Podsieci rozległe: Sieć wzbudzeń podstawowych. Andrzej Rutkowski

Podobne dokumenty
functional Magnetic Resonance Imaging

Obszary strukturalne i funkcyjne mózgu

Neuronalne korelaty przeżyć estetycznych (Rekonstrukcja eksperymentu)

Neuroanatomia. anatomia móżdżku i kresomózgowia jądra podstawy układ limbiczny. dr Marek Binder

Pamięć operacyjna. Paulina Ziomkowska Kognitywistyka 3 rok

Układ limbiczny. Przetwarzanie informacji przez mózg. kognitywistyka III. Jacek Salamon Tomasz Starczewski

BUDOWA MÓZGU (100 MILIARDÓW NEURONÓW) NEUROFIZJOLOGICZNE PODSTAWY

Badanie procesów poznawczych na modelu szczurzym. The study of cognitive behavior in a rat model. MAGORZATA J. WĘSIERSKA

Sen i czuwanie rozdział 9. Zaburzenia mechanizmów kontroli ruchowej rozdział 8

Neurokognitywistyka. Mózg jako obiekt zainteresowania w

Mózgowy obwód empatii według Simona Baron-Cohena. Renata Ziemińska

Umiejscowienie duszy - od klasycznych poglądów do mózgowych sieci neuronalnych wysokiej hierarchii. Część III. Wiek XXI.

WSTĘP. Skaner PET-CT GE Discovery IQ uruchomiony we Wrocławiu w 2015 roku.

Emocje. dr hab. Adriana Schetz IF US

Systemy odbioru i przetwarzania informacji cechuje: wieloetapowość (odbiór informacji przez receptory, dekodowanie,kodowanie)

Kresomózgowie 2. Krzysztof Gociewicz

BIOLOGICZNE MECHANIZMY ZACHOWANIA II JĄDRA PODSTAWY KRESOMÓZGOWIA I KONTROLA RUCHOWA

BIOLOGICZNE MECHANIZMY ZACHOWANIA II JĄDRA PODSTAWY KRESOMÓZGOWIA I KONTROLA RUCHOWA

BIOLOGICZNE MECHANIZMY ZACHOWANIA I UKŁADY WYKONAWCZE SYSTEM MOTORYCZNY. SYSTEMY ZSTĘPUJĄCE Korowe ośrodki motoryczne

Mózgowe porażenie dziecięce - postepowanie rehabilitacyjne BEATA TARNACKA

OBLICZENIOWY MODEL ROZUMIENIA

Poszukiwanie strukturalnych i funkcjonalnych połączeń w ludzkim mózgu

Kamila Muraszkowska Znaczenie wąskich gardeł w sieciach białkowych. źródło: (3)

Neurologiczne podłoże zachowań emocjonalnych. Halszka Kwiatkowska

Ośrodkowy układ nerwowy. Zmiany morfologiczne i funkcjonalne.

Zmiany koniunktury w Polsce. Budownictwo na tle innych sektorów.

AD/HD ( Attention Deficit Hyperactivity Disorder) Zespół Nadpobudliwości Psychoruchowej z Zaburzeniami Koncentracji Uwagi

Asymetria i ewolucja języka. Magdalena Ferdek Marcin Koculak

Moduł IIIb. Rozpoznawanie ryzyka występowania specyficznych trudności w uczeniu się. Wg materiałów prof. Marty Bogdanowicz

Przybliżone algorytmy analizy ekspresji genów.

WYKŁAD 6: UWAGA. Psychologia poznawcza

Badanie zależności skala nominalna

Wstęp do kognitywistyki. Wykład 6: Psychologia poznawcza

Statystyki teoriografowe grafów funkcjonalnych w sieciach neuronowych

Liczba godzin Punkty ECTS Sposób zaliczenia

Ruch jednostajnie przyspieszony wyznaczenie przyspieszenia

WYKŁAD 8: ŚWIADOMOŚĆ. Psychologia poznawcza. dr Mateusz Hohol

Trening: Modyfikacja potencjału elektrycznego rejestrowanego na powierzchni skóry, a pochodzącego od aktywności neuronów kory mózgowej (protokół)

Dane ergonomiczne do projektowania stanowisk pracy. Strefa pracy kończyn górnych. Wymiary. PN-N 08018: 1991

Znaczenie wczesnej interwencji we wspomaganiu rozwoju dziecka z zaburzeniami ze spektrum autyzmu i strategie terapii.

Po co nam uwaga? Podstawowe zadania uwagi to:

Wprowadzenie. ROZDZIAŁ 2 Neuroanatomia. Wprowadzenie 85 Układ ruchowy 86 Układ czuciowy 90 Układ wzrokowy 93 Pień mózgu 96 Móżdżek 100 Kora mózgu 103

Mechanoreceptory (dotyk, słuch) termoreceptory i nocyceptory

Globality of broadcasting information as a measure of consciousness (neuro-psychobiological findings in mindfulness)

Rola sieci istotności w deficytach poznawczych i afektywnych

CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA OTĘPIEŃ

Wykład X. Krótka historia neurobiologii poznawczej (cognitive neuroscience)

Wykład 11. uwaga i świadomość część 1. dr Marek Binder Zakład Psychofizjologii

Charakterystyki liczbowe (estymatory i parametry), które pozwalają opisać właściwości rozkładu badanej cechy (zmiennej)

Analiza składowych głównych. Wprowadzenie

Studenckie Koło Naukowe Neurobiologii

J. Szantyr Wyklad nr 6 Przepływy laminarne i turbulentne

ROZWÓJ PSYCHORUCHOWY DZIECI Z NF1. dr n. med. Magdalena Trzcińska Szpital Uniwersytecki nr 1 w Bydgoszczy Poradnia Psychologiczna

STAROSTWO POWIATOWE W SOKÓŁCE

KARTA PRZEDMIOTU. Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Platy kory mózgowej. Szczelina podłużna.

G. Zastosowanie rezonansu czynnościowego w otoneurologii

Modyfikacja algorytmów retransmisji protokołu TCP.

Szacowanie wartości hodowlanej. Zarządzanie populacjami

Elementy kognitywistyki III: Modele i architektury poznawcze

Neuralne korelaty stanu psychedelicznego określone badaniami fmri z psilocybiną.

Szkoła Główna Handlowa 9 listopada 2016 r.

Struktura treningu sportowego (periodyzacja) Andrzej Kosmol AWF Warszawa, Wydział Rehabilitacji

Neurofeedback: jego rosnąca popularność i zastosowania

KARTA PRZEDMIOTU. Egzamin / zaliczenie na ocenę*

Inspiracje kognitywne w procesie analizy pozycji szachowej

Uważaj! Nie znajdziesz rozwiązania Dlaczego ekstensywna uwaga może być korzystna w procesie rozwiązywania problemów.

Kompetencje językowe i komunikacyjne dzieci z autyzmem co oceniaćżeby dobrze pomóc?

Stany świadomości w świetle neuronauk

Somatosensoryka. Marcin Koculak

WSKAŹNIK RUCHU KIERUNKOWEGO (DMI) ŚREDNI INDEKS RUCHU KIERUNKOWEGO (ADX)

Warszawa, dnia

Algorytmy wyznaczania centralności w sieci Szymon Szylko

Wykład 12. kontrola poznawcza. dr Marek Binder Zakład Psychofizjologii

Przyczyny specyficznych trudności w nauce czytania i pisania ze szczególnym uwzględnieniem rozpoznawania ryzyka dysleksji

System wizyjny OMRON Xpectia FZx

Trening funkcji poznawczych u osób starszych

Wykład 4 Związki i zależności

Wg W. Duch Jak działa mózg. UMK Toruń notatki z wprowadzenia do kognitywistyki. Dostępne na str.

Ekonometryczna analiza popytu na wodę

Elementy kognitywistyki III: Modele i architektury poznawcze

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 6 Wsteczna propagacja błędu - cz. 3

PÓŁKULE MÓZGOWE I ICH ROLA W DIAGNOSTYCE

PROPOZYCJA PRZEBIEGU SZLAKÓW ROWEROWYCH NA TERENIE GMINY GRÓJEC.

Multi-sensoryczny trening słuchowy

UMYSŁ SPOŁECZNY. dr Mateusz Hohol. Wykład 4: Rola neuronów lustrzanych w poznaniu społecznym

Który region mózgu powoduje HD?

PERCEPCJA WZROKOWA- ROZWÓJ I ZABURZENIA FUNKCJI WZROKOWYCH.

Analiza Danych Sprawozdanie regresja Marek Lewandowski Inf 59817

Wzorce aktywności mózgu przy świadomym i nieświadomym przetwarzaniu informacji

APARAT DO MONITOROWANIA FUNKCJI MÓZGU W INTENSYWNEJ TERAPII NOWORODKÓW EEG DigiTrack Trend (Color Cerebral Function Monitor)

TERAPIA ZABURZEŃ CZYNNOŚCI SYSTEMU ŻUCHWOWO-GNYKOWO-CZASZKOWEGO PROGRAM KURSU

Zmiana czasu a obciążenia KSE

. Elzbieta Dzionek Małgorzata Gmosinska Anna Koscielniak Mirosława Szwajkajzer

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 30 marca 2010 r. w sprawie sporządzania projektu planu ochrony dla obszaru Natura 2000

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Matematyki etap szkolny. Przykładowe rozwiązania i propozycja punktacji rozwiązań

Nowe metody i trendy w rehabilitacji kończyny. dziecięcym

Rola neuroobrazowania w diagnostyce różnicowej otępień. Maciej Jakuciński Mazowiecki Szpital Bródnowski w Warszawie

P: Czy studiujący i niestudiujący preferują inne sklepy internetowe?

Transkrypt:

Podsieci rozległe: Sieć wzbudzeń podstawowych Andrzej Rutkowski

Default mode Mózg ciągle aktywny (wiadomo od czasu wynalezienia EEG) W trakcie spoczynku pochłania stosunkowo dużo energii Wiele regionów dosyć aktywnych podczas spoczynku: Deaktywacja wielu regionów w trakcie przejścia ze spoczynku do zadania Im bardziej wymagające zadanie (zewnętrznych) tym mniejsza aktywacja

Blood oxygen level dependant (BOLD) Ciągłe fluctuacje BOLD w stanie spoczynku (<0.1Hz) Obserwacje silnie sugerują, że te fluktuacje są powiązane z aktywność neuronów Korelacja szeregów czasowych fluktuacji BOLD w różnych obszarach mózgu: Już w 1995 r. pokazano korelacje powolnych fluktuacji przeciwległych pól ruchowych i innych pól powiązanych funkcjonalnie

Sieć wzbudzeń podstawowych Default mode network (DMN) Czasowo spójny wzór deaktywacji wielu rozproszonych obszarów: przedklinek [Precuneus], tylny zakręt obręczy [posterior cingulate cortex] (PCC), przyśrodkowa kora przedczołowa [medial prefrontal cortex] (MPFC) oraz przyśrodkowa, boczna i dolna kora ciemieniowa [medial, lateral i inferior parietal cortex] Aktywność w czasie spoczynku (resting state): brak zadania, brak stymulacji, odpoczynek Sugestia istnienia sieci połączeń funkcyjnych Resting-state functional connectivity MRI (rs-fcmri)

Sieci rozległe z rs-fcmri a połączenia anatomiczne Wybrane połączenia znalezione przez korelacje fluktuacji BOLD u makaków zgadzają się ze znanymi połączeniami anatomicznymi (Vincent, 2007) Badania rs-fcmri przed i po usunięciu ciała modzelowatego, wskazują na jego istotną rolę w generowaniu funkcjonalnej sieci połączeń między półkulami

Default mode network Silna negatywna korelacja PCC z obszarami zorientowanymi zadaniowo Bardzo istotna rola PCC w DMN Eksperymenty pokazują najsilniejsze, liczne połączenia (korelacje) z węzłem pc/pcc [zob. Sporns: Fig 8.4]:

Default mode network Im bardziej wymagające uwagi zadanie tym mniejsza aktywność DMN Wzrost aktywności DMN w trakcie zadania zwiastuje wykonanie błędu (flanker task przewidywanie do 30s), oraz zmniejszenie uwagi Tylko fragmenty DMN zmniejszają aktywność w zadaniach wymagających odniesień do samego siebie, czy dużego użycia pamięci roboczej

Task-negative / Task-positive Deaktywacja DMN silnie powiązana z wydajnością podczas wykonywania zadań Wyróżniono drugą, podobną rozległą sieć, ale zwiększającą aktywność podczas wykonywania zadań: górna kora przedczołowa [dorsalateral prefrontal cortex] (DPLFC), dolna kora ciemieniowa [inferior parietal cortex] (IPC) i dodatkowe pole ruchowe [supplementary motor area] (SMA) Obydwie sieci są czasowo negatywnie skorelowane

Task-negative / Task-positive

Task-negative / Task-positive [Hipoteza] Aktywność zadonio-dodatniej sieci w czasie spoczynku odpowiada za przygotowanie na niespodziewane zdarzenia w świecie zewnętrznym (reakcja na zdarzenia podczas błądzenia po myślach) Antykorelacja tych sieci, może sugerować, że są to uzupełniające się części jednej większej sieci Czasem to właśnie ta cała, większa sieć jest nazywana DMN

Task-negative / Task-positive

Rozwój DMN W wielu badaniach patrzy się na zmiany DMN z wiekiem człowieka: U niemowląt przynajmniej 5 niezależnych sieci aktywnych w czasie spoczynku Z wiekiem te mniejsze sieci stopniowo integrują się w jedną Ogólny trend rozwojowy: segregacja pól leżących anatomicznie blisko i tworzenie się połączeń między polami przestrzennie odległymi

Rozwój DMN

Rozwój DMN

Rozwój DMN Zaobserwowano zmniejszenie się siły połączeń obszarów bliskich (<30mm) i zwiększenie siły połączeń dalekich (>90mm) Podczas tych zmian sieć połączeń między regionami zachowała charakter małego-świata (small-world; gwarancja wysokiej wydajności przepływu informacji): wysoki współczynnik klasteryzacji mała długość najkrótszych ścieżek

Rozwój DMN Badania wskazują DMN zmienia się przez całe życie Z wiekiem pojawiają się trudności w zmniejszaniu aktywności DMN, co może dalej tłumaczyć pojawiające problemy w wykonywaniu zadań wymagających uwagi

Stan DMN a choroby

Stan DMN a choroby Choroba Alzheimera (AD) Skany PET wskazują u chorych funkcyjne rozłączenie kory przedczołowej i hipokampu Badania rs-fmri: mniejsza aktywność tylnej części zakrętu obręczy i hipokampu Rozłączenie tych obszarów wpływa na nietypową modyfikację DMN Zauważono również inne zmiany w organizacji DMN Rozpoznanie takich zaburzeń DMN zdają się być dobrymi wskźnikami wysokiego ryzyka zachowowania na AD

Stan DMN a choroby Choroba Alzheimera (cd.): Badania, z użyciem analizy falkowej szeregów czasowych z fmri (oszacowano 90 węzłów odpowiadających za obszary korowe i podkorowe) wskazują na wyraźnie zmniejszone współczyniki globalnej klasteryzacji i różnice w klasteryzacji regionalnej (np. w przypadku hipokampu) Zauważone różnice pozwoliły bardzo celnie oddzielić chorych od grupy kontrolnej (dobranej wiekowo)

Stan DMN a choroby Autyzm: Przy rozpoczynaniu zadań wymagających uwagi zewnętrznej, problemy z wyciszeniem niektórych obszarów DMN: Medial prefrontal cortex Posterior cingulate cortex Zauważono wcześniej, że stopień deaktywacji MPFC jest odwrotnie proporcjonalny do klinicznej miary upośledzenia społecznego [social impairment] Braki w deaktywacji mogą być tłumaczone niskim poziomem domyślnej aktywacji [default activation] w czasie spoczynku, u ludzi z autyzmem

Stan DMN a choroby Schizofrenia W niektórych przypadkach zaburzenia w topologii sieci zaburzona wielkosklowa właściwość małego świata: Dłuższe długości ścieżek Mniejsza klasteryzacja Zmniejszony poziom spójności sieci Zauważono korelację stopnia zaburzenia topologii z czasem trwania choroby

Stan DMN a choroby Schizofrenia (cd.): rs-fmri znowu zwraca uwagę na problemy z deaktywacją DMN Przez to zwiększony stopień funkcjonalnych połączeń stanu spoczynkowego (resting state) DMN Korelacja zwiększonej łączności w DMN ze stopieniem zaburzeń (mierzonych przez symptomy behawioralne) Zaburzenia w innych sieciach stanu spoczynkowego

Stan DMN a choroby Schizofrenia (cd.): Powyższe wyniki zgodne z badaniami EEG wskazującymi zaburzenia w atrybutach właściwości małego świata (small-world) Wynik zinterpretowany jako: subtelna randomizacja, zmieniająca granice klastrów, komunikację między klastrami i w rezultacie zaburzony balans między segregacją a integracją w skali całego mózgu

Inne podsieci rozległe Poza DMN wyróżniono inne sieci spoczynkowe [przy użyciu z fmri za pomocą ICA; w powiązaniu z jednoczesnym EEG]: Dorsal attention network Visual network Auditory network Somato-motor network Network postulated to reflect self-referetial processing

Bibliografia Olaf Sporns, "Networks of the Brain", MIT Press, 2010, ISBN 0-262-01469-6 Vincent J.L., Patel G.H., Fox M.D., Snyder A.Z., Baker J.T., Van Essen D.C., Zempel J.M., Snyder L.H. Corbetta M., Raichle M.E., Intrinsic functional architecture in the anesthetized monkey brain, 2007, Nature, 447: 83-86. [pdf] Samantha J. Broyd, Charmaine Demanuele, Stefan Debener, Suzannah K. Helps, Christopher J. James, Edmund J.S. Sonuga-Barke, Default-mode brain dysfunction in mental disorders: a systematic review, Neurosci Biobehav Rev. 2009 Mar;33(3):279-296. [pdf] http://en.wikipedia.org/wiki/default_network