire together in a probabilistic way distribuert nettverk i hjernebarken – synkronisert aktivitet nødvendig? fMR og lignende undersøkelser Mange innganger – bla. Amygdala, hypothalamus, PAG – modifiserbart, kontekstavhengig, tåler skader uten at funksjonen oppheves (men reduseres) – Mountcastle om egenskaper ved distribuerte systemer (nettverk): romlig atskilte enheter som kommuniserer, forsinkelse, mange mulige signalveier, aktivitet kan initieres mange steder, systemet er åpent og kan påvirkes av eksterne og interne signaler, lokale lesjoner kan degradere ytelsen men ikke oppheve den Ev ta her nettverk for motorisk kontroll som eksempel på distribuert, og at funksjonen ikke nødvendigvis oppheves, samt mulighet for plastiske endringer som gjenvinner funksjon delvis. Eller minne om dette ved omtale av motoriske indre modeller P. Brodal 2014

Nettverk i hjernebarken som deler nevrongrupper? Gyrus cinguli Smerte Insula Kroppsrepresentasjon (kroppsbilde, kroppsskjema, eierskap..) Poeng: 1) kroppsrepresentasjon utbredt, fragmentert 2) betydelig sammenfall med smertenettverk Gyrus cinguli: monitorering konflikt – stiller krav til økt kognitiv kontroll, samtidig negativ affekt – læringseffekt Smerte – nytelse (vondt – godt) Fra Leknes og Tracey "Nature has placed mankind under the governance of two sovereign masters, pain and pleasure." — Jeremy Bentham Put simply, which of two coinciding pain and pleasure events should be processed and acted on first? Consistent with the idea that a common currency of emotion6 enables the comparison of pain and pleasure in the brain, the evidence reviewed here points to there being extensive overlap in the neural circuitry and chemistry of pain and pleasure processing at the systems level. This article summarizes current research on pain–pleasure interactions and the consequences for human behaviour. A key factor for the interpretation of pain and pleasure is subjective utility7. For example, the reward value of a stimulus increases with the effectiveness of that stimulus in restoring bodily equilibrium (homeostasis)6, 8. This effect, known as alliesthesia6, is well-documented for food rewards, which are more pleasurable when they relieve a hunger state9. As the experience of pain represents a deviation from homeostatic balance10, the same principle can be applied to pain and the pleasantness of its relief11. Similarly, when a perceived threat to an organism becomes greater, pain unpleasantness increases, enhancing defensive and avoidance mechanisms12. (dvs gir mening til at smerteopplevelsen er avhengig av tolkningen av hvor farlig situasjonen er…) According to the Motivation-Decision Model of pain, as put forward by Fields4, 14, the basic premise for the decision process is that anything that is potentially more important for survival than pain should exert antinociceptive effects. This allows the animal to ignore the pain and attend to the more important event. Samme atferd/ytelse trenger ikke å være produsert av identiske nettverk Oppmerksomhet + Emosjoner + Autonome funksjoner + Kognitive funksjoner P. Brodal 2014

Tre grunnleggende (core) nettverk Handlingsnettverk – «Central Executive Network; executive functions» Viktighetsnettverk – «Salience network» Introspeksjonsnettverk – «Default mode network; resting state network..» Aktivt i våken rolig tilstand (Thinking about what is not going on around us) Hofman et al TiCS 2012: Effektiv selvregulering avhenger av tre forhold: 1) Et sett av tanker, følelser og atferder som man setter høyt og som man representerer mentalt og overvåker 2) Motivasjon til å bruke energi på å redusere uoverensstemmelse mellom standarder og aktuell tilstand, og 3) kapasitet til å oppnå dette. Det er på dette nivået eksekutivfunksjoner kommer inn – dvs. arbeidshukommelse, evne til kognitiv og atferdsmessig hemning, og evne til å skifte Manglende selvregulering kan skyldes svikt på et eller flere av disse nivåene…manglende standarder (verdier), manglende motivasjon eller manglende evne Advare mot enkle overføringer: dfm til mentalisering for eksempel...aktivitet i en region kan bare tolkes sett i sammenheng med aktivitet i andre regioner; jf deling av noder mellom ulike nettverk. Hvilket deltar noden i nå? Menon, V.: Large-scale brain networks and psychopathology: a unifying triple network model. Trends Cogn Sci 15:483-506, 2011 «The CEN [central executive network] is crucial for actively maintaining and manipulating information in working memory, for rule-based problem solving and for decision making in the context of goal-directed behavior». «CEN disruption is widespread in virtually every major psychiatric and neurological disorder, including depression, AD, schizophrenia, FTD and autism». «Together, the DMN collectively comprises and integrated system for different aspects of self-referential mental processes». Diamond (2013) CEN: a family of top-down mental processes needed when you have to concentrate and pay attention, when going on automatic or relying on instinct or intuition would be ill-advised, insufficient, or impossible [13681] Shridaran et al, Proc Nat Ac Sci 2008 A critical role for the right fronto-insular cortex in switching between central-executive and default-mode networks): tre sentrale nettverk: Utførelsesnettverk (executive) dorsolaterale prefr. Og bakre parietalkorteks; DFM: inkluderer ventromediale PFC og bakre cinguli; “salience” – viktighets - network som inkluderer ventrolaterale PFC, insula (tilsammen kalt frontoinsular cortex) og fremre g. cinguli. Ved skifte mellom executive og DFM synes frontoinsular cortex å være særlig aktiv Default mode: se Deco et al. Nature Reviews Neuroscience, 2011 (15013) Emerging concepts for the dynamical organization of resting-state activity in the brain. Tar opp data som ikke passer med at dmn er substratet for selvrefleksjon etc – aktivt også under anestesi og i tidlige faser av søvn.. Advarer mot å snu argumentasjon: selv om en kognitiv prosess er assosiert med aktivering av visse hjerneregioner, betyr det ikke at aktivering av regionen betyr at den kognitive prosessen foregår. Jf aktrivering av motorisk korteks både ved bevegelser og forestlling... “..functional relevance of activity in one brain region is determined by co-activation of other brain regions”. [15519] Goldberg et al (2006) When the brain loses itself: Prefrontal inactivation during sensorimotor processing. Neuron. Viser en sterk dissosiasjon mellom aktivitetsutbredelse ved sensorisk analyse (enkel: bestemme om ord er verb eller substantiver, rolig tempo) og ved selvrefleksjon (vanlig måte er å gi en serie med personlighetstrekk –egenskaper p be vedkommende vurdere om de passer med ham selv). Tar opp hvordan dette passer med at man “mister seg selv” ved sterk absorbsjon i oppgaver. Introspeksjonsnettverk: Representerer ”introspektiv mental aktivitet”, ”mentalisering”, ”indre dialog”? Endret aktivitet rapportert ved bl.a. autisme, schizofreni, depresjon, ADHD, kroniske smerter…. Diamond 2013 (Ann Rev Psychol) – Executive functions EFs are more important for school readiness than are IQ or entry-level reading or math EFs predict both math and reading competence throughout the school years EF er viktige når du må være oppmerksom og konsentrere deg, når det vil være uheldig, umulig eller utilstrekkelig å bruke automatiske responser. Tre kjerne-eksekutivfunksjoner: Inhibisjon (inhibitorisk kontroll, inkludert selvkontroll (atferdsinhibisjon) og interferenskontroll (selektiv oppmerksomhet og kognitiv inhibisjon) Arbeidshukommelse Kognitiv fleksibilitet (skifting – nær knyttet til kreativitet) P. Brodal 2014

Skifte mellom oppmerksomhetstilstander NIMI Norefjell 2011 Skifte mellom oppmerksomhetstilstander Orbitofrontal korteks – EVALUERING: hvor viktig er det jeg holder på med? Gyrus cinguli – MONITORERING: Hvordan går det, får jeg det til? Skifte: viktig element i eksekutivfunksjon – kan være skifte av strategi – middel for å nå et mål skifte av mål (jf tretthet) Relevans for hypnose? Skifte av oppmerksomhet – nettverksaktivering? Hvor raskt skifte fra oppmerksomhet om oppgaven til diffus oppmerksomhet? Avhengig av hvordan oppgavens oppfattes, avveining mot omkostninger, tro på muligheten til å greie det (kan ha sterk lyst på å nå målet, men angsten for ”straffen” ved å mislykkes er sterkere Relasjon til tretthet? Søking uten å finne noe som er verdt å streve etter – ingen belønning i sikte, kanskje bare angst for straff – ev motivert mot unngåelsesatferd Locus coeruleus (LC) NORADRENALIN PONS To aktivitetstilstander: Skurer: fokusert oppmerksomhet Jevn: søkende P. Brodal 2014

Kan tanker og følelser skilles? Ålesund 2014 Kan tanker og følelser skilles? Antonio Damasio (University of Iowa): ..det bisarre skillet mellom tanke og følelse (kognisjon og emosjon), som om man på en eller annen måte kunne ha tanker uten følelser, og et sinn uten affekt ..skillet mellom emosjon og kognisjon fikk sitt anatomiske motstykke i dualismen mellom det limbiske system og hjernebarken Følger etter korteks-amygdala samspill, poengtering av det intime samspill – endring i bruken av ordet kognitiv Damasio (Descartes error) bruker betegnelsen krysningspunkt mellom emosjoner og kognitive prosesser (rasjonalitet) i prefrontal korteks og i amygdala. P. Brodal 2014

Alle tre hovednettverkene er aktive ved emosjoner… Ålesund 2014 Alle tre hovednettverkene er aktive ved emosjoner… Meta-analyse av studier av aktivering (fMR) ved ulike emosjoner ”.. fail to demonstrate a consistent and specific relationship between activation in any one region of brain tissue and any one emotional faculty.” Ta med holdepunkter fra pasienter som tyder på at verken amygdala eller insula hver for seg er nødvendig for emosjoner. Lindqvist & Barrett: A functional architecture of the human brain: emerging insights from the science of emotion. Trends Cogn Sci. 16: Hovedpoeng: Manglende samsvar emosjoner og bestemte hjerneavnsitt – emosjoner aktiverer deler av alle de tre hovednettverkene Figure 1.  Meta-analytic findings of emotion. Brain areas with a consistent increase in activity across studies of emotion are shown in yellow, orange, pink, and magenta (corresponding to height and three extent-based thresholds, respectively). Data are from the largest meta-analysis of studies of emotion experience and perception to date (91 studies published between January, 1990 and December, 2007) and demonstrate that emotions are implemented by a range of brain regions including those associated with the default network (medial prefrontal cortex, medial temporal cortex, ventrolateral prefrontal cortex), salience network (insular cortex, anterior cingulate cortex, amygdala), and frontoparietal network (ventrolateral prefrontal cortex). Reproduced, with permission, from [9]. The ‘faculty psychology’ approach to the mind, which attempts to explain mental function in terms of categories that reflect modular ‘faculties’, such as emotions, cognitions, and perceptions, has dominated research into the mind and its physical correlates. In this paper, we argue that brain organization does not respect the commonsense categories belonging to the faculty psychology approach. We review recent research from the science of emotion demonstrating that the human brain contains broadly distributed functional networks that can each be re-described as basic psychological operations that interact to produce a range of mental states, including, but not limited to, anger, sadness, fear, disgust, and so on. When compared to the faculty psychology approach, this ‘constructionist’ approach provides an alternative functional architecture to guide the design and interpretation of experiments in cognitive neuroscience. Although early neuroimaging studies were interpreted as evidence for emotion faculties (e.g., amygdala and fear [5], insula and disgust [6], subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) and sadness [7], orbitofrontal cortex (OFC) and anger [7]), recent meta-analyses [8,9] fail to demonstrate a consistent and specific relationship between activation in any one region of brain tissue and any one emotional faculty (e.g., the amygdala shows increased activity across experiences and perceptions of anger, disgust, fear, happiness and sadness [9]) Lindquist & Barrett Trends Cogn. Sci. 16, 2012 P. Brodal 2014

Skade av prefrontalkorteks Ålesund 2014 Skade av prefrontalkorteks Eksempel på hvordan det går når tanke og følelse ikke går sammen? pasienter med prefrontale skader er intellektuelt intakte, og greier de fleste nevropsykologiske tester bra, men er likevel ute av stand til å leve et normalt liv Angående samsvar emosjoner og autonome responser …. Ved Capgras del. – kan det være at emosjonen er der – men den perifere bekreftelsen mangler? Se 13 592 Reekie et al PNAS 2008: Uncoupling of behavioral and autonomic responses after lesions of the primate orbitfrontal cortex. Samsvar autonome og atferdsmessige reaksjoner ved behov for endret respons svekkes/bortfaller etter lesjon OBF – ekstinksjon langsommere. Manglende samsvar emosjon – atferd – kroppslig tilbakemelding; relasjon schizofreni og autisme?? ”Emotions are highly adaptive and complex states, simultaneously engaging psychological, physiological, and behavioral responses that are triggered by the cognitive appraisal of external events” - brukbare definisjon Ev. sitere Jung? P. Brodal 2014

Om nettverkenes utvikling Ålesund 2014 Om nettverkenes utvikling Ta med om nettverk, bruke en del tid på eksempler av ulik art. Ev depresjon som nettverksfeil Samspill kropp-emosjoner – Le Doux og betinget frykt? P. Brodal 2014

Lærende nettverk Presis informasjon (hva, hvor, når) Transmittere: Glutamat, GABA Modulerende synaptisk påvirkning (motivasjon, oppmerksomhet) Et eksempel på synaptiske endringer som vi mener er grunnlag for læring/hukommelse Først bare en rent spesifikk input (turkis) - selv ved høy aktivitet ikke nødvendigvis endring i egen eller neste celles atferd neste gang En modulerende påvirkning samtidig nødvendig for å oppnå endringer (LTP eller LTD). Noradrenalin, evt andre modulerende transmittere - uttrykk for motivasjon/oppmerksomhet? Transmittere: Noradrenalin, acetylkolin, dopamin, serotonin P. Brodal 2014

Utvikling av hjernen etter fødselen Nerveceller i hjernebarken Første leveår: tredobling Voksen vekt oppnås ved 5-årsalder Stadig remodellering frem til voksen alder Størst synapsetetthet i korteks første til andre leveår Spesielt stor reduksjon i kortikalt synapseantall rundt puberteten Bruk av systemene avgjør funksjon Nyfødt 2 år Nærmere om remodellering neste bilde Miljøets betydning for funksjoin av nettverk P. Brodal 2014

Utvikling av funksjonelle nettverk Grunnkurs barnepsykiatri Utvikling av funksjonelle nettverk Synapse-eliminasjon: reduksjon i tetthet av lokale forbindelser (?) Myelinisering: økning i lange funksjonelle forbindelser A graphic visualization of the correlation matrix within nodes of the DMN is presented in children (aged 7–9) on the left and adults (aged 21–31) on the right. The width of the line between two nodes depicts connection strength based on coherence of the resting-state fMRI BOLD signal (see Fig. 1). Noteworthy in these data is the differences in resting-state functional connectivity that accrue as the result of brain maturation. These data were reproduced with permission from D. A. Fair et al. (2008). inf., Inferior; lat., lateral; post., posterior; sup., superior. Poeng: relatere til barns større grad av ekstern avhengighet – ligner hypnotisk tilstand? Jf Posner & Rothbart 2010 [14600] ..”control systems in infancy involve orienting to external stimuli, and while this network continues to be present in adults, it is dominated by the executive network which is controlled more by the persons own goals”. It seems to us that the hypnotic state may induce greater reliance on the early developing orienting network, rather than the executive network, as means of control over behavior. Control by the orienting network would lead the susceptible person to be “under the infleunce of external control”. Just as in early development the child’s control rests with the caregiver, during hypnotism the adult’s control is given to the hypnotist. Jf også Egner et al som viser at ACC-konfliktmonitorering er frikoblet LPC-kognitiv kontroll områder under hypnose. Se også 14608 Fair et al. Functional brain networks develop from a “local to distributed” organization. 14609 Supekar et al. Development of large-scale funsctional networks in children. Power, Fair et al 2010 The development of human functional brain networks A broad theme that emerges from these studies of functional networks is that, at young ages, ROIs tend to have strong rs-fcMRI signal correlations with nearby ROIs and that, over childhood and adolescence, selected local correlations tend to weaken, while correlations with more distant ROIs tend to increase. This trend is evident in the increased seed map bilaterality with gestational age seen in the infants of Smyser et al. (2010), in the increased extents of sensorimotor correlation maps of Lin et al. in young children (Lin et al., 2008), and in the increases of edge strengths within the graphs of Supekar et al. (2009) and Fair et al. (2009) over late childhood and adolescence Synaptic pruning takes place throughout the first 20 years of life (Huttenlocher, 1979) and could contribute to reduced local rs-fcMRI correlation. Conversely, myelination throughout childhood and adolescence could facilitate increased long-range rs-fcMRI correlations ( [Brody et al., 1987] and [Paus et al., 2001]).  P. Brodal 2014 Fair et al. 2008

Tidlig genetisk forstyrrelse – endret hjernefunksjon som voksen Grunnkurs barnepsykiatri Tidlig genetisk forstyrrelse – endret hjernefunksjon som voksen Niwa et al. 2010 (Neuron 65:480-489) Musemodell: forbigående hemming (knockdown) in utero av genet DISC1 (Disruptive-In-Schizophrenia-1) Neonatalt forstyrret dendrittutvikling Etter puberteten forstyrret utvikling av dopaminerg funksjon og nevrale nettverk i prefrontalkorteks Korrelert med spesifikke kognitive og atferdsmessige avvik Niwa et al. 2010 (Neuron 65:480-489) Knockdown of DISC1 by in utero gene transfer disturbs postnatal dopaminergic maturation in the frontal cortex and leads to adult behavioral deficits. Disruptive-in- Schizophrenia-1 gen: assosiert med forstyrret hjernefunksjon. Spiller en rolle (sammen med andre gener, som neuregulin-1) for normal utvikling. Forbigående forstyrrelse av genet in utero gir strukturelle endringer I prefrontalkorteks (injisert der). I kommentar til artikkelen påpekes slående likhet mellom virkningen av denne genetiske forstyrrelsen og kokaineksponering prenatalt: ingen av påvirknignene gir større strukturelle forandringer (f.eks. Kan ikke oppdages med Nissl – og en del andre markører) – neppe endret hjernevekt etc,, men subtile endringer av nevronal og atferdsmessig fenotype, og abnorm respons ved utfordringer (tid, farmakologisk ved metamfetamin som gir økt dopaminfrisetting) kommer det frem forstyrrelser. Se også Kolber et al. (2010) ”Transient early-life forebrain corticotropin-releasing hormone elevation causes long-lasting anxiogenic and despair-like changes in mice P. Brodal 2014

Utvikling av evne til oppmerksomhet Grunnkurs barnepsykiatri Utvikling av evne til oppmerksomhet Voelker et al. Neuroscience 164:121-130P, 2009 sammenheng mellom plymorfisme av COMT-genet og evne til oppmerksomhet hos små barn også sammenheng mellom “parenting quality” og oppmerksomhet relatert til utvikling av spesifikke nettverk (?) Neuroscience 164 (2009) 121–130P. VOELKER,a* B. E. SHEESE,b M. K. ROTHBARTc AND M. I. POSNERc* VARIATIONS IN CATECHOL-O-METHYLTRANSFERASE GENE INTERACT WITH PARENTING TO INFLUENCE ATTENTION IN EARLY DEVELOPMENT In our studies higher levels of enzyme activity and thus lower levels of dopamine transmission were related to better overall attention. Parental interaction. Parenting quality was assessed using a videotaped free play procedure and a rating scheme adapted from the NICHD Study of Early Child Care (NICHD Early Child Care Research Network, 1993; see also Egeland and Hiester (1993). The parent was asked to play with their child for 10 min in a laboratory room that contained only toys and an area rug. This interaction was videotaped and subsequently rated. Raters watched the entire interaction and then used seven-point Likert scales to rate the parent on the following items (see NICHD Early Child Care Research Network, 1993 for additional details): 1. Supportive Presence (showing positive regard and emotional support), 2. Respect for Autonomy (unobtrusive in interactions with child), 3. Stimulation of Cognitive Development (showing directed instruction, teaching), 4. Hostility (showing anger, rejection, negative regard), and 5. Confidence (showing confidence in interactions with child). P. Brodal 2014

Arv og miljø i nettverkenes utforming Ålesund 2014 Arv og miljø i nettverkenes utforming Han and Northoff (Nature Rev. Neurosci. 2008) Mennesker oppvokst i ulike kulturer har ulike aktiveringsmønstre ved samme kognitive oppgave ”If brain regions and their connectivity (for example, their wiring) are constitutionally dependent on the environmental context, it would be impossible to to consider the brain in isolation from the environment.” Poeng for neste gang: Han and Northoff (13 632) Culture-sensitive neural substrates of human cognition: a transcultural neuroimaging approach. Nature Rev Neurosci august 2008. Hvordan mennesker oppvokst i ulike kulturer har ulike aktiveringsmønstre – eksempel på hvordan miljøet former nettverkene – ” P. Brodal 2014

“Et nytt syn på hjernen..” A.R. Luria (sitert av Oliver Sacks i ”An Anthropologist on Mars”): ..ikke som programmert og statisk, men heller som dynamisk og aktiv.. ..hjernen prøver å konstruere et koherent selv og en forutsigbar verden, uansett hvilke defekter eller forstyrrelser av funksjon den er utsatt for P. Brodal 2014