Instuderingsfrågor Flashcards
Name the main statements illustrating the paradigm shift in neuroscience (och kunna berätta vad de innebär)****
❏ Hjärnan är inte en digital dator
❏ Alla mentala fenomen är produkter av neural aktivitet
❏ “Thoughts are reflexes without the end” (Neurala kretsar är den enda underliggande mekanismen för vilken som helst beteende från reflex till tänkande??)
❏ “Neurons that fire together wire together”
❏ “We don’t do what we want, but we want what we do.” (Fri vilja är en illusion)
“❏ We are the slaves of our neural circuits” (Medvetandet genereras för sent för att vara orsaken till beteendet.)
What is meant by the term folk psychology in neuroscience?
När man använt eller utgått från den intuitiva känslan av något som förklaring på ett fenomen. Kunskap som erhållits genom icke-vetenskapliga självobservationer som blev allas starka tro (uppfattning som numera övergivits)
What is meant by the term “Reason”? Give the definition
Förmågan för människan att medvetet tänka logiskt och rationellt, dra slutsatser och ta fram kunskap
Explain the quotation “NOTHING IN BIOLOGY MAKES SENSE EXCEPT IN THE LIGHT OF EVOLUTION”.
Att alla biologiska fenomen måste ha en biologisk fördel för att ha överlevt under evolutionen genom det naturliga urvalet
Explain the statement “The machinery of the brain is Neural Networks”.
Alla mentala fenomen som berör kroppen (tex alla tankar, känslor och minnen) och motoriska rörelser är resultat av neurala nätverk i hjärnan.
**Define Fixed action pattern. What is the message of this phenomenon?
Vissa rörelser har starka synapskopplingar som gör att man snabbt kan utföra en rörelse, **tex ta bort handen från en varm platta.
❏ innate mechanism
❏ “hard wired” neural network
What is the difference between reflexive and voluntary control?
Reflexive control →
❏ Klassisk teori: En reflex är ett impulstartat motoriska mönster som ryggmärgen eller förlängda märgen utlöser vid ett specifikt sensorisk stimulus. (Signalen går till ryggmärgen och inte alltid hela vägen till hjärnan, för snabb reaktion, inte medveten)
❏ Modern teori: Beteende som är producerat av en definierad input (stimuli) - output (response) bana.
Tex input: en varm platta. Output: Rycka ifrån handen
Voluntary control →
❏ Klassisk teori:
Exempel: Att fånga en boll eller att träffa en fluga, måste vi ta hänsyn till målets rörelse och planera en handrörelse som styr handen mot den framtida positionen av målet
❏ Modern teori: Beteende producerat av en mer komplex (hittills) odefinierad input-output bana
There is an ongoing discussion if there actually is a difference.
❏ The classic view: reflexive control is movements that are pre-programmed so the movements goes faster than the conscious awareness of the stimuli.
For example, you would take the hand of burning water before you would notice it was hot. The voluntary control is when it is a conscious decision to move. ❏ modern view: voluntary and reflexive control goes hand in hand with a big gray area in between.
For example, when you walk in a direction it often feels like a conscious decision but you do not think of every step you take.
How does the brain acquire new behavioural mechanisms (new networks)?
❏ Då: Neokortex är ansvarig för tänkande och problemlösning
❏ Modern insikt: Neokortex är ett plastiskt och kontinuerligt modifierbart system som skapar nya närverk
- Prakitsk erfarenhet inducerar neural plasticitet – neurala nätverkens förmåga att förändras genom tillväxt och omorganisering
I neocortex, som är ett modifierbart system i hjärnan, finns många viktiga plastiska nervkretsar för tänkande och problemlösning. När ett stimuli är mottaget kan hjärnan, då den är plastisk, kunna skapa starkare kopplingar (genom synapskopplingar) mellan vissa neuroner i hjärnan. Detta sker genom LTP (långtidspotentiering), där synapser har ökad aktivitet. Den kan också försvaga andra kopplingar genom LTD (långtidsdepression), där synapser har en minskad aktivitet. Ökad LTP ger ett nytt eller omorganiserat neuralt nätverk baserat på upplevelser och inlärning.
Why is the brain not like a digital computer?
Klassiska teorin: hjärnan är förprogrammerad till att bete sig på ett visst sätt
Moderna teorin (aktuell idag):
❏ hjärnan är plastisk, mer anpassningsbar och flexibel än en dator. Beror på att den kontinuerligt kan ändras genom det neurala nätverket (som är mycket mer avancerat än vad tex en ANN är) och kan utföra automatisk koordinerade rörelser utan förprogrammering.
❏ Hjärnan kan processa saker parallellt på högre nivå än en dator
Hjärnan:
- Parallell bearbetning - flera uppgifter kan utföras samtidigt
- Anpassningsbar - lära sig genom erfarenhet
- Effektiv på att hantera komplexa och oklara uppgifter
Digitala datorer:
- Snabb på att utföra sekventiella beräkningar - följa förprogrammerade instruktioner
- Utföra uppgifter utan trötthet eller känslor
- Svårt att hantera osäkerhet och oklarhet
- Inte lika bra som hjärnan att lära sig från erfarenhet
- Struntar i information som inte är intressant för beteende
❏ Hjärnan använder ett nätverk av neuroner och synapser för att bearbeta och lagra information. Denna parallella bearbetning möjliggör att flera uppgifter kan utföras samtidigt och att olika delar av hjärnan kan samarbeta för att lösa problem. Dessutom är hjärnan extremt anpassningsbar och kan lära sig genom erfarenhet, vilket gör den mycket effektiv på att hantera komplexa och oklara uppgifter.
❏ Å andra sidan är digitala datorer mycket snabba på att utföra sekventiella beräkningar och kan exakt följa förprogrammerade instruktioner. De är också mycket pålitliga och kan utföra uppgifter utan trötthet eller känslor. Men de har svårt att hantera osäkerhet och oklarhet, och de är inte lika bra som hjärnan att lära sig från erfarenhet.
❏ Grader av medvetenhet
Explain the statement “Brain computes by making connections”
Uttalandet syftar till att hjärnans informationsbearbetning och beteendemekanismer bygger på ett plastiskt neuralt nätverk som regleras genom LTP och LTD. Där desto starkare de synaptiska kopplingarna är, desto mer sannolikt är det att synapsen kommer att aktiveras igen.
Under varje synaps skickas transmittorer med till exempel hormoner. Hjärnan är därför mer komplex än datorer som är binära (och funkar inte som en on och off knapp) genom att de i sina kopplingar kan skicka fler och olika mängder av signaler genom kroppen.
What is the statement that “The brain is the biological machine that automatically (i.e. without consciousness) generates smart behavior”?
Vi är styrda av våra synapser / neurala nätverk. Det gör att alla våra beteenden endast styrs av signalerna i kroppen. De är inte beroende av en fri vilja eller ett aktivt medvetet val.
Vilka är (ungefär) de intra- och extracellulära koncentrationerna av natrium, kalium, klorid och kalcium, och hur upprätthålls dessa koncentrationsskillnader?
Extracellulära vätskan
Na+ ca 145 mM
K+ ca 4 mM
Cl- ca 110 mM
Ca2+ ca 1 mM
Intracellulära vätskan
Na+ ca 15 mM
K+ ca 150 mM
Cl- ca 10 mM
Ca2+ ca 100nM
Koncentrationskillnaderna upprätthålls genom jonkanaler och Na-K-pumpar. De finjusterar nivåerna av joner så att membranpotentialen ligger kring -70 mV vid vila.
När neurotransmittorer placeras på receptorer öppnas de jonkanalerna som släpper in vissa joner från intracellulära vätskan. Denna process antingen depolariserar eller repolariserar membranpotentialens viloläge. Samtidigt när joner flödar in släpper extracellulära vätskan andra joner ut t ex K och aminosyror för att återgå till membranpotentialens viloläge.
Hur kan dessa koncentrationsskillnader ge upphov till en potentialskillnad över cellmembranet?
De finns två relevanta krafter som styrs av koncentrationskillnaderna, nämligen den elektriska gradienten (membranpotentialen) och den kemiska gradienten. Dessa två krafters kombinerade effekt kallas den elektrokemiska gradienten.
Den kemiska gradienten beror på att jonerna aktivt rör sig för att uppnå en balans mellan koncentrationsskillnader över båda sidor av cellmembranet, medan membranpotentialen beror på skillnader i laddning över membranet.
Genom vissa jonkanaler och jonpumpar kan vissa typer av joner transporteras över cellmembranet. Finns det till exempel ett underskott av kaliumjoner i den extracellulära vätskan kommer de genom en/flera öppna na-k-jonkanaler föras över joner från den intracellulära vätskan.
Den förändrade jonuppdelningen resulterar i membranpotentialen, där det uppstår en potentialskillnad (laddningskillnad) mellan de cellulära sidorna eftersom den ena sidan är mer negativt laddad än den andra. I tidigare exempel skulle den extracellulära sidan vara mer negativt laddad efter att kaliumjoner förflyttats dit för att jämna ut koncentrationskillnaderna. När membranpotentialen är i viloläge är det runt -70 mV.
Vad menas med begreppen elektrokemisk jämvikt och jämviktspotential för en jon?
Elektrokemisk jämvikt - koncentrationsskillnaderna för en jontyp (mängden av en typ av jon) över membranet är lika stor som potentialskillnaden (den elektriska skillnaden) för samma jontyp.
Jämviktspotential - potentialskillnaden mellan en jontyps elektrokemiska jämvikt och cellens membranpotential. Det uppstår när det slutat ske en nettotransport av joner över membranet.
- (alltså när en jon befinner sig i elektrokemisk jämvikt)
Hur kan jonkanaler indelas med avseende på selektivitet och reglering?
❏ Selektivitet (jonsorts) : Alla joner i cellvätskan, dvs Na+ kanaler, K+ kanaler, Cl- kanaler och Ca2+ kanaler
❏ Reglering (kanalers egenskaper): spänningskänsliga jonkanaler (påverkas av membranpotentialen), ligand-känsliga jonkanaler (påverkas av transmittorers bindning till jonotropa receptorer), trp-kanaler (typ av mekanisk jonkanal som styrs av temperatursignaler).
Exempel på kombination: spänningskänsliga Na+ kanaler
På vilket sätt skiljer sig olika spänningskänsliga kanaler för en given jon från varandra?
❏ Potentialskillnad (hur mycket spänning) som krävs för att öppna kanalerna
❏ Hur snabbt de öppnar / stänger sig
❏ Vissa spänningskänsliga har en deaktiveringsperiod (propp)
Vad menas med att aktionspotentialen har en tröskel och har ett ”allt-eller-inget” beteende?
Om membranpotentialen överstiger ett visst värde kommer det att göra att neuronen kommer avfyra transmittorer genom aktionspotentialen. Denna tröskelgränsen ligger vanligtvis på -55mV. Med ett ”allt-eller-inget” beteende menas att antingen sker en fullständig aktionspotential eller ingen alls.
Aktionspotentialen har alltid samma storlek och varaktighet; det finns inga “starkare” eller “svagare” aktionspotentialer. Om membranpotentialen inte når tröskelvärdet, sker ingen aktionspotential alls, och membranpotentialen återgår till vilopotentialen utan att några jonkanaler för aktionspotentialen öppnas.
- När membranpotentialen överstiger -55mV så öppnas Na+ kanaler som gör att fler öppnas så att “allt” flödar in. Om membranpotentialen inte överstiger -55mV öppnas inga kanaler och potentialen går tillbaka till vilopotentialen.
Vad ligger bakom fenomenet refraktäritet och vilka funktionella konsekvenser har denna refraktäritet?
Refraktäritet - fysiologiskt fenomen hos neuroner där det kommer vara svårare att bilda en ny aktionspotential efter att en aktionspotential redan uppstått.
❏ Absolut refraktäritet (inledande fasen) - tidpunkten där aktionspotentialen har nått sitt högsta spänningsvärde. Då är det inte möjligt att skapa en ny aktionspotential. Detta beror på att Natriumkanalerna inte kan öppnas
❏ Relativ refraktäritet - Tiden efter aktionspotentialen fram tills att membranpotentialen återgår till sin vilopotential. Under denna tidsperiod har tröskelvärdet för att utlösa en ny aktionspotential ökat för membranpotentialen.
Vilka faktorer påverkar fortledningen av aktionspotentialen, och varför?
Myelin (isolator) och diameter (resistans)
De två viktigaste faktorerna är mängden myelin och hur stor diameter som axonet har. Myelin fungerar som en isolator runt axonet. Den hindrar läckage av elektriska signaler. Desto större diameter axonet har desto lägre resistans, vilket gör att de elektriska signalerna kan färdas snabbare.
Varför är det enklare att med elektrisk stimulering av en nerv aktivera tjocka axon än tunna axon?
För att tjocka axon har lägre resistans på grund av dess större diameter och för att de generellt sätt omges av mer myelin än tunna axon vilket isolerar de elektriska signalerna genom axonet.
Hur skiljer sig metabotrop synaptisk transmission från jonotrop synaptisk transmission?
❏ Jonotrop - Transmittorn binder sig till receptor/jonkanalen, ofta är en lågaffinitetsreceptor (har låg bindningsförmåga med transmittorn)
En jonotrop synaptisk transmission sker när en transmittor kan genom att binda sig öppna jonkanaler. De är så kallade lågaffientsreceptrorer. eftersom dessa typer av receptorer ger snabba men kortvariga effekter då de kan påverka aktionspotentialen pga jonkanalers förmåga att ändra de cellulära jonkoncentrationerna. De kan däremot inte ändra cellen.
❏ Metabotrop - Transmittorn binder sig till antingen G-proteinkopplade receptorer eller enzymkopplade receptorer, oftast är en högaffinitetsreceptor (har hög bindningsförmåga med transmittorn). Det kan också ske en volymtransmission.
En metabotrop synaptisk transmission sker när en transmittor binder sig till en metabotropisk receptor. Transmittorn aktiverar sedan till en g-proteinreceptor eller en enzymkopplad receptor. Därefter kan de öppna jonkanaler eller binda till andra molekyler i cellen. Metabotropiska receptorer kallas högaffientsrecpetorer, eftersom de ger mer långvariga effekter, då de kan påverka cellen. men de tar lång tid på sig. Vid en metabotropisk synaptisk transmission kan det ske en så kallad volymtransmission vilket innebär att med en aktionspotential kan en neuron skicka transmittorer till flertalet andra neuroner.
Vilken sekvens av händelser äger rum i en glutamat synaps för att det skall uppstå en excitatorisk postsynaptisk potential (EPSP)
AP → kalciumkanal → vesikel → transmittor (glutamat) → receptor → natriumkanal
En aktionspotential i den presynaptiska cellen leder till en depolarisering som öppnar upp spänningskänsliga kalciumkanaler till vesikelblåsorna. genom exocytos skickas glutamatstransmittorer ut från den aktiva zonen av cellen till synapsklyftan. De binder sig till receptorer i den postsynaptiska cellen som öppnar upp natriumjonkanaler. Frisättningssannolikheten ökar i den postsynaptiska cellen eftersom det sker en lokal depolarisering (EPSP) där transmittorerna från synapsen ökade membranpotentialen.
**?På vilket sätt kan frisättningssannolikheten för en presynaptisk vesikel styras
När en neuron tar emot transmittorer från andra neuroner, i sina receptorer, kommer neuronens frisättningssannolikhet förändras. Jonotropa receptorer kommer öka frisättningen medan metabotropa receptorer minskar frisättningen. Detta beror på om receptorerna är Ca2+-permeabla eller inte (om de tillåter Ca2+ passera genom cellmembranet)
- Koncentrationsmängden av kalcium in till den presynaptiska terminalen är avgörande för frisättningssannolikheten. Ökar koncentrationsmängden, ökar även mängden transmissioner.
- Dessutom beror det på mängden vesiklar i synapsen. Mängden tillgängliga vesiklar i den presynaptiska terminalen påverkar frisättningssannolikheten. Ju fler vesiklar vid den aktiva zonen, desto högre är sannolikheten för frisättning vid varje aktionspotential.
På vilket sätt skiljer sig glutamatreceptorer av AMPA- och NMDA-typ från varandra?
AMPA skickar kortvariga signaler och NMDA påverkar cellens LTP och LTD
AMPA skapar en lokal depolarisering som påverkar cellens excitabilitet genom inflöde av natrium- och kaliumjoner när glutamat binder sig till receptorn. NMDA påverkar cellens LTP och LTD genom inflöde av bland annat kalcium. Den är även spänningskänslig och öppnar endast när AMPA receptorer är aktiverade och sänker membranpotentialen. Då blockeras inte längre kanalen av en magnesiumjon.
När glutamat binder sig till NMDA öppnas och stänger kanalerna snabbt när magnesiumjoner blockerar kanalerna. Membranpotentialen måste bli depolariserad för att magnesiumblockaden ska försvinna. Deras förmåga att öppnas beror på membranpotentialen. Vi BEHÖVER depolarisering epsp för att kanalen ska kunna öppnas. → börjar den synaptiska plasticiteten vilket är avgörande för LTP och för inlärning och minne.
På vad sätt kan öppningen av GABAA-receptorkanalen moduleras?
Etanol, bensodiazepiner, barbiturater och neurosteroider
Pregnancy, age, sepsis, drugs, brain injury, brain disorders
Vilken betydelse har den efterhyperpolarisering (EHP) som kan ses i nervcellskroppen för nervcellernas funktion? Hur kan denna EHP moduleras
Efterhyperpolariseringen definieras som när membranpotentialen har lägre spänning än vilopotentialen. Det innebär att tröskelvärdet för att generera en ny aktionspotential är högre än det brukar vara och därmed svårare att nå. Denna mekanism är viktig för reglering av neuronens exibilitet (retbarhet), frekvensen av aktionspotentialer samt synkronisering av neural aktivitet.
EHP kan moduleras genom att en ökning av GABA-transmittatorer hämmar aktiviteten hos cellerna. Det sker genom att när GABA binder sig till en receptor, kommer dess spänningskännsliga klorid-kanaler öppnas. När kanalerna öppnas kommer k–koncentrationen, som generellt sett är högre i den extracellulära vätskan, öka den intracellulära kloridkoncentrationen så den blir högre än den extracellulära. Detta gör membranpotentialen mer negativ än vilomembranpotentialen vilket leder till en hyperpolarisering. Denna process kallas IPSP.
Å andra sidan skulle en ökning av glutamat innebära öppning av de positivt laddade jonerna Na och Cas spänningskänsliga jonkanaler, vilket innebär att membranpotentialen höjs. Genom depolariseringen minskar GABAs verkan på EHP.
Vad menas med divergens respektive konvergens för effekten av en metabotropt verkande transmittor?
Divergens: samma transmittor kan ha olika effekter beroende på receptor
Konvergens: olika transmittorer kan ha samma effekt
Divergens beskriver hur aktivering av en enda typ av metabotrop receptor kan leda till aktivering av flera olika signalvägar och cellulära effekter.
Konvergens beskriver hur olika metabotropa receptorer kan aktivera samma signalväg eller effektormolekyl, vilket leder till ett samlat cellulärt svar. Dessa mekanismer bidrar till den komplexa och finjusterade regleringen av neuronala och cellulära funktioner i nervsystemet.
Hur kan ett hormon (som cortisol) påverka en nervcells aktivitet?
❏ Vissa hormoner kan öppna/stänga jonkanaler, därmed påverka membranpotentialen
❏ Vissa hormoner kan ändra i den postsynaptiska serven.
❏ Vissa hormoner kan ändra aktiviteten hos neurotransmissionen genom att öka/minska frisättningen av neurotransmissioner i den presynaptiska cellen eller öka/minska känsligheten hos de postsynaptiska receptorerna.
❏ Exempel: Kortisol (hormon) - halten varierar under dygnet, vilket innebär att nervcellernas aktivitet och därmed vår kognitiva kapacitet varierar under dagen.
Vad är långtidspotentiering (LTP) av en synaps? Vilka faktorer kan påverka induktionen av LTP?
Vid LTP produceras nya AMPA receptorer, spine head växer och fler transmittorer skickas i presynapsen vilket förstärker kopplingen. Det gör att presynapsen har större influens på postsynapsens excitabilitet.
Faktorer som kan påverka induktionen av LTP är:
Temporal och spatial summatiEn hög frekvens av stimulering är viktig för att nervcellen ska inducera LTP (receptorerna ska öppnas ofta för att det ska bli en LTP) – temporal summation och spatial summation
Modulatoriska signalsubstanser, såsom dopamin, serotonin och acetylkolin, kan påverka induktionen av LTP
GABA kan förhindra aktiveringen av NMDA receptorer
APV: Aktivering av NMDA-receptorer är en kritisk händelse för induktion av LTP. Blockering av NMDA-receptorer, till exempel med antagonister som APV, kan förhindra induktionen av LTP
APV = antagonist för NMDA-receptorer (blockerar eller hämmar aktiviteten hos NMDA-receptorer genom att binda till dess receptorplatser utan att aktivera dem) → APV förhindrar kalciuminflödet genom NMDA-receptorer, vilket är en viktig komponent i induktionen av långtids-potentiering (LTP) vid synapser.
Vad händer i glutamatsynapsen vid LTP och LTD?
❏ Vid LTP produceras nya AMPA receptorer, spine head växer och fler transmittorer skickas i presynapsen vilket förstärker kopplingen. Det gör att presynapsen har större influens på postsynapsens excitabilitet.
❏ Vid LTD förstörs AMPA-receptorer, spine head krymper och färre transmittorer skickas i presynapsen vilket försvagar kopplingen. Det gör att presynapsen har mindre influens på postsynapsens excitabilitet.
(
“Hur minskar eller ökar antalet transmittorer i presynapsen vid LTP och LTD” → Chattis - NMDA receptorerna startar en process kallad “retrograd signalering”. Sammanfattat så skickar presynapsen signaler tillbaka till presynapsen så att den vet ifall den ska skicka fler eller färre transmittorer nästa gång. )
De glutamat som binder sig till AMPA-receptorer orsakar en depolarisering eftersom AMPA öppnar spänningskänsliga Na-jonkanaler, som tar bort magnesiumblocket från NMDA-recpetorerna. Den depolariseringen gör att glutamat kan binda sig till NMDA-receptorer. Då öppnas jonkanaler för både natrium och kalcium.
På grund av ökningen av kalciumkoncentrationen aktiveras enzymer, som stärker synapsen, vilket gör den mer trolig att ske igen, därmed öka LTP.
Vid mer frekvent stimulering ökar LTP vilket leder till en ökad frisättning av glutamat och fler AMPA-receptorer skapas. Vid mindre frekvent stimulering kommer LTD öka vilket leder till minskad frisättning av glutamat. LTD sker genom att lågt kalciumflöde resulterar i att AMPA-receptorer tas bort.
Vad menas med ett engram?
Minnesspår bestående av en grupp neuroner i CNS som är sammankopplade genom synaptiska förändringar (LTP och LTD). Dessa neuroner kodar, lagrar och återkallar specifika minnen genom att skapa en mental modell eller schablon.
Engram är ett hypotetiskt mönster av celler för ett fenomen, tex äpple. Engram kodar för olika platser i en sekvens (restaurangbesök/labyrint). Genom engram (“hjärnans gps”) kan man se vilka synapser som sker tillsammans. Under sömnen kan man se att samma mönster av engram, som funnits tidigare under dagen, upprepas i komprimerad form under sömnen.
Vad menas med konsolidering och re-konsolidering?
Konsolidering = den process mär minnen befästs och blir stabila och långvariga. Går från STM till LTM.
Re-konsolidering = Ytterligare förstärkning och minnen återbefästas.
- Långtidsminnet återkallas och blir först reaktiverat, sen går från active-state → inactive state om inget stör.
- När minnet är i ett aktivt tillstånd blir det tillfälligt instabilt och kan förändras. Under denna period kan minnet modifieras genom nya erfarenheter eller information
T ex. Cykel-incidenten
STM (Short-term memory) och LTM (Long-term memory)
Vilka funktioner som påverkar minne och glömska kan sömnen ha?
Under sömnstadiet kommer minnen att sorteras om och vissa konsolideras (stabiliseras och förstärks), utifrån vad som har haft mest påverkan. De minnen som haft högst synaptisk förstärkning (LTP) kommer att konsolideras medan de minnen som haft synaptisk försvagning (LTD) kommer att bli svagare/elimineras. Under sömnstadiet kommer även de minnen som varit viktiga att återupplevas/tragglas.
❏ Sömnen sorterar ut vilka minnen som är “värda” att spara och vilka som ska glömmas. Under dagen skapas nya engram genom LTP och majoriteten suddas ut när vi sover och bearbetar dem.
❏ Hjärnan “fusk-tränar” när vi sover och förstärker vissa minnen. Spatial memory (mus som sover).
❏ “Memories are consolidated and enhanced during sleep”
Vilka positiva effekter kan glömska ha för oss?
❏ Organisera tankar (Hippocampus och prefrontala cortex)
- hjälper prioritera viktig information - minskar kognitiv belastning för effektivare tänkande och problemlösning
❏ Generalisera information
- gör hjärnan flexibel genom att tillämpa information i olika sammanhang
- minskar onödig rädsla genom att inte associera varje liknande situation med negativa upplevelser (t ex musen blir inte rädd om den ser ett rum som inte är exakt identiskt)
❏ Skapa utrymme för nya minnen
- neuronal plasticitet
❏ Emotionell bearbetning
- glömma traumatiska eller negativa händelser, minskar stress
Vad är skillnad mellan anterograd och retrograd amnesi?
Anterograd Amnesi:
❏ Kan inte bilda nya deklarativa minnen.
❏ Orsakas ofta med skador på hippocampus och relaterade strukturer.
❏ Vanliga orsaker inkluderar hjärnskador, encefalit och Korsakoffs syndrom.
❏ Exempel: Minns barndom men inte nya händelser efter skadan
Retrograd Amnesi:
❏ Förlust av gamla minnen som bildades före en skada eller sjukdom.
❏ Ofta skador på hjärnbarken, särskilt i temporalloben och frontalbenen.
❏ Visar ofta ett gradvis mönster där nyare minnen förloras först och äldre barndomsminnen kvarstår längst (temporally graded)
Vad menas med EEG?
Elektroencephalografi – undersökningsmetod för att registrera elektriska fält från nervcellsaktivitet
Vad är det för signaler?
mkt små (oftast bara några mikrovolt) elektriska potentialskillnader (förändringar i laddning) över cellmembranet
Hur uppstår de?
jonflöden (som Na, Cl, Ka), joner som flyttar sig över cellmembranet, spänningskänsliga jonkanaler andra jonkanaler och Na-Ka-pumpen osv
Hur mäts de?
När tillräckligt många nervceller aktiveras samtidigt → kan man mäta flera elektriska potentialskillnader alltså mätbar elektrisk aktivitet
Varifrån kommer strömmarna som man mäter med EEG och MEG?
Pyramidceller som depolariseras (dvs ändrar sin elektriska laddning och en elektrisk ström skapas)
Summerade strömmar från ett stort antal nervceller → strömmarna leds i hela huvudet (volymskonduktion)
Signalernas ursprung kan beräknas med matematiska tekniker
- “dipole modelling” (genom denna metod försöka beräkna var i hjärnan aktiviteten uppstår → “simulera olika neuralt aktiva områden och jämföra dessa simuleringar med de faktiska mätningarna för att identifiera den mest sannolika källan till aktiviteten” – chattis)
Nämn någon skillnad mellan EEG och MEG?
EEG →
signaltyp: elektriska fält
metod: elektroder med hudkontakt
känslighet: mest känsligt för radiella strömfält, “ut från hjärnan” (gyri)
MEG →
signaltyp: magnetiska fält
metod: sensorer (SQUID)
känslighet: känsligt för tangententiella fält, riktade längs hjärnans yta (sulci)
Vad menas med alfarytm, när kan vi se detta?
alfa-vågor
❏ slutna ögon/vaket tillstånd men lätt dåsig/avslappnad vila
❏ 8-14 Hz
❏ occipitalloben (bakhuvudet)
Vad förväntas ni se när försökspersonen blundar?
❏ ökning av alfavågor i EEG-signalen (och då en minskning när den öppnar ögonen)
Hur kan vi använda EEG för att studera sömn?
Olika vågor kan ge information om olika sömnstadier
EEG-mönster över tid → kan säga något om sömnkvalite, sömnstörningar etc
Vad menas med svarspotentialer/evoked potentials? När används detta?
Evoked potentials (“utmanas” fram av stimuli)
- Hjärnans elektriska respons på specifika stimuli (förändringar i den elektriska aktiviteten)
Exempel
❏ När en ljusblink presenteras för en försöksperson registreras en kortvarig ökning av den elektriska aktiviteten i synkortex, vilket kallas visuella evoked potentials (VEP)
❏ Sensory evoked potentials (SEP) – elektrisk stimulering av hudnerv
❏ Auditory evoked potentials (eller Auditory Brainstream Response, ABR)
Vanlig EEG-registrering
- Generell hjärnaktivitet över tid.
Exempel
❏ En person vilar i ett mörkt rum med stängda ögon medan deras EEG registreras för att övervaka den generella aktiviteten i deras hjärna över tid.
Varifrån kommer signalerna som vi studerar med fMRI?
Från förändringar i blodflödet och syrenivån i hjärnans vävnader
När hjärnregioner aktiva → ökar blodflödet för att tillgodose deras ökade energibehov → ökning i blodflödet leder till ökning av syrenivån
fMRI mäter genom att registrera magnetiska signaler från hemoglobin i blodet och hemoglobins magnetiska egenskaper är olika beroende på om det är syrerikt eller syrefattigt och då syns det på fMRI mätningen
Vilka är några fördelar eller nackdelar med EEG/MEG jämfört med fMRI? Tänk t.ex. på tidsupplösning, bildupplösning, kostnad, risker.
EEG/MEG:
❏ Fördelar: Hög tidsupplösning (millisekunder), låg kostnad, inga magnetfält eller strålningsrisker.
❏ Nackdelar: Låg rumslig upplösning, svårigheter att lokalisera källan exakt.
fMRI:
❏ Fördelar: Hög rumslig upplösning, bra för att lokalisera hjärnaktivitet.
❏ Nackdelar: Lägre tidsupplösning (sekunder), hög kostnad, begränsningar för personer med metalimplantat eller klaustrofobi.
Vad är TMS?
❏ Transkraniell magnetstimulering
❏ Yttre magnetfält aktiverar en punkt på kortex → studera effekten av enstaka eller upprepade “störningar”
❏ “Stark elektromagnet för att generera kortvariga elektriska pulser som riktas mot specifika områden av hjärnan” – chattis
- Kan antingen stimulera eller hämma aktiviteten i de hjärnregioner som de riktas mot → användbart verktyg för att undersöka eller behandla t ex depression
Vad är bottom-up processing och top-down processing i sensoriska system?
Bottom-up Processing:
❏ Analys av sensorisk information från stimuli till perception.
Steg:
❏ Receptordel: Omvandlar fysiska egenskaper till elektriska signaler.
❏ Ledande del: Skickar signaler till hjärnan.
❏ Central del: Hjärnan bearbetar och integrerar signalerna.
❏ Datadriven, utan påverkan av förväntningar eller tidigare kunskap.
Botten-upp bearbetning börjar med aktivering av sensoriska receptorer i huden, musklerna och andra vävnader som svar på externa stimuli som beröring, tryck, temperatur och smärta. Dessa sensoriska receptorer omvandlar de fysiska egenskaperna hos stimuli till elektriska signaler, som sedan skickas till hjärnan för vidare bearbetning.
Top-down Processing:
❏ Tolkning av (och ge mening till) sensorisk information.
❏ Påverkas av förväntningar, kunskap, tidigare erfarenheter, interna kognitiva ramverk
❏ Information från högre hjärnregioner påverkar hur vi uppfattar våra sinnesintryck
- (högre hjärnregioner, som frontalloben och amygdala, skickar information tillbaka till de lägre sensoriska bearbetningsområden (primära sensoriska cortex, alltså synsystemet, hörsel, somatosensoriska). Denna information kan inkludera förväntningar, tidigare erfarenheter och känslomässiga reaktioner som påverkar hur vi uppfattar och reagerar på sensoriska stimuli. Det innebär att vår upplevelse av sinnesintryck kan förstärkas eller dämpas beroende på dessa högre kognitiva faktorer)
❏ Exempel:
- Beröring: Påverkas av förväntningar.
- Smärta: Förstärks eller dämpas av känslor och uppmärksamhet.
- Syn: Förväntningar påverkar visuell tolkning.
- Hörsel: Skapar perceptuella illusioner baserat på förväntningar.
Bottom-up - Det första som sker är att extern stimuli uppfattas och mottas av ett sinne, sedan görs det om till elektriska signaler som skickas genom nervsystemet. Hjärnan bearbetar den sensoriska informationen individuellt för att sedan skapa en sammanhängande uppfattning. Det sker utan förväntningar/tidigare upplevelser.
Top-down - Denna process involverar återkopplingsmekanismer, där man använder förväntningar/tidigare erfarenheter alternativt känslor/uppmärksamhet, medan man tar upp stimuli. Det gör att stimulin redan i början av processen blir influerat.
Define receptor potential, what are the differences between action potential and receptor potential?
Receptorpotential = En förändring i den elektriska potentialen hos en sensorisk receptorcell när den stimuleras av yttre stimulus som tryck, ljus eller kemikalier.
SKILLNADER
Ursprung:
❏ Receptor potential uppstår i sensoriska receptorceller
❏ medan action potential genereras längs längden på en nervcellens axon.
Funktion:
❏ Receptor potential: inledande händelsen i sensorisk transduktion, representerar omvandlingen av energi från ett yttre stimulus till en elektrisk signal
❏ Action potential: elektrisk impuls som genereras längs nervcellens axon och används för att överföra information över längre avstånd i nervsystemet
Styrka:
❏ Receptor potential varierar i styrka beroende på stimulusintensitet, är subtröskel
❏ Action potential, har en standardiserad amplitud och varaktighet oavsett stimuliintensiteten, är alltid suprathreshold (= den är alltid tillräckligt stark för att generera en fullständig nervimpuls)
Plats:
❏ Receptor potential: uppstår lokalt vid den plats där sensoriska receptorceller stimuleras av det yttre stimuluset.
❏ AP: genereras längs nervcellens axon och sprids längs dess längd
Vad innebär sensory transduction?
Process: Receptorcellerna omvandlar stimulusenergin till en receptorpotential genom stimulits påverkan på jonkanaler i receptorcellens membran (förändring i membranpotential).
Denna receptorpotential kan sedan inducera nervimpulsaktivitet och AP i receptorcellens axon, eller frisätta transmittor som sätter upp nervimpulsaktivitet i ett sensoriskt axon som innerveras av receptorcellen
The receptor potential är spänningsförändringen i en sensorisk receptorcell, där större stimuli ger högre receptorpotential. Om den är tillräckligt stark kan det leda till en aktionspotential. Receptorpotentialens syfte är att omvandla extern stimuli till elektrisk signal. Aktionspotentialen å andra sidan överför elektriska signaler mellan neuroner och har ingen graderingsstyrka.
Define neural encoding, name and explain general principles of neural code.
Processen att omvandla fysiska egenskaper av ett stimulus till sekvenser av aktionspotentialer som representerar dessa egenskaper i hjärnan.
❏ Labeled Line Code: Olika sensoriska signaler skickas via separata axoner till olika delar av hjärnan, vilket kodar för olika modaliteter och egenskaper av stimuli.
❏ Population Code: Information kodas av olika antal aktiva neuroner, där starkare stimuli resulterar i fler aktiverade neuroner.
❏ Frequency Code: Styrkan hos ett stimuli kodas av frekvensen av aktionspotentialer genererade av sensoriska neuroner, där högre frekvenser representerar starkare stimuli.
❏ Pattern Code: Unika mönster av neural aktivitet representerar specifika egenskaper eller kvaliteter av stimuli, såsom form, färg eller rörelse.
Explain statement that “The language of the brain is the sequence of action potential (spike train)”
Det är genom aktionspotentialerna som kroppen kan förmedla information. Genom att avkoda en spikfrekvens kan kroppen förstå vad som förmedlats runtom i kroppen.
Aktionspotentialer fungerar som det primära kommunikationsmedlet mellan neuroner i hjärnan. När ett neuron mottar input, integrerar det informationen och genererar en elektrisk signal i form av aktionspotentialer. Dessa aktionspotentialer färdas längs neuronen axon och kan utlösa frisättningen av neurotransmittorer vid synapsklyftan, vilket möjliggör överföring av information till andra neuroner
Just as language conveys meaning through the arrangement of words and sentences, the brain represents and interprets sensory stimuli, motor commands, and cognitive processes through the PATTERNS of action potentials in neural networks.
Each spike within a spike train contributes to the overall representation of the stimulus, with the collective activity of neurons shaping the brain’s perception, cognition, and behavior.
Olika mönster av aktionspotentialer kan koda specifika typer av information:
❏ Tidsmässig Distribution: Den exakta timingen av AP kan koda temporala aspekter av stimuli, såsom början eller varaktigheten av en händelse.
❏ Frekvens: Hur ofta AP inträffar kan koda intensiteten eller styrkan hos stimulit. Högre frekvenser –> starkare stimulering
❏ Spatial Distribution: Fördelningen av AP över neuroner kan koda rumsliga egenskaper hos stimulit, såsom plats eller riktning.
Explain the differences between sensation and perception.
En sensation är de fysiska processerna som tas in från omgivningen utan att den är påverkad av erfarenhet, medan perception är en bearbetad uppfattning av upplevelsen
Sensation förvandlas till perception via praktisk erfarenhet
Process:
❏ Sensation – the process of detecting sensory stimuli
❏ Perception – the interpretation and understanding of those stimuli
Function:
❏ Sensation – gathers raw sensory data
❏ Perception – makes sense of that data by organizing it into meaningful patterns and representations
Involvement:
❏ Sensation – occurs at the sensory organs
❏ Perception – involves higher-level processing in the brain
Role of the Brain:
❏ While both sensation and perception involve neural processing, perception relies more heavily on cognitive processes such as memory, attention, and learning.
Perception is highly influenced by personal experience, meaning two people can perceive the same stimulus differently based on their individual backgrounds and experiences. This is why “we do not see things as they are, we see them as we are.
**Define and explain receptive fields of sensory receptors and of the sensory neurons located at different levels of the sensory systems
receptive fält = det område (del av receptiv yta) från vilken en sensorisk nervcell kan aktiveras
Function: Receptive fields determine how sensory information is processed and interpreted by the nervous system. They help in spatial resolution and contribute to our ability to distinguish between different stimuli.
Size and Structure: Receptive fields vary in size and structure depending on the sensory system and the specific receptor cells involved.
For example, the fingertip has about 200 receptor cells per square centimeter, and these cells have characteristic patterns of position and density across the skin.
Spatial Resolution/Acuity: The size of receptive fields affects spatial resolution or acuity, which refers to how well we can distinguish between two closely spaced stimuli
Smaller receptive fields typically result in better spatial resolution
Lateral Inhibition: a processing mechanism that enhances contrast and sharpens sensory perception by inhibiting neighboring neurons.
It helps prevent the spread of excitation from one neuron to its neighbors and is essential for forming receptive fields and fine-tuning sensory responses.
Plasticity and Adaptation: Receptive fields are not fixed but can change over time due to experience, training, or injury. Plasticity in the brain allows for modifications in the organization of sensory maps and receptive fields in response to changes in sensory input.
Multisensory Integration: Receptive fields can integrate inputs from multiple sensory modalities, such as sight, sound, and touch, leading to a more comprehensive understanding of the environment. Multisensory integration enhances detection and speeds up responses to stimuli
Define absolute sensory and differential threshold.
Absolut tröskel (the absolute sensory threshold) = den minsta styrka hos en retning sim ger en raktion i 50% av fallen. Om tröskel är låg, då är känsligheten hög.
“Absolut sensorisk tröskel är den minsta styrkan hos en retning som krävs för att observeras eller uppfattas i 50% av fallen. Detta innebär att det är den lägsta nivån av retning som kan generera en sensorisk reaktion. Det kan vara den lägsta ljusnivån som kan uppfattas, den svagaste ljudnivån som kan höras, eller den minsta mängden av en kemikalie som kan smakas eller luktas.” – chattis
Differential threshold =
“Differential tröskel, å andra sidan, är den minsta mätbara skillnaden mellan två retningar som krävs för att kunna uppfattas som olika. Detta innebär att det är den minsta förändringen i retningens styrka som kan observeras eller kännas. Differential tröskel kan till exempel mätas genom att avgöra den minsta skillnaden i ljusstyrka som krävs för att kunna urskilja två ljusstyrkor.” – chattis
Retningströskel (sensory threshold) och känslighet:
Åtskillnadtröskel (upplösning) = minsta upptäckbara skillnaden mellan två retningar
spatial resolution/acuity (upplösning) = hur bra man kan skilja två närliggande stimuleringar åt
Explain the statement that “Sensory systems are organized topographically”. Give examples. What is the meaning of topographic organization of the sensory systems?
❏ Signaler från receptorceller i huden/näthinnan skickas till cortex i en topografisk ordning
❏ Topografisk ordning följer granne-till-granne relationer: intilliggande delar av kroppen representerars i intilliggande kortikala områden
❏ Somatotopic map in somatosensory cortex (Sensory homunculus)
❏ Varje kroppsdel har sin speciella plats på hjärnbarkens kroppskarta. Ju rikare innervation av kroppsdelen desto större är dess kortikala representation
❏ Vad är meningen med topografisk organisation?
- De grupperar effektivt neuroner som oftast interagerar, vilket minskar kraven på långa, långsamma och metaboiskt kostsamma förbindelser
Beroende på vilken typ av stimuli och vartifrån på kroppen den kom ifrån kommer den att aktivera delar av cortex som är kopplat till det området. Till exempel går information om känsel i lilltån till ett område i hjärnan. Dessutom kommer information som är nära varandra i kroppen komma till delar som är nära varandra i cortex. Till exempel kommer känsel i lilltån ligga bredvid känsel i andra delar av samma fot. Eftersom lika stimuli ligger bredvid varandra effektiviseras bearbetningen av information.
Define and explain sensory substitution.
Ett sinnesintryck kan ersättas av ett annat
Ex 1: reading braille “whether you are reading with your eyes or with your hands, the same part of the visual cortex is activated”
Ex 2: seeing with tongue, elektriska impulse
Vid sensory substitution så kan en sensation från ett sinne ersätta och förklara ett stimuli som ett annat sinne missat. Trots att det är ett annat sinne kommer samma del av kortex aktiveras. Till exempel så aktiveras samma område i hjärnan för de synskadade som läser braille som för någon som läser vanlig text.
**Explain statement that “without connections there is no learning or action”
Laterala konnektioner integrerar hjärnans arbete
Who is learning the task, you or just your finger?
Om det inte funnits någon synaptisk aktivitet hade vi inte kunnat lära oss något eller handlat. Inlärning sker genom synaptisk plasticitet där kopplingar mellan neuroner förstärks eller skapas vilket skapar kunskaper, minnen och förmågor. Det är även genom de synaptiska kopplingarna som det går att generera motorrörelser och beendemässiga svar
*Explain multisensory integration.
När man får flera stimulin från olika typer av sinnen så integreras de till en sammanhängande bild. Detta hjälper kroppen att snabbare detektera ett stimuli och generera ett svar. Integrationen sker på många plan, från de sensoriska receptorerna, till thalamus, till de sensoriska områden i cortex.
❏ The senses do not work independently
❏ Convergence of the different sensory modalities (sight, sound, touch, etc.) on the same neuron provides an integrated picture of the world.
❏ Multisensory integration aids detection and speeds responses
❏ Multisensorisk integration innebär att olika sensoriska modaliteter integreras på samma neuron för att ge en sammanhängande bild av världen.
❏ Multisensorisk integration kan förbättra detektionen av stimuli och snabba på svarstiden genom att dra nytta av olika sensoriska indata.
Varför säger man att näthinnan är en del av hjärnan som ligger utanför själva hjärnan?
Näthinnan är inte bara en yta av receptorer som reagerar på ljus, utan ett komplext neuralt nätverk som består av tre lager nervceller och två med synapser. Näthinnan tar inte bara emot, utan också analyserar visuella signaler.
Komplext neuralt nätverk som består av tre lager nervceller och två med synapser
Tar inte bara emot utan analyserar också visuella signaler
Varför har centralt och perifert seende olika rumslig upplösning (spatial resolution)?
❏ Centralt seende har högre rumslig upplösning på grund av högre densitet av tappar i fovean
❏ Vad gör densiteten av tappar, hur påverkar det upplösningen på detaljnivå?
- Tappars funktion: uppfatta detaljer och färger
→ När ljus träffar fovean, kan det bearbetas av fler tappar per ytenhet, vilket resulterar i en finare detaljnivå och en högre rumslig upplösning för objekt i synfältet
❏ Perifert seende:
Fler stavar – tappar är färre och mer utspridda
- Stavar: känsliga för låg ljusnivå och rörelse
→ periferi inte lika hög upplösning för detaljer eftersom stavar inte är lika känsliga för det som tappar
Explain parallel processing within the retina.
Olika aspekter (färg, storlek, rörelse, riktning och textur) av visuell information bearbetas samtidigt av olika neuronal populationer i näthinnan
cellerna specialiserar sig i olika aspekter
❏ Fotoreceptorer: rods/stavar and cones/tappar
→ “When light is absorbed by photoreceptors, it triggers a cascade of biochemical reactions that result in changes in membrane potential. This change in membrane potential generates electrical signals that are transmitted to bipolar cells”
❏ Bipolar celler:
- extraction of specific features such as contrast, spatial information, and color
❏ Ganglioncell: output neurons of the retina
→ “Bipolar cells synapse onto ganglion cells, which are the output neurons of the retina. Ganglion cells integrate signals from multiple bipolar cells and transmit action potentials along their axons to the brain via the optic nerve”
- 15 olika ganglioncelltyper
“Different types of ganglion cells are specialized to respond to specific features of the visual scene, such as motion, edges, or color”
- Direction-selective ganglion cell
Förklara retinotopisk ordning.
Principen där närliggande punkter på näthinnan projiceras till närliggande punkter i den primära visuella barken.
Higher order visual processing - Finns minst 20 olika visuella områden, varje innehåller en retinotop karta. Olika kortikala områden bearbetar olika aspekter av visuella objekt såsom textur, färg, lokala detaljer, avstånd, rörelse. V4 - analyserar färger.
Describe ganglion cells receptive field.
det område på näthinnan där ljusstimulering kan påverka cellens aktivitet
Receptiva fält är sammansatta av många näthinnesganglionceller som kombineras i thalamus för att skapa en enda LGN-cellens receptiva fält. Dessa LGN-celler i sin tur kombinerar sina receptiva fält i hjärnbarken (kortex) för att skapa ett nytt receptivt fält av en enkel V1-cell (visuellt område 1).
Explain the neurons with orientation selectivity. What are orientation column? Are we born with them?
Orientationsselektivitet - egenskapen hos de strukturer av neuroner i primära kortex som är specialiserade på att detektera och bearbeta information om linjer och dess orientering i synfältet. Systemet av orientering lär hjärnan sig under våra första år.
Riktningsselektivitet - egenskapen hos neuroner i den visuella cortex som är specialiserade på att reagera på visuella stimuli som rör sig i en specifik riktning. Dessa neuroner är mest aktiva när de ser rörelser som följer en särskild bana eller riktning i synfältet.
(((((Det är osäkert om vi är födda med dem? – chattis)))))
Explain the statement that the primary visual cortex is organized into functional modules. Describe them.
Det betyder att V1 innehåller grupper av neuroner som har liknande egenskaper och bearbetar specifika aspekter av visuell information.
**Förklara påståendet att varje kortikalt visuellt område bearbetar och ser olika visuella världar.
Olika kortikala områden bearbetar och tolkar olika aspekter av visuell information
Can neuroscience explain art?
Kan delvis förklara konst genom att studera hur hjärnan reagerar på konstnärliga stimuli och hur konstnärliga upplevelser påverkar hjärnans funktion
The amygdala responds more to blurry photos of faces – Varför?
❏ som kan aktiveras utifrån syn, utan personlig känsla, bara för att aktivera mekanismen, ta hand om mig, vi har kontakt, jag känner igen dig – evolution som skapade sånna nätverk för överlevnad
❏ aktivera uppmärksamhet eftersom svårare att tyda och tolka
Neuroesthetics - Många former av abstrakt konst aktiverar selektivt individuella komponenter av den visuella banan, dedikerad till bearbetning av färg, linje, form och textur.
Beskriv två separata visuella vägar för rörelse och perception
Ventrala banan – vad
objektigenkänning och färg
Dorsala banan - var
rörelse och spatial orientering
(minnesregel: door- var är dörren)
I hjärnan separeras de visuella rörelserna från perceptionen. Den dorsala strömmen till parietalloben tar emot rörelse och den ventrala strömmen till temporalloben tar emot perceptionen. Därför kan man med skadan “blindsight” (som sker i V1) fortfarande respondera till visuella stimulin även när man inte medvetet ser.
Vad menas med Molyneux’s problem?
Det är en filosofisk fråga som utforskar om en person som får synen återställd efter att ha varit blind skulle kunna omedelbart känna igen föremål som de tidigare endast känt genom beröring.
Det finns två klassiska teorier som beskriver mekanismen för visuella bildigenkänning. Namnge och förklara dem. Vad säger de senaste studierna om mekanismen för bildigenkänning?
Sparse coding (grandmother cell/Jennifer Aniston-cell):
❏ Varje objekt exciterar en liten men specifik (sin egen) grupp av celler. T.ex. Jennifer Aniston-cell/ Grandmother cell theory
Population coding:
❏ mönstret av aktivitet över en stor population av celler som kodar för individuella objekt. Där varje objekt byggs upp av att celler enskilt kommer ihåg en väldigt liten del av objektet.
Template of objects (moderna teorin): ❏ dedikerat neuralt nätverk som representerar objektet i centrala nervsystemet (CNS). Byggstenen för stimulusigenkänning är det neurala nätverket, inte de receptiva fälten hos enskilda neuroner. Så det kommer vara ett litet nätverk som är ansvarig för ett område av objektet, sen setts dessa ihop till större nätverk. När delar av nätverket återaktiveras resulterar det i att vi känner igen objektet, även om det bara är i små delar. För varje nytt visuellt föremål bildar hjärnan ett separat dedikerat nätverk (modell, template).
De två teorierna är “grandmother cell” teorin, som föreslår enskilda celler för varje objekt, och “population coding” teorin, som hävdar att olika objekt representeras av mönster av aktivitet över en neuronpopulation. Senare forskning tyder på att båda mekanismerna kan vara involverade i bildigenkänning.
Varför framkallar betingad stimulus salivering? (neurologiskt)
Neutralt stimulus (klockan), upprepad association, obetingad stimulus (mat) → sedan blev klockan betingad stimulus som sedan utlöser betingad respons (salvering)
Förklara US, NS, CS, UR och CR.
Unconditioned stimulus (US) - when a stimulus leads to an automatic response. maten, när maten får hunden att salivera (utan klocka)
Neutral stimulus (NS) - Doesn’t initially trigger a response on its own. Klockan, när hunden hör klockan utan att salivera
Conditioned stimulus (CS) - Was once neutral stimulus but now leads to a response. Klockan, då klockan ringer och då börjar hunden salivera
Unconditioned response (UR)- An automatic or unaware response when an unconditioned stimulus is present. Att hunden börjar salivera när den får mat och då samtidigt hör klockan
Conditioned response (CR) - A learned response. Att hunden börjar salivera när den hör klockan
Förklara skillnaden mellan delayed conditioning, trace conditioning och second-order conditioning.
Delayed conditioning är när man använder ett CS och under tiden visar US.
- När NS/CS presenteras före US, med viss överlappning. Även om CS och US inte är helt åtskilda finns ändå en tidsfördröjning. Exempelvis, om en hund hör en ringsignal innan maten placeras framför den, kommer den med tiden att associera ringsignalen med att maten är på väg.
Trace conditioning är när man använder ett CS, låter det ta slut (så att det endast existerar i arbetsminnet), sen visar US.
- När CS presenteras långt innan US utan överlapp. Exempelvis, om en hund hör en ringsignal och maten placeras framför den efter en stund när ringsignalen redan har slutat, och detta upprepas, kommer hunden att associera ringsignalen med maten trots tidsfördröjningen. Trace conditioning kräver att hjärnan kan hålla igång en aktionspotentialsaktivitet även efter CS. Detta på grund av “cells that fire together, wire together”-fenomenet.
Second-order conditioning är när man kopplar ett CS som är kopplat till ett US till ett nytt CS.
- När man väcker en respons för att man visar något som är starkt kopplat till CS
**Vad betyder att ”behavior and learning are context-dependent and state-dependent?”
Inte konstanta, kan variera beroende på omgivande faktorer/kontexten och det intern tillståndet hos individen vid tillfället
kontext:
t ex en mus som kommer in i en bur som den tidigare har blivit elchockad i kommer förbereda sig på att få en chock trots att den inte börjat få det än.
state:
“Till exempel kan inlärning i en viss miljö (som klassrummet) vara svårare att överföra till en annan miljö (som hemmet) om kontexten är väldigt annorlunda. Dessutom kan inlärning eller minnen som skapas i ett visst tillstånd (t.ex. berusning) vara svårare att återkalla eller tillämpa i ett annat tillstånd (t.ex. nykterhet).” – chattis
Beskriv skillnaden mellan operant conditioning och classical conditioning.
Dessa är olika inlärningsmetoder.
Operant: beteenden förstärks av belöning och minskar av bestraffning, vill erhålla belöning eller undvika bestraffning
Classical: koppla ihop ett betingat stimulus med ett obetingat stimulus för att framkalla betingad respons, skapa en association mellan stimuli för att generera respons (tänk klockan och draken i Harry Potter)
Det finns två alternativa synsätt på lärande genom imitation. Beskriv dem.
Cognitive view - true imitation: individ måste förstå intentioner bakom handlingar för att kunna efterlikna och imitera
- Man måste förstå vad en aktion (åtgärd) innebär för att kunna imitera det. Spegelneuronsystemet tillåter människor att begripa och förstå andras avsikter och känslor.
Neuroscientific view - imitative mirroring: människor imiterar automatist när de observerar en handling eftersom handlingen aktiverar samma motoriska representationer i hjärnan – spegelneuroner, automatismen
- Vi imiterar automatiskt eftersom observation av en rörelse aktiverar den motoriska representationen i hjärnan av denna rörelse. Visuella signaler om andras handlingar aktiverar somatosensoriska (känsel) och motoriska kretsar och underlättar motorisk inlärning.
Definera behavioral inhibition, vilka mekanismer som ligger till grund för vår förmåga att inhibera oönskade beteendet enligt klassisk psykologi, och vad säger modern neurofysiologi om detta?
❏ Behavioral inhibition = förmågan att hämma oönskat beteende
- (aka inhibitory control eller response inhibition) - förmågan att stoppa sitt beteende vid rätt tillfälle (self control). Det är en kognitiv process som tillåter en individ att inhibera sina impulser och naturliga, vanemässiga eller dominerande beteende-responser på stimuli, för att välja ett lämpligt beteende som är mer förenligt med sina mål. Det är en aktivt hämmande mekanism.
❏ Enligt klassisk psykologi: aktivera annan, starkare, fysiologisk reaktion
- the mind’s ability to tune out stimuli that are irrelevant to the task. (cognitive inhibition)
❏ Enligt modern neurofysiologi: aktivering av neurala kretsar och mekanismer ikl. spegelneuronsystemet och inhibitorisk kontroll – tillåter individ att inhibera impulser och välja ett mer lämpligt beteende
Vad menas med psychological immune system? Hur detta system fungerar enligt modern neurovetenskap?
= hjärnans förmåga att skapa syntetisk lycka och upprätthålla psykologisk balans, genom rationalisering och förändra syn på upplevelser och beslut
Enligt modern neurovetenskap: hjärnan aktivt bearbetar/omformar våra upplevelser, psykologiskt immunförsvar
- hjärnans belöningssystem
- stressrespons och reglering
What are the criteria for the reflex? How does a reflex differ from a voluntary movement? Give a classical and a modern view of these differences.
Criteria for reflexes
Utlöses av yttre stimuli
- Kort och stabil latens
- Svaret är stereotypt
- Graderade efter stimuleringsstyrkan
❏ En voluntary movement skiljer sig från en reflex, den är viljemässig, långsam och styrs av ett motorprogram som utarbetas före initiering. Exempelvis att sträcka sig efter ett föremål.
❏ Classical view → En reflex är ett impulsartat motoriskt mönster som ryggmärgen eller förlängda märgen utlöser vid ett specifikt sensorisk stimulus.
❏ Modern view → En reflex är ett beteende som produceras av en definierad input-output väg, medan ett viljemässigt beteende är producerat av en komplex, och ännu odefinierad, input-output väg
Explain degree of freedom and he problem of redundancy in movement control
För att generera en rörelse måste hjärnan lösa problem med koordination.
Degree of freedom → Frihetsgrader är antalet olika möjliga oberoende styrbara rörelseaxlar, muskelkontraktioner och ledvinklar i armen som definierar dess konfiguration.
Redundancy problem → Problemet med att armen har alltför många frihetsgrader. Over 10^15 combinations of muscle contractions are possible (det är för utmanande att ha motorisk kontroll för hjärnan)
Why it was concluded that the movement of the arm towards the target is controlled by a motor program.
Eftersom rörelsebanan och hastighetsprofilen är lika mellan olika försök.
- DET FINNS I CNS EXAKTA (MATEMATISKA) FORMLER FÖR RÖRELSER SOM BESKRIVER HELA PROCESSEN AV RÖRELSEN.
- HJÄRNAN STYR RÖRELSEN GENOM ATT KÖRA MOTORPROGRAM SOM LIKNAR PROGRAMVARA I EN DATOR
Det finns i CNS exakta matematiska formler som beskriver hela processen av rörelsen. Varje gång man har samma mål (trots att det finns flera möjliga för att uppnå samma mål) så kommer man göra samma rörelse med samma hastighet och vinkel.
What is meant by a motor program in motor control?
Ett motor program är en förprogrammerad rörelse
MOTORPROGRAM SOM LIKNAR PROGRAMVARA I EN DATOR
Explain to different control strategy used to guide the arm reaching
Programming of the voluntary movement - Before the movement can be executed, all its parameters must be described in detail
Motorprogram =
Inputs:
- Target location
- Direction and distance
- Joint angels
- Muscle contraction
❏ Feedforward or open loop control (Ballistic) - Preprogrammed, fast but cannot be corrected.
❏ Feedback or closed loop control - slow but accurate, due to continuous monitoring of feedback.
- Till exempel för att fånga ett rörande föremål måste man anpassa rörelsen hela tiden.
- Visual feedback provides critical cognitive information about the location and shape of objects. Feedback och korrektion kommer inom 110ms, för snabb för att inte vara reflexiv.
Explain efference copy
Efference copy - “an internal copy of the motor command to the muscles”
En kopia av “instruktionerna” som hjärnan skickar till musklerna. Kopian används för att jämföra det som musklerna gjorde och det musklerna skulle ha gjort.
Den efferenta kopian kan användas för att jämföra åtgärdens avsikt med ett av åtgärdens resultat (sensoriska signaler som resulterar från den egna rörelsen)
The efference copy används för att förutse de sensoriska effekterna av en motorisk kommando genom att skapa en intern modell av dessa effekter.
Explain the salted peanut problem
IS ARM REACHING REFLEXIVE OR VOLUNTARY?
Imagine yourself sitting in front of a bowl of salted peanuts. After having eaten a moderate number, you say, at least to yourself, that you have had enough and you will not eat any more. Shortly afterwards, you find your hand going toward the bowl. Who’s in charge?
