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Neurowissenschaftliche Methoden
Mittleres und Spätes 19. Jahrhundert
--> Unterstützung Lokalisationsansatz
*Broca 1861: Patient mit Zustand nach Schlaganfall kann Sprache verstehen, aber nicht sprechen (Area B.)
* Wernicke 1876: Patient nach Schlaganfall spricht fließend, aber Inhalt sinnlos (Area A.)
Neurowissenschaftliche Methoden
Cytoarchitektur
= Neuroanatomen versuchen Gehirn mit mikroskopischen Methoden in Areale einzuteilen
Areale unterscheiden sich aufgrund Dicke, Dichte und Zelltypen
*Frühes 20. Jahrhundert
Brodmanns: heute noch gültige cytoarchitektonische Katrographierung, anatomische Unterschiede entsprechen funktionellen Unterschieden (52 Area)
Cajal: Neuron-Doktrin
"Neuronen sind diskrete funktionelle Einheiten"
Neuron-Doktrin = Gehirn besteht nicht aus einem einzigen zusammenhängenden Nervennetz, sondern aus inddividuellen Nervenzellen, die über Kontaktstellen miteinander kommunizieren
Neurowissenschaftliche Methoden
Läsionsstudien
"Invasive studies in which areas of animals' brains are surgically removed or otherwise destroyed to determine what function they perform"
--> invasive: muss wirklich Eingriff im Hirn vornehmen
--> nur im Tierexperiment möglich!
*Wie verändert sich Verhalten, wenn selektiv bestimmte Hirn-Areale entfernt oder unbrauchbar (dysfunktional) gemacht werden?
Neurowissenschaftliche Methoden
Patientenstudien
Zum Studium der Funktionsweise bestimmter Areale im Humanbereich sind "natürlich auftretende Läsionen" nötig z.B. Tumore, Schlaganfall und zerebrale Blutung
Neurowissenschaftliche Methoden
Patientenstudie: Phineas Gage
Eisenstange bohrte sich durch Schädel
lief noch 1h danach herum, dann verfiel er in ein Delir
überlebte
Aber: vorher liebenswürdig und zuverlässig; jetzt unzuverlässig, reizbar, planlos
--> Erster Hinweis auf Frontalhirn als Sitz der Repräsentation von Planungsfähigkeit, Werten und "Persönlichkeit"
Neurowissenschaftliche Methoden
Patientenstudien: Fall K.C.
Patient leidet an organischer Amnesie (Gedächtnisstörung) nach Unfall
Störungen im linken medialen Temporallappen --> Zuständig für Abspeicherung Infos im Gedächtnis (explizites Gedächtnis)
implizites Gehirn: bsp. Schuhebinden (kann durch Priming untersucht werden)
Priming= Beispiel Kuhbild, kommt auf Lösung, wenn man vorher Bild gesehen hat
Problem Priming: Explizite Kontamination (siehe VL Wahrnehmung)
Konnte Patient Blume wirklich automatisch identifizieren oder hat er sich lediglich vorgemerkt, dass er nach Blättern z.B. suchen muss?
--> Bei Unfall könnten auch andere Defizite da sein
--> bei K.C. keinerlei andere Störung
K.C. zeigt normale Priming-Leistung
nach 12 Monaten immer noch Primingeffekte
--> Areal MTL (für explizit) kann nicht für implizites Gedächtnis zuständig sein; unterschiedliche Gehirnareale für episodisches und implizites Gedächtnis zuständig
Amnesie heißt nicht, dass man sich nicht mehr merken kann, sondern explizite Dinge nicht
Neurowissenschaftliche Methoden
Nachteile von Läsions- und Patientenstudien
1. Unsicherheit ob durch Läsion nur ein distinktes Areal dysfunktional gemacht wurde
--> Bei Patientenstudien Problem noch größer
2. Bei Läsionsstudien muss klare Hypothese bestehen, wo man zu suchen hat
3. Große interindividuelle Differenzen in neuroanatomischer Organisation
4. Läsion eines bestimmten Areals kann zu Veränderungen des "normalen" Verhaltens führen und damit Funktionsweise intakter Hirnstruktur verändern (kortikale Reorganisation; vgl. VL Wahrnehmug)
--> directionality problem: Ist Läsion verantwortlich für geänderte Änderungen oder führt geänderte Verhalten zu weiteren Änderungen im Gehirn
5. Generelles Problem korrelativer Studien: keinerlei kausalen Schlussfolgerungen, Einfluss Drittvariable kann nicht kontrolliert werden (third-variable problem)
Neurowissenschaftliche Methoden
Einzelzellableitungen
andere Möglichkeit etwas über Funktionsweise bestimmter Areale zu lernen
man schaut sich Funktionscharakteristika individueller Nervenzellen an
--> intrazelluläre Ableitung= mit Messapparat in Zelle hineinsticht und von dieser Aktivität aufzeichnet
= sicherste Weg von nur einem Neuron
= Gefahr Zelle zu beschädigen
--> extrazelluläre Ableitung= dünne Elektroden werden in Nähe der Zellmembran platziert, um elektrische Veränderungen zu messen
Neurowissenschaftliche Methoden
MT/V5
ganz starke Belege dafür, dass MT unser Bewegungsareal ist
Neurowissenschaftliche Methoden
Problematik von Einzelzellableitungen
Vorteil: kann spezifisch in einem Areal forschen und viel lernen
Einzelzellableitungen geben kaum Information über Dynamik in neuronalen Netzwerken
"Was machen andere Areale in den besprochenen Experimenten?"
invasive Methode, d.h. beim Menschen kaum anwendbar
Eine nicht-invasive Möglichkeit etwas über die Aktivität "großer" Zellverbände zu lernen ist das ElektroEnzephaloGramm (EEG)
Neurowissenschaftliche Methoden
Generierung postsynaptischer Potentiale (EEG)
Wird ein Aktionspotential abgefeuert, wird das Signal entlang des Axons weitergeleitet
--> An den synaptischen Endknöpfchen (terminal buttons) kommt es zur Ausschüttung von Neurotransmittern, die über den synaptischen Spalt mit den Rezeptoren des nächsten Neurons im Schaltkreis interagieren
--> Das Anbinden von Neurotransmittern an postsynaptische Rezeptoren führt zu 2 möglichen Effekten (abhängig von Transmitter- und Rezeptorstruktur)
(1) Depolarisation
(2) Hyperpolarisation
Neurowissenschaftliche Methoden
Hyperpolarisation EEG
z.B. Änderung des Ruhepotentials von -70 auf -73 mV
--> Inhibitorisches Postsynatisches Potential (IPSP)
(Negativer, wird gehemmt)
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