14.11.2010 Übersicht Visuelles System (visuelles) Arbeitsgedächtnis Einführung Dr. Daniela Galashan • Visuelles System Läsionen & Gesichtsfeldausfälle V1 und weitere „visuelle“ Areale • Was ist das Arbeitsgedächtnis? (WM) Abgrenzung zu LZG (LTM = long term memory) Modelle Unterteilungen des Arbeitsgedächtnisses Gedächtnis-Prozesse Eigenschaften • Visuelles System Visuelles System Sehbahn: Ausfallssymptome bei entspr. Läsionen Info des temporalen Gesichtsfeldes trifft auf nasale Netzhauthälfte & umgekehrt. 1 N. opticus = Sehnerv 2 Chiasma opticum, 3 Tractus opticus = Sehbahn 4 Corpus geniculatum laterale (CGL) des Thalamus, 5 Radiatio optica = Sehstrahlung, 6 primäre Sehrinde (Area 17, V1), 7 Sulcus calcarinus (die Sehstrahlung der unteren Netzhauthälfte wird auf die Region unter dem Sulcus calcarinus, diejenige der oberen Hälfte auf die Kortexregion über dem Sulcus calcarinus projiziert). 1 14.11.2010 Normales Gesichtsfeld Visuelles System Läsionen und Gesichtsfeldausfälle: A: N.-opticus-Läsion li.: Blindheit des li. Auges. B: N.-opticus-Läsion li. in Höhe des Chiasmas von lateral her kommend: Hemianopsie (halbseitiger Gesichtsfeldausfall) li. nasal & Quadrantenanopsie re. temporal oben. C: Chiasmaläsion (median): bitemporale Hemianopsie. D: Tractus-opticus-Läsion li.: homonyme Hemianopsie nach re. E: Läsion der im Temporallappen vorne verlaufenden Sehstrahlung links: obere Quadrantenanopsie rechts. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Fullvf.png&filetimestamp=20071115134347 V1 • Zentraler Bereich des visuellen Feldes (Fovea) posterior repräsentiert, nimmt großen Teil ein • Peripherer Bereich des visuellen Feldes weiter anterior repräsentiert • Oberer Teil des visuellen Feldes ist ventral repräsentiert, unterer Teil des visuellen Feldes ist dorsal repräsentiert http://thebrain.mcgill.ca/flash/d/d_02/d_02_cr/d_02_cr_vis/d_02_cr_vis.html Repräsentation des Gesichtsfelds in V1 Principles of Neural Science, 2000, S. 532 2 Orientierung .Darbietung an rechtes oder linkes Auge Okzipitallappen WO Temporallappen WAS • BA 17 (V1): primär visuell BA 18 (V2).uni-giessen.11.& entorhinaler Kortex) 3 . MT Parietallappen (visuell-räuml. 38: Form. Temporalpol: Abruf langfristiger Info. Gesichter) auditiv visuel l • • ventraler Verarbeitungspfad BA 37. 21.allpsych.14. 20.. V4 inferiorer Temporallappen (Form.de/karl/teach/aka_files/image016. Information: Bewegung. V2.. Farbe.2010 V1 • Orientierungssäulen aus Zellen mit gleichen AntwortEigenschaften windmühlenartig angeordnet. Tiefe. peri. V3. jeweils alle Orientierungen repräsentiert • AugendominanzSäulen: jeweils ein Auge dominant repräsentiert http://www. Gesichter.Ort auf der Netzhaut (im Gesichtsfeld) . Farbe.jpg V1 • • • • Info ist organisiert nach . Position. V2. Orientierung) • Ventrale Bahn V1. BA 19 • Dorsale Bahn V1. Ventral & medial: Infospeicherung & Konsolidierung (parahippocampaler Gyrus. and Van Essen. processing. Atkinson & Shiffrin. Abgrenzung • Traditionelle Sicht: Trennung zw. D. and to formulate. to retain information about their immediate past experience.edu/bss/neuro/bornlab/lab/figures/FVE_cnx.harvard. and maintenance of information both in laboratory tasks and in everyday cognition. to solve problems.es/Webvision/imageswv/Visual-Cortex1.umh. and act on current goals. 1968. C. STM und LZG. http://www. aber Einfluss von LZG-Wissen & Fertigkeiten auf STM (z.14. relate.jpg Felleman.org/wiki/Memory 4 . den einzelnen Arealen http://webvision.hms. to support the acquisition of new knowledge.B. • Baddeley & Logie (1999): it comprises those functional components of cognition that allow humans to comprehend and mentally represent their immediate environment. (1991) Cerebral Cortex 1:1-47.html) Definition Arbeitsgedächtnis • Schnittstelle zw.2010 Visuelle Hierarchie beim Makaken komplexe Interaktionen zw.wikipedia. J. ähnlich Baddeley & Hitch 1974) Atkinson & Shiffrin Grafik: http://en. D. Gedächtnis & komplexen kognitiven Prozessen • on-line cognition – the moment-to-moment monitoring.11. wenn Geräusche der zu behaltenden Info ähnl. D. 7+/-2 items. hoher Ton) • STM: bis 20-30sec. B.11.uk/multi-store.blueyonder. sind) 5 .B. ähnlich Baddeley & Hitch 1974) Sensorisches Register visuell auditiv haptisch olfaktorisch gustatorisch Arbeitsgedächtnis Zentrale Exekutive Subsysteme -phonologische Schleife -visuell-räumlicher Notizblock Modelle I • Multi-store model (1968. Frontal. 1974: Phonologische Schleife (phonological loop) mit subvocal rehearsal (subvokales Wiederholen = inneres Sprechen) • akustische & artikulatorische Info. Cowan. Atkinson-Shiffrin-Modell. nur wenige Sekunden. 1968. posteriorer Parietallappen). LTM gestört Kontrollprozesse Baddeley & Hitch Langzeitgedächtnis Deklaratives System (Explizites Gedächtnis): -episodisches Wissen (autobiographisch) -semantisches Wissen (Fakten) Nondeklaratives System (Implizites Gedächtnis): -perzeptuelles Wissen -prozedurales Wissen • Kontrovers diskutiert • Andere Sichtweise: WM als aktivierte Inhalte des LZG (z. W“ werden schlechter in Reihenfolge behalten als unähnliche Buchstaben) • Effekt unbeachteter Sprache (aufgabenirrelevante Hintergrundgeräusche mindern Behaltensleistung für gelesene Worte. wenn man laut Worte aussprechen muss • Wortlängeneffekt (einsilbige Worte leichter erinnert als fünfsilbige.a.14. eher linkshemisphärisch (Broca-Areal. 2000 Modelle II Baddeley & Hitch.. weil Aussprache länger dauert) • Effekt phonologischer Ähnlichkeit (z. Vergessen durch Interferenz.u.M.html Baddeley. untersch. semantische (Bedeutungs-) Kodierung.pwp. T. Atkinson & Shiffrin.co. v. „C. echoic . aber Einfluss von LZG-Wissen & Fertigkeiten auf STM (z. 3x4 Matrix.2010 Abgrenzung • Traditionelle Sicht: Trennung zw.B. akustische Kodierung • LTM: permanenter Speicher. aber Zugangsverlust möglich H.simplypsychology. O‘Reilly) Grafik: http://www. • Effekt artikulatorischer Suppression: Störung. unendliche Kapazität & Dauer. modal model): • Sensory memory: modalitätsspezifisches „Nachbild“: iconic. nimmt schnell ab (Sperling. kein Vergessen.B. STM und LZG. prämotorisch.. multi-dimensionale Kodierung Verbindung zw. WM und episodischem LTM (Austausch) • Wird auch von Zentraler Exekutive kontrolliert • Biologisch: evtl. 1988) • Hierarchisch angeordnet: LTM. Parietal.) (eher linker Parietallappen u.11. inner scribe (dynamischerer Abruf.2010 Modelle II Visuo-räumlicher Notizblock ( visuo-spatial sketchpad) • eher rechtshemisphärisch (präfrontal. visueller & räuml.-Fokus 6 .& rehearsal-Prozess) • eine Komponente für räumliche Info • eine Komponente für Objektmerkmale (Farbe. die man dem WM zuordnen kann. Okzipitallappen) • Visual cache (Speicherkomponente). etc. 2000 • Integration von phonolog. Modelle II Episodischer Speicher (episodic buffer) Baddeley. inferiorer Temporallappen) • Transfer zwischen Kodierungen: visuell präsentierte items benennen und subvokal wiederholen transferiert von visuellem zu auditorischem Code Modelle II Zentrale Exekutive (central executive) • präfrontaler Kortex • kontrollierendes Aufmerksamkeitssystem • vor allem gefordert bei nicht-automatisierten Prozessen • Restkategorie für alle möglichen Prozesse. Subset des LTM im Fokus von Aufm. momentan aktiviertes Subset des LTM (zeitl. Schleife & visuoräuml.14. aber nicht der Schleife & dem Notizblock • Evidenz für Trennung von phonolog. Form. Notizblock: verbale WM-Leistungen stärker durch verbale als durch visuelle Zusatzaufgaben beeinträchtigt Für visuelle umgekehrt. limitiert). & Bewusstsein (kapazitätslimitiert) • Zentrale Exekutive (absichtlich) & attentional orienting system (unwillkürlich) kontrollieren Aufm.u. Info in einer episodischen Repräsentation. Sklavensystemen und LTM • Verbindung zw. durch synchrones Feuern? Modelle III • Embedded-Processes Model (Cowan. 14. sind auf versch. 45 eher für das Halten/ dorsolat.11. ventral eher objektbezogene Info) • 2. Modalitäten spezialisiert ( Tierexperimente. kognitive Funktionen spezialisiert ( Meta-Analyse. ventrolateraler PFC =VLPFC BA 47.) funktionsspezifisches Modell (Petrides): PFC arbeitet polymodal. räumliches WM.) domänenspezifisches Modell (Goldman-Rakic): Organisation des PFC basiert auf dem Inhalt der Info alle präfrontalen Regionen erfüllen ähnliche Aufgaben (Halten. DMTS. evtl. auch Manipulieren). Aber: DLPFC auch beim Halten wenn hoher load Gedächtnis-Prozesse • Enkodierung (encode) • Aufrechterhalten (maintenance) • Abruf (retrieval/recall) Eine Aufgabe zur Wahrnehmung: Ist das Wort in Großbuchstaben? JA oder NEIN? TISCH 7 . dorsal eher visuell-räumliche. verbales WM • funktionell-anatomische Organisation im präfrontalen Kortex: 2 Positionen: • 1. einzelne Areale sind auf best.2010 Unterteilungen • Nach Modalität: visuell. 46 eher für Manipulation der Info). 44. auditorisch • Nach Inhalt: Objekt-WM. PFC = DLPFC BA 9. 2010 Freiheit WOLKE HAUS Fuchs 8 .14.11. nun kommt eine neue Aufgabe: Würde das Wort in den vorher gezeigten Satz passen? JA oder NEIN? Er traf einen auf der Straße.14.11.2010 So. Freund 9 . Kissen Er geht oft schwimmen 10 ..14..11.2010 Sie isst gern . 11.2010 Sie kauft einen neuen Schlaf Er liebt Musik 11 .14. 11. die ihr eben gesehen habt und bitte tauscht euch nicht untereinander aus!!! • Recognition: • War das Wort dabei? JA oder NEIN? Hering Freiheit Schwimmbad 12 .14.2010 Recall • Bitte schreibt die Worte auf. Murdock (1962) • Primacy effect / recency effect 13 . • Verarbeitungstiefe: physikalische. phonologische.11. 1972) Gedächtnis als Kontinuum abhängig von Enkodierung.14. semantische Charakteristiken • Wortlisten lernen Serieller Positionseffekt (serial position effect): Deese & Kaufman (1957).2010 Bücher Bett Eigenschaften I • Levels of Processing (Craik & Lockhart. 14.2010 Eigenschaften II Eigenschaften II Bitte merkt euch folgendes Wort möglichst schnell! LNFBIPPTSTMFMRIAST Eigenschaften II Bitte das Wort aufschreiben.11. ohne euch mit dem Nachbarn auszutauschen! LN FBI PPT STM FMRI AST “Chunking“ hilft mehr Infos in größere Einheiten zu packen 14 . chunk = unabhängiges Informations-Item) • Dauer: 18 . Sternberg item recognition task (SIRT) z.2010 Eigenschaften III Limitationen: • 7 +/. 1956.14. 2-back: bitte dann JA sagen. um rehearsal zu ermöglichen WM-Aufgaben I • WM-Aufgaben: • Häufig: n-back oder delayed match-tosample (DM(T)S) bzw.20 sec (Peterson & Peterson.2 Informations-"chunks" (Miller. der als vorletzter Buchstabe gezeigt wurde A B C B 15 .11.B. 1959) • Verarbeitung: oft verbal enkodiert. wenn der Buchstabe gleich dem Buchstaben ist. 11.14.2010 B Z V Z 16 . 11.14.2010 U A X A 17 . wenn ihr sie wieder erkennt! 18 .2010 n-back task • Die einzelnen Phasen wie Enkodierung.11.14. Aufrechterhalten. Manipulation und Abruf sind nicht trennbar Delayed match-to-sample: Bitte merkt euch diese Figur und antwortet mit „JA“. 11.2010 Neue Figur 19 .14. Cambridge University Press. hence. 3. Neuroanatomie. (1969). 417-423. 450) Literatur • Baddeley. including novel as well as familiar. sich räumlich merken) Definition: WM is • Those mechanisms or processes that are involved in the control. T. 20 . Science 153. pp.. & Lockhart. E.I.R.. S. • It is not a completely unitary system in the sense that it involves multiple representational codes and/or different subsystems. J.html • Kandel.2010 dor2 Möglichkeiten der Modulation in Gedächtnisaufgaben • Anzahl der items (item set size) • Dauer des Aufrechterhaltens (delay duration) • Stimulusmaterial • Trainingseffekte • Enkodierungsstrategie (z. • Craik. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior. 671-684.B. (2004). (1972). Jessell. can be quickly reactivated.H. „models of working memory“. München: Urban & Fischer. and active maintenance of taskrelevant information in the service of complex cognition. • Its capacity limits reflect multiple factors and may even be an emergent property of the multiple processes and mechanisms involved. Levels of processing: A framework for memory research. M. & Shah. p. 4 (11).M. (1999). • Optische Täuschung: http://www. • It consists of a set of processes and mechanisms and is not a fixed „place“ or „box“ in the cognitive architecture. but can also extend to LTM memory representations that are closely linked to activated retrieval cues. 2000. • Miyake. High-speed scanning in human memory.S. The episodic buffer: a new component of working memory? Trends in Cognitive Sciences. (1999). F.11. durch Instruktion: Begriff dafür ausdenken vs. 652–654. skilled tasks. Schwartz. A. R. P. McGraw-Hill. New York.11. (2000). Models of Working Memory. • WM is closely linked to LTM. and. and its contents consist primarily of currently activated LTM representations.. Cambridge University Press.michaelbach. Auflage. 4th ed. • Trepel. (Miyake & Shah.14. Principles of Neural Science. regulation.de/ot/mot_rotsnak e/index. A. • Sternberg.M. 10.Folie 78 dor2 emergent property: auftauchende Eigenschaft DOR.2007 .11. 14.11.2010 Quiz • Welche Komponenten gehören laut Baddeley zum WM? • Welche 2 Sichtweisen gibt es in Bezug auf die Organisation des WM im Frontalcortex? • Welches sind die bekanntesten WM-Aufgaben & worin unterscheiden sie sich? 21 .