Gedragsneurowetensc happen II

Gedragsneurowetensc happen II Samenvatting Carlson Hoofdstuk: beweging 2. Controle van beweging door de hersenen De hersenen en het ruggenmerg bevatten meerdere verschillende motorische systemen, die elk op een simultane manier bepaalde delen van de beweging controleren. (Vb: Je kan met een vriend wandelen en er tegelijkertijd tegen praten en handbewegingen maken.) 2.1 ORGANISATIE VAN DE MOTORISCHE CORTEX Bestaat uit: primaire motorische cortex Motorassociatiecortex: Supplementaire motorregio Premotorische cortex (vanaf p 273) Primaire motorische cortex: ● Ligt op de precentrale hersenwinding (=precentrale gyrus), rostraal (vooraan) t.o.v de centrale groef (sulcus). ● ‘Somatotopische organisatie’: - Topografisch georganiseerde verzameling van lichaamsdelen die gerepresenteerd worden in een bepaald hersengebied. - Activatie van de neuronen die gelokaliseerd zijn in bepaalde delen van de primaire motorische cortex veroorzaken een beweging in bepaalde delen van het lichaam. à‘Motor Homunculus’: ‘kleine mens’, verwijst naar de voorstelling van een mens, gebaseerd op de somatotopische organisatie. Dat groepje neuronen staat in voor dat deel van het lichaam, wat goed weergegeven is op de motor homunculus (fig 8.9). Bv in verhouding veel meer corticaal gebied gewijt aan vingers ● georganiseerd in termen van bepaalde bewegingen van bepaalde lichaamsdelen: Elke beweging wordt veroorzaakt door een contractie van meerdere spieren. à Het neurale circuit dat een beweging in gang zet is gelocaliseerd tussen de individuele neuronen van de primaire motorische cortex en de motorische neuronen in het ruggenmerg. Opmerking: de bevelen tot beweging worden geïnitieerd in de motorische cortex en geassisteerd en aangepast door de basale ganglia en het cerebellum.

● Stimulatie van verschillende gebieden in de motorische cortex zorgen voor verschillende categorieën van handelingen. (Vb: Stimulatie regio 1: hand gaat open, stimulatie regio 2: hoofd draait,...) korte stimulatie van de primaire motorische cortex zorgt voor korte bewegingen. Verlengde stimulatie zorgt voor meer complexe bewegingen. (Graziano en Aflalo) ● De belangrijkste corticale input voor de primair motorische cortex is de Frontal Association Cortex (=Motorassociatiecortex), ervoor gelegen. Twee regio’s die grenzen aan de primaire motorische cortex (allebei voor primaire motorische cortex gelegen): 1) Supplementaire motorische regio =een regio van de motorassociatiecortex van de dorsale en dorsomediale frontale lob 2) Premotorische cortex = een regio van de motorassociatiecortex van de laterale frontale lob à Functies: -allebei belangrijk bij controle van beweging - Geven informatie aan de primair motorische cortex à Zenden efferente axonen naar de primaire motorische cortex - Krijgen sensorische informatie van de parietale en temporale lobben ● Primair motorische cortex ontvangt ook projecties van de aangrenzende primaire somatosensorische cortex (ligt tegenover de centrale sulcus). à Neuronen in de primair somatosensorische cortex die reageren op een stimulus, toegepast op een bepaald lichaamsdeel, zenden axonen naar de neuronen in de primair motorische cortex . Deze primair motorische cortex beweegt de spieren in datzelfde lichaamsdeelàsnelle feedback naar het motorsysteem tijdens de manipulatie van objecten. 2.2 CORTICALE CONTROLE VAN BEWEGING: DALENDE BANEN Neuronen in de primair motorische cortex controleren bewegingen door twee groepen van dalende banen. Deze bevinden zich in de witte massa van het ruggenmerg. (Kader p.277) Laterale groep: corticospinale kanaal, corticobullair kanaal, rubrospinaal kanaal Ventromediale groep: vestibulospinaal kanaal, tectospinaal kanaal, reticulospinaal kanaal, ventraal corticospinaal kanaal. Zie tabel 8.1 pagina 277! 1) Laterale groep: - Vertrekt vanuit de motorische cortex - Controle van de onafhankelijke bewegingen van de ledematen, vnl. handen en vingers. - ‘Onafhankelijk’: linker- en rechterledematen maken een verschillende beweging of de ene hand beweegt en de andere niet. - 3 delen: corticospinale kanaal, corticobullair kanaal, rubrospinaal kanaal (tekening p 275) 1. (lateraal) Corticospinale kanaal (lichtblauwe lijn) Controleert hand en vingerbewegingen en is noodzakelijk voor het bewegen van onafhankelijke vingers voor bv grijpen en manipuleren.

Systeem van axonen dat begint in de motorische cortex en eindigt in de grijze massa van het ruggenmerg. (maar ook neuronen van de Pariëtale en temporale lobben zenden hier axonen door) De axonen verlaten de cortex en reizen via de subcorticale witte massa naar de ventrale middenhersenen. Hier gaan ze de cerebrale steeltjes (=peduncle) binnen treden. Ze verlaten de steeltjes en vormen pyramidale paden, omwille van hun vorm zo genoemd. (het gedeelte van het corticospinaal kanaal op de ventrale grens van de medulla) Dan worden er 2 kanalen gevormd: Lateraal corticospinaal tract: Systeem van axonen dat begint in de motorische cortex en eindigt in de contralaterale ventrale grijze massa van het ruggenmergà er gebeurt dus een “cross-over” en ze gaan verder langs het contralaterale spinal cord. à Controle van de beweging van de distale ledematen (= einde van de ledematen: armen, handen,vingers, lage benen, voeten, tenen). Ventraal corticospinaal tract: Systeem van axonen dat begint in de motorische cortex en eindigt in ipsilaterale ventrale grijze massa van het ruggenmerg, behoort eigenlijk tot ventromediale groep. à Controle van bewegingen van de bovenbenen en de romp. 1. Corticobullair kanaal (corticobulbar tract) - Axonenbundel van de motorische cortex (deel gezicht en tong) naar medulla. Lijkt op het corticospinale pad, maar eindigt in de 5e, 7e, 9e, 10, 11e en 12e craniale zenuwenàcontroleren de beweging van het gezicht, (kaak,) de nek, de tong en delen van de oculaire oogspieren. 1. Rubrospinaal kanaal Systeem van axonen dat reist van de rode nucleus (rode kern, structuur in de rostrale middenhersenen) naar het ruggenmerg. De rode nucleus ontvangt zijn belangrijkste input van de motorische cortex, via het corticorubrale pad (=Systeem van axonen dat reist van de motorische cortex naar de rode nucleus) en van het cerebellum. - Axonen van het rubrospinale pad eindigen in de motorische neuronen in het ruggenmerg, dat onafhankelijke bewegingen (bewegingen die onafhankelijk zijn van de rompbewegingen) van de voorarmen en handen controleert (niet bewegingen van de vingers) Dus laterale groep vertrekt vanuit motorische cortex 2) Ventromediale groep: - Vertrekt vanuit de kern in het mesencephalon, ter hoogt van de colliculi (heuveltjes, bultjes)àreticulaire formatie - Controle van automatische bewegingen: grove bewegingen van de spieren van de romp en gecoördineerde romp- en ledemaatbewegingen die betrokken zijn bij de houding en de motoriek. (alle kanalen krijgen input van die delen van de primaire motorische cortex die bewegingen van de romp en ledematen dichtbij lichaam bewegen en krijgt ook reticulaire formatie input uit de premotorische cortex en van verschillende subcorticale regio’s) - 4 delen: 1.

Vestibulospinale kanaal (groene lijn, p 276)

- Axonenbundel die reist van de vestibulaire kernen (krijgt input uit evenwichtsorgaan) naar de grijze massa van het lumbale ruggenmerg. Controleert posturale bewegingen in reactie op informatie van het vestibulaire systeemàcontrole van houding 1. -

Tectospinale kanaal Axonenbundel die reist van het tectum naar het cervicale ruggenmerg. Cellichamen zijn gelocaliseerd in de superieure colliculi. Coördineren hoofd- en rompbewegingen met oogbewegingen.

1. Reticulospinale kanaal - Axonenbundel die reist van de reticulaire formatie naar de grijze massa van het lumbale ruggenmerg. Cellichamen bevinden zich in nuclei in hersenstam en in de reticulaire formatie middenhersenen. Controleert de spieren die in staan voor posturale bewegingen: controleert verschillende automatische functies zoals spierspanning, ademhalen, hoesten, niezen en gedrag onder directe neocorticale controle zoals wandelen. Je hebt lateraal reticulospinaal kanaal: gaat naar flexorspieren benen, begint in medulaire reticulaire formatie Mediaal reticulospinaal kanaal: gaat naar extensorspieren benen, begint in pontine reticulaire formatie 1. Ventrale corticospinale kanaal Zie boven bij corticaal spinaal kanaal (verdeelt zich onder de medulla in 2 kanalen: lateraal en ventraal) Systeem van axonen dat begint in de motorische cortex en eindigt in ipsilaterale ventrale grijze massa van het ruggemerg à Controle van bewegingen van de bovenbenen en de romp. Fig.8.13 (EX!): Verband tussen de verschillende delen van de neocortex: Corticale controle van beweging Posterieure associatiecortex: perceptie en herinneringen Frontale associatiecortex: plan voor bewegingen Premotorische cortex: nadoen, begrijpen en voorspellen van bewegingen van anderen Supplementair motorisch gebied: leren een opeenvolging van bewegingen te maken Primaire motorische cortex: beweging van spieren Uitvoeren van beweging: rondkijken, hoe zijn de ledenmaten gericht,… (Pariëtale lob) - Verschillende elementen van perceptuele info vanuit omgeving en eigen lichaam in de ruimte. Stukjes info uit het geheugen gebruiken: wat betreft visuele en auditieve perceptie: je moet info waarnemen en weten wat deze info nu juist betekent. (temporale cortex) Daarna beweging plannen, beslissen wat je gaat doen.(prefrontale cortex) Beslissing uitvoeren. (via premotorische cortex en associatiegebied naar primaire motorische cortex) Motorassociatiecortex: plannen van bewegingenà bevindt zich in frontale cortex

> Supplementaire motorische gebieden:leren en uitvoeren gedrag dat bestaat uit opeenvolging van bewegingen (presupplementaire motorgebieden zijn betrokken bij spontane bewegingen) > premotorische cortex: nadoen, begrijpen en voorspellen bewegingen van anderen --> krijgen informatie uit > parietale cortexà in posterieure parietale lob eindigt dorsale stroom , gaat over de perceptie van plaats: de waar-stroom + hoe àdeze informatie komt dan weer uit visuele, somatosensorische, vestibulaire en auditieve systemen. > temporale cortexà in inferieure temporale cortex eindigt de ventrale stroom, die instaat voor het identificeren en herkennen van objecten: de wat-stroom Primaire motorische cortex: uitvoeren van deze bewegingen 2.3 ROL VAN DE MOTORASSIOCIATIE CORTEX: PLANNEN & INLEIDEN VAN DE BEWEGING De supplementaire motorische regio en de premotorische cortex zijn betrokken bij het plannen van bewegingen. Als men een deel van een beweging uitvoert, of dit enkel inbeeldt, dan is er activiteit in deze gebieden. Zij voeren de plannen uit door hun verbindingen met de primair motorische cortex. De motorassociatie cortex is ook betrokken bij het imiteren van acties van andere mensen, waardoor we nieuw gedrag kunnen leren van anderen. De SMA en de premotorische cortex krijgen informatie van associatiegebieden van: 1) Temporale cortex - Ventrale stroom van de visuele associatiecortex eindigt in de inferieure temporale cortex - Waarnemen en herkennen van objecten, ‘wat’ van de visuele perceptie 2) Parietale cortex - Dorsale stroom van de visuele associatiecortex eindigt in de posterieure parietale lob - Perceptie van locatie, ‘waar’ en ‘hoe’ van de visuele perceptie - Ontvangen van informatie over de ruimte via het visuele systeem - Ontvangen van informatie van ruimtelijke locatie van de somatosensorische, vestibulaire en auditieve systemen à Deze info integreren met de visuele info. è De gebieden van de frontale cortex die betrokken zijn bij het plannen van bewegingen, krijgen info van zowel de temporale als de parietale lobben over ‘wat er gebeurt’ en ‘waar het gebeurt’. è Omdat de parietale lobben ruimtelijke informatie bevatten, is de weg van deze lobben tot de frontale lobben erg belangrijk om motoriek en arm- en handbeweging te controleren. è Goede motoriek kan enkel wanneer we weten waar we zijn & goede arm- en handbewegingen kan enkel als we weten waar de objecten zich in de ruimte bevinden! Functies: - Supplementaire motorische regio: leren en performantie van gedrag - Premotorische cortex: reacties van anderen imiteren & het begrijpen en voorspellen van deze acties.

2.3.1 Supplementaire motorische regio (SMA) ● Belangrijke rol bij gedragssequenties, serie van bewegingen, door het plannen van elementen die nog moeten komen in de aaneenschakeling van bewegingen. à tijdelijke inactiviteit van SMA bij apen door injectie muscimol, maakt dat zij nog wel grijpen naar een object en bepaalde bewegingen maken als reactie op de visuele cues, maar ze konden geen aaneenschakeling meer maken van eerder geleerde bewegingen. àfunctional imaging study bij mensen: verhoogde activiteit in de posterieure SMA gedurende performantie van een geleerde opeenvolging bij het op knoppen drukken. àwanneer SMA verstoord met transcraniële magnetische stimulatie, konden mensen nog heel even verder spelen op piano, maar wisten ze daarna niet meer wat zou komen: planning is verstoord, niet het uitvoeren zelf, dat wordt waarschijnlijk in de primaire motorische cortex gecontroleerd. (Belangrijkste input komt van parietale lobben (wanneer parietaal deficit kunnen ze wel rapporteren wanneer ze beweging starten, maar zijn ze niet bewust van intentie om te bewegen). Deze zorgen ervoor dat het pre-SMA kan detecteren wanneer beslissing om te bewegen gemaakt is. Invloed prefrontale cortex? Wanneer deze verstoord, problemen met het initiëren van gedrag. ) ● ‘Pre-SMA’: ligt vlak voor SMA - Controle van spontane bewegingen - Is actief juist voor dat een spontane beweging wordt uigevoerd - De neurale activiteit verantwoordelijk voor de beslissing om te bewegen, is er voordat de persoon weet dat hij die beslissing zal maken. (terwijl stimulatie van de motorische cortex voor beweging zorgt, produceert het niet het verlangen om te bewegen (gezien als automatisch en onvrijwillig), terwijl wanneer pre-SMA en SMA gestimuleerd: drang om te bewegen/verwachten beweging) Onderzoek fMRI: vinger bewegen wanneer ze hier de behoefte toe hebben, rapporteren behoefte 0.2 seconden voor ze de beweging maken maar Pre-SMA was al 2 tot 3 sec op voorhand geactiveerd. 2.3.2 Premotorische cortex ● Functie: 1) Leren en uitvoeren van complexe bewegingen die geleid worden door sensorische informatie 2) Gebruiken van arbitraire stimuli om te beslissen welke beweging er gemaakt moet worden. 3) reacties van anderen imiteren & het begrijpen en voorspellen van deze acties 1+2: Onderscheid arbitraire en niet-arbitraire stimuli: Niet–arbitraire stimuli: Een beweging die niet geleerd moet worden (Vb: het nemen van het zout, zonder instructie hiertoeà we zien het object al in een bepaalde locatie, er is dus niet-arbitraire spatiale informatie, visuele informatie specificeert waar we reikbeweging moeten maken) Arbitraire beweging: Een beweging die geleerd moet worden, vnl de link tussen taal en beweging moet geleerd wordenàinformatie is niet direct gerelateerd aan de beweging die het

signaleert. (VB: het nemen van het zout omdat iemand het vraagt, reageren op taal door te bewegenàwijzen naar iets wanneer naam genoemd wordt, een bepaalde beweging maken als iemand dit vraagt) àOnderzoek dieren: apen moeten hand bewegen in respons op spatiaal (= niet arbitrair signaal) àpijltje geeft aan naar welke kant, en niet-spatiaal signaal (arbitrair signaal)à kleur geeft aan naar welke kant. Wanneer premotorische cortex geïnactiveerd met injecties muscimol: enkel nog juiste respons op spatiaal= niet-arbitrair signaal. àwanneer mensen met beschadigde premotorische cortex: kunnen bewegingen maken in respons op spatiale cues, maar niet op arbitraire visuele cues. 3: 2.4. SPIEGELNEURONEN: IMITEREN EN BEGRIJPEN VAN BEWEGINGEN 2.4.1 Spiegelneuronen Locatie: in rostrale deel van ventrale premotorische cortex en in de inferieure parietale lobule (deel van de posterieure parietale lob) (rostrale deel van ventrale premotorische cortex is dan ook wederzijds verbonden met inferieure parietale lob) Reageren wanneer het individu een willekeurige beweging maakt of het een ander individu een beweging ziet maken Zowel het kijken naar als het imiteren van een beweging activeert de spiegelneuronen. àafgeleid uit onderzoek bij apen wanneer gebied actief werd. àuit functional imaging onderzoek blijkt dat de spiegelneuronen hier ook bij mensen zitten. Het systeem wordt het sterkst geactiveerd als men kijkt naar gedrag dat men zelf al kan. àExperiment dans -3 condities: professionele balletdansers, professionele capoeira dansers en leken. - Kijken naar video waarop dansers ballet en capoeira dansen. Resultaat: Elke conditie vertoont activiteit van de spiegelneuronen, de twee professionele condities toonden meer activiteit dan de leken, de twee professionele condities vertoonden grotere activiteit als zij keken naar hun eigen soort dans. 2.4.1.1 Audiovisuele neuronen Spiegelneuronen worden ook geactiveerd door geluiden, als men een geluid hoort dat geassocieerd is met het voorkomen van een vertrouwde beweging. Het geluid representeert een bepaald gedrag. Interactie tussen gehoor en zicht: tweedirectioneel; geluid doet aan bepaald gedrag denken & bepaald gedrag doet aan geluid denken. àapen: spiegelneuronen geactiveerd bij geluiden die apen herkennen, bv het horen van het breken van een nootje àonderzoek: zelf piano spelen (Lahav, Saltzman, Schlaug): Niet-musici leren bepaald liedje op de piano spelen. Als zij later dit liedje terug horen, vertonen de spiegelneuronen activiteit (via fMRI) à Musici zien geluidsloze video waarop een hand piano speelt. (evidentie voor bidirectionaliteit) Spiegelneuronen en visuele cortex werden geactiveerd. Auditieve cortex werd ook geactiveerd (functional imaging techniek), hoewel er geen geluid was!

Idee: de musici beelden zich in hoe het zou zijn om deze hand- en vingerbewegingen te maken, waardoor de spiegelneuronen actief werden. Ook beeldt men zich in hoe de piano zou klinken als deze toetsen werden ingedrukt, waardoor de auditieve cortex geactiveerd wordt. -Spiegelneuronen helpen ons anderen hun handelen te begrijpen, doordat de motorische representatie van de actie geactiveerd wordt in de hersenen. Het neurale circuit, dat verantwoordelijk is om een bepaalde actie uit te voeren, wordt geactiveerd wanneer we iemand anders een beweging zien maken of een geluid horen dat geassocieerd is met beweging. De feedback die de activatie veroorzaakt zorgt voor de herkenning van de beweging. (Vb: Als we iemand een actie zien uitvoeren zoals tegen een voetbal stampen, dan zal je al kijkend dezelfde spieren opspannen die hier voor nodig zijn. Of zelfde gezichtsexpressie als andere aannemen, dan wordt zelfde emotionele status geactiveerd) -Spiegelneuronen helpen ons om de anderen hun intentie te begrijpen. Spiegelneuronen encoderen zowel de beweging, als de intentie van de beweging. àexperiment: Beweging: hand reikt uit en grijpt naar iets; context 1: doel van de beweging is drinken context 2: doel van de beweging is opruimen à verschillende activiteit van de spiegelneuronen afhankelijk van de verschillende contexten. Neuronsysteem codeert niet alleen voor een actie, maar ook voor een intentie van die actie. 2.5 CONTROLE VAN UITREIKEN EN VASTGRIJPEN Veel interacties met objecten omvatten grijpen naar iets en er dan iets mee doen. à Deze twee activiteiten hebben betrekking tot verschillende hersenmechanismen! In mediale posterieure parietale cortex heb je 2 regio’s (zie p 281, fig 8.16): Parietal reach region Anterieure intraparietale sulcus= aIPS 2.5.1 Uitreiken Het meeste uitreikgedrag wordt gecontroleerd door het zicht. De dorsale stroom van het visuele systeem is betrokken bij het bepalen van de locatie van een object en, als de objecten bewegen, het bepalen van de richting en de snelheid van de beweging. ‘Parietal reach region’: - De verbinding tussen de parietale lob(=eindpunt dorsale stroom van visuele associatiecortex) en de frontale lob speelt een belangrijke rol in het uitreiken. - Als men op het punt stond een wijzende of uitreikende beweging te maken naar een bepaalde locatie, werd deze regio geactiveerd. -De Pariëtale cortex bepaalt de locatie van het doelwit en brengt de info over deze plaats naar de motorische mechanismen in de frontale cortex. 2.5.2 Vastgrijpen ‘Anterieur deel van de intrapariëtale sulcus’ (aIPS): - Maakt deel uit van de posterieure pariëtale cortex. - Controleert hand- en vingerbewegingen die betrokken zijn bij het vastgrijpen van een doelobject.

àexperiment: evidentie belang van aIPS bij vastgrijpen. draaiend voorwerp: aIPS nodig om vingerhouding aan te passen, zodat men het kan vastgrijpen, wanneer activiteit aIPS verstoord (door transcraniale magnetische stimulatie) was de vaardigheid om accuraatheid van grijpbeweging te veranderen ook verstoord. Stimulatie van andere hersengebieden had hierop geen effect. - De hersenactiviteit die met vastgrijpen te maken heeft= de activiteit die geproduceerd wordt door het uitreiken naar en vastgrijpen van de objecten MIN de activiteit die geproduceerd wordt door het uitreiken naar en het aanraken van een object - De vastgrijpactiviteit activeert de aIPS. - De visuele input van de aIPS is afkomstig van de dorsale stroom van het visuele systeem àexperiment (functional imaging): object in ene visuele veld getoond (links/rechts), hand in andere visuele veld (rechts/links) Resultaat: Informatie over het object activeert de ventrale stroom Informatie over de vorm van de hand activeert de aIPS (deel van de dorsale stroom) DUS aIPS zorgt voor het herkennen van de vastgrijpbewegingen en voor het uitvoeren ervan! 2.6 STOORNISSEN VAN BEWEGING: APRAXIE Apraxie: - Verzamelterm voor tekorten die veroorzaakt zijn door schade in de frontale of pariëtale cortex in de linkerkant hersenen. Moeilijkheden in het uitvoeren van bewuste bewegingen zonder dat er een verlamming of spierslapte aanwezig is 1. onvermogen om bewegingen te imiteren (makkelijkàzie bij ledematenapraxie) 2. (gematigd moeilijk) onvermogen om bewegingen te produceren in respons op verbale instructies 3. onvermogen om bewegingen te demonstreren, die normaal met bepaalde gebruiksvoorwerpen gedaan worden (moeilijkste) ● 4 soorten: 1) Ledematenapraxie: problemen met armen, handen en vingers 2) Constructieapraxie: moeilijkheden in tekenen of ontwerpen van voorwerpen 3) Verbale (oral) apraxie: moeilijkheden in bewegen van spieren die instaan voor spreken 4) Apraxic agraphia: een bepaald typ- of schrijfstoornis 2.6.1 Ledematenapraxie Eigenschappen: Beweging van het verkeerde ledemaat - Verkeerde beweging van het juiste ledemaat Correcte bewegingen in verkeerde volgorde Vb: Je wil naar een glas grijpen, maar je grijpt er naast à Apraxie van de beweging zelf Wordt gediagnosticeerd door: Handgebaar van de dokter te imiteren

Patiënt een sleutel te geven en hem vragen om voor te doen waarvoor een sleutel gebruikt wordt Instructie: ‘Doe alsof je een sleutel in je handen hebt en doe er de deur mee open à patiënt zal dan bijvoorbeeld zijn pols voor en achter bewegen i.p.v. pols rond te draaien of hij zal eerst het gebaar doen van de sleutel te draaien en daarna pas het gebaar van de sleutel in het sleutelgat te steken. è Zeer moeilijk: en opdracht begrijpen en missend gebruiksvoorwerp inbeelden en juiste beweging maken. Makkelijker is beweging kopiëren die onderzoeker voordoet. Kunnen ze soms wel. Het gemakkelijkste is de beweging doen met het echte voorwerp. Waarom zijn beide handen/armen aangetast als enkel de linker pariëtale hemisfeer beschadigd is? Dit is meestal niet het geval wanneer rechterhemisfeer beschadigd. Rechter hemisfeer: ruimtelijke locatie van het object of iemand anders zijn bewegingàextrapersoonlijke ruimte,ruimte buiten zichzelf Linker hemisfeer: relatieve locatie van eigen handà eigen lichaam, intrapersoonlijke ruimte. àexperiment: moesten kijken naar iemand die gebaren maakt en deze dan imiteren. fMRI: regio van de rechterhemisfeer was geactiveerd bij bewegingen van model, linkerhemisfeer bij bewegingen van zichzelf. Hoewel de frontale en de Pariëtale lobben allebei mee spelen bij het imiteren van iemands handgebaar (en allebei apraxie kunnen veroorzaken), speelt de frontale cortex een belangrijkere rol in het herkennen van de betekenis van deze gebaren. àexperiment: apraxie patiënten (schade aan frontale/parietale lobben) werden getest op het herkennen van handgebaren (moesten zeggen of deze correct/incorrect uitgevoerd werden). Enkel de patiënten met een deficit in de inferieure frontale gyrus hadden hier problemen mee. 2.6.2 Constructieapraxie Oorzaak: beschadiging van de rechter parietale lob in de rechterhemisfeer Moeilijkheden met figuren tekenen waarbij ruimtelijke perceptie een rol speelt Bewegings- en ruimtelijk aspect: perceptie van de ruimtelijke activiteit gaat mis Rechter parietale lob staat ook in voor het waarnemen en inbeelden van geometrische relaties - Vb: patiënt kan geen balk tekenen, moeite met blokken bouwen en kaartlezen. - Terwijl hebben ze geen moeilijkheden met de meeste vaardigheden. Dus hebben geen moeilijkheden met beweging zelf, maar met spatiale perceptie. 2.7 BASALE GANGLIA (à MOTORIEK) Functies: Beïnvloedt de bewegingen onder de controle van de primair motorische cortex, controlesysteem Directe controle over het ventromediaal systeem Coördineren van bewegingen (maar de cortex maakt de bewegingen wel mogelijk!) è Belangrijke component motorsysteem, want wanneer vernield: ernstige motorische beperkingen.

Belangrijke telencephalische, motorische kernenà bestaat uit: 1) Nucleus caudatus: 1 van de input nuclei van de basale ganglia, betrokken bij de controle van vrijwillige beweging. 2) Putamen: 1 van de input nuclei van de basale ganglia, betrokken bij de controle van vrijwillige beweging. 3) Globus pallidus: hoofdoutput nucleus van de basale ganglia, betrokken bij controle vrijwillige beweging. Nucleus caudatus en putamen worden vaak samen genoemd als ‘striatum’. è De basale ganglia ontvangt de meeste input van de cerebrale cortex (vooral van primaire motorische cortex en primaire somatosensorische cortex) en van de substantia nigra. è Outputs: primaire motorische cortex, SMA, premotorische cortex en motorische nuclei van de hersenstam die bijdragen aan de ventromediale pathways. Zo heeft (primaire motorische cortex/) cerebrale cortex controle over basale ganglia en basale ganglia over het ventromediale systeem. ● Kernen van de thalamus die in verband staan met de basale ganglia: 1) Ventral anterior nucleus 2) Ventrolaterale nucleus àOntvangen projecties van de basale ganglia en sturen projecties naar de motorische cortex. Thalamus treedt dus als schakelcentrum op. ● Werkwijze (fig.8.24a, p 286): De frontale, temporale en parietale cortex sturen axonen naar de Caudate Nucleus en de Putamen, die dan verbinden met de Globus Pallidus. De Globus Pallidus stuurt de informatie terug naar de motorische cortex via de ventral anterior en de ventrolaterale kernen van de thalamus. De basale ganglia controleert de somatosensorische informatie en wordt zelf geïnformeerd over de bewegingen die gepland en uitgevoerd worden door de motorische cortex. Door gebruik te maken van deze info, zal de basale ganglia een invloed uitoefenen op de bewegingen die gecontroleerd worden door de motorische cortex. De input vanuit de substantia nigra verloopt via een dopaminerge pathway: het neostratium, wanneer deze degenereert: alzheimer Corticale – basale ganglia verbinding (fig.8.24b): -

De verbindingen in de lus zijn gemaakt door twee soorten neuronen:  exciterende neuronen: (verlaging van het potentiaalverschil) Glutamerg afscheidend.  inhiberende neuronen: (verhoging van de membraanspanning) GABA-secretie De Caudate Nucleus en de Putamen ontvangen exciterende input van de cerebrale cortex. Zij zenden inhiberende axonen naar de externe en interne afdelingen van de Globus Pallidus (GPi en GPe). DUS Cerebrale cortexàexciterendàCaudate Nucleus en Putamenà inhiberendàGlobus Pallidus Directe weg: bevat GPi (Globus Pallidus Internal)

neuronen in GPi sturen inhiberende axonen naar de ventral anterior en ventrolaterale thalamus en die sturen exciterende projecties naar de motorische cortex. Verklaring: De inhibitorische werking van de nucleus caudatus en putamen op de globus pallidus internal, zorgt ervoor dat de remmende werking van de globus pallidus intternalop de VA/VL thalamus wordt opgegeven. àVA/VL wordt geëxciteerd Cerebrale cortexàexciterendàCaudate Nucleus en Putamenà inhiberendàGlobus Pallidus Internalà inhiberendàVA/VL thalamusàexciterend naar motorische cortex Indirecte weg: bevat GPe (Globus Pallidus External) Caudate Nucleus en Putamen sturen inhiberende invloed naar Globus Pallidus External. Neuronen in GPe sturen een inhiberende input naar de nucleus subthalamicus en die stuurt exciterende input naar GPi. Het effect op de thalamus en frontale cortex is inhiberend. Verklaring: Door de inhibitie van de globus pallidus external, wordt de remmende werking op de nucleus subthalamicus opgeheven. Deze exciteert de globus pallidus internal die dan een remmende werking heeft op de VA/VL thalamus, waardoor deze minder signalen zal doorgeven aan de motorische cortex. Cerebrale cortexàexciterendàCaudate Nucleus en Putamenà inhiberendàGlobus Pallidus externalàinhiberendàsubthalamische nucleusàexciterendàGlobus Pallidus InternalàinhiberendàVA/VL thalamusàinhiberend DUS verschil tussen directe en indirecte weg is dat de indirecte weg uiteindelijk een inhiberend effect heeft, terwijl de directe weg een exciterend effect heeft. 2.7.1 Parkinson = Hersenziekte waarbij zenuwcellen van vnl. de substantia nigra langzaam afsterven. Neuronen sterven af in de substantia nigra, waardoor men moeite heeft om beweging te initiëren: men wil wel opstaan, maar het lukt niet. Een belangrijke input op de basale ganglia komt van substantia nigra. Degeneratie van neostriatum= dopaminerge pathway van substantia nigra naar nucleus caudatus en putamen veroorzaakt alzheimer. Eigenschappen: Spierstijfheid/stijfheid ledematen: moeilijk om van zittende houding recht te staan; als patiënt wandelt, is het moeilijk om hiermee te stoppen,… Tremor: trillende armen en handen, vermindert bij doelgerichte bewegingen, gaat samen met stijfheid (maar tremor en stijfheid zijn niet de oorzaak van de traagheid) Vertraging van de bewegingen: het grijpen naar een object verloopt accuraat, maar de beweging begint met een kleine vertraging, de individuele bewegingscomponenten zijn niet goed gecoördineerd. Onstabiele houding: men kan moeilijk het lichaam in evenwicht houden als men dreigt te vallen, men kan zo snel niet een voetje bij zetten of de handen zetten om niet te vallen. Schrijfwijze:traag en hoe langer men schrijft aan een zin, hoe kleiner de letters worden. Fig. 8.24 p 286 Nigrostriatale circuit: De cellen van de substantia nigra hebben als taak dopamine te produceren en die via hun uitlopers naar het striatum, onderdeel van de basale ganglia te brengen.

àSchade in dit circuit zorgt voor bewegingstraagheid en moeilijkheid om de houding aan te passen. Normale bewegingen vereisen een evenwicht tussen de directe en indirecte weg. De caudate nucleus en het putamen bestaan uit 2 verschillende zones, die elk hun input ontvangen van dopamineproducerende neuronen van de substantia nigra. Eén van deze zones bevat D1 dopamine receptoren die het exciterend effect produceren. Neuronen in deze zone sturen hun axonen naar GPi. Neuronen in de andere zone bevatten D2 receptoren, die het inhiberende effect produceren. Deze neuronen sturen hun axonen naar GPe. Eerste circuit (beginnend bij zwarte pijl substantia nigra) gaat door 2 inhiberende synapsen: substantia nigraà exciterend op nucleus caudate en putamenà(1)globus pallidus externalà(2) VA/VL thalamus à Exiterend effect op gedrag. - Tweede circuit begint met inhiberende input naar de caudate nucleus en het putamen. Het gaat door 4 inhiberende synapsen: substantia nigra à (1) caudate/putamen à (2) GPe à(3) subthalametic nucleus à GPi à(4) VA/VL thalamus. Dus ook exciterend effect, dus dopamine input naar caudate nucleus en putamen vergemakkelijkt de beweging. GPi stuurt ook axonen naar het ventromediaal systeem. Een daling in de inhiberende output is waarschijnlijk verantwoordelijk voor de spierstijfheid en de moeilijke controle van de houding. Behandeling: L-DOPA: Aminozuur, voorloper dopamine. Als er een verhoogde hoeveelheid L-DOPA aanwezig is, dan zullen de resterende dopamineproducerende neuronen in een patiënt meer dopamine aanmaken en afgeven. Maar deze compensatie veroorzaakt vaak dyskinesie (onvrijwillige bewegingen) en dystonie (aanhoudende spiercontracties die leiden tot abnormale houdingen)door overstimulatie van de dopaminereceptoren in de basale ganglia. L-DOPA werkt slechts voor een bepaalde tijd. Het houdt de progressie van de ziekte niet tegen. Uiteindelijk zal het aantal nigrostriatale dopamineproducerende neuronen zo erg dalen, dat de symptomen erger worden. 2.7.2 Huntington = Ongeneeslijke erfelijke ziekte die veroorzaakt wordt door de degeneratie (ontaarding) van de caudate nucleus en putamen (vooral GABAerge (inhiberend) en acetylcholinerge neuronen) waardoor de laterale ventrikels zijn vergroot (Fig.8.25). Eigenschappen: Begint op 30j of 40j, kan ook in de vroege 20j Oncontroleerbare schokbewegingen: het lijkt op fragmenten van doelgerichte bewegingen, maar gebeurt eigenlijk onvrijwillig. Dementie Progressieve ziekte die leidt tot de dood Werkwijze: De eerste tekenen van neurale degeneratie gebeuren in de caudate nucleus en het putamen. - Vooral de ‘medium-sized spiny inhibitory neurons’: spelen een belangrijke rol bij het initiëren en beheersen van de bewegingen van het lichaam, ledematen en ogen. Hun axonen reizen naar de globus pallidus externa.

GABA- secreterende neuronen zorgen normaal voor inhibitie, door verlies hiervan, minder inhibitie. Dit verhoogt de GPe-activiteit. Dit zorgt dan voor meer inhibitie van de subthalamische nucleus. àGevolg: activiteitsniveau van Gpi neemt af & buitensporige bewegingen treden op. Caudate nucleus en putamenà minder inhibitie dan normaalàGPeàmeer inhibitie naar subthalamische nucleusàminder excitatie GPià minder inhibitie VA/VL thalamusàbuitensporige bewegingen Progressie ziekte: caudate nucleus en het putamen degeneren tot bijna al hun neuronen verdwenen zijn. De patiënt sterft aan de gevolgen van de immobiliteit (geen effectieve behandeling). (Erfelijkheid: Huntington wordt veroorzaakt door een dominant gen op chromosoom 4. Het defect van het gen wordt geïdentificeerd als een herhaalde opeenvolging van basen. Dit veroorzaakt een genproduct: het proteïne ‘huntingtin’ , dat een langgerekt glutamine bevat. Langer gerekte glutamines worden geassocieerd met patiënten waarbij de symptomen op jongere leeftijd optreden. à Veronderstelling: de abnormale portie van het ‘huntingtin molecule’ is verantwoordelijk voor de ziekte.) 2.8 CEREBELLUM (KLEINE HERSENEN fig 8.26, p 290) belangrijk deel van het motorisch systeem. Output naar elke grote motorstructuur in de hersenen. Bij schade aan cerebellum: Schokkerige en onregelmatige bewegingen Bewegingen zijn ongecoördineerd Bestaat uit: 2 hemisferen die verschillende diepe kernen bevatten, gesitueerd onder de cerebrale cortex. Laterale zone (betrokken bij controle onafhankelijke ledemaatbewegingen) - Tussenzone=intermediale zone. Evolutionair (=fylogenetisch) ouder dan de laterale zone; controle van het ventromediale systeem, beïnvloedt controle rubrospinaal systeem van beweging armen en benen. - Vermis Flocculonodulaire lob A) Flocculonodulaire lob (groene lijn) Locatie: caudale einde van het cerebellum Krijgt input van het vestibulaire systeem en projecteert axonen naar de nucleus vestibularis(betrokken bij posture=lichaamshouding). Betrokken bij de reflexen van de lichaamshouding (posturale reflexen). B) Vermis (‘worm’)( blauwe lijn) Locatie: middenlijn Krijgt visuele en auditieve info van het tectum en ‘cutaneous (?)’ en kinesthetische info van het ruggenmerg (spinocerebellar tract) Helpt het vestibulospinale (controleert houding) en reticulospinale (wandelen, benen) gebied te controleren via zijn connecties met de fastigial nucleus

-

Stuurt zijn output naar de fastigial nucleus

C) Fastigial Nucleus (blauwe lijn) Dieper gelegen cerebellaire nucleus Sturen axonen naar de nucleus vestibularis en naar de motorische kernen in de (potine)reticulaire formatie. Beïnvloeden gedrag via de tractus vestibulospinalis en reticulospinalis (Fig.8.26: blauwe lijnen) D) Intermediate zone (rode lijn) De rest van het cerebellum krijgt de meeste info van de cerebrale cortex (cortex hersenen zelf, is niet gelijk aan cerebellaire cortex) (inclusief de primair motorische cortex en de associatiecortex). Deze input wordt doorgegeven naar de cerebellaire (àcerebellum) cortex via de ‘pontine tegmental reticular nucleus’: De intermediaire zone (uit intermediate lob) van de cerebrale cortex projecteert naar de ‘interposed nuclei’, die op hun beurt projecteren op de rode nucleus. De intermediaire zone beïnvloedt dus de controle van het rubrospinale systeem op de beweging van armen en benen.  De ‘interposed nuclei’ sturen tevens output naar het ‘ventrolateral thlametic nucleus’, dat projecteert op de motorische cortex (zie rode lijnen). 

‘interposed nuclei’ = Een set van diepe cerebellaire nuclei die meespelen in de controle van het rubrospinale systeem. 

E) Laterale zone: fig 8.27, p 291 Controle onafhankelijke bewegingen van de ledematen, vnl. snelle aangeleerde bewegingen. Zulke bewegingen worden geïnitieerd door neuronen in de frontale associatiecortex, die de neuronen in de primair motorische cortex controleren. Hoewel de frontale cortex bewegingen kan plannen en initiëren, bevat het niet het noodzakelijke neurale circuit om de complexe, getimede opeenvolgingen van de spiercontracties te berekenen, die nodig zijn voor deze snelle en aangeleerde bewegingen à Dit is dus de taak van de laterale zone! Ontvangt info van: 1) Primair motorische cortex & frontale associatieve cortex: De frontale associatiecortex en de primair motorische cortex sturen info over de beoogde beweging naar de laterale zone via het ‘pontine nucleus’ (= Een grote nucleus in de pons dat een belangrijke inputbron is voor het cerebellum). 2) Somatosensorische systeem: informeert de laterale zone over de huidige positie en de snelheid van de beweging van de ledematenànoodzakelijk voor details over beweging Verdere verloop:  Als het cerebellum info krijgt dat de motorische cortex begonnen is met een beweging in gang te zetten, dan berekent het de bijdrage die de verschillende spieren zullen moeten maken om die beweging uit te voeren.

Het resultaat van deze berekening wordt verstuurd naar de ‘dentate nucleus’. (= diepe cerebellaire nucleus die meespeelt in de controle van snelle en aangeleerde bewegingen door de corticospinale en rubrospinale systemen.)  Neuronen in de ‘dentate nucleus’ geven de info door aan de ventrolaterale thalamus, die projecteert op de motorische cortex. Deze projectie maakt dat het cerebellum de blijvende beweging, die geïnitieerd werd door de frontale cortex, kan wijzigen.  De laterale zone stuurt ook efferente zenuwen via de ‘dentate nucleus’ naar de rode nucleus. à Controle van onafhankelijke bewegingen van de ledematen verloopt dus ook via dit systeem. 

DUS primaire motorische cortex, frontale associatieve cortex en somatosensorisch systeemàPontine nucleusàlaterale zone cerebrellum (berekening bijdrage spieren) àdentate nucleus àventrolaterale thalamusàmotorische cortex àrode nucleus Beschadigingen aan: 1) Flocculonadulaire lob of vermis à storingen in lichaamshouding en evenwicht 2) Tussenzone=intermediaire à storingen in bewegingen die gecontroleerd zijn door het rubrospinale systeem (bewegingen van voorarmen en handen onafhankelijk van romp) 3) Laterale zone à zwakheid en decompositie van beweging à schade aan timing van snelle ballistische(gooi-) bewegingen Snelle bewegingen gecontroleerd door het cerebellum: Omdat de snelle beweging geen beroep kan doen op feedback om de beweging bij te sturen of te stoppen, gaan we steunen op het feit dat de beweging een bepaalde tijd inneemt (op voorhand al opeenvolging van bewegingen geactiveerd) Het cerebellum gaat de tijd berekenen die de spieren nodig hebben om de beweging uit te voeren. Nadat die tijd gepasseerd is, gaat het cerebellum de antagonisten van de spier activeren om zo de beweging te stoppen. àbeweging wordt dus getimed, hier speelt leren dus ook een rol Het cerebellum helpt ook om verschillende opeenvolgende sequenties van bewegingen te integreren: veel neuronen in de dentate nucleus tonen patronen die de volgende beweging in een opeenvolging van bewegingen voorspellen. àCerebellum plant dus beweging 2.9 DE retIculairE formatiE Fig 8.12, p 276 Bestaat uit een groot aantal nuclei in de kern van de medulla, pons en middenhersenen. (Daarnaast bevatten de medulla en de pons verschillende nuclei met specifieke motorische functies Vb: Verschillende plaatsen van de medulla controleren (semi-)automatische responsen zoals ademhaling, niezen, hoesten en overgeven.)

Functies reticulaire formatie: Controleert de activiteit van het Gamma Motor Systeem Regelt de spiertonus (spierspanning) Speelt een rol bij de controle van de lichaamshouding (samen met superieure colliculi en vestibulaire nuclei) Speelt een rol bij de voortbeweging - bij spefieke bewegingen, maar nog niet veel over bekend - ‘Mesencephalic locomotor region’: Regio van de reticulaire formatie van de middenhersenen (ventraal van de inferior colliculus) Wanneer dit gestimuleerd wordt, worden er afwisselende bewegingen van de ledematen veroorzaakt die we normaal zien bij de voortbeweging. Het zendt de vezels niet rechtstreeks naar het ruggenmerg, maar het controleert de activiteit van de neuronen van het reticulospinale kanaal. Hoofdstuk 9: slaap Men denkt vaak dat we tijdens de slaap bewusteloos zijn, maar er zijn dan gedragsveranderingen, daarom: Slapen=gedrag 9.1.1 Slaapstadia (Fig.9.2) Elektrofysiologische metingen: - EEG: Elektro-encephalogram: elektrodes op de hoofdhuid meten de hersenactiviteit. - EMG: Elektromyogram: elektroden op/in een spier meten de spieractiviteit. - EOG: Elektro-oculogram: elektroden rond de ogen registreren de oogbewegingen. Slaapstadia:  Wakkere periode Alpha activiteit - Regelmatige, mediumfrequentie-golven van 8 – 12 Hz - De hersenen produceren deze golven als men ontspannen is, geen inspannende mentale activiteit uitvoert. - Komen meestal voor als de ogen gesloten zijn, soms ook als ze open zijn. Beta activiteit - Onregelmatige, lage-amplitude golven van 13-30 Hz - Vertoont ‘desynchroniteit’: veel verschillende neurale circuits in de hersenen zijn actief bezig met informatieverwerking. Het komt voor wanneer een persoon alert en aandachtig is voor gebeurtenissen in de omgeving of wanneer de persoon actief aan het denken is. 

Slaap: Stadium 1

Theta activiteit - 3.5 – 7.5 Hz - Overgang tussen slaap- en waaktoestand (vroege stadia van slow-wave sleep en REM-slaap) - Het vuren van de neuronen in de neocortex wordt meer gesynchroniseerd. - De ogen zullen traag open en dicht gaan en zullen op- en neerwaarts rollen. - Duurt ongeveer 10 min.

Slaap: Stadium 2 EEG is onregelmatig Afwisseling periodes van: 

1. Theta activiteit 2. Slaapspoelen: Korte golfopstoten van 12-14 Hz, die 2 tot 5 keer per minuut optreden tijdens stadia 1-4. 3. K-complexen: Plotse scherpe golfvormen die meestal enkel optreden in stadium 2. Ze komen 1x/min voor en worden uitgelokt door (vnl. onverwachte) geluiden (verhinderen slaper om wakker te worden). Het zijn de voorlopers van Deltagolven. Verschil tussen K complexen en spierspoeltjes: K-complexen doen zich enkel in stadium 2 voor. -Men slaapt, maar als men in dit stadium wakker wordt, zal men beweren nog niet geslapen te hebben. - Duurt 15 min. Slaap: Stadium 3 & 4:slow-wave sleep Moeilijk te onderscheiden, enkel door hoeveelheid Delta activiteit: - Stadium 3: Hoog-amplitude Delta activiteit minder dan 3.5 Hz, 20 – 50% delta activiteit - Stadium 4: Meer dan 50% Delta activiteit 

Deze stadia samen: Slow-wave sleep, want de slow-wave EEG-activiteit domineert tijdens stadia 3 en 4. (Fig 9.3). Non-REM slaap, gekenmerkt door gesynchroniseerde EEG activiteit en trage trillingen. Elke trilling bestaat uit een ‘single high-amplitude biphasic wave’ van minder dan 1Hz: ü ‘Down state’: Het eerste deel van de golf geeft de down state aan. Het is een periode van inhibitie (inhiberende hyperpolaire stille fase)terwijl de neuronen in de neocortex helemaal stil en in rusttoestand zijn. ü ‘Up state’: Het tweede deel van de golf geeft een up state aan. Het is een periode van opwinding (exciterende depolariserende fase) terwijl de neuronen in de neocortex kort vuren tegen een hoge snelheid. Andere componenten van de slow-wave sleep, zoals de K-complexen, slaapspoelen en deltagolven worden gesynchroniseerd met deze trage trillingen. Stadium 4 is de diepste slaap. Enkel luide geluiden kunnen ervoor zorgen dat men wakker wordt. Als men effectief wakker wordt, is men groggy en verward. Men droomt niet tijdens Slow Wave sleep, maar er zijn wel gedachten, beelden,.. Slaap: REM-slaap (Rapid Eye Movement) Ongeveer 90 min na het begin van de slaap (en 45 min na stadium 4): abrupte veranderingen in een aantal psychologische metingen: ü EEG: desynchronisatie, met thetagolven die erg lijken op die uit stadium 1. ü De ogen bewegen snel heen en weer onder de gesloten oogleden (via EOG of directe observatie). ü EMG wordt stil, ingrijpend verlies van spierspanning, verlamming tijdens REM. ü Dromen tijdens REM: in verhaalvorm 

Tijdens de REM-slaap is het mogelijk dat men niet reageert op geluiden, maar wordt men snel aroused door betekenisvolle stimuli (Vb: eigen naam). Als men uit deze REM-slaap gewekt wordt, is men alert en aandachtig. =Paradoxale slaap: - Geen spieractiviteit: De meeste craniale en spinale motorische neuronen worden geïnhibeerd (behalve degene die de ademhaling en de oogbewegingen controleren). - Wel sterke activiteit van de ogen (REM) en de hersenen: De cerebrale bloedstroom en zuurstofconsumptie wordt versneld. (Vb: peniserectie en vaginale secretie, ongeacht seksuele opwinding.) Verdere verloop van de nacht: (zie fig 9.4, p 299) - Afwisseling REM en Non-REM slaap (= alle stadia van de slaap, behalve de REM) - Elke cyclus duurt 90 min en bevat 20 à 30 min REM-slaap. (8u slapen à 4 of 5 periodes van REM-slaap) - REM-slaap en stadium 1: op dezelfde lijn, want gelijkaardige EEG-activiteit (theta activiteit bv) - De meeste slow-wave slaap (stadia 3 & 4) komt voor de eerste helft van de nacht - Latere periodes van Non-REM slaap bevatten steeds meer slaap van stadium 2 (minder stadium 3 en 4). - Periodes van REM-slaap worden na een tijdje ook steeds langer. Het feit dat REM-slaap zich voordoet op regelmatige intervallen van 90 min, suggereert dat het hersenmechanisme afwisselend REM-slaap en slow-wave slaap veroorzaakt. Normaal moet er steeds een periode Slow Wave voorgaan op de REM-slaap. Daarnaast blijkt dat na iedere REM-slaap er een korte periode is waarin REM-slaap niet opnieuw kan voorkomen. à De cyclus van REM-slaap (telkens om de 90 min) lijkt gecontroleerd te zijn door een ‘klok’ in de hersenen die ook de activiteitscyclus controleert die zich voordoet wanneer we wakker zijn. Verschil REM-slaap en Non-REM:

9.2 SLAAPSTOORNISSEN (insomnia, narcolepsie,rem slaapgedragsstoornis) 9.2.1 Insomnia -25% krijgt er af en toe mee te maken, 9% regelmatig. -Problemen: 1) Er is geen eenduidige definitie die gebruikt kan worden voor alle mensen: De hoeveelheid slaap die men nodig heeft, is individueel bepaald en dus erg variabel. Insomnia moet bepaald worden in relatie tot de individuele slaapbehoefte van een persoon. Een korte slaper voelt zich uitgerust na 5u slaap, maar een langslaper kan na 10u nog moe zijn.

2) Insomnia wordt bepaald a.d.h.v. zelfrapportage, wat onbetrouwbaar kan zijn: Insomnia wordt door dokters behandeld, zonder direct klinisch bewijs van het bestaan van de insomnia, moeten vertrouwen op zelfrapportage. De meesten onderschatten echter hoe lang ze werkelijk slapen. è Exp. : observatie slaaplabo; 2 condities: a) Personen die klagen over insomnia b) Personen zonder klacht Resultaat: Er werden geen verschillen tussen de twee groepen gevonden tijdens de slaap, maar wel persoonlijkheidverschillen! Slaapmedicatie: - Vroegere doel: medicatie om patiënten te doen inslapen. - MAAR ultieme doel: patiënt moet zich fris voelen de volgende dag. - Probleem: Als slaapmedicatie de patiënt direct in slaap helpt, maar zorgt voor een ‘hangover’ de volgende dag (zoals de meeste slaapmedicatie doet), dan is dit nog erger voor de patiënt. Recent is men slaapmedicatie aan het ontwikkelen die deze hangover vermijdt. Slaapapneu: = speciale vorm van insomnia die veroorzaakt wordt door het onvermogen om te slapen en te ademen op hetzelfde moment. Deze patiënten vallen in slaap en stoppen dan met ademen. Bijna iedereen, en vooral snurkers, hebben af en toe een periode van slaapapneu maar in zo’n lichte mate dat het niet met slaap interfereert. - Werkwijze: Tijdens de apneu zal het niveau van carbondioxide in het bloed de chemoreceptoren (neuronen die de aanwezigheid van bepaalde chemicaliën detecteert) stimuleren. De persoon wordt wakker en snakt dan naar adem. Het zuurstofgehalte in het bloed wordt terug normaal. De persoon valt terug in slaap, waardoor de cyclus herbegint. Omdat de slaap onderbroken wordt, voelt men zich overdag slaperig en groggy. Behandeling: Vele gevallen van slaapapneu worden veroorzaakt door een obstructie van de luchtwegen. Dit kan operatief gecorrigeerd worden of men kan een apparaat gebruiken dat de luchtwegen open houdt. Experiment: Muizen blootgesteld aan tussentijdse periodes van zuurstofgebrek vertoonden achteruitgang van noradrenerge en dopaminerge neuronen in de middenhersenen en de pons. à Periodes van anoxie (zuurstofgebrek) die zich voordoen tijdens de slaapapneu kunnen neuronen beschadigen die een belangrijke rol spelen in waakzaamheid en alertheid. 9.2.2 Narcolepsie Neurologische stoornis waarbij men slaapt op ongepaste momenten. Er doen zich periodes van onweerstaanbare slaap voor. zeldzame slaapstoornis (1/2000). Bestaat uit slaapaanval, cataplexie en slaapverlamming. 1. Slaapaanval: Overheersende nood om te slapen, kan op elk moment van de dag gebeuren, maar vooral tijdens monotone, saaie omstandigheden. De slaap duurt 2 à 5 min. - Als men wakker wordt, voelt men zich verfrist. 1. Cataplexie: Complete verlamming wanneer men wakker is. De persoon zal wisselende hoeveelheden van spierzwakte doorstaan. Soms ervaart men totale verlamming en zakt men in elkaar. De persoon zal volledig bij bewustzijn op de grond liggen gedurende enkele sec. tot min. à Het fenomeen spierverlamming van de REM-slaap gebeurt op een ongepast moment. Het verlies van de spierspanning wordt veroorzaakt door de inhibitie van de motorische neuronen

in het ruggenmerg. Als dit gebeurt als men wakker is, zal men de controle over de spieren verliezen. Opmerking: Wordt meestal voorafgegaan door een sterke emotionele reactie of een plotse fysieke inspanning, vnl als de persoon hiermee overvallen wordt. àLachen, boosheid of een poging om een object te vangen dat men plotseling gooit, kan een trigger zijn voor een cataplexie-aanval (Zelfs mensen die geen cataplexie hebben, kunnen soms hun spierkracht verliezen tijdens intens gelach = ‘slappe lach’). Slaapverlamming: - Verlamming die zich voordoet net voor men in slaap valt of tijdens het ontwaken ’s morgens. Men kan ineens uit de verlamming geraken als men wordt aangeraakt of als men zijn naam hoort. ‘Hypnagoge hallucinaties’: Soms kunnen er mentale componenten van de REM-slaap indringen tijdens de slaapverlamming. Vb: Dromen terwijl men verlamd wakker ligt. Narcolepsie wordt geproduceerd door een hersenabnormaliteit die de neurale mechanismen verstoort die de verschillende aspecten van slaap en arousal controleert. Patiënten hebben het moeilijk om wakker te blijven en bepaalde aspecten van de REM-slaap dringen door tijdens de wakkere toestand (verlamming, dromen). Daarnaast slaan zij vaak de slow-wave slaap over en gaan direct over tot de REM-slaap. Hun slaap is gefragmenteerd. De slaap word namelijk onderbroken door wakkere periodes. Oorzaken: 1) Onbekende omgevingsfactoren 2) Genetische factoren: gen op chromosoom 6 Mutatie van een specifiek gen dat verantwoordelijk is voor narcolepsie. Het product van dit gen is een receptor voor hypocritine=orexine. Orexine is een peptide dat geproduceerd wordt door neuronen waarvan de cellichaampjes gelokaliseerd zijn in de hypothalamus. De vernietiging van de orexine (bàveroorzaakt canine narcolepsie)receptors veroorzaakt narcolepsie. De meeste patiënten met narcolepsie worden wel geboren met orexinerge neuronen, maar tijdens de adolescentie valt het immuunsysteem deze neuronen aan, waardoor de symptomen van narcolepsie beginnen. è Onderzoek: 7 van de 9 patiënten met narcolepsie hadden erfelijke aandoening, die orexine afscheidende neuronen vernietigde. De andere 2 hadden een mutatie verantwoordelijk voor de productie van orexine B receptor. (Peyron: early onset patiënt: door mutatie in het gen verantw voor orexine, Scammell: patiënt na ongeval waarbij vernietiging hypothalamus) Behandeling: Medicatie - Slaapaanvallen worden verminderd met methylfenidaat (merknaam: Ritalin)=stimulant en catecholamine agonist - Cataplexie, slaapverlamming en hypnagoge hallucinaties (REM-slaap fenomenen) worden verlicht met antidepressieve medicatie, wat de serotonerge en noradrenerge activiteit vergemakkelijkt. Opmerking: depressie gaat vaak ook gepaard met verstoring REM slaap. - Recent: Modafinil (ook een stimulant) tegen narcolepsie. Het zou een (indirecte/directe) invloed hebben op de orexinerge neuronen. 9.2.3 REM-slaap gedragsstoornis Neurologische stoornis waarbij de persoon niet verlamd wordt tijdens de REM-slaap, maar zijn dromen gaat uitbeelden. Normaal gaat de REM-slaap gepaard met verlamming. Hoewel de motorische cortex en de subcorticale systemen erg actief worden tijdens de REM-slaap, kan men dan niet bewegen. Bij de REM-slaap gedragsstoornis is er echter geen verlamming

tijdens de REM-slaap (tegenovergestelde van cataplexie waarbij verlamming optreedt buiten REM slaap). Inhoud van het gedrag komt ook overeen met inhoud droom. Oorzaak: Neurodegeneratieve stoornis met genetische component/ Hersenbeschadiging, soms in de neurale circuits van de hersenstam, die instaan voor de controle van de REM-slaap fenomenen. Behandeling: Clonazepam (benzodiazepine) àdrugs voor cataplexie zouden symptomen verergeren. 9.3.4 Problemen met slow-wave slaap Bepaald maladaptief gedrag doet zich voor tijdens de slow-wave slaap, vnl in stadium 4, het diepste stadium: Bedplassen Slaapwandelen Nachtmerries: angstig roepen, beven, snelle pols, geen herinnering van de aanleiding è Deze gedragingen komen vooral bij kinderen voor en lossen zichzelf op door het ouder worden. Deze fenomenen zijn niet gerelateerd aan REM-slaap, maar hebben vaak een genetische achtergrond. ‘Slaapgerelateerde eetstoornis’: Men verlaat ’s nachts het bed, gaat op zoek naar voedsel en eet het op terwijl men slaapwandelt. Meestal weet men hier de volgende dag niks meer van. Erfelijkheid speelt hierbij een rol. 9.4 FYSIOLOGISCHE MECHANISMEN VAN SLAPEN EN WAKEN 9.4.2 Neurale controle van arousal Slaap is een niet-unitaire toestand, maar bestaat uit verschillende stadia met erg verschillende eigenschappen. Ook het wakkere stadium is niet uniform: soms zijn we alert en aandachtig (beta activiteit), soms erg onoplettend (alpha activiteit).Slaperigheid heeft een effect op onze wakkere toestand: als we moeten vechten om wakker te blijven kan deze strijd ons concentratievermogen aantasten. Onderzoek toont aan dat alertheid ook kan variëren wanneer we niet slaperig zijn. Vb: als we iets interessants observeren, worden we meer alert en zijn we ons meer bewust van de dingen rondom ons. Neuronencircuits die tenminste 5 verschillende neurotransmitters afscheiden spelen een rol in bepaalde aspecten van het alertheidniveau en het wakker zijn (= arousal). Acetylcholine, norephinephrine, histamine, serotonine, orexine 1. Acethylcholine (ACh) - 3 groepen acetylcholinerge neuronen:  in de pons  in de basale voorhersenen produceren beiden activiteit en corticale desynchronisatie wanneer ze gestimuleerd worden.  in het mediale septum àcontroleert de activiteit van de hypothalamus è Evidentie 1: via microdialyse vrijgave van acetylcholine bij dieren in de hippocampus en neocortex gemeten (de activiteit van deze gebieden zijn sterk gerelateerd aan alertheid en arousal bij dieren). -Het ACh-niveau i/d gebieden was hoog tijdens de wakkere toestand en tijdens de REM-slaap (wanneer ook gedesynchroniseerde activiteit gezien wordt op EEG) - Het ACh-niveau was laag tijdens de slow-wave slaap. è Evidentie 2: elektrische stimulatie van een bepaald gebied v/d dorsale pons

Deze stimulatie activeerde de cerebrale cortex en verhoogde de vrijgave van acetylcholine. àEen groep van acetylcholinerge neuronen, gelokaliseerd in de basale voorhersenen is mee verantwoordelijk voor dit effect, want wanneer deze neuronen gedeactiveerd zijn, worden de activerende effecten van de stimulatie tenietgedaan. è Evidentie 3: acetylcholinerge agonisten doen EEG signalen van corticale arousal en stijgen en acetylcholinerge antagonisten doen deze dalen. DUS acetylcholine verhoogt corticale arousal, acetylcholinerge neuronen zijn zeer actief tijdens wakkere periode en REM slaap, lage activiteit tijdens slow-wave slaap. 1. Norepinefrine=noradrenaline Catecholamine agonisten zoals amfetamines produceren arousal en slapeloosheid. Deze effecten worden mogelijk gemaakt door het noradrenerge systeem van de ‘locus coeruleus’ (LC), gelokaliseerd in de dorsale pons. Dit is een donkergekleurde groep noradrenerge lichaamscellen die betrokken is bij arousal en waakzaamheid. Het produceert de neurotransmitter noradrenaline (=norepinefrine). Neuronen uit de LC geven norepinephrine vrij aan de neocortex, hippocampus, thalamus, cerebellaire cortex, pons en medullaà beïnvloeden dus verschillende regio’s van de hersenen. è Evidentie : De activiteit van noradrenerge neuronen is gerelateerd aan gedragsmatige arousal bij ratten (opgenomen activiteit tijdens slaap-waak cyclus): hoge firing rate tijdens het wakker zijn lage vrijgave tijdens slow-wave slaap - Tijdens REM-slaap wordt er bijna geen norepinephrine vrijgegeven. Binnen paar seconden na wakker worden, zeer sterke stijging firing rate è evidentie: observatie van de elektrische activiteit van noradrenerge LC-neuronen in apen, terwijl zij een taak uitvoeren waarbij zij naar een bepaalde stimulus moeten kijken die op een video getoond werd. De apen presteerden beter wanneer de vrijgave van de LC-neuronen hoog was. Nadat de apen gedurende een lange tijd aan de taak gewerkt hadden, daalde de vrijgave van de neuronen en verslechterde hun prestatie. Conclusie: het activeren van LC-neuronen en hun bijkomende vrijgave van norepinefrine verhoogt de waakzaamheid! 1.

Serotonine (5-HT)

Alle serotonine-neuronen bevinden zich in de raphe nuclei, een groep van nuclei gelokaliseerd in de reticulaire formatie van de medulla, middenhersenen en pons. De axonen hiervan projecteren naar verschillende delen van de hersenen. Stimulatie van de raphe nuclei zorgt voor voortbeweging en corticale arousal. -Functie: vergemakkelijkt de continue automatische bewegingen (vb: kauwen)

Maar: wanneer dieren hun reactie richten op nieuwe prikkels, dan daalt de activiteit van serotonine-neuronen. Hypothese: deze neuronen zijn betrokken in het vergemakkelijken van lopende (=bezig zijnde) activiteiten, maar onderdrukken de verwerking van nieuwe zintuiglijke info om zo reactie te voorkomen die deze lopende activiteiten kan verstoren.

- Fig 9.12: serotonine-neuronen zijn het meest actief tijdens de wakkere toestand. Hun vrijgave daalde echter tijdens de slow-wave slaap en werd bijna nihil tijdens de REM-slaap. Wanneer de REM-slaap eindigde, werden de neuronen tijdelijk weer heel actief. 1. Histamine Komt van het aminozuur histidine. Antihistamines, die gebruikt worden om allergieën te behandelen, kunnen slaperigheid veroorzaken. Dit gebeurt doordat ze histamine H1receptoren in de hersenen blokkeren. Bij modernere antihistamines gebeurt dit echter niet meer (want kunnen bloed-hersenen barrière niet meer door). De cellichamen van de histaminerge neuronen zijn gelokaliseerd in de ‘tuberomammillary nucleus’ (TMN) van de hypothalamus. TMN is een nucleus in de ventrale posterieure hypothalamus, rostraal van de ‘mammilary bodies’. TMN bevat histaminerge neuronen die betrokken zijn bij de corticale activiteit en gedragsmatige arousal. De axonen van deze neuronen projecteren op de cerebrale cortex, thalamus, basale ganglia, basale voorhersenen en hypothalamus. De projecties naar de cerebrale cortex verhogen direct de corticale activiteit en de arousal. De projecties naar de acetylcholinerge neuronen van de basale voorhersenen en de dorsale pons gebeuren indirect, door de vrijgave van de acetylcholine in de cerebrale cortex te verhogen. De activiteit van de histaminerge neuronen is hoog tijdens het wakker zijn, maar laag tijdens de slow-wave slaap en de REM-slaap. 1. Orexine De oorzaak van narcolepsie (zie ook deel narcolepsie) bij mensen is de degeneratie van orexinerge neuronen (en bij honden erfelijke afwezigheid van orexine b receptoren). De cellichamen van neuronen die orexine afscheiden zijn gelokaliseerd in de laterale hypothalamus. Hoewel er slechts 7000 orexinerge neuronen in de hersenen zitten, projecteren de axonen van deze neuronen toch op bijna elk gebied van de hersenen, namelijk de cerebrale cortex en alle gebieden betrokken bij arousal en waakzaamheid, locus coeruleus (norepinephrine), raphe nuclei (serotonine), TMN (histamine) en acetylcholinerge neuronen. Orexine heeft een exciterend effect op al deze gebieden. Deze neuronen worden tegen een hoge snelheid vrijgegeven wanneer men alert is of actief wakker is. De hoogste snelheid is wanneer men aan het exploreren is. De orexinerge neuronen worden tegen een lage snelheid vrijgegeven bij een rustige wakkere toestand, tijdens de slowwave slaap en tijdens de REM-slaap. DUS acetylcholine: activatie, arousal en corticale desynchronisatie-àook hoog bij REM Norepinephrine: Locus Coeruleus waakzaamheid en gedragsmatige arousalàlaag bij REM Serotonine: Raphe nucleus activeren gedrag, voortbeweging en corticale arousal, vergemakkelijken van continue, automatische bewegingàgeen activiteit bij REM, maar vlak erna wel zeer sterke stijging. Histamine: tuberomammillary nucleus arousal, corticale activatie (ook indirect via acetylcholine)àlaag bij REM Orexine: laterale hypothalamus exciterend effect op al de vorige gebieden en dus ook op hun neurotransmitters, hoogste wanneer exploratieàredelijk lage snelheid van vrijgave bij REM, ook tijdens rustige toestand redelijk laag. à allemaal redelijk laag bij slow-wave sleep

è Besluit: Het niveau van hersenactiviteit wordt voor een groot deel bepaald door deze 5 arousal-neuronen. Een hoog niveau van deze neuronen houdt ons wakker, een laag niveau maakt dat we in slaap zullen vallen. 9.4.3 Neurale controle van de slow-wave slaap (p 314) Constantin von Economo: nieuw type van encephalitis: -ene groep patiënten slaapt excessief: hersenschade aan de hersenstam en voorhersenen. -andere groep kan amper slapen: moeilijk in slaap vallen en snel terug wakker worden: schade aan de regio van de anterieure hypothalamus: preoptic area ‘Preoptic area’: Preoptic area is een belangrijk gebied voor de controle van de slaap. Het bevat neuronen waarvan de axonen remmende, inhiberende synaptische verbindingen vormen met de arousalneuronen. Als de preoptische neuronen (slaapneuronen) actief worden, zullen ze de activiteit van de arousal-neuronen onderdrukken waardoor we in slaap vallen. è Exp 1:Bij vernietiging van dit ‘preoptic area’ bij ratten: Ontstaat totale insomnia De ratten vallen in een coma en sterven uiteindelijk Gemiddelde overlevingstijd: 3 dagen è Exp 2: elektrische stimulatie v/h ‘preoptic area’: - Tegenovergestelde effect van exp. 1 Ontstaan van signalen van slaperigheid in gedrag en op EEG De meerderheid van de slaapneuronen zijn gelokaliseerd in het ‘ventrolateral preoptic area’ (vlPOA). Dit is een groep van GABA-neuronen ( belangrijkste inhibitoire neurotransmitter in de hersenenàremt werking van andere neuronen) waarvan de activiteit de alertheid en arousal onderdrukt en de slaap bevordert. Sommige slaapneuronen zijn gelokaliseerd in de ‘median preoptic nucleus’ (MnPN). Schade aan de vlPOA-neuronen onderdrukt de slaap en de activiteit van exciterende neuronen verhoogt tijdens de slaap. Slaapneuronen scheiden een inhiberende neurotransmitter GABA af, en ze zenden hun axonen naar de orexinerge, histaminerge, acetylcholinerge, serotonerge en noradrenerge neuronen van de hypothalamus, tuberomammillary nucleus, dorsale pons, raphe nuclei en locus couruleus. (activiteit slaapneuronen kan gemeten worden aan de hand van levels van Fos proteïne,verhoogt tijdens slaap) Wederzijdse inhibitie: De slaapneuronen in het ‘preoptic area’ ontvangen inhiberende inputs van sommige gebieden die zij zelf inhiberen, nl. de tuberomammillary nucleus (histamine), raphe nuclei (serotonine) en de locus coeruleus (norepinephrine). ze worden dus geremd door histamine, serotonine (=5-HT) en norepinefrine en kunnen deze zelf ook onderdrukken. Deze wederzijdse inhibitie vormt de basis om periodes van slapen en waken op te richten. Dit karakteriseert tevens een elektronisch circuit, ‘flip-flop’. Flip-flop: De ‘flip-flop’ kan één of twee statussen aannemen (aan wanneer wakker(0)/uit wanneer slaap (1) ): 1. Ofwel zijn de slaapneuronen actief en remmen ze de ‘wakefulness neuronen’ à dus de slaapneuronen actief en zorgen voor slaapà flip-flop is off 1. Ofwel zijn de ‘wakefulness neuronen’ actief en remmen ze de slaapneuronen à dus slaapneuronen zijn niet actief en zorgen voor alertheid. à flip-flop is on

De wederzijdse inhibitie maakt het voor de neuronen in beide gebieden onmogelijk om actief te zijn op hetzelfde moment. Fig 9.14: Het primair slaapbevorderend gebied (vlPOA) en de primair wakefulnessbevorderende gebieden (voorhersenen, hersenstam) zijn wederzijds verbonden met de inhiberende GABA-neuronen. - Als de flip-flop in een wakkere staat is, dan worden de arousalsystemen geactiveerd en het vlPOA wordt geïnhibeerd. à wakker. - Als de flip-flop in slaapstaat is, dan wordt het vlPOA geactiveerd en de arousalsystemen geïnhibeerd. àslaap. (Voor- en nadeel v/d flip-flop: +: + Kan snel van de ene staat naar de andere switchen. + Het is voordeliger om ofwel te slapen ofwel wakker te zijn; Een staat waarin eigenschappen van slaap én van wakker zijn zouden voorkomen, zou maladaptief zijn -: - Ze kunnen onstabiel zijn (Vb: mensen met narcolepsie). - Men kan moeilijkheden om wakker te blijven als er niks interessant gebeurt. - Men kan moeite hebben om voor een langere tijd in slaap te blijven àbelangrijke functie van de orexinerge neuronen is de flip/flop stabiliseren. Orexinerge neuronen (Fig 9.15 en 9.17): Een belangrijke functie v/d orexinerge neuronen is de slaap/waak flip-flop te helpen stabiliseren via hun exciterende verbindingen met de wakefulness-neuronen. De activiteit van dit neuronensysteem doet de activiteit v/d flip-flop overhellen richting de wakkere staat. De motivatie om wakker te blijven of gebeurtenissen die de slaap verstoren zorgen ervoor dat de orexinerge neuronen geactiveerd worden (zie ook hieronder welke factoren de activiteit van orexinerge neuronen nog beïnvloeden). è Wakefulness wordt bevorderd. è Slaap wordt geremd. (Vb: Het succesvol wakker blijven tijdens een saaie les hangt af van de snelle vrijgave van de orexinerge neuronen, wat de flip-flop in de wakkere staat zal houden.) àExperiment: muizen met mutatie van orexinegen,vertonen normale aantal slaap en waken, dus orexine is niet rechtstreeks betrokken bij het reguleren van totale aantal, MAAR deze muizen hebben wel veel meer wisselingen tussen slapen en waken. Veel kortere fases en meer overgangen. (gelijkenis met narcolepsie, ook veroorzaakt door probl met orexinerge neuronen) àExperiment: drugs die orexine receptoren blokkeren, promoten slaapà evidentie dat orexine wakkere staat bevordert. Adenosine = verantwoordelijke voor slaperigheid wanneer je al lang wakker bent en mentale activiteit uitgevoerd hebt. Adenosine wordt geproduceerd wanneer neuronen metabolisch actief zijn. Verhoging van adenosine veroorzaakt slaperigheid en slaap. Het niveau van adenosine verhoogt tijdens de wakefulness en verlaagt tijdens de slaap (via microdialyse gemeten). àevidentie: infusie van adenosine agonist zorgt voor meer slow-wave slaap en minder histamine Adenosine-receptoren worden gevonden in neuronen in verschillende gebieden v/d hersenen. Het is dus onwaarschijnlijk dat alle slaap bevorderende effecten van adenosine enkel betrekking hebben op de neuronen v/h vlPOA. (Cafeïne blokkeert adenosinereceptoren: experimen: muizen met mutatie van adenosinereceptor, ondervinden geen effect van caffeïne) Opmerking: Verouderen heeft determinerende effecten op de slaap:

-

Slaap wordt gefragmenteerd Tijd wakker stijgt De hoeveelheid delta-activiteit (en dus ook diepte van slow wave slaap) daalt

è Exp. Ratten: Geen verschil in het aantal vlPOA-neuronen in jonge en oude ratten De toediening van adenosine (of de adenosine agonist) had een kleiner effect op slaap bij oudere dieren. Conclusie: Het verminderde aantal adenosine-receptoren in het vlPOA wordt mogelijk veroorzaakt door deze verminderde gevoeligheid. Factoren die zorgen voor orexinerge activiteit zie fig 9.17 -motivatie: zie boven -Tijdens het wakkere gedeelte van de dag/nacht cyclus, ontvangen orexinerge neuronen een exciterend signaal van de biologische klok, die het ritme van het slapen en waken controleert. - Deze neuronen ontvangen tevens signalen van de hersenmechanisme, die toekijkt op de voedingstoestand van de dieren: Hongergerelateerde signalen: activeren orexinerge neuronen - Verzadigingsgerelateerde signalen (=satiety signals): inhiberen de orexinerge neuronen àorexinerge neuronen behouden de arousal op de momenten dat een dier moet zoeken naar eten. àexperiment: Als muizen minder voedsel krijgen dan ze normaal eten, zullen ze elke dag langer wakker blijven. Orexinerge neuronen ontvangen inhiberende input van het vlPOA, wat betekent dat de slaapsignalen (die ontstaan door de verhoging van adenosine) de exciterende input naar de orexinerge neuronen uiteindelijk kunnen overwinnen. 9.3.4 Neurale controle van de REM-slaap (Herhaling: Kenmerken REM: verlamming, oogbewegingen, gedesynchroniseerde activiteit, theta activiteit, genitale activiteitàsnelheid van cerebraal metabolisme is even hoog als bij het wakker zijn) De REM-slaap wordt gecontroleerd door een flip-flop, die lijkt op de flip-flop die de slaap/waak cyclus controleert. De slaap/waak flip-flop bepaalt wanneer we waken en wanneer we slapen. Als we eenmaal in slaap zijn gevallen, zal de REM flip-flop de cyclus van de REM-slaap en slow-wave slaap controleren. (Acetylcholinerge neuronen: - spelen een belangrijke rol in de cerebrale activiteit tijdens de alerte wakefulness. - spelen ook mee in de neocorticale activiteit die samen gaat met de REM-slaap. àhoge activiteit van acetylcholinerge neuronen in dorsale pons tijdens en REM slaap en wakkere staat. Fig 9.18 toont de activiteit v/d acetylcholinerge REM-ON cel, die tegen hoge snelheid wordt vrijgegeven tijdens de REM-slaap. Dit neuron verhoogt zijn activiteit zo’n 80 sec. voor het begin v/d REM-slaap. Dit suggereert dat de ACh-neuronen dienst doen als triggermechanisme, die een periode van REM-slaap initieert. è MAAR: recent onderzoek zegt dat REM-slaap gecontroleerd wordt door een flip-flop, waarvan de elementen geen acetylcholinerge neuronen inhouden. ) - Een bepaalde regio van de dorsale pons, ventraal van de locus couruleus, bevat REM-ON neuronen. Bij ratten heet dit gebied ‘sublaterodorsal nucleus’ (SLD).

- Een regio van de dorsale middenhersenen, de ‘ventrolateral periaqueductal gray matter’ (vlPAG), bevat REM-OFF neuronen. Wederzijdse connectie, inhibitie, de regio’s kunnen dus nooit op hetzelfde moment actief zijn. Functioneren als een flip-flop: vlPAG (REM-ON) <->SLD (REM-OFF) Fig 9.19 De REM-ON en REM-OFF gebieden zijn onderling verbonden d.m.v. inhiberende GABA-neuronen, evidentie: Stimulatie van het REM-ON gebied (door glutamaat) ontlokt de meeste elementen van de REM-slaap. Inhibitie van het REM-ON gebied (door GABA neuronen) verstoort de REM-slaap. Stimulatie van het REM-OFF gebied onderdrukt de REM-slaap. Schade aan het REM-OFF gebied of inspuiting van GABA-agonisten doet de REM-slaap toenemen. Werking: (fig 9.20) Tijdens wakkere staat ontvangt het REM-OFF gebied exciterende input van de orexinerge neuronenvan de hypothalamus. Dit maakt dat de REM flip-flop in de OFF-toestand geraakt (REM-OFF krijgt ook exciterende input van noradrinerge neuronen en serotonerge neuronen) DUS wanneer slaap-waak flip-flop in wakkere staat (ON), REM flipflop in OFF Als de slaap/waak flip-flop in de slaapfase switcht, dan begint de slow-wave slaap. De activiteit van exciterende orexinerge, noradrenerge en serotonerge inputs naar de REM-OFF gebieden begint te dalen. Uiteindelijk zal de REM flip-flop naar de ON-toestand switchen, waardoor de REM-slaap begint. DUS wanneer slaap-waak flip-flop in OFF state, begint REM flip flop over te hellen naar REM ON state, doordat inhiberende invloeden wegvallen. Opmerking: ventrolateraal preoptisch gebiedàzorgt voor slow wave sleep, heeft niet alleen rechtstreekse inhiberende invloed op REM-OFF (ventrolaterale periaqueductale gray matter), maar ook onrechtstreeks via inhibitie van orexinerge neuronen. Ook hebben orexinerge neuronen en een exciterende invloed op arousal system en op REM OFF state. Zodra de slaap begint, zal de activiteit van de orexinerge neuronen ophouden, wat een bron van de exciterende input vermindert naar het REM-OFF gebied. Wanneer de slaap vordert, zal de activiteit van de noradrenerge en serotonerge neuronen gradueel dalen. Gevolg: meer van de exciterende input wordt van het REM-OF gebied verwijdert. De REM flip-flop helt naar de ON-toestand en de REM-slaap begint. Een interne klok controleert dan het afwisselen tussen SWS en REM slaap. à De REM flip-flop wordt gecontroleerd door de slaap/waak flip flop: Alleen als de slaap/waak flip flop in de slaaptoestand is, kan de REM flip-flop switchen naar de REMtoestand. DUS verklaring voor Narcolepsie: Degeneratie van orexinerge neuronen veroorzaakt narcolepsie. De slaperigheid overdag en de gefragmenteerde slaap doen zich voor, omdat zonder de invloed van orexine de slaap/waak toestand onstabiel wordt. De vrijlating van orexine nr het REM-OFF gebied houdt normaal gezien de REM flip-flop in de OFF-toestand. Maar door het verlies van de orexinerge neuronen zullen emotionele reacties (die de amygdala activeren vb:lachen, boosheid,…) de REM flip-flop in de ON-toestand brengen. Gevolg: kataplexie-aanval. àer is ook een rechtstreeks exciterende invloed van emotionele stimuliàamygdalaàREM on state Experiment: (Schwartz): wanneer mensen met kataplexie grappige plaatjes bekijken:minder activatie hypothalamus (waar orexine) en meer activatie amygdala dan bij controlegroep.

Verklaring? Door verlies van die neuronen, minder inhiberende invloed op amygdala uitgeoefend. REM-slaap: zie fig 9.22!  Motorisch: REM flipflop ONà excitatie inhiberende interneuronenà geinhibeerde motorische neuronen => daardoor verlamming tijdens REM slaap en geen reactie op signalen uit motorische cortex tijdens het dromen. Wanneer de REM flip-flop overgaat naar de ON-toestand, worden de motorische neuronen in het ruggenmerg geïnhibeerd en kunnen ze niet meer reageren op signalen van de motorische cortex in de loop van een droom. Schade aan het REM-ON gebied verwijdert deze inhibitie en de persoon voert de handelingen van een droom effectief uit. è Aangezien er een heel mechanisme is om dit te voorkomen, suggereert dit dat de motorische componenten van een droom even belangrijk zijn als de sensorischeàmisschien helpt het om de volgende dag gedrag goed uit te voeren. EEG-activiteit: Neuronen in het REM-ON gebied sturen axonen naar de gebieden van de thalamus die betrokken zijn bij de controle van corticale arousalàverklaart voor een deel de EEG-activiteit tijdens de REM-slaap activatie glutamerge neuronen in mediale pontine reticulaire formatieàactiv acetylcholinerge neuronen in voorhersenen en pons 

Oogbewegingen: neuronen in REM-ON regio sturen axonen naar glutamerge neuronen in de ‘mediale pontine reticulaire formatie’. Deze sturen axonen naar acetylcholinerge neuronen in basale voorhersenen en pons. Acetylcholinerge neuronen projecteren op tectum: oogbeweging: Rapid Eye Movements 

è Erecties: door acetylcholinerge neuronen in pons, die connectie heeft met neuronen in lateraal pre-optisch gebied Experiment: schade in het ‘lateral pre-optic area’ bij ratten onderdrukt de peniserectie tijdens de REM-slaap, maar geen effect op erecties als men wakker is. Hoofdstuk: hormonen: 1. Homeostase: controle en sturing van lichaamsfuncties =Sturing van het interne milieu in functie van de behoeften van het moment en ritmische schommelingen – Behoud van fysiologische en psychologische stabiliteit – Regulatorische mechanismen van het lichaam – Interne milieu wordt gereguleerd (bloedsomloop, lichaamstemperatuur, water/zuurbalans, etc) hypothalamus (diëncephalon) is het centrale regulatorische centrum hormonen en autonome zenuwstelsel helpen samen homeostase.  Hormoon = chemische stof die in het bloed wordt afgescheiden (door endocriene klieren), dat door het lichaam circuleert en de werking van bepaalde organen of weefsels beïnvloedt. – Boodschapperstoffen voor de langdurige signaaloverdracht over grote afstand – Beïnvloeding van orgaanwerking en andere lichaamsfuncties (itt tot neurotransmitters)  Autonome zenuwstelsel

– Sneller dan hormonaal systeem, maar samenwerking nodig om lichaam in aangepaste toestand te houden en homeostase te verzorgen – Parasympathisch en (ortho)sympathisch gedeelte  Viscerale afferenten en enterische zenuwstelsel 1. Hypothalamus: hersenstructuur die in contact staat met rest van de hersenen en zo beïnvloed wordt door Exteroceptieve input Psychisch-emotionele input Proprioceptieve input: bloeddruk, lichaamstemperatuur, stofwisseling, signalen van dreiging, seksuele signalen… Hypofyse: kliertje onderaan de hersenen dat bestaat uit 2 delen - Voorkwab (adenohypofyse) - Achterkwab (neurohypofyse) Bijnieren (adrenals): kliertjes in het abdomen (boven de nieren) die bestaan uit 2 delen Bijnierschors Bijniermerg hypothalamus neurohypofyse adenohypofyse Hypofysiotrope hormonen =stimulerende of remmende hormonen die hypothalamus vrijstelt en via poortadersysteem naar de hypofysevoorkwab worden getransporteerd – GnRH: gonadotropin-releasing hormone (gonadoliberine) – GHRH: growth hormone-releasing hormone (somatoliberine) – SS: growth hormone-inhibiting hormone (somatostatine) – TRH: thyrotropin-releasing hormone (thyroliberine) – DA: prolactostatine, prolactine-IH (dopamine) – CRH: corticotropin-releasing hormone hypofysevoorkwab Hormonen hypofysevoorkwab  Gonadotrofe hormonen: – Luteïniserend hormoon (komt door gonadotrophin releasing hormone) – follikelstimulerend hormoon (komt door gonadotrophin releasing hormone) – prolactine (door prolactostatine en thyrotropin-releasing hormone) àRegulatie van voortplantingsorganen, menstruele cyclus, zwangerschap en melkproductie  Thyroid-stimulerend hormoon (door somatostatine=growth hormone inhibiting hormone en thyrotrophin releasing hormone): – Reguleert de activiteit van de schildklier

– Schildklier produceert thyroxine en andere hormonen die verschillende lichaamsfuncties reguleren (stofwisseling, warmteproductie, groei…) 

–

Groeihormoon (door growth hormone releasing hormone): regulatie van lichaamsgroei

Adrenocorticotroop hormoon (door corticotrophin releasing hormone) – reguleert de vrijstelling van cortisol door de bijniercortex zie dia’s nog verder. 2.3 Menselijk seksueel gedrag (p.344) Menselijk seksueel gedrag wordt beïnvloed door: activatie-effecten van de gonadale hormonen organisatie-effecten (via hormonen die de ontwikkeling van het brein beïnvloeden) 

2.3.1 Activatie-effecten van geslachtshormonen in vrouwen * Zoogdieren: seksueel gedrag wordt bepaald door estradiol en progesteron (secretie via eierstokken) àzorgt niet alleen voor de bereidheid om te paren, maar ook voor de mogelijkheid om te paren (mannelijke ratten gaan niet paren met een vrouwtje dat niet in een vruchtbare periode zitàfysieke barrière bij vrouw, geen “lordosis response”àdoor evolutionair proces zijn deze ratten geselecteerd) * Mensen en primaten: Mogelijkheid om te paren wordt niet door de geslachtshormonen gecontroleerd. Men kan dus altijd seks hebben. Er is geen fysieke barrière om seks te hebben in geen enkele periode van de menstruele cyclus. MAAR al hebben deze hormonen geen controle over de seksuele activiteit bij de vrouw, ze beïnvloeden echter wel de seksuele interesse. Onderzoek getrouwde vrouwen: fluctuaties in het niveau van de hormonen hebben slechts een klein effect op de seksuele interesse van de vrouw. Kritiek: seksuele interesse en opwinding worden niet altijd gereflecteerd in veranderingen in het seksuele gedrag. (Vb: Vrouw is niet geïnteresseerd om seksueel actief te zijn op bepaald moment, maar doet het toch o.w.v. affectie ten opzichte van haar man.) Onderzoek lesbische vrouwen: Het niveau van de hormonen heeft wél een grote invloed op de seksuele interesse van de vrouw. Er is een toename van seksuele interesse en seksueel gedrag tijdens het midden van de menstruatiecyclus. à dus suggereert dat ‘ovarian hormones’ wel een invloed hebben op vrouwen hun seksuele interesse. * Seksuele activiteit geïnitieerd door mannen of vrouwen verschilt sterk: Mannen: nemen altijd initiatief op dezelfde wijze en tijdstippen, ongeacht de cyclus van de vrouw. - Vrouwen: nemen initiatief i.f.v. hun menstruatiecyclus: Men neemt het meeste initiatief wanneer zij ovuleren (omdat nu het level van oestradiol het hoogste is) en juist voor en tijdens de toename van het luteïniserend hormoon (LH stimuleert de ovulatie). * Ook andere factoren bepalen het seksuele gedrag van de vrouw: vb: Vrouwen die geen seks willen tijdens de vruchtbare periode, omdat ze niet zwanger willen worden terwijl de seksuele interesse toch een piek bereikt dan. Men is dan vaak geneigd tot meer autoseksueel gedrag. Anderzijds vrouwen die net wel zwanger willen worden gaan meer initiatief nemen tijdens hun vruchtbare periode. * Androgenen kunnen seksueel gedrag bij vrouwen stimuleren

à 2 primaire bronnen van androgenen in het vrouwelijke lichaam: Eierstokken: produceren de geslachtssteroïden oestradiol en progesteron én deze klieren produceren ook testosteron. Bijnieren: produceert androstenedione en andere andrenocorticale steroïden. MAAR Androgenen op zich (zonder oestradiol) stimuleren niet direct de seksuele interesse. Androgeen lijkt de effecten van oestradiol gewoon aan te vullen en te versterken. àvoorbeeld Experiment: Estrogenreplacement Therapy, 2 condities: Placeboà positief effect, toename seksuele activiteit dosis testosteronà grotere toename seksuele activiteit en aantal orgasmen + beter welbevinden 2.3.2 Activatie-effecten van geslachtshormonen in mannen In tegenstelling tot vrouwen vertonen mannen geen verschil met zoogdieren op vlak van hun responsiviteit op testosteron. Met een normaal niveau is men potent en vruchtbaar, maar zonder testosteron zal de spermaproductie en later ook de seksuele potentie dalen. Testosteron zorgt voor seksuele interesse, seksuele fantasieën en seksueel contact. Experiment: ene groep wordt gonadotrophin-releasing hormone gegevenàonderdrukt secretie van androgenen van de testikels. Resultaat: binnen 2 weken daling van seksuele interesse, seksuele fantasieën en gemeenschap. daling van seksuele activiteit na castratie: variabel: Sommigen verliezen onmiddellijk hun potentie, anderen vertonen een graduele afname verspreid over jaren. Een deel van deze variabiliteit heeft te maken met vroegere ervaringen: ‘oefening baart kunst en voorkomt een afname van het seksueel functioneren’. WANT: Experiment rhesusaapjes: onderdrukking secretie testosteron door Gonadotrophin releasing hormone. Resultaat: Meer seksueel ervaren en hoge status aapjes bleven paren en ejaculeren, wanneer hoogste status zelfs op hetzelfde niveau als voor de onderdrukking onafhankelijk de duur onderdrukking. Afname seksueel gedrag was afhankelijk van: de sociale hiërarchie van de aap seksuele ervaring àTestosteron beïnvloedt de seksuele activiteit en de seksuele activiteit (of er zelfs maar aan denken) beïnvloedt testosteron. à Experiment: wetenschapper op afgelegen eiland scheerde zijn baard elke dag. Net voor hij het vaste land zou bezoeken (waar hij vrouwelijk gezelschap zou krijgen), begon zijn baard sneller te groeien. De snelheid van baardgroei is gerelateerd aan het niveau van androgeen. Conclusie: de anticipatie van seksuele activiteit stimuleert de productie van testosteron. 2.4 Seksuele oriëntatie(p.346) Opmerking: dimorf= onderscheidend tussen man en vrouw -Homoseksuelen worden niet per se groot gebracht door een dominante moeder of onderdanige vader. Dus geen invloed van ervaringen tijdens de kindertijd. -Beste voorspeller: zelfgerapporteerde homoseksuele gevoelens à ging meestal 3 jaar vooraf aan homoseksuele activiteit. à consistent met de verklaring dat homoseksualiteit minstens deels biologisch gedetermineerd is.

Maar: Het niveau van de geslachtshormonen tijdens de volwassenheid is hetzelfde bij homo’s en hetero’s. wel bij 30 procent homoseksuele vrouwen verhoogde levels van testosteron, maar kan ook komen door verschillen in levensstijl. Wat is dan wel mogelijk biologische oorzaak? Verschillen in aandeel prenatale blootstelling aan androgenen. Hypothese: -hersenen van homoseksuele mannen niet gemasculiniseerd=vermannelijkt en niet ‘gedefeminised’= ontvrouwelijkt. -hersenen van homoseksuele vrouwen gemasculiniseerd en gedefeminised -hersenen biseksuelen gemasculiniseerd, maar niet gedefiminised 2.4.1 Prenatale androgenisatie van genetische vrouwen Een biologische oorzaak van homoseksualiteit is een subtiel verschil in de hersenstructuur, veroorzaakt door verschillen in de hoeveelheid androgeen waar men prenataal aan wordt blootgesteld. Prenatale androgenen kunnen de anatomie, het sociaal gedrag en de seksuele oriëntatie beïnvloeden, want: Adrenogenitaal syndroom (AGS)àcongenital adrenal hyperplasia De bijnier scheidt een abnormale grote hoeveelheid androgenen af. Deze aandoening start prenataal, waardoor het prenatale ‘vermannelijking’ veroorzaakt. Jongens: ontwikkelen normaal, extra androgeen heeft geen significant effect op hen. Meisjes: vergrootte clitoris, schaamlippen zijn gedeeltelijk samen gesmolten (wel vruchtbaar!) à Oplossing: toediening van synthetisch hormoon dat de abnormale secretie van het androgeen onderdrukt, operatie bij vermannelijking van de genitaliën. Suggestie: androgenitale meisjes als jongen opvoeden (vergrote clitoris wordt als penis gebruikt, sociaal gedrag en seksuele oriëntatie is eerder mannelijk, nadeel: eierstokken dienen verwijderd te worden, niet meer vruchtbaar) Evidentie: Vrouwen met AGS hebben een verhoogde kans om zich seksueel aangetrokken te voelen tot andere vrouwen. Een derde van hen beschrijft zichzelf als biseksueel of homoseksueel. à Verklaring: Androgenen beïnvloeden de ontwikkeling van de hersenenà steunt de hypothese dat vrouwelijke homoseksuelen hun hersenen gemasculiniseerd zijn. MAAR: Androgenen beïnvloeden ook de genitaliën. Misschien spelen deze veranderingen een rol in de ontwikkeling van de seksuele oriëntatie? Experiment kindertekeningen: willekeurige tekening maken Meisjes: bloemen, vlinders, lichte kleuren Jongens: auto, trein, vliegtuig, donkere kleuren Meisjes met AGS: ook eerder mannelijke motieven àze vertonen dus ook ander seksueel ‘dimorphic’ (sekseonderscheidend) gedrag à Experiment speelgoed: Kinderen vertonen geslachtsverschillen in de voorkeur voor bepaald speelgoed (=biologisch, want al vanaf dag 1 en ook apen vertonen dit onderscheid). Jongens: speelgoed dat actief gebruikt kan worden en kan bewegen. Meisjes: speelgoed dat de mogelijkheid tot verzorging biedt. Meisjes met AGS: speelgoed voor jongens (desondanks de aanmoediging van de ouders om met meisjesspeelgoed te spelen!--> dus niet omdat ze aangemoedigd worden met seksetyperend speelgoed te spelen, niet veroorzaakt door ouderlijke druk.

2.4.2

Mislukking androgenisatie van genetische mannen= XY vrouwen

àongevoelig voor androgenen Genetische mannen ontwikkelen zich als vrouwen met externe vrouwelijke genitaliën, maar hebben ook testikels en geen baarmoeder/eierstokkenàfunctioneren seksueel als gewone vrouwen, vallen dus op mannen. Er zijn geen rapporteringen van biseksualiteit of homoseksualiteit gevonden bij XY vrouwen met het androgeenongevoeligheid syndroom à Het gebrek aan androgeenreceptoren lijkt zowel vermannelijkings- als ontvrouwelijkingseffecten van androgeen op iemands seksuele interesse te voorkomen. à Opm: Het is ook mogelijk dat het opvoeden van deze XY kinderen met het syndroom als een meisje, een rol speelt in zijn/haar seksuele oriëntatie. 2.4.3 effect van opvoeding op seksuele identiteit & organisatie van prenatale androgenisatie v. genetische man Op basis van gevalstudies opvatting dat seksuele identiteit en seksuele organisatie: Sterk beïnvloed worden door biologische factoren Niet makkelijk veranderd worden door de manier waarop het kind wordt opgevoed *Cloacal Extrophy (ontwikkelingsstoornis): Zeldzame geboorteafwijking Jongen wordt geboren met normale testikels, maar met urogenitale afwijkingen (gebrek aan penis) - Vroeger werden deze jongens als meisjes opgevoed, makkelijker om functionerende vagina te maken dan functionerende penis. à 50% waren later ontevreden over hun geslacht en gingen toch als man leven, met eventuele geslachtsveranderende procedures. (zeer groot aantal als je de sociale en ouderlijke druk om als meisje te leven in overweging houdt) Zij voelden zich bijna altijd aangetrokken tot vrouwen Geen cijfers van jongens met cloacal extrophy die als jongen werden opgevoed en die later ontevreden zouden zijn met hun geslacht. à Genetische jongens blootgesteld aan mannelijke prenatale androgenen, moeten als jongens opgevoed worden! 2.4.4 Seksuele oriëntatie en de hersenen Hersenen als seksueel dimorf orgaan: geslachtsverschillen in de hersenen: * Hemisferen: De 2 hemisferen bij de vrouw delen meer functies dan die van de man. - Als een man een beroerte krijgt met beschadigingen aan de linkerhersenhelft dan zal hij meer taalproblemen hebben dan een vrouw met hetzelfde letsel. -->De linkerhemisfeer van de vrouw deelt meer taalfuncties met rechterhemisfeer. Een letsel in één van de hemisferen is zo minder erg voor vrouwen dan voor mannen. * Regio’s: Het mannelijke brein is groter dan dat van de vrouw, omdat het mannelijke lichaam ook groter is. Specifieke delen van het telencephalon en diencephalon zijn verschillend bij man en vrouw. De vorm van het corpus callosum is ook verschillend. Verklaring: geslachtsverschillen in de hersenen zijn het resultaat van: - Verschillende prenatale en vroege postnatale blootstelling aan androgeen (en mogelijk tijdens puberteit). - Verschillende sociale omgevingen van mannen en vrouwen.

àmoeilijk om hier evidentie voor te vinden, want kan je niet goed manipuleren. Verschillen in hersenen tussen heteroseksuelen en homoseksuele mannen 3 regio’s waar verschillen gevonden: a) Nucleus Suprachiasmaticus b) Anterieure Commissuurpunten: bundel van zenuwvezels (witte stof) die de twee hersenhelften over de middellijn verbindt. Het verbindt delen van de linker en rechter temporale kwabben. c) Seksueel dimorfe nucleus van de hypothalamus (bij homoseksuele ram 2x zo klein als bij heteroseksuele ram en groter dan bij vrouwtjes) is kleiner bij vrouwen dan bij mannen MAAR Geen bewijs gevonden dat deze verschillen een rol zouden spelen in de seksuele oriëntatie. è Tot op heden is er geen evidentie voor de hypothese dat verschillen in de hersenstructuur zorgen voor verschillen in de seksuele oriëntatie! Experiment: De hersenen van heteroseksuele mannen en vrouwen reageren anders op de geuren van AND enEST (2 chemicaliën die dienst doen als menselijke feromonen). De reactie van homoseksuele mannen is hetzelfde als die van heteroseksuele vrouwen. Dit suggereert dat het reactiepatroon beïnvloed wordt door de seksuele oriëntatie. Heteroseksuele vrouwen en homoseksuele mannen (allebei voorkeur mannen): hersenactiviteit in hetpreoptisch gebied en de ventromediale hypothalamus bij het ruiken van AND. Heteroseksuele mannen (voorkeur vrouwen): hersenactiviteit in paraventriculaire endorsmediale kernen van de hypothalamus bij het ruiken van EST. Bed nucleus of the stria terminales (=BNST) = centrale subdivisie van de voorhersenen dat groter is bij mannen dan bij vrouwen. - Transseksuele man (manàvrouw): BNST is even klein als bij een normale vrouw. - Transseksuele vrouw: BNST is even groot als bij normale mannen. BNST is even groot bij homoseksuele als bij heteroseksuele mannen. Conclusie: De grootte van de BNST is gerelateerd aan de seksuele identiteit en niet aan de seksuele oriëntatie! à Verder onderzoek is nodig! DUS: we kunnen nog niet concluderen dat verschillen in de hersenregio’s direct betrokken zijn bij seksuele oriëntatie of oorzakelijk zijn. Er werden verschillen gevonden tussen de relatieve beenderlengte in armen en benen van heteroseksuele en homoseksuele mannen en vrouwen. MAAR daarom concluderen we niet dat de beenderlengte de oorzaak is van seksuele oriëntatie. De verschillen in beenderlengte reflecteren echter de verschillen in pre- en postnatale blootstelling aan de sekshormonen (beendergroei wordt beïnvloed door androgeen en oestrogeen). à Conclusie:De observatie dat lichaamsverschillen en verschillen in de hersenstructuur gerelateerd zijn aan seksuele oriëntatie, suggereert dat de blootstelling aan prenatale hormonen toch een invloed heeft op de seksuele oriëntatie van het individu. 2.4.5 Mogelijke oorzaken van verschillen in hersenontwikkeling Wanneer seksuele oriëntatie beïnvloed wordt door de verschillende mate waarin de ontwikkelende hersenen blootgesteld worden aan androgenen (mannelijke homoseksuelen worden aan minder blootgesteld, vrouwelijke homoseksuelen aan meer) à Welke factoren maken dat deze blootstelling zo varieert? 1. Congenital Adrenal hyperplasia (zie boven)

De foetus wordt blootgesteld aan een verhoogd level van androgeen. MAAR: de meeste lesbische vrouwen hebben geen AGS, dus er moet nog een andere oorzaak zijn. 1. Moederlijke stress à Experiment: zwangere ratten blootstellen aan stressfactor ‘fel licht’. Resultaat: Onderdrukking androgeenproductie bij mannelijke foetussen. Deze vertoonden later minder mannelijk seksueel gedrag dan de controlegroep, meer geneigd tot vrouwelijk seksueel gedrag, na injectie van oestradiol en progesteron. Speelgedrag van mannelijke ratten leunde meer aan naar dat van vrouwelijke ratten. Ze speelden minder ruw dan de controle groep. Conclusie: De gedragseffecten veroorzaakt door prenatale stress gaan verder dan enkel veranderingen in het seksueel gedrag! àPrenatale stress vermindert de grootte van de seksueel dimorfe nucleus van het preoptische gebied (bij dieren). Normaal is dit groter bij mannen dan bij vrouwen Speelt belangrijke rol bij het mannelijk seksueel gedrag C. Oudere broers Homoseksuele mannen hebben meer oudere broers dan heteroseksuele mannen, maar niet meer oudere zussen of jongere broers en zussen (ook geen verschillen in leeftijden ouders of interval tussen geboortes). Dit heeft echter geen invloed op de vrouwelijke seksuele oriëntatie. De kans dat een jongen homo wordt verhoogt met 3.3% per oudere broer. Verklaring: Wanneer moeders blootgesteld worden aan verschillende mannelijke foetussen, wordt hun immuunsysteem gevoeliger voor proteïnes die enkel mannelijke foetussen bezitten. àGevolg: De reactie van het immuunsysteem van de moeder kan de prenatale hersenontwikkeling van latere mannelijke foetussen beïnvloeden. MAAR De meeste mannen met oudere broers zijn toch heteroseksueel, dus niet alle vrouwen worden gevoeliger voor deze proteïnen! 2.4.6 Erfelijkheid en seksuele oriëntatie Tweelingenonderzoek Eeneiige tweelingen: 100 procent identieke genen à Beide homo: concordantie Twee-eiige tweelingen:50% à 1 hetero, 1 homo: discordantie Experiment ( Bailey & Pillard): Hypothese: als homoseksualiteit een genetische basis heeft, dan moet het concordantiecijfer voor eeneïge tweelingen, hoger zijn dan bij twee-eiige tweelingen. Resultaat mannelijke homo.: 1) Eeneiige: 52% concordantie 2) Twee-eiige: 22% concordantie Resultaat vrouwelijke homo.: 1) Eeneiige: 48% concordantie 2) Twee-eiige: 16% concordantie Onderzoek Verhoogde incidentie van homoseksualiteit en biseksualiteit bij zussen, dochters, nichten en cousins (via vaderlijke nonkel) van homoseksuele vrouw Dus genetische factoren beïnvloeden homoseksualiteit.

MAAR: Mannelijke homo’s hebben 80% minder kinderen dan mannelijke hetero’s. Deze verlaagde vruchtbaarheid zou een sterke selectieve druk moeten uitoefenen tegen alle genen die ervoor zorgen dat mannen meer aanleg hebben om homoseksueel te worden. Verklaring1: ondersteunende rol bij familieleden, die ook sommige van hun genen hebben: zo voortbestaan verzekerd MAAR vertonen niet meer emotionele/financiële steun Verklaring 2: vrouwelijke verwanten langs moeder kant van mannelijke homoseksuelen hebben hogere vruchtbaarheid dan die van mannelijke heteroseksuelen. In vrouwelijke verwanten langs vaders kant werd geen verschil gevonden. Dus waarschijnlijk spelen genen op het X-chromosoom een rol die de kans op mannelijke homoseksualiteit verhogen en tevens vrouwen hun vruchtbaarheid. 2.4.7 Samenvatting * Twee biologische factoren die de seksuele oriëntatie beïnvloeden: 1. Prenatale hormonale blootstelling 2. Erfelijkheid è Iemands seksuele oriëntatie is dus geen morele kwestie meer: Homoseksuelen zijn niet meer verantwoordelijk voor hun seksuele oriëntatie dan heteroseksuelen. Onderzoek: Mensen die geloven dat homoseksuelen ‘zo geboren worden’, hebben positievere attitudes t.o.v. homoseksuelen dan mensen die geloven dat homoseksualiteit een ‘keuze’ is of iets dat ‘aangeleerd’ wordt. Hoofdstuk: Visuele Perceptie Zeer uitgebreid onderzocht met single neuron electrode studies bij apen. 1. Retinale gangliacellen: encoderen informatie over het lichtaandeel en golflengte dat op receptieve veld valt 2. Primaire visuele cortex voert hier extra informatieverwerking op uit 3. Dit gaat dan door naar de visuele associatiecortex 1 Analyse van de visuele informatie: rol van de primaire visuele cortex 1.1 Anatomie van de striate cortex= visuele primaire cortex De primaire visuele cortex bevat 6 hoofdlagen (en verschillende bijlagen). deze bevatten de kernen van het cellichaam en dendrieten àzo krijgen we lichtere en donkerdere banden Wanneer we de primaire visuele cortex van 1 hemisfeer bekijken, zien we dat het een map van de contralaterale helft (=tegenovergestelde helft, links bij rechts en omgekeerd) van het visuele veld bevat (Deze map is in feite verstoort : 25% van de primaire visuele cortex is gewijd aan de analyse van info van de fovea,die in feite slechts een klein deel van het gezichtsveld omvatà relatief meer corticale opp dan andere delen van het gezichtsveld) David Hubel en Torston Wiesel: Neuronen in de visuele cortex reageren niet zomaar op lichtvlekken, ze reageren selectief op specifieke kenmerken van de visuele wereld (de ene reageert op oriëntatie, de ander op kleur, beweging, spatiale frequentie of retinale ongelijkheid). -> Dus het neurale systeem van de visuele cortex combineert info van verschillende bronnen (uit verschillende gangliacellen) op zo’n manier om functies op te sporen die groter zijn dan het receptieve veld van 1 gangliacel. (retinale gangliacellen encoderen info over de relatieve bijdrage van de lichtinval op het midden, en de regio’s rond hun receptieve veld.) 1.2 Oriëntatie en beweging

De meeste neuronen in de primaire visuele cortex zijn gevoelig voor oriëntatie (de richting van een stimulus) àzitten in de interblob Dit wil zeggen, als een lijn of rand zich bevindt in het receptieve veld van een cel en deze lijn draait om zijn middelpunt, zal de cel enkel reageren als de lijn in een bepaalde positie is. bv: de ene cel reageert het best (wordt dan actief) wanneer hij een verticale lijn ziet, de ander wanneer hij een horizontale lijn ziet Verschillende types van neuronen: simple cells (eenvoudige cellen) Hun respons op de oriëntatie van een lijn is afhankelijk van waar de lijn zich bevindt. wanneer de lijn in een bepaalde oriëntatie zich in het midden van het receptieve veld bevindt, zal dit de neuron activeren, maar wanneer de lijn (in diezelfde oriëntatie) zich verplaatst weg van het midden, zal de cel inhiberen. (zie fig 6.23 p 187) complex cells Reageren ook het best op een bepaalde oriëntatie van een lijn, maar zullen geen inhibitie vertonen wanneer de lijn zich niet in het midden van hun receptieve veld bevindtàactivatie blijft behouden wanneer de lijn zich verplaatst. Meer nog, sommigen vertonen verhoogde activiteit wanneer de lijn zich loodrecht verplaatst naar de hoek van de oriëntatie (vaak wel alleen wanneer in 1 richting). + reageren even goed op witte lijnen tegen ’n zwarte achtergrond als op zwarte lijnen tegen ’n witte achtergrond. Het zijn dus beweging detecterende neuronen è het lijnstuk verplaatst zich van het midden van het receptief veld naar de hoek van oriëntatieà het neuron blijft geactiveerd. -

Hypercomplex cells Deze reageren ook op een bepaalde oriëntatie van een lijn, maar hebben een inhiberende regio aan het einde van de lijn. De cellen detecteren de locatie van het einde van de lijnen van een bepaalde oriëntatie. (fig 6.23 p 187) 1.5 Ruimtelijke frequentie Ruimtelijke frequentie= relatieve breedte van de banden in een sine-wave rooster, gemeten in cycli per graad van een visuele hoek. Hoewel vroegere studies suggereerden dat de neuronen in de primaire visuele cortex lijnen en randen detecteert, heeft men recent gevonden dat ze in feite reageren op ‘sine-wave’ roosters (vage lijnen die in elkaar overlopen, reeks van rechte parallelle banden die continu variëren in helderheid volgens de sine-wave functie). Sine-wave roosters zijn aangewezen op de ruimtelijke frequentie (vb geluids of radio golven). Normaal: tijden of afstanden om de frequentie uit te drukken, zoals vb het aantal cycli per seconde of per meter, Maar omdat het beeld van de stimulus op de retina varieert van grootte afhankelijk van hoe dicht je bij de stimulus staat, maakt men doorgaans gebruik van de visuele hoek i.p.v de fysieke afstand tss de aangrenzende cycli. DUS: De ruimtelijke frequentie van sine-wave roosters varieert in helderheid gemeten in cycli per mate van de visuele hoek.

è hier is de visuele hoek kleiner want de sine-waves staan dichter bij elkaar. oog oog De meeste neuronen in de primaire visuele cortex reageren het best wanneer een sine-wave rooster van een bepaalde ruimtelijke frequentie is geplaatst in het juiste deel van het gezichtsveld. (en andere neuronen detecteren dan weer beter andere ruimtelijke frequenties.) Albrecht heeft de vormen van de receptieve velden van een simple cell in kaart gebracht, door het observeren van hun respons terwijl hij een dun flikkerend lijntje door hun receptieve veld beweegt.--> hij vond dat veel van hen verschillende inhiberende en stimulerende regio’s rond hun centrum haddenà het profiel van die regio’s leek op een gemoduleerde sine-wave, dit is precies nodig om een paar sine-wave cycles te detecteren. Wat is het nut van de neurale circuits die de ruimtelijke frequentie analyseren? Via hoge spatiale frequentie en lage spatiale frequentie worden verschillende types van informatie ontvangen. Hoge frequenties komen voor bij kleine objecten, details binnen groot object en grote objecten met scherpe randen. Een beeld met onvoldoende hoge frequentie ziet er vaag en onscherp uit. De afbeelding geeft dan wel nog steeds informatie over de vormen en objecten in de omgeving. DUS de meeste belangrijke visuele informatie is opgenomen in de lage frequenties. (in lage frequentie zit vooral informatie over grote gebieden van licht en donker) --> als de lage frequenties zijn verwijderd is het heel moeilijk om vormen waar te nemen. Veel experimenten hebben bevestigd dat het concept van ruimtelijke frequenties een belangrijke rol speelt bij visuele perceptie (informatie aanwezig in een scène kan efficiënt gerepresenteerd worden wanneer het eerst gecodeerd wordt in termen van spatiale frequentieàhersenen representeren informatie waarschijnlijk op dezelfde manier) 2 tekeningen van Lincoln (p 189, fig 6.27) -uit rechtse zijn hoge frequenties gefilterdàverwijdert scherpe randenàis duidelijker dan die waar hoge frequenties nog inzitten (blokkenà wanneer deze hoge frequenties primaire visuele cortex stimuleren is het moeilijk om de onderliggende vorm te zien ) bij deze tekening zat er geen relevante informatie in de hoge frequentieà visual noise/ruis. Afstand zorgt er wel voor dat je de 2 tekeningen even goed ziet. 1.4 Ruimtelijke ongelijkheid We kunnen op vele manieren diepte waarnemen de meeste cues kunnen monoculair (door 1 oog) worden gedetecteerd. MAAR binoculaire waarneming geeft een levendige waarneming van diepte, door het proces van stereoscoptische visie= stereopsis (vergelijkbaar met 3D film)à vooral belangrijk in visueel begeleiden van fijne bewegingen van de handen en vingers. De meeste neuronen in de striate cortex zijn binoculair= ze reageren op visuele stimulatie van beide ogen. hebben vaak ook responspatronen die bijdragen aan diepteperceptie: De cellen reageren het krachtigst wanneer elk oog een stimulus ziet in een licht verschillende locatie. à de neuronen reageren dus op retinale ongelijkheid =een stimulus die beelden produceert op licht verschillende delen van de retina van elk oog àprecies de informatie die nodig is voor stereoscoptische visieà elk oog ziet een driedimensionele scène licht anders en de aanwezigheid van retinale ongelijkheid duidt verschillen aan in de afstand van object tot observator.

DUS objecten gelokaliseerd op verschillende afstanden van de observator, zullen anders vallen op de 2 retina’s 1.5 Kleur Informatie van kleurgevoelige gangliacellen wordt doorgegeven via de parvocellulaire (en koniocellulaire) lagen van het corpus geniculatum laterale. In de primaire visuele cortex komt die info bij elkaar in speciale gegroepeerde cellen = ‘cytochrome oxidase blobs’ = COblobs. (want bevat hoog niveau CO, wat wijst op hoge metabole rate, is de centrale regio van een module van de primair visuele cortex, bevat golflengte-gevoelige neuronen) Wanneer we een stuk van de primair visuele cortex=V1 en de visuele associatie cortex= V2 zien merken we dat de visuele cortex vlekken (blobs) vertoont, en de associatie cortex vertoont 3 types van strepen (dikke, dunne en bleke) Dus blob (met CO) in V1à dunne strepen in V2à reageren op informatie over kleur Interblob in V1à bleke en dikke strepen in V2 àreageren op informatie over oriëntatie, spatiale frequentie, beweging en retinale ongelijkheid. Receptieve velden in V2 zijn veel groterà misschien ontvangt een V2 cel input van meerdere V1 cellen. --> neuronen in de primaire visuele cortex reageren op verschillende kenmerken van een visuele stimulus, blob reageert bijvoorbeeld op kleur, anderen op oriëntatie (oriëntatie, beweging, ruimtelijke frequentie, retinale ongelijkheid en kleur) Opm: In V2 zijn er sommige oriëntatiegevoelige neuronen die op stimuli reageren met ’n oriëntatie in het ene deel van het receptieve veld en een verschillende oriëntatie in de rest van het veld: herkennen dus meer complexe stimuli, zoals hoeken e.d. 1.6 Modulaire organisatie van de primaire visuele cortex De hersenen bestaan uit verschillende modules (verschillen in grootte: van honderdduizend tot een paar miljoen neuronen). Elke module krijgt info van andere modulen, voert er vervolgens enkele bewerkingen op uit en zendt zijn resultaten door naar de volgende modules. De primaire visuele cortex is verdeeld in ongeveer 2500 modules met elk ongeveer 150 000 neuronen. De neuronen in elke module zijn gewijd aan de analyse van verschillende functies die zijn opgenomen in een zeer klein deel van het gezichtsveld. --> gezamenlijk krijgen deze modules info van het hele gezichtsveld. Input van de parvocellulaire en magnocellulaire laag van de LGN (corpus geniculatum laterale) wordt ontvangen door verschillende sublagen van de primaire visuele cortex. Parvocellulaire input wordt ontvangen door laag 4C B (hier bevinden zich blobs in) en magnocellulaire input door 4C a. Elke module bestaat uit 2 segmenten, elk segment omvat 1 CO blob. Parvocellulair systeem is enkel te vinden bij primaten. Ontvangen informatie van verschillende types van de gangliacellen, die verbonden zijn met verschillende types bipolaire cellen en fotoreceptoren. Alleen zij ontvangen info over golflengte van kegeltjes. Hoge spatiale resolutie en lage temporele. Kunnen goed details detecteren, maar trage respons. Magnocellulair systeem is kleurenblind , detecteert smalle contrasten tussen licht en donker. Ook zeer gevoelig voor beweging. blobs - meesten gevoelig voor kleur en allen voor lage spatiale frequentie - relatief ongevoelig voor andere kenmerken - relatief grote receptieve velden

- monoculair, ontvangen slechts uit 1 oog Buiten de CO-blobs : - neuronen zijn gevoelig voor oriëntatie, beweging, ruimtelijke frequentie en binoculaire ongelijkheid. - meesten reageren niet op kleur. -Elke helft van een module krijgt input van 1 oog, maar de circuits binnen de module combineren de info van beide ogen. Dus de meeste neuronen binnen een module zijn binoculair + afhankelijk van hun locatie binnen de module ontvangen ze variërende input van elk oog ->Zie fig 6.29 p 191 -alle neuronen in een module analyseren info van dezelfde regio van het visuele veld (hun visuele velden overlappen dus) -in een module zitten zowel simpele als complexe cellen, maar alle oriëntatiegevoelige cellen op 1zelfde lijn reageren op dezelfde oriëntatie. (zie tekening, op 1e lijn allemaal loodrecht, op volgende schuin,.. ) -bij elke lijn in een module hebben die cellen dezelfde oculaire dominantie = zelfde percentage van input van elk van de ogen. (de eerste lijn krijgt een percentage van links en een percentage van rechts binnen, de 2e lijn ook,..) Neuronen in de CO-blobs reageren op lage frequenties, maar zijn gevoelig voor kleine verschillen in helderheid. Neuronen buiten de blobs zijn gevoelig voor een ruimtelijke frequentie die varieert met de afstand van ( het midden van) de dichtstbijzijnde blobs àhogere frequentie wordt geassocieerd met grotere afstand Neuronen van de interblob zijn ook minder gevoelig voor contrast ( Het verschil tussen de lichte en donker vlekken van de sine-wave roosters moet groter zijn voor deze neuronen dan voor neuronen binnen de blobs). DUS: De primaire visuele cortex bestaat uit 6 lagen en verschillende sublagen. De primaire visuele cortex verkrijgt visuele info van de magnocellulaire (oriëntatie en parvocellulaire (kleur) lagen van de dorsale corpus geniculatem laterale. Deze info wordt op zijn beurt doorgestuurd naar de ‘visuele associatie cortex’ = V2. De primaire visuele cortex is georganiseerd in modules rondom CO-blobs paren (deze COblobs bestaan uit CO, een enzym gevonden in de mitochondria). De visuele associatiecortex: analyse van visuele informatie Informatie van primaire visuele cortex moet gecombineerd worden (want elke module gaat maar over een heel klein deeltje van het visuele veld), dit gebeurt hier. Extrastriate cortex= regio van de visuele associatiecortex, die de primaire visuele cortex omringt. Ontvangt axonen van de primair visuele cortex en van de superieure colliculi en projecteert op de inferieure temporele cortex. Bestaat uit verschillende regio’s, elk behoudt 1/meer onafhankelijke mappen van het visuele veld. Elke regio is gespecialiseerd, bevatten neuronen die reageren op specifieke kenmerken van visuele informatie (oriëntatie, beweging,..) Regio’s zijn hiërarchisch georganiseerd, beginnend met primaire visuele cortex Elke regio ontvangt informatie van regio onder hem in de hiërarchie, analyseert deze en verzendt het resultaat naar regio’s die hoger in de hiërarchie staan (sommigen ook in de omgekeerde richting, maar zijn in de minderheid)

Onderzoek: pathways die hiërarchie opreizen en terugkoppelen(fig 6.31, p 193): Plaatje met 1zelfde grote bol op 2 verschillende plaatsen getoond, 1e lijkt verder te staan, daardoor lijkt deze groter. In hersenen: 1. Verdere bol activeert grotere opp in primaire visuele cortex 2. perceptie van afstand gebeurt niet in de striate cortex, maar in de visuele associatiecortex DUS: de hogere niveaus kunnen terug feedback geven op de primaire visuele cortex en de activiteit daar aanpassen. Veel neuronen in zowat alle regio’s van de visuele cortex zijn verantwoordelijk voor binoculaire ongelijkheid. Dan: visuele associatiecortex wordt in 2 verschillende paden opgedeeld, ventrale stroom en dorsale stroom:  Occipitotemporale pathway: ('what'-stream)= ventraal -Staat in voor stimulusidentificatie (wat is het object en welke kleur heeft het) -ontvangt gelijkwaardige input van magnocellulair en parvocellulair systeem - systeem van ‘interconnected’ regio’s van de visuele cortex die betrokken zijn bij de perceptie van vorm, begint bij primair visuele cortex en eindigt met inferieure temporele cortex ( hoogste niveau van ventrale stroom, betrokken in perceptie van objecten, inclusief lichamen en gezichten) -de neuronen hier die gevoelig zijn voor binoculaire ongelijkheid, reageren op contouren van drie-dimensionale objecten. -informatie over kleur wordt in deze regio’s geanalyseerd Belangrijke knooppunten: - area V4 - fusiforme cortex (met de fusiforme face area) -eindigt in de inferieure temporale cortex - parahippocampale cortex (met de parahippocampale place area) Naarmate men verder komt: neuronale codering en de differentiatie MINDER in termen van elementaire stimulus eigenschappen MEER in termen van stimuluscategorie en stimulusidentificatie Receptieve velden worden ook groter, zodat in meer anterieur gelegen deel (zoals IT) de receptieve velden bijna bilateraal zijn 

Occipitopariëtale pathway: ('where'-stream)= dorsaal

-Staat in voor stimuluslokalisatie (waar is het object gelokaliseerd en snelheid en richting van beweging) -ontvangt vooral input van magnocellulair systeem. -systeem van ‘interconnected’ regio’s van de visuele cortex die betrokken zijn bij de perceptie van spatiale locatie, begint bij primair visuele cortex en eindigt bij posterieure Pariëtale cortex (hoogste niveau van dorsale stroom, betrokken bij perceptie van beweging en spatiale lokatie).

-wanneer neuronen gevoelig voor binoculaire ongelijkheid, reageren op grote, uitgebreide visuele oppervlaktes. Belangrijke knooppunten: - occipitopariëtale sulcus - lobulus parietalis superior - lobulus parietalis inferior -V5: staat in voor de analyse van beweging (sommigen slagen V2 over en gaan rechtstreeks naar V5) (zie fig en tabellen p 194-195) Perceptie van kleurà ventrale pathway -informatie wordt geanalyseerd in de regio’s van de visuele associatiecortex die de ventrale stroom omvatten. Onderzoek met laboratoriumdieren: Bij apen: CO blob in V1àdunne strepen in V2à V4 V4: veel complexer dan neuronen in V1 of 2, reageren namelijk op verschillende golflengtes Kleurconstantie: kleur van een oppervlak lijkt dezelfde, ook wanneer er sprake is van verschillende belichtingà ons visueel systeem compenseert voor verschillende lichtbronnen, dit door de kleurcomposities op elk punt van het visueel veld te vergelijken met de gemiddelde kleur van de volledige scène (wanneer bv zeer hoog level van lange golflengtesàdan wordt dat wat verminderd) àbasis hiervoor: ongewoon secundair receptief veld: een grote regio die het primair veld omringt. Wanneer stimulus hierop komt, reageert het neuron niet, maar kan wel de reactie van de neuron op een stimulus gepresenteerd in het primaire veld onderdrukkenà reageren op bepaalde golflengtes van licht, maar trekken (subtracted) het aandeel van golflengtes dat aanwezig was in de achtergrond hieraf. DUS schade aan V4 verstoort kleurconstantie: experiment: inderdaad, maar konden toch nog kleuren discrimineren onder constante verlichting, dus een andere regio moet ook bij kleurvisie betrokken zijn. àeen deel van de inferieure temporele cortex hier vlak voor (bij apen: TEO) speelt een kritische rol bij kleurdiscriminatieàwanneer dit beschadigd, serieuze gebreken in kleurdiscriminatie, wel beperkt tot gebrekkige kleurperceptie (konden wel discrimineren tussen verschillende tinten grijs) Neuronen in V4 reageren op specifieke kleuren, sommigen ook op gekleurde barren van een specifieke oriëntatieà dus V4 is niet alleen betrokken bij analyse van kleur, maar ook bij die van vorm glob: smalle regio’s in visuele associatiecortex, sterk geactiveerd door veranderingen in kleur van visuele stimuli. Vooral gevoelig voor kleur, zwakke gevoeligheid voor vorm interglob: de neuronen buiten deze globs reageren niet op kleur, maar op vorm. DUS gevoelig voor 1 van beiden. Verspreid over heel de visuele associatiecortex, daarom kunnen alleen grote hersenletsels serieuze verstoringen in kleurperceptie veroorzaken. Onderzoek bij mensen: Letsels bij bepaalde gebieden van de menselijke extrastriaire cortex leiden tot kleurverlies (kunnen kleuren zelfs niet meer herinneren of inbeelden, zonder probleem met visuele

scherpte (vgl met zwart-wit film)=cerebrale achromatopsie à komt door schade aan V8 van de visuele associatiecortex Relevantie onderzoek aap TEO: bij mensen speelt de analoge regio ook een kritische rol in kleurperceptie (via fMRI ontdekt) V8 genoemd (ook linguale en fusiforme gyri zitten hierin) de vaardigheid om verschillende kleuren te onderscheiden zorgt ervoor dat we verschillende objecten kunnen onderscheiden in de omgeving. Informatie van kleur moet gecombineerd worden met andere vormen van informatie. Perceptie van vormàventrale pathway Neuronen in de primaire visuele cortex gevoelig voor oriëntatie en spatiale frequentieà area V2 (visuele associatiecortex), bevat ventrale stroom. Studies bij laboratoriumdieren: Inferieure temporale cortex (ventraal gedeelte temporale lob, einde ventrale stroom): herkenning van visuele patronen en identificatie van objecten. Hier komen vorm en kleur samen en worden er 3 dimensionele beelden bereikt. Herinnering: analyse visuele informatie verloopt hiërarchisch. V1 is betrokken bij de analyse van elementaire aspecten van informatie in zeer smalle regio’s van het visuele veld. Daaropvolgende regio’s analyseren steeds meer complexe karakteristieken en de receptieve velden die ze analyseren worden groter. Inferieure temporale cortex bestaat uit: Posterieur gedeelte TEO: receptieve velden zijn groter dan die van V4 anterieur gedeelte TE: receptieve velden zijn de grootste (vaak hele contralaterale helft) àschade hieraan: beperkingen bij visuele discriminatie àreageren het beste op 3dimensionele objecten (zelfs al veranderen deze van grootte, worden ze bedekt,..) en minder goed op simpele stimuli. DUS: herkenning objecten eerder dan specifieke kenmerken àom deze te kunnen detecteren: leren (evidentie: neuronen reageren wel op vertrouwde objecten, maar niet op onbekende) Onderzoek bij mensen vooral mensen met hersenschade aan visuele associatiecortex  Visuele agnosie: deficit in visuele perceptie, maar niet blind. kunnen geen stimulus identificeren, zelfs al kunnen ze wel details percipiëren. Veroorzaakt door schade aan visuele associatiecortex die bijdraagt aan ventrale stroom. àVaak voorkomend symptoom: prosopagnosie: onvermogen om gezichten te herkennen (weten wel dat ze naar gezicht kijken, maar herkennen niet wiens gezichtàkunnen niet die configuratie van kenmerken herkennen die een gezicht identificeren) Wanneer schade aan specifieke regio’s in ventrale stroom: verhinderen het herkennen van specifieke categorieën van visuele stimuli (maar schade natuurlijk meestal niet beperkt tot 1 regio). Want verschillende regio’s geactiveerd bij het zien van verschillende categorieën van visuele stimulià maar in onderzoek zijn maar 3 specifieke regio’s gevonden:1 voor scènes (PPA), 1 voor lichamen (EBA), 1voor gezichten (FFA) Mensen met prosopagnosie: schade aan Fusiforme Face Area (in fusiforme gyrus aan basis temporale lob (via fMRI)) à evidentie doordat gebied harder oplicht bij gezichten dan enig andere categorie + man met visuele agnosie voor objecten, maar niet voor gezichten + visuele cues gecorreleerd met gezichten kunnen FFA activeren (bv foto’s die aanwezigheid gezicht suggereren)àwordt waarschijnlijk ook beïnvloed door geleerde informatie. +ook op gelijkaardige locatie bij apen: reageert op gezichten apen en mensen

Ontstaan? Natuurlijke selectie<->ervaring Evidentie: PRO ervaring -Herkenning van specifieke complexe stimuli door mensen die hierin gespecialiseerd zijn (experts) wordt ook verstoord door defecten die prosopagnosie veroorzaken (bv boeràkoeien herkennen, vogelliefhebberàverschillende soorten vogels)àwanneer vogel/auto experts beelden van vogels/auto’s zienàFFA geactiveerd (itt tot bij niet-experten) Daarom suggestie voor flexible fusiform area -(functional imaging studie) hogere activatie FFA bij gezichten van eigen ras+ meer accuraat in het herkennen van gezichten van eigen rasàmeer ervaring met leden van eigen ras. 2 vragen: 1. Is analyse van gezichten de enige functie van de regio (zie boven)? - activatie van FFA bij het zien van “Greebles” (?) door Greeble-expert MAAR greebles lijken op gezichtenàslechte keuze van stimuli - kleine deeltjes die zouden reageren op objecten anders dan gezicht (maar kritiek op deze studie omwille van technische redenen) 2.Relatieve rol van genetisch voorgeprogrammeerd zijn t.o.v. ervaring? -Relatieve grootte van LOC (reageert op andere objecten) is zelfde bij kinderen als bij volwassenen terwijl linker FFA pas volledige grootte in volwassenheid bereiktàrol van ervaring: mogelijkheid om gezichten te herkennen is een geleerde vaardigheid. -baby’s hebben een voorkeur voor stimuli die op gezichten lijken (bovendien vooral voorkeur voor diegenen in normale oriëntatie met belichting van boven, zoals ze normaal gezichten zien) àzou gecontroleerd zijn door een snelle, lage-spatiale-frequentie, subcorticale pathway aanwezig in pasgeboreneàblijft ook behouden bij mensen met prosopagnosie waardoor ze wel realiseren dat ze naar een gezicht kijkenàzorgt ervoor dat baby’s naar gezicht kijken, dat voor het versterken van de sociale band met andere mensen zorgt+ontwikkeling van gezichtsgevoelige circuits vergemakkelijkt. -ervaring van gezichten zeer vroeg in leven zien is kritiek voor het herkennen van gezichten later àmensen met congenitale cataract die slechts licht en donker de eerste maanden zien kunnen later veel slechter faciale verschillen herkennen. -wanneer baby cataract in 1 oog: enkel doorgezonden naar contralaterale visuele cortex (is niet zo bij volwassenen) dus andere hemisfeer krijgt geen visuele informatie dan. àWanneer cataract in linkeroog, geen visuele informatie in rechterhersenhelft, waar rechter fusiforme gyrus zich bevindt en bijgevolg moeite met discrimineren van gezichten. Baby’s met cataract in rechteroog geen problemen met discrimineren gezichten. -mensen met autisme: beperking in het vermogen om gezichten te herkennen en kijken naar gezichten zorgt voor falen activatie fusiforme gyrus. Verklaring:gebrek aan interesse in andere mensen veroorzaakt door breinabnormaliteiten, zorgt voor het gebrek aan motivatie dat normaal het verwerven van expertise in gezichten herkennen promoot 3 manieren waarop we gezicht herkennen: -verschillen in kenmerken (ogen, neus, mond,..) -verschillen in contour (vorm gezicht) -verschillen in configuratie van kenmerken (plaatsing van neus, ogen en mond)àmoeilijkste te detecteren, is hetgeen waar mensen met vroege visuele deprivatie problemen mee hadden. Extrastriate Body Area (posterieur tov FFA, overlappen gedeeltelijk): vooral actief wanneer silhouetten, tekeningen, foto’s van lichamen of lichaamsdelen (niet bij “scrambled” lichamen) Evidentie: Meeste respons op onthoofde lichamen en lichaamsdelen

+Met TMS (transcraniale magnetische stimulatie) EBA verstoordàtijdelijk onvermogen om lichaamsdelen te herkennen Parahippocampale Place Area (regio van de ‘limbic cortex op de mediale temporale lob): geactiveerd bij zicht van scènes en achtergronden. (niet afhankelijk van objecten binnen scene) Evidentie: gevalstudie: visuele agnosie voor objecten, maar kon scènes herkennenà Functional Imaging: activatie intacte PPA Maar je hebt natuurlijk ook regio die vormen herkent die niet in deze categorieën vallen en reageert op een variëteit van objecten en vormen(= lateraal occipitaal complex). Perceptie van spatiale locatie (p 206) àdorsale stroom Pariëtale lob: betrokken bij spatiale en somatosensorische perceptie, ontvangt hiervoor visuele, auditieve, somatosensorische en vestibulaire informatie. Schade hieraan zorgt voor verstoren performantie op verschillende taken die het percipiëren en onthouden van locatie van objecten en controleren van bewegingen ogen en ledematen vereisen. Dorsale stroom van visuele associatiecortex eindigt in de posterieure Pariëtale cortex. Volgens Goodale is de primaire functie: acties leiden i p v spatiale locatie percipiërenà beter HOE stroom i p v WAAR want Visuele cortex posterieure parietale lob is verbonden met regio frontale lob betrokken bij het controleren van oogbewegingen, reikbewegingen (reaching) door ledematen en grijpbewegingen. Bovendien wanneer primaire rol is om bewegingen te geleiden, moet ze nog altijd betrokken zijn bij locatie van objecten, want hoe kan je anders bewegingen daar naartoe geleiden+ informatie over grootte en vorm objecten, want je moet ze kunnen oppakken e.d. Evidentie: - Wanneer schade aan de dorsale stroom: deficit in visueel geleidde bewegingen. Gevalstudie: geen probleem met herkennen van objecten (en ook grootte), maar wel met ze oppakkenà kon haar handen niet aanpassen tot de juiste afstand om die zaken op te pakken. - Andere: visuele agnosie door schade aan ventrale stroom: kon verschillende groottes niet onderscheiden, maar haar handen wel zo aanpassen om ze op te nemen. Functional imaging studie: regio van ventrale stroom reageert op paren van stimuli die verschillen in vorm, maar niet op hetzelfde object, getoond in verschillende oriëntaties <-> bij dorsale stroom regio’s juist omgekeerde: wel op verschillende oriëntatie reageren, niet op verschillende vorm. Functional-imaging studie: foto’s van 2 verschillende types objecten: ‘graspable ones’ en ‘non-graspable ones’. Dorsale stroom reageerde weer wel op verschillende oriëntaties, maar niet op identificatie objecten MAAR enkel op verschillende oriëntaties van stimuli die een persoon kan oppakken, niet tussen oriëntaties van stimuli die niet opgepakt kunnen worden. Exp. dat belang van communicatie tussen dorsale en ventrale stroom van visueel systeem aantoont: kinderen laten spelen met groot speelgoed (glijbaan , stoel,..) erna komen ze kamer terug binnen en is dit speelgoed vervangen door miniatuurversies. Result: kinderen deden alsof het nog steeds de grote versies waren (probeerden op glijbaan te klimmen, op stoel te gaan zitten,..) Verklaring: incomplete maturatie van connecties tussen dorsale en ventrale stroom. Ventrale stroom herkent identiteit objecten en dorsale stroom herkent de grootte, maar de informatie tussen deze systemen wordt hier nog niet goed gedeeld.

In de intrapariëtale sulcus (einde dorsale stroom van de visuele associatiecortex, betrokken bij locatieperceptie, visuele aandacht en controle van oog- en handbewegingen) 5 regio’s (volgens Single-unit studies met apen en functional-imaging studies bij mensen): AIP: anterieure intrapariëtale sulcus à visuele controle van grijpen en manipuleren handbewegingen LIP: laterale IPS àvisuele aandacht en controle saccadische oogbewegingen VIP: ventrale IPS àvisuele aandacht en controle saccadische oogbewegingen àvisuele controle van reiken en wijzen CIP: caudale IPS àperceptie van diepte van stereopsis MIP: mediale IPS àvisuele controle van reiken en wijzen BELANG VISUELE CORTEX: 25 procent van de cerebrale cortex is hieraan gewijd. ZIE TABEL 6.3 pagina 208-209!! Hoofdstuk geheugen: Leren: aanpassen aan omgeving: gepast gedrag in gepaste situatie Perceptueel leren: leren om iets te herkennen (niet om iets te doen wanneer aanwezig) àleren om nieuwe stimuli te herkennen àleren om veranderingen/variaties in vertrouwde stimuli te herkennen Relationeel leren: meer complexe vormen van perceptueel leren àleren dat bepaalde stimuli gevonden worden in bepaalde locaties/contexten/in de aanwezigheid van andere stimuli àleren en herinneren episodes (=opeenvolgingen van gebeurtenissen, die plaatsvinden op een bepaald tijdstip en plaats) 1. 1.2.

Perceptueel leren Leren om stimuli te herkennen

Objecten worden visueel herkend door circuits van neuronen in visuele associatiecortex. àzeer snel àzeer grote hoeveelheid Evidentie:mensen 10 000 kleurslides getoond, meeste na weken nog herkend Evidentie: andere primaten kunnen items herinneren die ze enkele seconden gezien hebben. Deze ervaring verandert de respons van neuronen in de visuele associatiecortex Herhaling(zie fig 13.8, p455) : visuele stimuliàlaterale geniculate nucleusàprimaire visuele cortexà visuele associatiecortex à Dorsale stroom: perceptie van locatie van objecten: waar àventrale stroom: objectherkenning: wat Evidentie: wanneer schade aan inferieure temporale cortex: niet meer discrimineren tussen verschillende visuele stimuli. Kunnen dan dus vertrouwde, alledaagse objecten niet meer herkennen. Perceptueel leren zorgt voor veranderingen in synaptische verbindingen in de visuele associatiecortex die zorgt voor nieuwe neurale circuits. Wanneer later dezelfde stimulus opnieuw gezien wordt, wordt hetzelfde patroon van activiteit doorgedragen naar de cortex.

Deze activiteit zorgt voor herkennen van stimulus. Wanneer we iets herkennen activeert de sensorische input dus deze neurale circuits. Evidentie: apen getraind om kleine verschillen in visuele stimuli te detecteren, wanneer de plaatjes geprojecteerd werden op een specifiek deel van de retina. Resultaat: konden veel smallere verschillen detecteren dan bij begin training, MAAR niet wanneer de patronen geprojecteerd werden op een ander deel van de retina -single neuron electrode recording: responseigenschappen van de neuronen die informatie krijgen van het getrainde deel van de retina: gevoelig voor kleine verschillen in stimuliàalleen deze neurale circuits waren aangepast door de training. Evidentie: wanneer visuele en auditieve associatiecortex gestimuleerd (tijdens operatie) rapporteren patiënten herinneringen van beelden/geluiden. Evidentie: Schade aan de regio’s betrokken bij visuele perceptie verhinderen de mogelijkheid om visuele stimuli te herkennen en verstoren het geheugen van visuele eigenschappen van vertrouwde stimuliàgevalstudie: schade aan rechter fusiforme gyrus. Deed het slecht bij taken waarbij zij visuele eigenschappen moest teken/beschrijven. Andere cognitieve vaardigheden waren normaal. Wanneer controlepp dit moesten doen: activatie in gebieden die bij haar beschadigd waren. Specifieke soorten van visuele informatie kunnen specifieke regio’s van de visuele associatiecortex activeren. -MT/MST= essentiële rol in perceptie van beweging Evidentie: foto’s die beweging impliceren, maar geen foto’s waar mensen stil op staan, activeren dit gebied. Evidentie: Wanneer mensen gevraagd naar visuele, auditieve, tactiele en gustatoire informatie activeert dit regio’s van de associatiecortex betrokken in de perceptie van de relevante zintuiglijke informatie. Bv vragen naar tactiele informàactivatie somatosensorische cortex. 1.2. Perceptueel kort termijn geheugen Herkenning: stimuli zien en gepaste respons makenàrespons moet soms uitgesteld worden, zelfs tot na de stimulus niet meer zichtbaar is. Bv een perceptie vergelijken met het korte termijngeheugen van iets anders dat je juist gezien had. Korte termijn geheugen: geheugen voor een stimulus dat slechts kort duurt, vaak slechts enkele seconden. Korte termijn geheugen van een stimulus houdt activatie van betrokken neurale circuits in (of andere circuits die hiermee verbonden zijn). Deze activatie blijft voortduren tot na de stimulus verdwenen is. DUS: leren: veranderingen in synaptische sterkte van betrokken neurale circuits Herkennen: activatie van deze neurale circuits Herinneren: voortdurende activatie Evidentie: Functional Imaging studies: retentie van specifieke types van korte termijn visuele herinneringen zorgen voor activatie van specifieke regio’s van de visuele associatiecortex (verschillende regio’s in ventrale stroom). àFFA: betrokken bij herkennen van gezichten àPPA: betrokken bij herkennen van plaatsen Want wanneer delayed matching-to-sample taak (stimulus getoond, na delay moet men uit alternatieven kiezen welke dezelfde is als de sample)

Korte termijn herinnering van gezichten activeert FFA, van plaatsen PPA Evidentie: transcraniale magnetische stimulatie (elektr verstoort neurale activiteit) van de visuele associatiecortex verstoort visuele perceptie. àwanneer ventrale stroom versoord: korte termijn geheugen voor visuele patronen verstoord (abstracte figuren) àwanneer dorsale stroom verstoord: korte termijngeheugen voor locatie verstoord (locatie van witte rechthoeken) MAAR neurale circuits verantwoordelijk voor het leren herkennen van bepaalde stimuli liggen niet alleen in de sensory association cortex, maar ook in andere breinregio’s, met name in de : PREFRONTALE CORTEX. Deze zou de informatie die moet onthouden worden manipuleren en organiseren, strategieën voor ophalen verzinnen en uitkomsten van processen monitoren. Evidentie: functional imaging studie: steeds 3 woorden verticaal gezet. Boven elke set stond: herhalen of Reorganiseren (volgens relatieve gewicht). Na uitstel kregen ze een woord hiervan te zien met een nummer. Moesten zeggen of dit nummer overeenkwam met de plaats in de volgorde. Result: dorsolaterale prefrontale cortex was geactiveerd bij re-order taken. Bovendien konden ze woorden van re-order trials het beste herinneren, wanneer deze voorzien waren van het meeste activiteit in de breinregio. 1. Relationeel leren. Complexe vorm van leren (herinneringen van gebeurtenissen, episodes,plaatsen). Meeste herinneringen zijn gerelateerd aan andere herinneringenàNeurale circuits zijn dan verbonden met circuits in verschillende delen van het brein. 2.1.

menselijke anterograde amnesie

anterograde amnesie: onvermogen om nieuwe informatie te leren (kan gebeurtenissen die in ’t verleden voor breinschade gebeurd zijn onthouden, maar niet gebeurtenissen na breinschade) of beter: onvermogen om relationele informatie te leren àperceptueel leren, stimulus-respons leren en motorleren zijn nog intact! Opmerking: vaak ook een retrograde amnesie component (onvermogen om dingen te herinneren die voor breinschade gebeurd zijn) Oorzaken: - Korsakoff syndroom: ernstige anterograde amnesie, meestal gevolg van alcoholmisbruik. -schade aan de temporale lobben (bilaterale verwijdering van de mediale temporale lobbenàzelfde symptomen als bij korsakoff’s syndroom) Vb: H.M. àzuivere anterograde amnesie Conclusies op basis van H.M.: 1. Hippocampus is niet locatie van lange-termijn-geheugen/ophalen lange termijn herinneringen (kon nog gebeurtenissen van vroeger herinneren) 2. Ook niet locatie van onmiddelijke, korte-termijn herinneringen (kon nog conversaties voeren) 3. Hippocampus is wel betrokken bij het overbrengen van onmiddelijke, korte termijn herinneringen (neurale activiteit) naar lange-termijn herinneringen (permanente verandering in neuron)à consolidatie zou niet plaatsvinden

àrol van hippocampus in geheugen=consolidatie MAAR te simplistisch WANT: 1. Gespaard in perceptueel leren Evidentie: herkennen van gebroken tekeningen gebeurt steeds sneller, zelfs behouden paar maanden later (wel niet zo goed als bij normale controle subjecten) Evidentie: wanneer onbekende melodie gehoord, later voorkeur voor deze melodie dan voor andere. Evidentie: gaven foto van 2 mannen, over 1e werd gezegd dat hij goed was, over andere dat hij gemeen was. Na 20 dagen opnieuw getest: bleken voorkeur voor goede man te hebben. 1. Gespaard in stimulus-respons leren: Evidentie: klassieke conditionering ‘eye-blink’, zelfs na 2 jaar nog behouden: leerde het dan in 1/10e tijd van de 1e keer. Evidentie: ook instrumentele conditionering (kreeg geld wanneer juist visueel gediscrimineerd) 1. Gespaard in motorisch leren: Evidentie: aangeleerde volgorde van knoppen duwen in een seriële reactietijd taakàmoesten knoppen naduwen, volgorde was niet random, werden met oefening steeds beter in de taak. Evidentie: variëteit van taken zoals weven, joystick bedienen,.. leerde bij door oefening. Terwijl konden de patiënten nooit herinneren dat ze de taak al uitgevoerd hadden. Daarom verschil tussen declaratief en niet-declaratief geheugen (organisatie van leerproces bestaat al minstens uit 2 grote categorieën van herinneringen). Declaratief geheugen: expliciete geheugen, bewuste ophaling van feiten, gebeurtenissen of specifieke stimuli, herinneringen van gebeurtenissen en feiten waarover we kunnen denken en praten, verbaal dus, afhankelijk van hippocampale formatieà hetgeen waar mensen met anterograde amnesie problemen mee hebben Niet-declaratief geheugen: impliciet geheugen, bijvoorbeeld perceptueel, stimulus-respons en motorisch lerenàautomatisch, heeft geen vrijwillige pogingen nodig, controleert gedrag. Het verwerven van specifiek gedrag en vaardigheden behoort hier dus toe (je hoeft ze niet kunnen beschrijven om ze uit te kunnen voeren, je hoeft je er niet eens bewust van te zijn) Evidentie: E.P. leerde wanneer hij moest kiezen tussen paren om steeds naar een bepaald object te wijzen. Hij had hier geen expliciet geheugen voor “het lijkt gewoon alsof dat de goede is” àleerde dus niet-declaratieve stimulus-responstaak zonder hierover declaratieve herinneringen te hebben. (zie tabel p 470, 13.1) Hersenregio’s -bij perceptueel leren: zintuiglijke regio’s cerebrale cortex -stimulus-respons en motorisch leren: basale ganglia Evidentie: wanneer ziekte van de basale ganglia, problemen die kunnen toegeschreven worden aan moeilijkheden met het leren van automatische responsen.

bv Parkinson, ziekte van Huntingtonàfalen in leren van instrumentele conditioneringstaak en in leren van opeenvolging van knoppen duwen 2.2.

Anatomie van anterograde amnesie

Hersenschade die anterograde amnesie produceert: schade aan Hippocampus of de regio’s die voor input van hippocampus zorgen of output ervan ontvangen. Hippocampale formatie: -dentate gyrus -CA fields van de hippocampus zelf -subiculum Input hippocampale formatie: Enthorinale cortex (axonen hiervan eindigen in dentate gyrus, CA 1 en CA3), krijgt zelf input van amygdala, limbische cortex en neocortex. Ofwel direct of indirect via perirhinale cortex en parahippocampale cortex (zie fig 13.31, p 471) Perirhinale cortex en Parahipppocampale cortex Zijn dus regio’s van de limbische cortex, aanliggend bij de hippocampale formatie die informatie tussen entorhinale cortex en andere breinregio’s verzorgt. Entorhinale cortec, perirhinale cortex en parahippocampale cortex: samen: limbische cortex van de mediale temporale lob. Krijgt ook input via the fornix: deze inputten selecteren en moduleren functies van de hippocampale formatie àdopaminerge axonen van ventral tegmental area, serotonerge axonen van de raphe nuclei, noradrenerge aconen van de locus coeruleus en acetylcholinerge axonen van raphe nuclei. Fornix verbindt ook mammillary bodies (zitten in posterieure hypothalamus) met hippocampale formatie. Bij korsakoff syndroom: degeneratie mammillary bodies. (zie fig, p 472, 13.32) Output CA1 field en subiculum, ook via enthorinale,parahippocampale en perirhinale Cortex naar dezelfde regio’s die voor input zorgen. DUS: schade aan hippocampale formatie zorgt voor anterograde amnesie Evidentie: gevalstudie R.B. en anderen: anterograde amnesieàna dood onderzoek: CA1 field verdwenen, neuronen ervan gedegenereerdàdoor periode van anoxie Evidentie: bij ratten en apen: schade aan CA1 fieldàanterograde amnesieàdoor anoxie Verklaring? CA1 regio is rijk in NMDA receptoren àsnelle verankering lange-termijnpotentiatieàflexibiliteit waardoor snel leren. àMAAR Wanneer metabolische storing (zoals anoxie) wordt er zeer veel glutamaat afgegeven. Dit stimuleert de NMDA receptoren, waardoor calcium wordt binnengelaten. Te veel calcium vernielt neuronen. Evidentie: wanneer NMDA receptoren geblokkeerd, is er een veel minder grote kans dat anoxie voor hersenschade zorgt. 2.3.

Rol van hippocampale formatie in consolidatie van declaratieve herinneringen

Hippocampus NIET locatie van korte/lange termijngeheugen WEL rol in het proces waardoor declaratieve herinneringen gevormd worden. Werking: Hippocampus krijgt informatie van sensory(=zintuiglijke?) en motor associatiecortex en van subcorticale regio’s (basale ganglia, amygdala). Het verwerkt deze informatie en door efferente connecties met deze regio’s past hij de herinneringen aan die daar geconsolideerd worden, door hen samen te linken zodat we de relatie tussen elementen van een herinnering herinneren. DUS zonder hippocampale formatie: individuele, geïsoleerde herinneringen zonder link, waardoor we geen episodes en contexten herinneren. àwanneer de hippocampus herinneringen aanpast terwijl ze gevormd worden, dan moeten ervaringen die leiden tot declaratieve herinneringen de hippocampale formatie activeren. Evidentie: picturale/spatiale informatie activeert rechter hippocampale formatie, verbale informatie activeert linker hippocampale formatie. -fMRI: plaatjes die de subjecten het best herinnerden, waren degenen die het meeste activatie veroorzaakte in de rechter hippocampale regio. -linker hippocampale formatie betrokken bij persoon’s vaardigheid om een lijst van woorden te onthoudenàdegenen met grootste activatie hadden het best woorden onthouden. Duur van retrograde amnesie lijkt samen te hangen met aandeel beschadiging van mediale temporale lob. -schade beperkt tot hippocampus: paar jaar -bijkomende schade entorhinale cortex: 10 à 20 jaar -merendeel mediale temporale lob: enkel nog herinneringen van zeer vroeg in ’t leven. àdus semantische herinneringen vroeg verworven in leven blijft gespaard (persoonlijke episodes/beschrijven vroegere buurt) Retrograde amnesie gaat terug tot een beperkte periodeàgeleidelijk proces door hippocampale formatie die de herinneringen naar andere plaats transformeert. DUS voor complete transformatie: hippocampale formatie nodig om deze herinneringen op te halen. Nadien kan ophalen gebeuren zonder hippocampale formatie, dus ook als hippocampale formatie beschadigd. Evidentie:foto’s, later herkennen of ze ze gezien hadden of niet. Eerst correleerde de mate van hippocampale formatie met herinneringen van foto’s. Maar naarmate tijd vorderdeàminder hippocampale activatie, terwijl de prefrontale cortex een rol begon te spelen bij correcte identificatie. Ophalen van herinneringen werd gedurende de tijd overgedragen van hippocampus naar prefrontale cortex. Maar waarschijnlijk hier niet opgeslagen, maar door zijn vele connecties met andere regio’s van de cerebrale cortex eerder betrokken bij het organiseren en linken van informatie ergens anders opgeslagen. MAAR: informatie werd hier al na 3 maanden overgedragen, terwijl amnesie enkele jaren teruggaat. Verklaring: het gaat dan over meer complexe herinneringen—>hebben de hippocampus misschien langer nodig. 2.4.

Episodische en semantische herinneringen

2 aparte vormen van declaratief geheugen

-semantische herinneringen: feiten, algemene ingormatie geen informatie over de context waarin deze geleerd. Minder specifiek. Kan geleidelijk geleerd worden. -episodische herinneringen: context, informatie over wanneer en onder welke condities en in welke volgorde een episode plaatsvondàspecifiek tov een bepaalde plaats en tijd, gebeurt slechts 1 keer. Moet ook in 1 keer geleerd worden. àbeiden hebben participatie hippocampus nodig,wanneer schade hieraan, amnesie voor beiden. Locatie -Episodische herinneringen: sensory association cortex (want geïntegreerde sequentie van perceptuele herinneringen en percepties vinden hier ook plaats) -semantische herinneringen: temporale lob, semantische dementie in het begin vooral door neocortex van de anterolaterale temporale lob Semantische dementie: in het begin neocortex van de anterolaterale temporale lob aangetast, mediale temporale lob en hippocampale formatie nog gespaard. Episodisch geheugenvoor recente gebeurtenissen kan gespaard blijven. Hippocampale formatie en mediale temporale lob zijn betrokken bij consolidatie en ophaling declaratieve herinneringen (en semantisch en episodisch), maar semantische herinneringen zijn opgeslagen in neocortex anterolaterale temporale lob. Evidentie: transcraniale magnetische stimulatie hiervanàsymptomen semantische dementie (= moeite met benoemen objecten en begrijpen betekenis van woorden) Evidentie: functional imaging: activatie bij tekening noemen taak. 2.5.

Spatial memory

Wanneer anterograde amnesie, niet in staat om informatie over locaties (kamers, huizen, wegen,..) te consolideren. Veroorzaakt door bilaterale mediale temporale lob lesies. Reeds significante beperkingen wanneer enkel rechterhemisfeer aangetast. Rol van hippocampus in spatiaal geheugen Evidentie: gevalstudie: schade aan rechter parahippocampale gyrus: kan zijn weg niet vinden in nieuwe omgeving. Evidentie: functional-imaging studies: rechter hippocampale formatie actief wanneer persoon navigatietaak uitvoert of zich deze herinnert àlondon taxi drivers die hun route beschrijven. BOVENDIEN was het volume van hun posterieure hippocampus groter dan bij controle subjecten en hoe langer in het beroep, hoe groter. Evidentie: dorsale hippocampus van ratten bevat plaats-cellen: neuronen die direct betrokken zijn bij navigatie Evidentie: fMRI: subjecten getraind om hun weg te vinden, wanneer spatiaal leren plaatsvond (door exploratie): activatie hippocampus, wanneer stimulus-respons leren plaatsvond (van ene herkenningspunt naar andere): activatie basale ganglia. Evidentie: fMRI: subjecten leerden een doolhof(?-àmaze) door spatiale cues of door responsstrategie. Bij eerste hippocampus geactiveerd, bij2e caudate nucleus. Evidentie: MRI: mensen die neiging hebben om spatiale strategie te volgen: groter dan gemiddelde hippocampus. En mensen die neigin hebben responsstrategie te volgen: grotere caudate nucleus.

Evidentie: hoe groter caudate nucleus en hoe kleiner hippocampus, hoe minder fouten bij performantie die alleen kan gedaan worden via responsstrategie. Hoofdstuk emotie 1. Angst 1.1. Onderzoek bij mensen (p 370) -specifieke responsen: hebben een doel -niet-specifieke responsen: responsen die gecontroleerd worden door autonome zenuwstelsel. Bij angst: verwijden ogen, hartslag stijgt, bloeddruk stijgt, ademhaling versnelt, stressgerelateerde hormonen worden vrijgelaten. Amygdala is betrokken bij emotionele respons in mensen Evidentie: stimulatie van verschillende delen van het brein produceerden autonome responsen die geassocieerd waren met angst (bv hypothalamus), maar enkel wanneer de amygdala gestimuleerd werd, rapporteerden de subjecten dat ze angst voelden Evidentie: schade aan amygdala doet emotionele respons dalen. Bij ratten en mensen gebrekkige verwerving van geconditioneerde emotionele respons dan. àbv ‘startle response’ (wordt opgewekt door plots geluid) is normaal groter wanneer men naar onaangename foto’s kijkt, dan wanneer men naar neutrale foto’s kijkt. Is niet het geval bij laesie amygdala. Meeste menselijke angsten worden sociaal verworven, niet door eigen ervaring met pijnlijke stimuli (bijvoorbeeld bij angst voor honden, vaak niet zelf gebeten, maar iemand anders angstig zien zijn voor hond) Evidentie: fMRI: wanneer men video laat zien van iemand die telkens schok krijgt bij het zien van een bepaalde stimulus (vierkant met een bepaalde kleur, bij de andere gebeurt niets). Na een aantal blootstellingen vertoont subject ook tekenen van angst (meer zweten) wanneer deze stimulus gepresenteerd wordt en wordt de amygdala harder geactiveerd dan. Mensen kunnen zelfs geconditioneerde angstrespons verwerven door een instructie. Evidentie: functional-imaging study: subjecten werden verteld dat ze een schok zouden krijgen bij het zien van een bepaalde kleur (=danger signal). Deze instructies waren genoeg om een angstrespons op te wekken en de activatie van de amygdala te verhogen wanneer de kleur verscheen. Bovendien interfereert schade aan de amygdala met ‘emotional enhancement’= effect van emotie op geheugenàgebeurtenissen die een sterke emotionele respons oproepen, worden beter herinnerd. Evidentie: gevalsstudie met degeneratie amygdala. Normaal herinneren mensen beter emotionele geladen delen van een verhaal, deze persoon vertoonde dit voordeel niet. Evidentie: Bij alzheimerpatienten die getuigen waren geweest van aardbeving: wanneer amygdala meer gedegenereerd, minder aardbeving onthouden. Evidentie: functional-imaging study. Moesten neutrale en emotional arousing films bekijken. Verhoogde activiteit in rechteramygdala wanneer emotional arousing films opgehaald, niet wanneer het ging over neutrale films. Bovendien die films het best onthouden die de hoogste activiteit in de amygdala veroorzaakte tijdens het kijken ernaar.

Evidentie:Woorden die bedreigende situaties omvatten verhogen de activiteit van de amygdala, terwijl de subjecten de woorden niet eens moesten lezen, maar wel hun kleur. Evidentie: wanneer schade aan auditieve associatiecortex, problemen met muzikale perceptie, maar men kan nog steeds de emotionele stemming van muziek onderscheiden, terwijl wanneer schade aan amygdala: kunnen geen enge muziek herkennen, wel gelukkige en droevige. Mediale prefrontale cortex is betrokken bij uitdoving van geconditioneerde emotionele respons. Uitdoving= door stimulus een aantal keren alleen aan te bieden, zonder vergezeld te worden van een aversieve stimulus, dooft de geconditioneerde emotionele respons uit. Evidentie: wanneer danger stimulus (kleur) een aantal keer alleen aangeboden, zonder schokken, geen geconditioneerde emotionele respons meer. DUS

activiteit amygdala: verwerven geconditioneerde emotionele respons Activiteit mediale prefrontale cortex: uitdoving (fig 11.4, p 372)

2. kwaadheid, agressie en impulscontrole 2.2. Onderzoek bij mensen (p 374-380) 

Rol van serotonine

Serotonerge neuronen hebben inhiberend effect op agressie. Evidentie: lage serotonine vrijlating is geassocieerd met agressie en antisociaal gedrag. Evidentie: mensen met persoonlijkheidsstoornissen onderzocht, degenen met laagste serotonerge activiteit hadden het meeste dichte familieleden met zelfde geschiedenis van gedragsproblemen. Evidentie: associatie tussen verschillen in genen verantwoordelijk voor serotonine transporters (reguleren aandeel serotonine) en reactie van amygdala op het kijken naar negatieve emoties. -hogere activiteit rechteramygdala gedurende deze taak, wanneer ze korte allel serotonine transporter bevatte. -Wanneer minstens 1 kort allel: hogere levels van angst en affectieve stoornissen (bv depressie). -PET scanner: wanneer hogere levels van transporter minder activatie van amygdala wanneer je kijkt naar emotionele gezichten. Veronderstelling: drugs die werken als serotonine agonist helpen antisociaal gedrag te reduceren. Evidentie: fluoxetine (=serotonine agonist) doet irritatie en agressiviteit verminderen



Rol van ventromediale prefrontale cortex

Vaardigheden voor analyse van sociale situaties zijn niet gelokaliseerd in specifiek 1 deel van de cerebrale cortex. MAAR de ventromediale prefrontale cortex (ligt aan de basis van de

anterieure frontale lobben, naast middenlijn) speelt een belangrijke rol in het reguleren van emotionele responsen in situaties. Bevat: orbitofrontale cortex subgenual anterior cingulate cortex Krijgt input van:

-dorsomediale thalamus -temporele cortex -ventral tegmental area -olfactory system -amygdala àgeeft aan wat er gebeurt in de omgeving en welke plannen gemaakt worden Output:

-cingulate cortex -hippocampale formatie -temporele cortex -laterale hypothalamus -amygdala àbeïnvloedt variëteit aan gedrag en fysiologische responsen (bv emotionele respons georganiseerd door de amygdala) Communiceert ook met andere regio’s van de frontale cortex. Vooral met de dorsolaterale prefrontale cortex. ventromediale prefrontale cortex speelt rol in extinctie(=onderdrukking eerder geleerde geconditioneerde emotionele respons) en is ook betrokken bij onderdrukken van emotionele responsen in andere situaties! Evidentie: gevalsstudies waarbij schade aan deze regio. Bv Phineas Cageàprobleem met impulscontrole, uitbarstingen,.. Problemen met gedragscontrole en beslissingen makenàlijkt gevolg te zijn van emotionele dysregulatie. Evidentie:ratings van emotioneel gedrag bij patiënten met laesie ventromediale prefrontale cortex. Result: significante correlatie tussen emotioneel dysfunctioneren en gebreken in ‘realworld’ competenties, maar geen relatie tussen cognitieve vaardigheden en real-world competentiesàemotionele problemen liggen aan de basis van moeilijkheden in de dagelijkse wereld die vertoond wordt bij mensen met schade aan vmPFC. Kunnen wel in hypothetische situaties goed sociaal oordelen en belang van bepaalde situaties inschatten (sociale, morele, ethische,..dilemma’s), maar falen hier in praktijk in. Verklaring: kunnen wel normale patronen van sociaal gedrag herinneren (van voor hun hersenschade) in hypothetische situaties, maar kunnen deze niet opwekken in echte situatiesàleren sociale en morele oordelen vroeg in leven maken (die toen nog wel gemedieerd werden door emotie), emotionele reacties werden geïntegreerd met beslissingmakingsprocessen. gedrag wordt wel beïnvloed, maar hun vermogen om te redeneren niet (<->wanneer schade vroeg in leven, zie hieronder) Emotionele reacties leiden tot morele oordelen (en beslissingen inzake persoonlijke risico’s en beloningen). Hierin speelt prefrontale cortex ook een rol. Prefrontale cortex helpt emoties mediëren in morele beslissingen. Moreel dilemma brug (p 377) àofwel op hendel drukken: 1 mens sterft om 5 mensen te redden=onpersoonlijk moreel dilemma àofwel zelf duwen: 1 mens sterft om 5 te redden =persoonlijk moreel dilemma

Resultaat is hetzelfde, maar ene heeft sterke emotionele lading (iemand zelf doden), andere niet, daarom reageren mensen anders op de 2 dilemma’sàbeslissingen zijn dus niet alleen het product van logische beslissingmakende processen. Evidentie: functional imaging study: regio’s betrokken bij emotionele reactie, zoals vmPFC worden geactiveerd bij zulke hoog-conflict persoonlijke morele beslissingen. Normaal wordt vmPFC sterk geactiveerd bij 2e dilemma terwijl ze niet geactiveerd werden bij andere (innocuous) beslissingen, zoals bij 1e dilemma. Gevolgen van conflict Conflict tussen utilitaristische en emotioneel geladen invloeden zou zorgen voor activatie van een specifieke regio van de vmPFC: ‘anterior cingulate cortex’ Deze regio is sterk verbonden met de dorsolaterale prefrontale cortex, betrokken bij allerlei cognitieve functies. Wanneer ACC geactiveerd, activeert dit de dlPFC àinitieert een proces dat de emotionele en rationele factoren afweegt en tot een beslissing komt. Evidentie: persoonlijke morele dilemma’s activeren zowel dlPFC als ACC. DUS wanneer schade aan vmPFC, moet dat morele oordelen beïnvloeden. Evidentie: wanneer al schade aan vmPFC sinds kindertijd: defect op sociaal/ moreel redeneren (<->wanneer later, zie boven). Kiezen er wel voor om mens af de ‘track’ te duwen: utilitaristisch moreel redeneren (enkel de uitkomst wordt in acht genomen) (fig 11.11, p 379) Ventromediale prefrontale cortex zorgt voor interactie tussen breinmechanismen betrokken in automatische emotionele respons en deze betrokken in controle van complex gedragàemotionele reacties gebruiken om gedrag te leiden, maar ook het controleren van het voorkomen van emotionele reacties in sociale situaties. Impulsieve gewelddadigheid is een gevolg van foute emotionele regulatie. -De amygdala speelt een belangrijke rol in het veroorzaken van woede en gewelddadige emotionele reacties. Ontwikkelt zeer vroeg in de ontwikkeling -prefrontale cortex speelt een belangrijke rol in het onderdrukken van zo’n gedrag door de negatieve consequenties te laten zien, onderdrukken ongepast gedrag. Ontwikkelt veel later (late kindertijd-vroege volwassenheid) (heeft ook nog andere effecten zoals snellere cognitieve verwerking, beter aandacht verschuiven,..) Evidentie: agressief gedrag bij ouder-kind interacties van adolescenten was positief gerelateerd aan het volume van de amygdala en negatief aan het relatieve volume van de rechter mediale prefrontale cortex. Evidentie: verminderde prefrontale cortex activiteit (minder onderdrukking en dus controleren emoties) en verhoogde subcorticale activiteit (met inbegrip van de amygdalaàmeer vertonen neg emoties) in de hersenen van veroordeelde moordenaars (vooral wanneer impulsieve, emotionele moordenaars) Evidentie: wanneer antisociale persoonlijkheidsstoornis: reductie in het volume van de grijze massa van de prefrontale cortex. Evidentie: structural MRI: onsuccesvolle psychopaten(opgepakt en veroordeeld) <->succesvolle psychopaten (kan zijn gedrag dus genoeg controleren om niet opgepakt te worden). Psychopaten vertonen onder meer slechte gedragscontrole, onverantwoordelijkheid,.. Resultaat: onsuccesvolle psychopaten hadden grote reductie in grijze massa prefrontale cortex.

Dus verminderde serotonerge input en verminderde activiteit prefrontale cortex zijn geassocieerd met antisociaal gedrag. Uit onderzoek blijkt ook dat serotonerge input in de prefrontale cortex deze regio activeert. Evidentie: functional-imaging study: fenfluramineàverhoogde activiteit prefrontale cortexàonderdrukking amygdalaàonderdrukking emotionele respons. Dus aannemelijk dat lage niveau’s van serotonine vrijlating zorgen voor verminderde activiteit prefrontale cortex. -Serotonine-vrijlatend medicijn zorgt voor verhoogde activiteit in orbitofrontale cortex bij normale subjecten, maar faalt hierin bij mensen met een geschiedenis van agressie. -bij mensen met impulsieve agressie lagere levels van serotoninetransporters in de mediale prefrontale cortex gevondenàkrijgen dus minder serotonerge input in prefrontale cortex -functional-imaging study: wanneer serotonine re-uptake inhibitors gebruikt, dan stijgt na een paar weken de activiteit van de prefrontale cortex.