15-17: geheugen - taal en spraak - slaap en bioritmes

Slaap

• De normale hoeveelheid slaap voor volwassenen is tussen 6,5 en 8,5 uur per nacht.
• Voldoende slaap is nodig om de volgende dag uitgerust te zijn.

Functie van slaap, dromen en REM-slaap

• De functie van slaap is niet goed begrepen en er zijn verschillende theorieën.
• Hersteltheorieën: slaap betekent rust en een molecuul wordt hersteld tijdens de slaap.
• Adaptatietheorieën: slaap is een aanpassing van het organisme omdat 's nachts rondlopen gevaarlijk is.
• REM-slaap is belangrijk voor het consolidatie van geheugen.
• Non-REM-slaap is ook belangrijk voor leren en geheugen.

Neurale mechanisemen van slaap

• Diffuse modulatorische systemen in de hersenstam zijn belangrijk voor de slaap.
• Neuronen gebruiken NA en serotonine om de cortex wakker te houden.
• Sommige andere neuronen gebruiken acetylcholine om de REM-slaap te beginnen.

Slaapstoornissen

• Narcolepsie: plotseling in slaap vallen overdag.
• Cataplexie: plotse spierparalyse met intact bewustzijn.
• Slaapparalyse: wakker worden tijdens REM-slaap, met volledige paralyse enkele minuten.
• REM-slaap-gedragsstoornis: afwezigheid van paralyse tijdens REM-slaap, pt voert dromen uit.
• Verschuiving dag-nachtritme: adolescenten verschuiven naar latere uren, ouderen naar vroegere uren.
• Slaapwandelen, somniloquie: praten tijdens de slaap, meestal tijdens non-REM-slaap.

De slaapstadium

• Stadium 1: lichte slaap
• Stadium 2: diepere slaap met spindles
• Stadium 3: deltaritmes van hoge amplitude
• Stadium 4: diepste slaap met grote EEG-ritmes van 2 Hz of minder.

Het werkgeheugen

• Functie: tijdelijk online opslaan van informatie om instant aan te kunnen.
• Gebieden: prefrontale cortex en bepaalde gebieden in posterieure pariëtale cortex.
• Prefrontale cortex: kan getest worden met delayed-response taken.

Het declaratieve geheugen

• Gedistribueerd netwerk en interne representatie.
• Lashley-experiment: resecties met verschillende grootte en locatie.
• Donald Hebb: klassieke sensoriële neuronen ook betrokken bij vormen van geheugen = enegram.

Neuronen en het Geheugen

• Neuronen kunnen worden misleid door sensoriële cues.
• Place cells en grid cells in de entorhinale cortex vormen een interne kaart van de omgeving.

Declaratief Geheugen

• Het declaratief geheugen is belangrijk bij relationeel leren en maakt het mogelijk om 'reizen' te maken in het geheugen.
• Het hippocampus speelt een belangrijke rol bij het declaratief geheugen.
• Het declaratief geheugen maakt het mogelijk om ervaringen te coderen en te onthouden.

Proceduraal Geheugen

• Het proceduraal geheugen heeft te maken met het weten 'hoe' en het associëren van sensoriële prikkels met outcome.
• Het basale ganglia speelt een belangrijke rol bij het proceduraal geheugen en het aanleren van gewoonten en motorische vaardigheden.

Het Werkgeheugen

• Het werkgeheugen heeft als functie om informatie tijdelijk op te slaan om instant aan te kunnen.
• Het prefrontale cortex en bepaalde gebieden in de posterieure pariëtale cortex zijn belangrijk bij het werkgeheugen.

Mesiale Temporale Structuren

• De episodische geheugen heeft te maken met connecties tussen de associatiecortex en de mesiale temporale structuren (hippocampus).
• De entorhinale cortex is verbonden met het hippocampus en speelt een belangrijke rol bij het declaratief geheugen.
• Beschadiging van de mesiale temporale structuren kan leiden tot geheugenstoornissen.

Lesiestudies

• Beschadiging van het hippocampus kan leiden tot anterograde amnesie, waarbij het lastig is om nieuwe herinneringen te maken.
• Retrograde amnesie is het verlies van herinneringen vlak voor een incident.
• Er zijn verschillende oorzaken voor geheugenverlies of amnesie, zoals trauma, alcoholisme, encephalitis en beroerte.

Conceptneuronen

• Conceptneuronen zijn neuronen die selectief reageren op specifieke concepten, zoals gezichten of namen.
• Deze neuronen zijn onderdeel van een netwerk van herinneringen aan een persoon.

Geheugensystemen

• Er zijn verschillende geheugensystemen, zoals impliciete, procedurale en expliciete (declaratieve) geheugen.
• Impliciete geheugen: ontwikkelt automatische reacties, motorische en perceptuele vaardigheden, en is geassocieerd met het cerebellum, striatum, amygdala en reflexbogen.
• Procedurale geheugen: traag en incrementeel, generaliseren over verschillende trials, en is geassocieerd met het declaratieve geheugen (expliciet en impliciet).
• Expliciete (declaratieve) geheugen: opslaan van specifieke individuele ervaringen door informatiestukken te combineren, en is geassocieerd met het neocorticale en mesiotemporale structuren.

Langetermijngeheugen, Kortetermijngeheugen en Werkgeheugen

• Langetermijngeheugen: geheugen voor feiten die dagen of jaren geleden hebben plaatsgevonden, en is geformeerd door het proces van consolidatie.
• Kortetermijngeheugen: enkel de laatste uren of dagen, en is kwetsbaar voor interferentie.
• Werkgeheugen: kleine hoeveelheid informatie die voortdurend herhaald moet worden om niet te vergeten.

Navigatiesysteem in Brein: Spatiaal Geheugen en Relationeel Leren

• Het navigatiesysteem in de hersenen is belangrijk voor spatiaal geheugen en relationeel leren.
• Experimenten met ratten in een labyrint hebben aangetoond dat het hippocampus belangrijk is voor spatiaal geheugen.
• Het Morris water maze-experiment toonde aan dat normale ratten snel kunnen leren om een platform te vinden in een bad met opaak water, maar dat ratten met bilaterale letsels in het hippocampus dit niet kunnen.
• De Place cells in de CA1-regio van het hippocampus zijn belangrijk voor de vorming van een interne map van een bepaalde omgeving.
• Grid cells in de entorhinale cortex zijn belangrijk voor de vorming van een virtuele hexagonale grid.

Procedurale Geheugen

• Het procedurale geheugen heeft te maken met weten 'hoe'.
• Associatie tussen sensorische prikkel en outcome leren die resultaat is van een respons, en is belangrijk voor het aanleren van gewoonten en motorische vaardigheden.
• Basale ganglia speelt een belangrijke rol bij het procedurale geheugen.

Taal en Spraak

• Zone van Broca in de linker frontale kwab is belangrijk voor taalproductie.
• Area van Wernicke = posterieure gyrus temporalis superior op overgang naar pariëtale kwab is belangrijk voor taalbegrip.
• Wernicke's model voor taal: connectie tussen posterieur gelegen sensorische area van Wernicke en anterieur gelegen motorische area van Broca.

Hersenritmes

• Hersenritmes zijn belangrijk voor het begrijpen van de werking van de hersenen.
• Er zijn verschillende soorten hersenritmes, zoals delta, theta, alpha, beta en gamma ritmes.
• Hersenritmes kunnen ontstaan door centrale pacemaker of door mutuele excitatie en inhibite.
• Functies van hersenritmes: hypotheses zijn onder andere dat ritmische activiteit tijdens slaap à cortex ontkoppelen van sensoriële input, en dat hoogfrequente oscillaties (gamma) in wakkere toestand à activiteit in hersengebieden synchroniseren.

Oorzaken van geheugenverlies of amnesie

• Trauma, alcoholisme, encephalitis, beroerte en andere factoren kunnen leiden tot geheugenverlies of amnesie.

Het werkgeheugen

• Het werkgeheugen slaat informatie tijdelijk op om instant aan te kunnen.
• Het werkgeheugen bevindt zich in de prefrontale cortex en bepaalde gebieden in de posterieure pariëtale cortex.
• De prefrontale cortex kan getest worden met delayed-response taken.
• Tijdens de delay bestaat er persistent firing: blijvende activiteit in sommige neuronen in de prefrontale cortex.
• Het BOLD-signaal (fMRI) is te zien in de dorsolaterale prefrontale cortex tijdens de delay.
• De Wisconsin card sorting-taak kan deficits aantonen, veroorzaakt door prefrontale letsels.

Het declaratieve geheugen

• Het declaratieve geheugen is een gedistribueerd netwerk met interne representatie.
• Lashley's experiment toonde aan dat er geen enkele plaats in de hersenen is waar herinneringen zijn opgeslagen.
• De hippocampus is belangrijk bij relationele leren en het coderen van herinneringen.
• De hippocampus maakt 'reizen' mogelijk: declaratief geheugen (mentaal reizen) en navigatie.

Het procedurele geheugen

• Het procedurele geheugen heeft te maken met weten 'hoe'.
• Het procedurele geheugen is gebaseerd op associatie tussen sensoriële prikkels en outcome.
• De basale ganglia spelen een belangrijke rol bij het procedurele geheugen.
• Letsels in de striatum kunnen leiden tot deficits in het procedurele geheugen.

Het split-brain-experiment

• Het split-brain-experiment toonde aan dat de niet-dominante hemisfeer betrokken is bij taalverwerking.
• De niet-dominante hemisfeer kan lezen en bepaalde getallen, letters, korte woorden begrijpen als er geen verbale respons moet worden gegeven.

Elektische stimulatie

• Elektische stimulatie kan worden gebruikt om de activiteit van de hersenen te meten.
• Hersenritmes kunnen ontstaan door centrale pacemakers of door mutuele excitatie en inhibitie.
• Hersenritmes kunnen verschillende functies hebben, zoals het synchroniseren van activiteit in hersengebieden.

Slaap en slaapbehoefte

• Slaapbehoefte tijdens infectieziektes kan worden veroorzaakt door muramylpeptides van celwand van bacteriën.
• Melatonine wordt vrijgezet als het donker wordt en kan slaapbevorderend werken.
• De biologische klok bestaat uit de nucleus suprachiasmaticus (SCN) in de hypothalamus.
• De SCN ontvangt rechtstreeks visuele info van ganglioncellen in de retina die fotosensitief zijn.

Geheugenverlies en het Werkgeheugen

• Geheugenverlies kan veroorzaakt worden door trauma, alcoholisme, encephalitis en beroerte.
• Retrograde amnesie: verlies van herinneringen vlak voor het incident.
• Anterograde amnesie: geen nieuwe herinneringen kunnen worden opgeslagen.

Het Werkgeheugen

• Functie: tijdelijk online opslaan van informatie om instant aan te kunnen.
• Gebieden: prefrontale cortex en bepaalde gebieden in posterieure pariëtale cortex.
• Prefrontale cortex:
  • Kan getest worden met delayed-response taken.
  • Tijdens delay bestaat er persistent firing in sommige neuronen in prefrontale cortex.
  • BOLD-signaal (fMRI) bij dorsolaterale prefrontale cortex tijdens delay.

Het Declaratieve Geheugen

• Gedistribueerd netwerk en interne representatie:
  • Lashley experiment: resecties met verschillende grootte en locatie.
  • Correlatie met grootte, niet met plaats van resectie.
• Interne representatie van stimulus bestaat uit alle neuronen die op dat moment actief zijn = cell assembly.

Het Procedurale Geheugen

• Heeft te maken met weten ‘hoe’.
• Associatie tussen sensorische prikkel en outcome leren die resultaat is van een respons.
• Basale ganglia spelen belangrijke rol bij het aanleren van gewoonten en motorische vaardigheden.

Taal en Spraak

• Zone van Broca: linker frontale kwab.
• Area van Wernicke: posterieur gelegen sensorische area in linker temporale kwab.
• Wernicke's model voor taal: connectie tussen posterieur gelegen sensorische area van Wernicke en anterieur gelegen motorische area van Broca.

Letselstudies

• Lokalisatorische waarde van letsels geassocieerd aan taalstoornissen:
  • Linkszijdig hemisferisch: fatische stoornissen.
  • Anterieur: taalproductie stoornissen.
  • Posterieur: gestoord taalbegrip.
  • Diffuse letsels: globale afasie.

'Split-Brain'-Studie

• Via split-brain studies is betrokkenheid van niet-dominante hemisfeer aangetoond bij taalverwerking.

Slaap, Dromen en REM-Slaap

• Functie van slaap is niet goed begrepen, er zijn verschillende theoriën:
  • Hersteltheoriën: slaap betekent rust, een molecule wordt hersteld tijdens de slaap.
  • Adaptatietheoriën: slaap is aanpassing van het organisme omdat 's nachts rondlopen gevaarlijk is.
• Functie van REM-slaap:
  • Craving naar REM-slaap: depriveren van REM-slaap à mensen komen vervolgens sneller in REM-slaap.
  • Activatie-synthese hypothese: random acties van de cortex naar de pons à consolidatie van geheugen.

Neurale Mechanismen van Slaap

• Diffuse modulatorische systemen in de hersenstam zijn belangrijk voor de slaap.
• Neuronen gebruiken NA en serotonine à actief tijdens wakkere toestand, houden de cortex wakker.