Neurovetenskap Studier av (centrala) nervsystemet Varför intressant för kognitionsvetare? 1 kul kan befästa/förkasta kognitionspsykologiska och lingvistiska teorier kan bidra till vår modell över kognitiv arkitektur visar på våra begränsningar i informationsbehandling Abstraktionsnivåer 2 Centrala nervsystemet (CNS) Hjärnan + ryggraden Uppgift: kontrollcenter för tolkning av sensor-indata styr tanke- och den fysiska verksamheten 3 Hjärnan är det mest aktiva organet i hela kroppen (förbrukar 15-20% av allt syre) Neuroanatomi celebral cortex vision ljudbehandling långtidsminne för sinnesdata bl.a... 4 cerebellum Människans hjärna vs. djurens Mycket mycket lika, men... störst, relativt kroppsvikten (delfinen tvåa) växer mer än andra djurs efter födseln 5 ... men det är inte säkert att storleken har betydelse Neuronen Liknar andra celler men kan skicka och ta emot stora mängder signaler kan inte duplicera sig själva – vuxnas hjärnskador blir permanenta Mycket känslig för störningar i syretillförseln (dör inom minuter) omgivningens ämnesinnehåll (gifter, men även förhöjda halter av naturliga ämnen) 6 Neuronens uppbyggnad dendriter cellkropp axon 7 hillock Neuronens viloläge (1) 8 Potentiell energi i och runt neuronen Cellmembranet separerar inre och yttre förhållandena DNA i cellkärnan är negativt laddat. Neuronens viloläge (2) 9 I och runt neuronen finns bl a kalium-, natrium- och klorjoner (K+, Na+, C-). Kalium dras in i cellen p g a elektrisk kraft. Klorjoner dras utåt p g a att kärnan är negativt laddad. => överskott av kaliumjoner i cellen, och ett underskott av natrium- och klorjoner, jämfört med utsidan. Jämvikt uppnås vid -70 mV i neuronen. Neuronens kommunikation (1) 10 ”local potentials” – slö kommunikation nära vänner emellan ”action potentials” – blixtsnabb kommunikation för distansarbete Neuronens kommunikation (2) - “local potentials” 11 En receptor på neuronen retas av signalsubstans från en annan neuron. Portarna på receptorn öppnas under 1 ms. Natriumjoner strömmar in. Jonpumpen börjar pumpa in natriumjoner för att återställa jämvikt men under tiden höjs spänningen i neuronen... Natriumjoner fördelar sig i neuronen och tunnas ut. Neuronens kommunikation (3) - ”action potentials” 12 Om tillräcklig koncentration av natriumjoner når hillock (så att spänningen där höjs till -55 mV) öppnas portarna i hillock. Då strömmar natriumjoner in p g a elektrisk och kemisk kraft. Natriumjonerna sprids nedåt i axonet eftersom spänningen är lägre där (-70 mV). Om koncentrationen av natriumjoner ger upphov till spänningsökniing till -55 mV längre ned i axonet (vid nästa port) öppnas denna port, o s v. Neuronens kommunikation (4) - hämmande signaler 13 signaler kan både verka exciterande och hämmande på mottagarneuronen Neuronens kommunikation (5) - avfyrningshastighet 14 ”action potentials” varar 1-10 ms och kan färdas med 100 m/s avfyrningshastigheten varierar mellan en och hundratals signaler per sekund förändring i avfyrningsfrekvens betyder ”beräkning pågår” Neuronens kommunikation (6) - synapsen 15 Ställe där neuroner utbyter info på kemisk väg Presynaptisk cell = sändare Postsynaptisk cell = mottagare Neuronens kommunikation (7) - synapsen 16 Bild från ett elektronmikroskop Neural utveckling (1) - före födseln 17 Ett mysterium Neural utveckling (2) - efter födseln 18 Plasticitet – bygger på överproduktion av synapser fram till puberteten Utan stimulans utvecklas inte vissa centra Topografiska kartor (1) 19 Ex: beröringscentra i hjärnbarken Topografiska kartor (2) 20 Kan förändras pga yttre stimuli Kan variera något mellan individer Neuronnätverket bestäms av både genetiskt arv och miljö Neuropsykologi 21 Studiet av neuronimplementationen av minne, språk, medvetande etc. top-down: från kognitiv modell till neuronimplementation bottom-up: från neuronimplementation till kognitiv modell Minne (exempel på top-down slutsats) 22 Amnesi påverkar bara deklarativt minne. - Bevis för att deklarativt och procedurellt minne är biologiskt skilda åt Vänster/höger hjärnhalva 23 Vänster hjärnhalva kontrollerar högra delen av kroppen och tvärtom Synen nästan också Ena halvan ofta dominant för styrning av beteende Ex: språk finns i höger, motorik i vänster (för högerhänta)