Wzorce aktywności mózgu przy świadomym i nieświadomym przetwarzaniu informacji Aneta Brzezicka Interdyscyplinarne Centrum Stosowanych Badań Poznawczych, SWPS
Zdumiewająca hipoteza brzmi: Ty, Twoje radości i smutki, Twoje wspomnienia i ambicje, Twoje poczucie tożsamości i wolna wola, nie są w rzeczywistości niczym innym niż sposobem, w jaki zachowuje sięogromny zbiór komórek nerwowych i związanych z nim cząsteczek. Francis Crick, Zdumiewająca hipoteza, czyli nauka w poszukiwaniu duszy, Prószyński i S-ka, Warszawa 1997.
Z mózgu, i tylko z mózgu, pochodząnasze przyjemności, radość, śmiech, jak równieżżal, ból i łzy. Dzięki niemu ( ) myślimy, widzimy, słyszymy i odróżniamy brzydkie od pięknego, złe od dobrego i przyjemne od nieprzyjemnego. Hipokrates (ok. V-IV w.p.n.e.)
Pierwsze badanie obrazujące pracę mózgu 6! Angelo Mosso, 1881 włoski fizjolog, projektant wielu przyrządów pomiarowych Na bardzo czułym na zmiany wagi stole sprawdzał, co się stanie, gdy człowiek zacznie rozwiązywać zadanie umysłowe
Pierwsze badanie obrazujące pracę mózgu 6! Angelo Mosso, 1881 włoski fizjolog, projektant wielu przyrządów pomiarowych Na bardzo czułym na zmiany wagi stole sprawdzał, co się stanie, gdy człowiek zacznie rozwiązywać zadanie umysłowe
EEG - elektroencefalografia fmri funkcjonalny rezonans magnetyczny PET pozytonowa tomografia emisyjna NIRS Spektroskopia bliskiej podczerwieni rtms powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna Podglądanie mózgu
Podglądanie mózgu EEG - elektroencefalografia fmri funkcjonalny rezonans magnetyczny PET pozytonowa tomografia emisyjna NIRS Spektroskopia bliskiej podczerwieni rtms powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna
fmri obecnie najpopularniejsze 6 4 2 0 Zastosowanie: Badania podstawowe Diagnostyka Mapowanie funkcji przed operacją
EEG Hans Berger i jego fascynacja telepatią W 1924 zarejestrował aktywnośćludzkiej kory z mózgu pacjenta poddanego operacji mózgu Po upewnieniu się, że to nie przypadek (73 rejestracje) opublikowałsłynny artykułz EEG swojego syna
EEG pobudzenie stan relaksu senność zasypianie głęboki sen śpiączka
Potencjały związane ze zdarzeniem (event-related potentials, ERP)
Potencjały związane ze zdarzeniem (event-related potentials, ERP)
Zastosowania EEG Badania kliniczne (szczególnie epilepsja) Badania naukowe Interfejsy mózg-komputer http://brain.fuw.edu.pl/wiosna-mlodych-naukowcow-z-wykladem-dr-hab.-piotra-durki-pt.-interfejs-mozg-komputer
Porównanie EEG i fmri Co mierzy? EEG fmri Elektryczną aktywność mózgu Metabolizm mózgu (odpowiedź hemodynamiczna) 1. Inwazyjność metody Nieinwazyjna - Nieinwazyjna - Może wywołać atak paniki - Duży hałas pracy - Brak możliwości używania jakichkolwiek metalowych komponentów 1. Rozdzielczość czasowa Bardzo dobra Ograniczona 1. Rozdzielczość przestrzenna Ograniczona Bardzo dobra 1. Koszt jednego badania Niski Wysoki 1. ZłoŜoność analizy danych Od prostej do bardzo złożonej Złożona lub bardzo złożona
NIEŚWIADOME POSTRZEGANIE
Widzenie pomimo ślepoty (blindsight) Ślepowidzenie Szczątkowe zdolności postrzegania wzrokowego pomimo całkowitego (lub bardzo rozległego) uszkodzenia pierwotnej kory wzrokowej wykrywanie przeszkód, rozróżnianie prostych kształtów, wykonywanie sakkad, sięganie, rozpoznawanie emocji na twarzach (ale już nie tożsamości) Kompletny brak świadomości powyższych zdolności Syndrom Riddocha zachowana świadomośćo poruszających się obiektach
Przypadki ślepowidzenia przy całkowitej utracie wzroku : małpa Helen i pacjent T.N. Helen T.N. Humphrey, 1974
Dwie drogi przetwarzania informacji wzrokowej Siatkówka LGN Kora wzrokowa PC Strumień grzbietowy działanie Nie zawsze świadome Wzgórki czworacze górne Wzgórze (poduszka) Strumień brzuszny percepcja Postrzeganie świadome
Wzgórki czworacze kluczowy element drogi wzrokowej? Pacjenci poddani hemisferoktomi (usunięciu jednej półkuli mózgu) idealna okazja do badania ślepowidzenia Absolutna nieobecność kory wzrokowej Brak połączenia z ciała kolankowatego
Dwie drogi przetwarzania informacji wzrokowej Siatkówka LGN Kora wzrokowa PC Strumień grzbietowy działanie Nie zawsze świadome Wzgórki czworacze górne Wzgórze (poduszka) Strumień brzuszny percepcja Postrzeganie świadome
Wzgórki czworacze górne
DTI diffusor tensor imaging, obrazowanie tensora dyfuzji; badano pacjentów po hemisferoktomii, ze ślepowidzeniem i bez
Wzgórki czworacze a widzenie pomimo ślepoty Pacjenci z zespołem ślepowidzenia posiadali połączenia pomiędzy zachowana półkuląa wzgórkami czworaczymi (zarówno po stronie nieuszkodzonej jak i usuniętej półkuli) połaczenia wychodzące ze strony uszkodzonej były silniejsze niż w grupie kontrolnej Pacjenci nie wykazujący cech ślepowidzenia nie posiadali takich połączeń!!!
Imaging unconscious semantic priming (Dehaene i in., Nature, 1998) PREZENTACJE PODPROGOWE
Bodźce podprogowe Bodźce przygotowane lub prezentowane w taki sposób, aby nie było możliwe ich świadome spostrzeżenie Pytanie, czy tak prezentowane informacje mogąaktywowaćprocesy poznawcze i wpływaćna reakcje
Nieuświadamiana modyfikacja zachowania Efekt prymowania (torowania, priming) Bardzo szybka (poniżej progu percepcji) prezentacja bodźców (np. słów, twarzy) z dodatkowym zastosowanie procedury maskowania Bodźce torujące nie sąświadomie postrzegane, jednak potrafiąmodulowaćreakcje na, świadomie postrzegane, następujące po nich bodźce
Torowanie reakcji Próby spójne Próby niespójne
Torowanie a reakcje EEG
Torowanie a reakcje mózgu mierzone za pomocąfmri
Reakcje na bodźce prezentowane podi nadprogowo
Co z tego wynika? Rezultaty tego badana pokazały, że podprogowo prezentowane informacje wywierająmierzalny wpływ zarówno na elektrycznąaktywnośćmózgu, jak i na jego odpowiedź hemodynamiczną Co więcej, zmiany w aktywności mózgu w reakcji na nieuświadamianąinformacjęnastępowały nie tylko w obszarach związanych z percepcją(co jest dość oczywiste), ale równieżw regionach zaangażowanych w przygotowywanie reakcji motorycznej!
Co z tego wynika? Komplementarność pomiarów EEG i fmri fmri ścisła lokalizacja efektu torowania, lecz brak zmian w dynamice czasowej ERP bardzo dokładne w skali czasowej wskazanie efektu torowania Podobne wyniki uzyskano w badaniach nad prezentowanymi podprogowo twarzami tym razem w obrębie ciała migdałowatego