Poprzedni rozdział. | Wstęp do kognitywistyki - spis treści.

Uwaga: te wykłady zostały zastąpione nową wersją.

3.3. Kora nowa i lokalizacja czynności psychicznych

Kora nowa (łać. cortex = kora) jest odpowiedzialna za wyższe czynności poznawcze.
Ponad 8 mld neuronów.
Grubość 1.5 mm (kora wzrokowa) - 4.5 mm (kora ruchowa).
Powierzchnia ok. 0.2 m2 (oceny są pomiędzy 1.5-2.5 m2), widoczna tylko 1/3 na powierzchni bocznej, pozostała część kory jest na powierzchni przyśrodkowej i podstawnej.
3 typy kory:

Zróżnicowane neurony: głównie interneurony i neurony projekcyjne (długie aksony).
Modularna budowa kory mózgu człowieka:

52 cytoarchitektonicznie jednorodne pola Brodmanna (1909 rok).
Ciekawostka: gady mają tylko trzy warstwy, a delfiny 5 warstw kory.

Kora podzielona jest na dwie półkule, 5 płatów, liczne zakręty i bruzdy.

Media (tylko lokalnie!)

Uszkodzenia rozwoju kory prowadzą do ciężkich upośledzeń.
Mity: matematyk bez kory o wysokim IQ (Szkocja).
Prawda: wyraźna korelacja stopnia uszkodzenia kory i upośledzeń poznawczych i ruchowych.
Duża plastyczność, jeśli uszkodzenia nastąpiły we wczesnym okresie rozwoju.

Lokalizacja funkcji: frenologia (kranioskopia), niezwykle popularna w XIX wieku.
37 obszarów: skłonnościami do stałości, ostrożności, duchowości, kochliwości, opiekuńczości, zdolności językowych...
Gall i Spurzheim - tysiące obserwacji potwierdzających ich system!
Pierwszy krok w stronę lokalizacji - humor jest nawet niedaleko ...

Budowa czaszki: frenologia nie ma szans, mózg jest dobrze chroniony i jego kształt nie uwidacznia się na powierzchni.
Płyn mózgowo-rdzeniowy w przestrzeni między oponami i komorach.

Pobudzenia dochodzące do kory (aferentne):
  • Włókna kojarzeniowe z tej samej półkuli (pęczki, obręcze)
  • Włókna kojarzeniowej przeciwległej półkuli (spoidła)
  • Projekcje z wzgórza.
  • Projekcje z pnia mózgu.
Pobudzenia wychodzące z kory (eferentne):
  • Włókna kojarzeniowe z tej samej półkuli (pęczki, obręcze).
  • Włókna kojarzeniowej przeciwległej półkuli (spoidła).
  • Projekcje sensomotoryczne, skojarzeniowe i limbiczne do prążkowia.
  • Projekcje ruchowe do nerwów czaszkowych, pnia mózgu (droga korowo-mostowa, korowo-siatkowa) i rdzenia.

Przekrój pokazujący włókna (projekcje) w mózgu.

Sterowanie mięśniami twarzy.
Uśmiech spontaniczny i uśmiech sterowany świadomie.
Tylko człowiek zdolny jest do ukrywania uczuć.

Trzy funkcje kory:


Pierwotne obszary sensoryczne (pierwszorzędowe obszary projekcyjne):


Obszary pierwotne => szczegółowa analiza bodźców zmysłowych o określonej modalności.
Do obszarów pierwszorzędowych przylegają wtórne obszary projekcyjno-kojarzeniowe => analiza sensu, całości znaczeniowych bodźców, interpretacja.
Trzeciorzędowe obszary skojarzeniowe => integracja informacji o różnych modalnościach.

Wysoce wyspecjalizowane obszary kory; mózg nie jest uniwersalnym komputerem!

Podstawowe mechanizmy przetwarzania informacji przez korę

Analiza sygnałów: odwzorowanie na powierzchni przy zachowaniu relacji topograficzne i redukcji wymiarowości.

Czucie i propriocepcja

Najlepiej znane są mapy somatosensoryczne i ruchowe.
Gryzonie - duża powierzchnia poświęcona wibrysom.
Człowiek - ręce, język.

Informacja somatosensoryczna (czucie ciała) - obszar SI z tyłu bruzdy centralnej.
Informacja przekazywana jest od receptorów: dotyku, bólu, temperatury, wibracji, położenia kończyn, przez nerwy czuciowe do wzgórza i kory SI.
Szlaki czuciowe (film, tylko lokalnie).
Różne pobudzenia: szybkie - ból ostry, wolne - ból piekący.
Blokowanie wzajemne w rdzeniu - ucisk pomaga zmniejszyć wrażenie bólu.

Pobudzenia z przeciwległych obszarów SI oraz pobliskich obszarów MI (za bruzdą centralną).
Twarz i język reprezentowane są po obu stronach, pozostałe części ciała przeciwlegle.
Zniszczenie kory SI powoduje zanik wrażeń czuciowych, jednak ból i temperatura po pewnym czasie pojawiają się - pewna dyskryminacja możliwa jest we wzgórzu.

VPL=Ventral Posterior Lateral Nucleus = jądro brzuszno-tylne boczne.
VPM = Ventral Posterior Medial Nucleus = jądro brzuszno-tylne przyśrodkowe.

Mapy czuciowe: drażnienie wywołuje wrażenia dotyku, łaskotania, swędzenia.
Pobudzanie kory z przodu bruzdy centralnej wywołuje zachowania ruchowe (całe wyuczone ruchy).
Drobne różnice pomiędzy mapą ruchową i czuciową.
Plastyczność i indywidualne różnice, położenie w zakrętach podobne.
Budowa kolumnowa (baryłkowa): na pobudzenia reaguje cała kolumna.
Kora SI ma 4 podobszary Brodmanna, obszar 2 i 3a analizuje sygnały proprioceptywne, obszar 3b dotykowe, obszar 1 mieszane.
Proprioceptywne - reakcje na ruch w określonym kierunku.

Obszar kory poświęcony analizie jest proporcjonalny do wagi bodźców. Celem analizy jest precyzyjna dyskryminacja.


Zrób sobie mapę kory motorycznej

Plastyczność map: doświadczenia z małpami.
Zmiana wielkości obszaru kory na skutek stymulacji lub braku bodźców (po uszkodzeniu nerwu lub amputacji palca).
Symulacje rozwoju map topograficznych po urazach mogą być przydatne w rehabilitacji.

Przykład plastyczności: uczenie się rozpoznawania palców u nóg.
Czy naprawdę wiemy, co czujemy?
Działanie neuronów nie zawsze jest precyzyjne: który palec u nogi został dotknięty?
Jeśli go nie widzimy dokładność odpowiedzi osiąga 80-90%.
Korelacja wzrok-dotyk szybko podnosi dokładność do 98%.
Chodzenie w butach po paru dniach obniży dokładność do początkowej.

Bez dyskryminacji nie potrafimy określić swoich wrażeń - jest to podstawa świadomej percepcji.

Dylemat plastyczności-stabilności
Za duża stabilność => brak adaptacji; za duża plastyczność => katastroficzne zapominanie.
Neurony: stabilność synaps i uczenie się.
Mózg: uczenie nowych faktów vs. stabilny obraz świata.
Społeczeństwa: stabilność i konieczność zmian.

Po co w mózgu mapy topograficzne?
Szczegółowa analiza sygnałów zmysłowych.
Transformacje senso-motoryczne wymagają nieliniowych przekształceń.

Wtórna kora czuciowa SII: tylko u ludzi i małp naczelnych.
W głębi bruzdy środkowej i bruzdy bocznej, przednia część zakrętu obręczy.
Obszar kojarzeniowy dla wrażeń dotyku i bólu.
Komórki pobudzane są przez sygnały z większych obszarów ciała.

Uszkodzenia SII i pobliskiej wyspy powodują asymbolię bólu - brak cierpienia (reakcji psychicznych) na ból, lub wywołują stały ból piekący (causalgia).
Dysocjacja pomiędzy wrażeniem bólu a reakcją emocjonalną - Damasio podaje opisy przypadków osób po operacji (kora obręczy), po których pozostał ból, ale zniknęło cierpienie.
Opóźniona reakcja na ból - reakcja wiele minut po ukłuciu.

Środki przeciwbólowe obniżają aktywność kory przedniego zakrętu obręczy.
Ból wieńcowy - pobudzenie tego samego obszaru.
SII: interpretacja emocjonalna sygnałów czuciowych?

SSA, dodatkowa kora czuciowa, w płaciku ciemieniowym górny.
Obszary czuciowe w płacie ciemieniowym (obszary 5 i 7 Brodmanna).
Złożone funkcje:

  • Stereognozja - identyfikacja dotykowa obiektów.
  • Rozpoznawanie kształtów, rozmiarów i tekstur.
  • Integracja wrażeń różnych modalności, szczególnie wzrokowo-czuciowych.

Agnozja (gr. a=negatywne, gnosis=wiedza) - niezdolność do rozpoznania lub identyfikacji informacji zmysłowej.
Astereognozja - niezdolność do rozpoznania przedmiotów za pomoca dotyku.
Niezależna od zaburzeń czucia, upośledzenie rozpoznawania kształtu przy prawidłowym rozpoznawaniu wielkości, faktury.
Większość agnozji należy rozpatrywać na wyższym poziomie.

Optyczna ataksja: niezdolność do działania pomimo prawidłowej analizy wzrokowej.
Np. nie można wlać wody do szklanki.
Uszkodzenia obszarów leżących w głębi przyśrodkowej koty ciemieniowej: niezdolność do chwytania przedmiotów.

Połączenie kory SI i SSA: przepływ informacji pomiędzy lokalizacją wzrokową a pobudzeniem czuciowym.
Przykłady:

Utrata propriocepcji w wyniku zapalenia nerwów: ślepota ciała!
Opis: "Bezcielesna kobieta", O. Sacks (Mężczyzna, który pomylił swoją żonę z kapeluszem).
Wystarczy informacja wzrokowa by kontrolować ciało: połączenie obszaru PPC 5 i SI.

Kończyny fantomatyczne: silne odczucie obecności amputowanych kończyn.
Reorganizacja kory czuciowej wynikająca z przypadkowych pobudzeń.
Nie pojawia się w przypadku porażenia kończyn dolnych (paraplegii).

Ramachandran: chorzy z kończynami fantomatycznymi cierpią w nich silne bóle, wrastanie paznokci.
Leczenie przez pokazywanie im ruchu zdrowych kończyn, odbitych w lustrze.
Informacja wzrokowa pobudza tu korę SI i wywołuje jej reorganizację.

Eksperyment z butem:

Kończyny niechciane (dysmorfia ciała): silne odczucie obecności amputowanych kończyn.
Zaczyna się w dzieciństwie, "życie w ciele, które nie jest własne".
Traktowana jako obsesja, pacjenci walczą o prawo do amputacji.
Kilku osobom w Anglii obcięto kończyny (BBC Horizon 'Complete Obsession' ).
Sprzężenie obszarów kończyn w SII z ciałem migdałowatym? Leczenie przez pobudzanie nerwów czuciowych?

Inne obszary zorganizowane topograficznie, w których pojawia się informacja somatosensoryczna:


Następny rozdział. | Wstęp do kognitywistyki - spis treści.