Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

1

Hoofdstuk 4: Geheugen

Geheugen bestaat uit ≠ geheugenstelsels, elk met hun eigen neuro-anatomisch

substraat.

Casus patiënt H.M.:

Op 9-jarige leeftijd hoofdtrauma met posttraumatische epilepsie

Therapieresistent en functioneel invaliderend

Op 27 jarige leeftijd bilaterale hippocampectomie op 23 augustus 1953 (William

Scoville)

Uitgesproken anterograde amnesie

Retrograde amnesie: aanvankelijk geschat op 3 jaar maar eigenlijk kan hij zich slechts

enkele zaken uit kinderjaren kon herinneren

Voorwaarste digit span intact

IQ onveranderd

Taal of objectherkenning intact

Kan nog nieuwe zaken aanleren

o Conditionering

• conditioned eye-blink response

o Perceptual learning

• priming

o Proceduraal geheugen

• Mirror drawing

• Rotor pursuit

Dubbele dissociaties tussen ≠ aspecten van het geheugen tonen aan dat bewaarde

geheugenfuncties op andere mechanismen berusten dan diegenen die aangetast zijn.

Onderverdeling van Tulving van geheugen in ≠ geheugenstelsels:

Declaratief geheugen:

o Episodisch geheugen = geheugen voor persoonlijk doorgemaakte gebeurtenissen

in een specifieke tijds- en plaatscontext

o Semantisch geheugen = kennis die gedeeld wordt door een bepaalde

gemeenschap, zonder dat men zich herinnert in welke omstandigheden men die

kennis verworven heeft. Verwijst naar de kennis van betekenis van woorden.

Non-declaratief geheugen:

o Proceduraal geheugen = vaardigheden die men zich heeft eigen gemaakt (habits

en skills)

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

2

o Priming = onbewuste invloed van een voorafgaand contact op de verwerking van

daaropvolgende contacten met vergelijkbare stimuli

o Klassieke conditionering

1. EPISODISCH GEHEUGEN

Onderscheidt zich van KTG en WG doordat:

interval > 30s

resistent aan tussenliggende items

capaciteit niet beperkt tot 7 items

Eénmalig event (‘single episode’) kan volstaan om een geheugenspoor na te laten

Bestaat uit:

inprentingsfase

retentie- of consolidatiefase

oproepingsfase

o vrije oproeping

o herkenning

Inprenting en oproeping bij episodisch geheugen is grotendeels incidenteel

(‘automatic capture’).

Ziekte van Alzheimer: gaat gepaard met stoornis van retentiefase (= versneld vergeten)

Aantasting van prefrontale kwab: aantasting van oproepingsfase, bewaarde herkenning.

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

3

1.2. Patiëntenstudies en het episodisch geheugenstelsel

Klinische tests

Spontaan vertellen van gebeurtenissen uit actualiteit

Inprenten van een naam en een adres en na 5 minuten reproduceren

Uitgestelde oproeping van 3 woordjes

Klassieke neuropsychologische tests

Auditory Verbal Learning test (AVLT)

Er wordt 1 voor 1 een lijst van 15 woorden voorgelezen

Na presentatie van volledige lijst: zoveel mogelijk woorden oproepen

Lijst wordt in totaal 5x gepresenteerd

Daarna wordt lijst B 1x gepresenteerd

Na presentatie van lijst B: zoveel mogelijk woorden van lijst B oproepen

Lijst A 6de keer oproepen

Na 10 min: nogmaals zoveel mogelijk woorden van lijst A oproepen

Zoveel mogelijk woorden in een lijst aanduiden die tot lijst A behoorden

≠ soorten fouten mogelijk:

o Onvoldoende inprenting bij de opeenvolgende studiebeurten

o Proactieve inferentie (items van lijst A opgeroepen wanneer ppen lijst B moeten

reproduceren)

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

4

o Versneld vergeten (gestoorde vrije oproeping na interval en gestoorde

herkenning)

o Oproepingsstoornis (gestoorde vrije oproeping met relatief bewaarde

herkenning)

o Valse herkenning (items toewijzen aan lijst A die in geen enkele lijst voorkomen)

o Stoornis in herinneren van de temporele context (source memory; toewijzen van

items aan lijst A die eigenlijk tot lijst B behoren).

15 figuren van Rey

Er wordt 1 voor 1 een lijst van 15 abstracte figuren gepresenteerd

Na presentatie van volledige lijst: zoveel mogelijk figuren reproduceren

Lijst wordt tot 5x toe aangeboden en na elke presentatie zoveel mogelijk woorden

oproepen

Na 5 presentaties: aantonen welke figuren het subject vooraf reeds gezien heeft

(herkenning)

Complexe figuur van Rey Osterrieth

Paired associates learning test

Paren van woorden instuderen

Na interval: men krijgt 1 lid van het paar aangeboden en men moet het tweede lid

oproepen

Letsel van de hippocampale formatie:

Patiënten kunnen gegevens inprenten en onmiddellijk terug oproepen

MAAR: onmogelijk om gegevens op te roepen na een retentie-interval (anterograde

amnesie)

Patiënt kan meestal ook geen gegevens oproepen die ingeprent zijn voorafgaand aan

het letsel (componente retrograde amnesie)

retrograde amnesie vertoont meestal een temporele gradiënt: gegevens uit

recentere verleden zijn meer aangetast dan gegevens uit een verder verleden (zelfs

maanden tot jaren na het verwerven van de info => wordt in een meer kwetsbare

vorm gestockeerd dan info die vele jaren voordien werd opgeslagen).

“Wet van Ribot”: hoe recenter, hoe meer verlies

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

5

Vbn: patiënt H.M. en patiënten met een vroegtijdig stadium van de ziekte van Alzheimer. Temporele gradiënt kan verklaard worden doordat associaties die in het verre verleden opgeslagen zijn, niet meer afhankelijk zijn van de hippocampus als associatieve structuur.

Rol van de hippocampus

Hippocampus als associatieve structuur

Episode wordt ingeprent => bestaat steeds uit ≠ onderdelen die samen voorkomen.

≠ delen van de hersenen staan in voor de verwerking van die ≠ onderdelen.

associaties tussen die onderdelen in 1 episode dienen ook ingeprent te worden

=> rol van hippocampus.

Wanneer na een retentiefase 1 van de onderdelen terug optreedt, kan dit via de

hippocampus ook de andere onderdelen van de vroeger doorgemaakte episode

re-instantiëren => onderdeel van episode zal herinnering opwekken aan andere

onderdelen die oorspronkelijk tijdens initiële episode samen voorkwamen

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

6

Bij het oproepen van alle onderdelen binnen 1 episode => rol van hippocampus.

Naarmate tijd verstrijkt: associatief geheugen minder afhankelijk van hippocampus

=> herinneringen van episodes uit het verre verleden zijn meer weerstandig aan

hippocampale schade dan herinneringen uit het verre verleden.

Hoe komt dit?

1. Een mogelijke verklaring: onderdelen van een episode van een ver verleden,

kunnen ook in andere episodes die nadien zijn voorgevallen, met elkaar

geassocieerd zijn => netwerk is hechter en er zijn meer redundante connecties

tussen ≠ onderdelen => weerstandiger aan schade.

2. Alternatieve verklaring: associaties tussen onderdelen van episodes uit ver

verleden zijn niet meer gemedieerd via de hippocampus.

Hoe verklaringen testen?

Als temporele gradiënt te maken heeft met hogere densiteit qua connecties:

onderscheid tussen:

o Partiële letsels van hippocampus

o Volledige letsels van hippocampus: in dat geval zou je geen temporele gradiënt

meer verwachten.

NOCHTANS: bij volledige schade is er een temporele gradiënt aanwezig =>

2de verklaring is juist.

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

7

Hippocampus heeft een neuroanatomische betekenis:

Staat aan de top van een hiërarchie van ≠ connecties van primaire sensorische

cortex en van entorhinale cortex naar hippocampus.

Hippocampus speelt ook een rol in topografische oriëntatie: het vermogen om van punt

A naar punt B te gaan.

Pathologie van de hippocampale formatie:

Ziekte van Alzheimer:

o Begint entorhinaal, vervolgens uitbreidend naar hippocampus

A. cerebri posterior ischemie

Anoxie

Rol van de thalamus

Letsel van de dorsomediale kern en de anterieure kern van thalamus => amnestisch

syndroom

Bvb. het Korsakoffsyndroom bij alcoholbusus: ook spontane confabulaties

Mediaal-temporaal-diëncephaal circuit: verwijst naar het feit dat zowel mediaal

temporale letsels als letsels van thalamus tot amnestisch syndroom kunnen leiden.

Pathologie van het diëncephalon

Etiologie

o Korsakoff syndroom

• Vaak geassocieerd met

– aantasting van de corpora mamillaria

– deafferentatie van de prefrontale cortex

o Ischemie van dorsomediale of anterieure thalamische nuclei

Rol van de prefrontale cortex en frontaal netwerksyndroom

Letsel ervan: patiënten kunnen gegevens niet oproepen, maar relatief veel beter

herkennen.

Prefrontale cortex: bijdrage kan verband houden met het ontwikkelen van strategieën

die noodzakelijk zijn om geheugendata efficiënt op te slaan en op te roepen.

Een andere stoornis bij frontale dysfunctie: moeilijkheden om te onthouden in welke

context men bepaalde gegevens heeft opgeslagen.

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

8

Het episodisch geheugen berust voornamelijk op de mediaal-temporale cortex en op

het diëncephalon. Klinisch: stoornis van episodisch geheugen = amnesie.

1.2. Variabelen die de performantie van het episodisch geheugen beïnvloeden

Slaap

Wanneer men in leerfase de betekenis van woorden activeert of verbanden kan leggen

tussen het leermateriaal => oproeping beter dan wanneer men enkel de

oppervlaktekenmerken leert.

Emotionele associaties

Voor herinnering van publieke gebeurtenissen met sterke emotionele associaties kunnen

we vaak heel goed herinneren waar we op dat moment waren en wat we aan het doen

waren.

Slaap

Tijdens bepaalde fasen van slaap wordt het geheugenspoor geconsolideerd.

Veranderingen in neurotransmitters

Deze treden op na leerfase en kunnen de performantie tijdens de oproepingsfase

beïnvloeden.

Bvb: inname van benzodiazepines of noradrenerge modulatie

Vormelijke overeenkomsten tussen studiemateriaal en het testmateriaal spelen minder

een rol voor het episodisch geheugen.

1.3. Neuronale codering van associaties tussen stimuli

Paired associates learning bij proefdieren

Miyashita et al.: onderzochten respons van anterieur inferotemporale neuronen wanneer stimuli apart

werden aangeboden. Nadien: herhaaldelijke aanbieding van stimuli in vaste paren Vergelijken van neuronale respons op elk van de stimuli na leerfase met de respons vóór

leerfase Vaststelling: correlatie tussen de respons op gepaarde stimuli. Wanneer men bovendien peri-

en entorhinale cortex beschadigt, verdwijnen correlaties in inferotemporale cortex Dit toont aan dat associaties corticaal opgeslagen worden en dat hiervoor feedback van

mediaal-temporale cortex vereist is. Miyashita et al. (in ander experiment): Expliciete paired associates taak laten uitvoeren

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

9

Nagaan hoe neuronale activiteit in inferotemporale cortex wijzigde wanneer proefdier opriep welke stimulus gepaard in de voorgaande leerfase met de sample stimulus.

Herhaaldelijke aanbieding van 12-tal vaste paren van abstracte vormen Vervolgens: vergelijking neuronale delay activiteit tijdens 2 paradigma’s:

o DMS o Paired associates taak: sample fase was identiek aan DMS. Tijdens delayfase: signaal dat

proefdier in de testfase zou moeten kiezen tussen de stimulus die geassocieerd was met de sample stimulus en een andere stimulus => proefdier moet actief oproepen welke stimulus in de leerfase tot eenzelfde paar behoorde met de samplestimulus.

Resultaat: registratie in inferotemporale cortex => neuronen hebben een spontane voorkeur voor specifieke vormen en die is er ongeacht de taak. Sommige neuronen vuren wanneer een specifieke vorm getoond wordt als samplestimulus en vuren minder intens wanneer tijdens het delay die samplestimulus vorm moet “onthouden” worden. Signaal tijdens delay fase dat het om paired associates taak gaat i.p.v. DMS => neuron dat

samplestimulus als voorkeursstimulus had, gaat veel minder vuren. Een ander inferotemporaal neuron, dat de geassocieerde stimulus als voorkeursstimulus

had, gaat tijdens delay fase heviger beginnen vuren zodra signaal verschijnt dat het proefdier zal moeten kiezen voor de geassocieerde stimulus eerder dan voor de sample~.

Dit toont aan dat het oproepen van associatie in afwezigheid van perceptuele stimulus een gelijkaardig effect geeft als het tonen van de perceptuele stimulus.

Als men hippocampus beschadigde => activiteit tijdens paired associates taak gaf niet meer de geassocieerde stimulus weer.

2. PROCEDURAAL GEHEUGEN

Verwijst naar over-aangeleerde vaardigheden die door frequente herhaling automatisch

geworden zijn.

Hoe testen?

Bvb. patiënt H.M.: kon ondanks amnestisch syndroom toch nieuwe vaardigheden

aanleren zoals “mirror drawing” of “rotor pursuit learning”.

Probabilistic classification task:

o Patiënten met amnestisch syndroom vertonen verbetering in performantie op

deze taken met herhaalde oefening, net als normale vrijwilligers.

o MAAR: kunnen evenwel niet herinneren dat ze de taak al voordien hebben

uitgevoerd of verduidelijken welke regel ze toepassen bij het oplossen van de

taak.

Andere aandoeningen die basale ganglia aantasten (Parkinson, Huntington), tasten het

proceduraal geheugen aan maar laten het episodisch geheugen intact.

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

10

3. PERCEPTUAL LEARNING

Priming = het gunstige effect van voorafgaand contact met een stimulus op de

daaropvolgende verwerking.

Klassieke priming tests:

Figure completion test (zie bijlagen)

Fragmented letters (zie bijlagen)

Word stem completion en study-test modality shift

o Beïnvloed door de vormgelijkenis tussen oorspronkelijke stimulus en teststimulus

- Beide hoofdletters of beide kleine letters

o Als afzonderlijk gepresenteerd aan linker of rechter hemisfeer:

- Vormgelijkenis heeft een belangrijker effect bij priming en presentatie aan

rechter hemisfeer dan bij priming en presentatie aan linker hemisfeer

(conceptuele priming)

Functionele beeldvorming en single neuron electrode studies: priming meestal gepaard

met vermindering van activiteit in de neuronen die betrokken zijn bij de verwerking van

de stimulus.

Bvb. perceptuele priming zal leiden tot verminderde activiteit in de visuele gebieden

die voor de verwerking van de geprimede stimuli instaan.

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

11

4. BIJLAGEN

Episodisch geheugen e.d.

Integratie van gebeurtenissen in episodisch geheugen via hippocampus

Fragmented letters

Gedragsneurowetenschappen: Deel 2 Hoofdstuk 4: Geheugen

AJ 2010 - 2011

12

Priming