VL7: Exekutive Kontrolle PDF

VL7: Exekutive Kontrolle Wie ist der präfrontale Cortex aufgebaut? Wie ist der anteriore cinguläre Cortex aufgebaut? VL7: Exekutive Kontrolle 1  Überblick kognitive Kontrollfunktionen?...

VL7: Exekutive Kontrolle Wie ist der präfrontale Cortex aufgebaut? Wie ist der anteriore cinguläre Cortex aufgebaut? VL7: Exekutive Kontrolle 1  Überblick kognitive Kontrollfunktionen? 1. Aufrechterhaltung & Abschirmung von Zielen und Kontextinformationen 2. Unterdrückung automatisierter Reaktionen 3. flexible (Um-)Konfigurierung von Verhaltensdispositionen 4. Koordination multipler Ziele 5. Handlungsplanung 6. Fehler- und Konfliktüberwachung … VL7: Exekutive Kontrolle 2  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion/ wie funktioniert “Aufrechterhaltung aufgabenrelevanter Informationen im Arbeitsgedächtnis”? Mit welchen experimentellen Verfahren lässt sich diese testen? Voraussetzung für willentliches Handeln Aufgabenrelevant: z. B. Hinweisreize, Instruktionen, Zielrepräsentationen oder Aufgabenregeln Informationen sollen gegen Störungen abgeschirmt werden Defizite: Schlechtere Leistungen (im Vergleich zu jungen Kontrollprobanden) Patienten mit Frontalhirnläsionen Kinder (ca. < 12 Jahre) / ältere Erwachsene (ca. > 70 Jahre) Neuronale Areale: Dorsolateraler Präfrontaler Cortex und Ventrolateraler Präfrontaler Cortex Experimentelle Verfahren Zeitverzögerte Vergleichsaufgaben (Delay-Aufgaben) Zielvernachlässigung (goal neglect) Aufgabe VL7: Exekutive Kontrolle 3  “n-back”-Aufgabe VL7: Exekutive Kontrolle 4  AX-CPT (Continuous Performance Task) Aufgabe Proaktiver Kontrollstil: Aktivierung und Aufrechterhaltung des Cues zur Vorbereitung der Antwortselektion → schlechte Performanz in AY und gute Performanz in BX Reaktiver Kontrollstil: Geringere Aktivierung/Aufrechterhaltung des Cues; Reaktivation des Kontextcues → gute Performanz in AY und schlechte Performanz in BX Empirische Befunde: Veränderungen im höheren Lebensalter Jüngere Erwachsene: proaktiver Kontrollstil VL7: Exekutive Kontrolle 5  Ältere Erwachsene: reaktiven Kontrollstil fMRI Befunde: Veränderungen im höheren Lebensalter → schlechtere Leistungen (im Vergleich zu jungen Kontrollprobanden) Patienten mit Frontalhirnläsionen Kinder (ca. < 12 Jahre) / ältere Erwachsene (ca. > 70 Jahre) Neuronale Areale: Dorsolaterale PFC Ventrolaterale PFC VL7: Exekutive Kontrolle 6  Was versteht man unter proaktivem bzw. reaktivem Kontrollstil? Welche Befunde gibt es zu Kontrollstilen bei Personen unterschiedlichen Alters? Proaktiver Kontrollstil: Aktivierung und Aufrechterhaltung des Cues zur Vorbereitung der Antwortselektion → schlechte Performanz in AY und gute Performanz in BX Reaktiver Kontrollstil: Geringere Aktivierung/Aufrechterhaltung des Cues; Reaktivation des Kontextcues → gute Performanz in AY und schlechte Performanz in BX Empirische Befunde: Veränderungen im höheren Lebensalter Jüngere Erwachsene: proaktiver Kontrollstil Ältere Erwachsene: reaktiven Kontrollstil VL7: Exekutive Kontrolle 7  fMRI Befunde: Veränderungen im höheren Lebensalter VL7: Exekutive Kontrolle 8  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion “Unterdrückung automatisierter Handlungstendenzen”? Mit welchen experimentellen Verfahren lässt sich diese testen? Beispiele für experimentelle Verfahren: Antisakkadenaufgabe Stroop-Aufgabe VL7: Exekutive Kontrolle 9  → Stroop-Varianten: VL7: Exekutive Kontrolle 10 VL7: Exekutive Kontrolle 11  Go-Nogo-Aufgabe Vokale: rechte Taste drücken Konsonanten: linke Taste drücken P (No-Go-Durchgang): keine Reaktion zeigen Stoppsignalaufgabe: bestimmtes Signal (visuell/auditiv), bei dem gestoppt bzw. nicht reagiert werden soll VL7: Exekutive Kontrolle 12  Auto: rechte Taste drücken Baum mit grauer und blauer Umrandung: linke Taste drücken Baum mit gelber Umrandung (Stopp-Durchgang): nicht reagieren Altersunterschiede in der Initiierung und im Stoppen von Handlungen (Kray et al., 2009) Defizite: Schlechtere Leistungen (im Vergleich zu jungen Kontrollprobanden) Patienten mit Frontalhirnläsionen Kinder / ältere Erwachsene Kinder mit ADHS neuronale Korrelate: dorsolateraler & rechter inferiorer Präfrontaler Cortex und anteriorer cingulärer Cortex Welche Altersunterschiede wurden bei Stop-Signal Paradigmen in der Initiierung und im Stoppen von Handlungen gefunden? Kray et al., 2009: VL7: Exekutive Kontrolle 13  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion “Flexibles Umkonfigurieren (”Kognitive Flexibilität”)? Mit welchen experimentell Verfahren lässt sich diese testen? Fähigkeit zur Anpassung an wechselnde Aufgabenanforderungen Defizite Patienten mit Frontalhirnläsionen Kinder / ältere Erwachsene VL7: Exekutive Kontrolle 14  ADHS Kinder Neuronale Korrelate dorsolateraler & inferiorer präfrontaler Cortex anteriorer cingulärer Cortex prä-supplementär-motorische Areale Parietalcortex Experimentelle Verfahren: Wisconsin-Kartensortiertest Patienten mit Läsion im Präfrontalen Cortex erkennen Regelwechsel nicht; verharren in der ersten Regel, die sie erkannt haben (Perseveration?) Nachteil: es können keine Reaktionszeiten gemessen werden, nur Wiederholungsfehler VL7: Exekutive Kontrolle 15  Dimensional Card Sort Test (DCCS): Kinder sollen die Testkarten erst anhand einer Dimension (Farbe) und dann nach einer anderen Dimension (Form) auf die Zielkarten legen Aufgabenwechsel (Task Switching) Aufgabe A: Probanden sollen die Reize danach beurteilen, ob die Zahlen gerade oder ungerade sind VL7: Exekutive Kontrolle 16  Aufgabe B: Probanden sollen die Reize danach beurteilen, ob die Buchstaben Vokale oder Konsonanten sind Einzelaufgabenblöcke: A A A A A A … (Tier) bzw. B B B B B B … (Farbe) Gemischte Aufgabenblöcke: A A B B A A B B … Was versteht man unter Aufgabenwechsel-Tests? Welche Maße kognitiver Kontrolle lassen sich daraus ableiten? Was versteht man unter Wechselkosten? Welche weiteren Befunde gibt es dazu? VL7: Exekutive Kontrolle 17  Aufgabe A: Probanden sollen die Reize danach beurteilen, ob die Zahlen gerade oder ungerade sind Aufgabe B: Probanden sollen die Reize danach beurteilen, ob die Buchstaben Vokale oder Konsonanten sind Einzelaufgabenblöcke: A A A A A A … (Tier) bzw. B B B B B B … (Farbe) Gemischte Aufgabenblöcke: A A B B A A B B … Maße kognitiver Kontrolle (Kray et al.): Generelle Wechselkosten: gemischte Aufgabenblöcke - Einzelaufgabenblöcke → Aufrechterhaltung / Selektion zwischen Aufgaben VL7: Exekutive Kontrolle 18  Spezifische Wechselkosten: Wechseltrials (AB, BA) - Wiederholungstrials (AA, BB) → Rekonfiguration von einer Aufgabe zur nächsten Aufgabe Altersunterschiede im Aufgabenwechsel: VL7: Exekutive Kontrolle 19  → größere Altersunterschiede in generellen als in spezifischen Wechselkosten mögliche Erklärung: Beziehung zur Entwicklung des Frontalhirns generelle Wechselkosten: rechte anteriore präfrontale Kortex spezifische Wechselkosten: linke superiore parietale Kortex Späte Reifung und früher altersbedingter Abbau des Frontalhirns im Vergleich zu anderen Hirnregionen Welche Befunde gibt es zu Aufgabenwechseln bei Tieren? → Können nur Menschen zwischen Aufgabenregeln wechseln? Vergleichsstudie mit Gruppe menschlicher Probanden und zwei Affen → Messung und Vergleich von Wechselkosten ⇒ Ergebnisse: beide Gruppen (Menschen und Affen) zeigen robuste Wechselkosten → Affen dienen als gutes Modell um menschliche Hirnmechanismen zu Aufgabenwechseln zu untersuchen VL7: Exekutive Kontrolle 20 VL7: Exekutive Kontrolle 21  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion “Aufgabenkoordination (Multitasking)”? Mit welchen experimentell Verfahren lässt sich diese testen? Bearbeitung mehrerer Aufgaben, von denen nur eine zu einer Zeit bearbeitet werden kann diese müssen in eine zeitliche Abfolge gebracht, d.h. bzgl. ihrer Wichtigkeit, Dringlichkeit, Schwierigkeit geordnet werden Aufgaben müssen z.T. kurzfristig unterbrochen werden, d.h. Oberziele müssen aufrechterhalten werden, während gleichzeitig Unterziele abgearbeitet werden zukünftige Absichten müssen abgespeichert und ohne Hilfe abrufbar bleiben VL7: Exekutive Kontrolle 22  Defizite: Jüngere Kinder / ältere Erwachsene Neuronale Korrelate dorsolateraler präfrontaler Cortex anteriorer dorsolateraler präfrontaler Cortex Inferiorer frontal sulcus (IFS) Experimentelle Verfahren: Doppelaufgaben Beispiel: Putting a stereotype to the test: The case of gender differences in multitasking costs in task-switching und dual-task situations → Multitasking hat in allen experimentellen Bedingung zu Performanzkosten geführt, unabhängig vom Geschlecht → Wann sind Doppelaufgabenkosten am größten? VL7: Exekutive Kontrolle 23  Beispiel: Walking while Memorizing (Li et al., 2001) Alltagsbeobachtung: Gehen und Sprechen Welche Ziele priorisieren jüngere und ältere Versuchsteilnehmer in Doppelaufgaben? Kombination einer sensomotorischen Aufgabe „Gehen“ mit einer kognitiven Aufgabe „Gedächtnis“ Kompensatorisches Verhalten? → Vorhersagen: Ältere Menschen legen ihre Aufmerksamkeit mehr auf das Gehen als auf das Erinnern, d.h. ältere Menschen priorisieren die VL7: Exekutive Kontrolle 24  sensomotorische Aufgaben über der Erinnerungsaufgabe ⇒ Selektion Stehen externe Hilfsmittel zur Verfügung, so entscheiden sich die älteren Teilnehmer für Gehhilfen (Geländer), während jüngere Teilnehmer sich für Gedächtnishilfen (Einprägezeit) entscheiden ⇒ Kompensation VL7: Exekutive Kontrolle 25  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion “Handlungsplanung”? Mit welchen experimentell Verfahren lässt sich diese testen? Generieren neuer Handlungsabfolgen mittels Neukombination und „mentaler Simulation“ Beispiel für ein experimentelles Verfahren: Turm von London VL7: Exekutive Kontrolle 26  Was versteht man unter der kognitiven Kontrollfunktion “Konflikt- und Fehlerüberwachung (Monitoring)”? Mit welchen experimentell Verfahren lässt sich diese testen? Vergleich von Handlungsergebnissen mit Zielrepräsentationen, um Fehler zu entdecken und zu korrigieren (post-error slowing) Überwachung des Auftretens von Reaktionskonflikten zur Anpassung und Mobilisation kognitiver Kontrolle VL7: Exekutive Kontrolle 27  Verhaltensadaptation Erfassung Analyse von Trialsequenzen in experimentellen Aufgaben EEG-Komponenten Error-related Negativity (ERN/Ne) Feedback-related Negativity (FRN) Beispiel: Stroop-Aufgabe Gibt es eine zentrale Kontrolle oder multiple Kontrollsysteme? Viele verschiedene Aufgaben mit erhöhter Aktivität in ähnlichen Bereichen des präfrontalen Cortex, aber… …experimentelle Aufgaben sind nicht „prozessrein“ (messen nicht nur einen Prozess, sondern mehrere) …bestimmte kognitive Funktionen werden nicht nur in einer Aufgabe, sondern in vielen Aufgaben benötigt …Funktionale Dissoziationen sprechen für Spezialisierungen im Präfrontalcortex VL7: Exekutive Kontrolle 28  Meta-analytic evidence for a superordinate cognitive control network subserving diverse executive functions A common pattern of activation was observed in the prefrontal, dorsal anterior cingulate and parietal cortices across executive function domains, supporting the idea that executive functions are supported by a superordinate cognitive control network However, domain-specific analyses showed some variation in the recruitment of anterior prefrontal cortex, anterior and midcingulate regions VL7: Exekutive Kontrolle 29 VL7: Exekutive Kontrolle 30