KNP_HC10_Ch22 PDF

Inleiding Klinische Neuropsychologie HC 10: Attention and Consciousness (Ch 22) 550028-B-6 Dr. Tineke Snijders  Vandaag Vorige hoorcollege: - Ch 20 Emotion and the Social brain - Ch 21 Spatial Behavior Vandaag: - Ch 22: Attention and Consciousness...

Inleiding Klinische Neuropsychologie HC 10: Attention and Consciousness (Ch 22) 550028-B-6 Dr. Tineke Snijders  Vandaag Vorige hoorcollege: - Ch 20 Emotion and the Social brain - Ch 21 Spatial Behavior Vandaag: - Ch 22: Attention and Consciousness 2 Ch 22: Attention and Consciousness 3  Ch 22: Attention and Consciousness Aandacht heeft te maken met de noodzaak tot selectie binnen waarneming, geheugen, cognitie, en motoriek (mental spotlight) Gedrag niet alleen automatische reacties op omgevingsstimuli (zoals bij eenvoudige organismen) “Spotlight of attention”: kan bewust en onbewust zijn Bewustzijn: niet selectief, maar combinatie van alle informatie relevant voor het individu en de omgeving (gist of the world) 4  Ch 22: Attention and Consciousness Aandacht weerspiegelt beperkte centrale capaciteit voor gecontroleerde perceptuele, cognitieve, en motorische processen Automatische processen Gecontroleerde processen - 'onbewust', onvrijwillig - 'bewust', vrijwillig - 'bottom up': objecten dringen - 'top down': opzettelijke gerichtheid automatisch tot bewustzijn door op objecten - vragen geen aandacht - vragen aandacht - kosten geen inspanning - kosten inspanning - kunnen gelijktijdig (parallel) verlopen - verlopen serieel 5 AUTOMATISCH VS GECONTROLEERD: VOORBEELD Welk figuur is anders dan de anderen? Feature search: Automatische verwerking: extra kenmerk valt meteen op 6 AUTOMATISCH VS GECONTROLEERD: VOORBEELD Welk figuur is anders dan de anderen? Hoe lang het duurt om een doelfiguur te vinden dat een kenmerk mist is afhankelijk van het aantal distractors Conjunction search: mentale spotlight scant locaties voor combinatie van kenmerken (serieel zoeken) 7 AUTOMATISCH VS GECONTROLEERD: VOORBEELD Treisman’s model of feature search 8  Aandacht biologisch bepaald Sensorische en motorische processen die biologisch potentieel belangrijk zijn verlopen relatief meer automatisch Voorbeeld: verwerking van emotionele stimuli door amygdala: 9  SELECTIEVE AANDACHT – KENMERKEN ZOEKEN Waar in de hersenen zou je activiteit verwachten bij selectieve aandacht voor visuele kenmerken van een stimulus? 10  SELECTIEVE AANDACHT – KENMERKEN ZOEKEN Selectieve aandacht voor elementaire eigenschappen van visuele stimuli ("features", bijv. vorm, kleur): facilitatie of inhibitie van activiteit van individuele neuronen in sensorische cortexgebieden die zich met deze features bezig houden, met name in secundaire en associatiegebieden in de cortex 11  SELECTIEVE AANDACHT – KENMERKEN ZOEKEN Selectieve aandacht voor elementaire eigenschappen van visuele stimuli ("features", bijv. vorm, kleur): facilitatie of inhibitie van activiteit van individuele neuronen in sensorische cortexgebieden die zich met deze features bezig houden, met name in secundaire en associatiegebieden in de cortex De locatie van een stimulus (in het receptieve veld van de neuron of niet) is ook heel belangrijk voor responsiviteit  Neuronen kunnen leren om selectief te reageren op informatie in hun receptieve veld  Cellen in V1 laten geen aandachts effecten zien 12  SELECTIEVE AANDACHT – KENMERKEN ZOEKEN Selectieve aandacht voor elementaire eigenschappen van visuele stimuli ("features", bijv. vorm, kleur): facilitatie of inhibitie van activiteit van individuele neuronen in sensorische cortexgebieden die zich met deze features bezig houden, met name in secundaire en associatiegebieden in de cortex Selectieve aandacht voor bepaalde objecten tijdens motorische handelingen (bijv. grijpen) gaat gepaard met selectieve activiteit van neuronen in posterior deel pariëtale cortex (visuele dorsal stream) 13  SELECTIVE ATTENTION – SEARCH FOR FEATURES Moeilijke sensorische discriminatietaken (meer features of meer complexe features) vragen meer verwerkingscapaciteit (aandacht) dan gemakkelijke taken  Grotere activiteit en selectiviteit van responses individuele sensorische neuronen tijdens moeilijke taken Deze selectieve activatie is er niet alleen voor intramodale maar ook voor intermodale selectieve aandacht, bijv. bij aandacht voor auditieve stimuli maar niet voor visuele stimuli 14  VERDEELDE AANDACHT Verdeelde aandacht ("divided attention"): gelijktijdige aandacht voor 1) Verschillende aspecten van een stimulus 2) Verschillende stimuli 3) Verschillende stimulus modaliteiten Verdeelde aandacht berust vooral op sturende rol van frontale structuren: – Dorsolaterale prefrontale cortex – Anterior deel gyrus cinguli ("anterior cingulate") Verdeelde aandacht vooral van belang bij complexe cognitieve taken ("executive functions") 15  AANDACHT VERLEGGEN Het verleggen van de aandacht zorgt voor meer (rechter) posterior parietal Denk aan neglect! activatie dan volgehouden aandacht 16  SELECTIEVE VS VERDEELDE AANDACHT Selectieve aandacht vraagt meer gefocuste aandacht - voor locatie: parietal cortex - voor kleur/vorm: occipitotemporale cortex Verdeelde aandacht vraagt meer werkgeheugen - DLPFC, anterior cingulate 17 Stimuli; kleur / richting /snelheid  PETERSEN & POSNER’S AANDACHTSMODEL Posner & Petersen: verschillende neurale netwerken 1) Ascenderende noradrenerge projectie om cortex te activeren en dus voldoende alert te houden 2) Netwerk om aandacht te richten op bepaalde zintuigmodaliteit of bepaalde plaats in de ruimte ("orienting network") - staat onder invloed van cholinerge systeem - Dorsaal (rechts-gelateraliseerd, neglect), en ventrale netwerken Plaats Targets Pulvinar – spotlight, synchronize 18  PETERSEN & POSNER’S AANDACHTSMODEL Posner & Petersen: verschillende neurale netwerken 3) Twee "executive control" netwerken (DLPFC, achterste pariëtale cortex, en medial frontal-anterior cingulate-insula): top-down regulatie van verdeling van aandacht over objecten en taken het volhouden van de aandacht ("sustained attention") emotionele en cognitieve zelfregulatie (ontwikkeling) Chronische stress! 19  MECHANISMEN VAN AANDACHT Hoe werkt aandacht? Mechanismen van aandacht niet gespecificeerd in model van Posner & Peterson Hoe kiest ‘spotlight’ de belangrijke informatie? Hypothese: neuronen in frontopariëtale (executieve) netwerken synchroniseren hun ritme - sterkere reactie op stimulus - meer kans het bewust waar te nemen 20  MECHANISMEN VAN AANDACHT Synchroon vuren maakt neuronale communicatie mogelijk 21 Fries, 2005  MECHANISMEN VAN AANDACHT Selectieve aandacht: synchronisatie tussen gebieden 22 Bosman et al, 2012  STOORNISSEN GEASSOCIEERD MET AANDACHTSNETWERKEN Problemen met aandacht komen vaak voor bij verworven hersenletsel of stoornissen Table 22.2 Disorders Associated with Attention Networks Attention network Condition Symptoms Alerting Aging Sleep disorders ADHD Hyperactivity, concentration Orienting Autism Disengage deficit PTSD Difficulty disengaging from fearful stimuli Neglect Orienting to contralesional space Executive Anxiety disorders Difficulty inhibiting fear Depression Dwell on negative ideation OCD Recurring thoughts, images, or behaviors Personality disorder Negative ideation, lack of control Schizophrenia Hallucinations Substance abuse Compelled behavior Information from Posner et al 2019 23 INATTENTION 24  INATTENTION Visuele aandachtsstoornissen en onoplettendheid zijn oorzaak van veel gedragsproblemen (o.a. ongevallen): a) Onoplettendheid ("inattentional blindness"): bepaalde objecten niet opmerken tijdens selectieve aandacht voor andere objecten 25  INATTENTION Visuele aandachtsstoornissen en onoplettendheid zijn oorzaak van veel gedragsproblemen (o.a. ongevallen): b) Veranderingsblindheid ("change blindness"): veranderingen in aanwezigheid, identiteit, of locatie van objecten niet opmerken 26  INATTENTION Visuele aandachtsstoornissen en onoplettendheid zijn oorzaak van veel gedragsproblemen (o.a. ongevallen): c) Attentional blink: een stimulus niet zien als die vlak na een andere stimulus komt 27  INATTENTION Visuele aandachtsstoornissen en onoplettendheid zijn oorzaak van veel gedragsproblemen (o.a. ongevallen): a) Onoplettendheid ("inattentional blindness") b) Veranderingsblindheid ("change blindness") c) "Attentional blink“ Niet opgemerkte stimuli worden wel door sensorische cortexdelen verwerkt maar dringen niet tot bewustzijn door Zou gevolg kunnen zijn van selectieve activering van sensorische cortexdelen door frontopariëtale netwerken voor aandachtscontrole 28  INATTENTION: SENSORY NEGLECT Sensorisch neglect - Temporoparietal junction - Vooral witte stof Rechts parietaal betrokken voor aandacht L+R Links parietaal alleen voor R - Prisma adaptatie Soms ook na frontale lesies (‘grasping space’) 29  CONSCIOUSNESS Bewustzijn: product van alle corticale gebieden, hun onderlinge verbindingen, en operaties “The level of responsiveness of the mind to impressions made by the senses” Voorwaarden consciousness: - ‘Arousal’ (hersenen zijn wakker) - Perceptie (detectie en ‘binding’ van sensorische kenmerken) - Aandacht (selectie van gedeelte van alle beschikbare informatie) - Werkgeheugen (korte termijn opslag van lopende gebeurtenissen) Hypothese: bewustzijn berust op "binding": synchronisatie van vuurfrequenties (6-80 Hz) van neuronen binnen een bepaald netwerk - maakt integratie verschillende processen mogelijk 30  CONSCIOUSNESS Hypothese: bewustzijn berust op "binding": synchronisatie van vuurfrequenties (6-80 Hz) van neuronen binnen een bepaald netwerk - maakt integratie verschillende processen mogelijk 31  CONSCIOUSNESS Fahrenfort, Snijders et al., PNAS 2012 32  CONSCIOUSNESS fMRI - activation EEG – ERP EEG-oscillations fMRI - connectivity Fahrenfort, Snijders et al., PNAS 2012 33  CEREBRAL SUBSTRATES CONSCIOUSNESS Welke delen van het brein zijn noodzakelijk voor bewustzijn? – Waarschijnlijk een frontopariëtaal netwerk (dorsolaterale prefrontale cortex, mediale frontale cortex, achterste pariëtale cortex, achterste deel gyrus cinguli) Dit netwerk is inactief of minder actief tijdens Comateuze of vegetatieve toestand Algemene anesthesie Slaap 34  CEREBRAL SUBSTRATES CONSCIOUSNESS Welke delen van het brein zijn noodzakelijk voor bewustzijn? – Waarschijnlijk een frontopariëtaal netwerk – Verder nog niet erg duidelijk welke structuren specifiek noodzakelijk zijn voor bewustzijn; misschien centrale rol voor claustrum (heeft afferente en efferente connecties met alle corticale gebieden) – Bepaalde ascenderende projecties vanuit de hersenstam zijn in ieder geval noodzakelijk om de cortex te activeren en daarmee te zorgen voor een toestand van bewustzijn (arousal) Beschadiging van deze structuren in de hersenstam kan leiden tot een comateuze/vegetatieve toestand 35  BEWUSTZIJN en EMOTIES Geen duidelijke relatie tussen bewustzijn en emoties. Dubbele dissociatie: – Externe stimuli kunnen niet-bewuste emotionele effecten hebben – Bepaalde frontale lesies kunnen gepaard gaan met afwezigheid van emoties terwijl bewustzijn niet gestoord is 36  NONCONSCIOUS PROCESSING Aandacht en bewuste ervaring zijn niet strikt noodzakelijk voor cognitieve processen (bijv. blindsight, intuïtieve reacties) ‘Dual systems of information processing’ (e.g. Kahneman): - Automatische processen (snel denken, onbewust) - Bewuste controle (langzaam denken, opzettelijk, logisch) 37  Ch 22: Attention and Consciousness Samengevat: Aandacht en bewustzijn zijn verschillende processen Gedrags- en neurale correlaten van aandacht Het richten van de aandacht kan soms zorgen voor inattentie (onoplettendheid) voor andere informatie Bewustzijn is een functie van meerdere cerebrale systemen 38  Ch 22: Attention and Consciousness Het richten van de aandacht kan leiden tot onoplettendheid voor andere informatie 39  TOT SLOT Vandaag Chapter 22: Attention & Consciousness Volgende week: Chapter 23: Brain Development and Plasticity Chapter 24: Neurodevelopmental Disorders 40