Ingen bildrubrik

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 omgivning är elektriskt neutral.
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)
- “action 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)