EEG, alvás és ébrenlét
Az agykérgi tevékenység vizsgálata Komputer-tomográfia (CT) Mágneses rezonancia imaging (MRI) Vérellátás, helyi anyagcsere intenzitása (fmri, SPECT, PET) Elektromos tevékenység (funkció) Magnetoenkefalográfia (MEG) Elektroenkefalográfia (EEG) Elektrokortikográfia (ECoG) Kiváltott potenciálok
Funkcionális MRI (fmri) Pozitron emissziós tomográfia (PET)
Agyi vérkeringés vizsgálata
Az agykérgi tevékenység vizsgálata Komputer-tomográfia (CT) Mágneses rezonancia imaging (MRI) Vérellátás, helyi anyagcsere intenzitása (fmri, SPECT, PET) Elektromos tevékenység (funkció) Magnetoenkefalográfia (MEG) Elektroenkefalográfia (EEG) Elektrokortikográfia (ECoG) Kiváltott potenciálok
A telepátiától a thalamocorticalis hálózatokig H. Berger, 1924 E.D. Adrian és B. H. C. Matthews, 1934
Elektroenkefalográfia species-függő spontán aktivitás hullámok sajátságai függenek az elvezetés helyétől és a szemek zártságától
EEG hullámformák EEG (µv) EKG (mv) brain death szinkronizáció: kis frekvencia, nagy amplitúdó deszinkronizáció: nagy frekvencia, kis amplitúdó
Az EKG tevékenység eredete Egy kis emlékeztető + -
Az EEG tevékenység eredete sink source - + EEG (µv) Kérgi piramis neuronokon kialakuló posztszinaptikus potenciálok Nem bejövő vagy itt generálódó akciós potenciálok MEG EEG EKG (mv)
Az EEG frekvencia eredete alfa ritmus: thalamus gamma ritmus: kérgi neuronok saját frekvenciája
Az EEG frekvencia eredete
Az agykérgi tevékenység vizsgálata Képalkotó eljárások (lokalizáció) Komputer-tomográfia (CT) Pozitron-emissziós tomográfia (PET) Magmágneses rezonancia (NMR) Vérellátás, helyi anyagcsere intenzitása Elektromos tevékenység (funkció) Magnetoenkefalográfia (MEG) Elektroenkefalográfia (EEG) Elektrokortikográfia (ECoG) Kiváltott potenciálok
Kiváltott potenciálok evoked potentials (EP) event-related potentials (ERP) - szomatoszenzoros - hallási (auditív) - látási (vizuális) -szinaptikus tevékenység -szenzoros pálya épsége
Mi az alvás? - a külvilággal való kapcsolat jellegének megváltozása (beszűkülése, de nem megszűnése!) - alvás alatti külső ingerek jelentősége - az ébrenlét mértéke a környezet iránti figyelem - az alvás mélységének megítélése ébreszthetőség EEG
Az alvással kapcsolatos EEG változások
A REM alvás kialakulása - gyors szemmozgások - paradox alvás deszinkronozált EEG, ébresztési küszöb emelkedett spontán ébredés gyakori általános izomtónus csökkenés mellett lokális rángások (ujjak, arc) - álomlátás gyakoribb, bizarrabb jellegű - vegetatív izgalmi tünetek - REM és SWS szakaszok váltakozása
Alvásigény és életkor
Alváselméletek Miért kell aludni? Hogyan alakul ki az alvás? Miért és hogyan történik az ébredés? Hogyan történik az egyes stádiumok szabályozása? - Passzív elméletek: az alvás magyarázata az, hogy az éber állapotot fenntartó, döntően idegi eredetű hatások átmenetileg kikapcsolódnak
Alváselméletek Miért kell aludni? Hogyan alakul ki az alvás? Miért és hogyan történik az ébredés? Hogyan történik az egyes stádiumok szabályozása? - Passzív elméletek: az alvás magyarázata az, hogy az éber állapotot fenntartó, döntően idegi eredetű hatások átmenetileg kikapcsolódnak - Aktív elméletek: az alvást valamely, az éber állapot során (vagy az alvás alatt) termelődő és felhalmozódó (kémiai) faktor hozza létre (illetve tartja fent)
Alváselméletek Milyen mechanizmusok felelősek az alvás és ébrenlét közti átmenetek szabályozásáért? Process C = circadian mechanizmus Process S = homeostatic mechanizmus
Cirkadián mechanizmusok Fény-sötétség változása: retina, tractus retinohypothalamicus Anterior hypothalamus: nucleus suprachiasmaticus (SCN) (circadian ritmus fő magja; saját ritmus is)
Deafferentációs elmélet Bremer (1930-as évek) A kéreg éber állapotának fenntartásához elegendő az érzékszervkből származó afferens információ ébrenléti EEG alvásra emlékeztető EEG
Retikuláris elmélet A kéreg aktivitását az Aspecifikus Retikuláris Aktiváló Szisztéma (ARAS) tartja fent (zöld), melynek eredete a formatio reticularis (sárga) és a specifikus afferentáció kollaterálisai (kék). Kérgi aktivitás fokozhatja az éber állapotot fenntartó felszálló aktiválás intenzitását.
Az alvás-ébrenlétet szabályozó rendszerek Fény-sötétség változása: retina, tractus retinohypothalamicus Anterior hypothalamus: nucleus suprachiasmaticus (SCN) (circadian ritmus fő magja; saját ritmus is) Ventrolateralis hypothalamus: nucleus preopticus ventrolateralis (VLPO) (GABA, galanin) gátolja az agytörzsi aktiváló mechanizmusokat. Retikuláris aktivációs rendszer (RAS)
Retikuláris aktivációs rendszer locus coeruleus noradrenalin nucleus pedunculopontinus, nucleus laterodorsalis tegmentalis, bazális előagyi magvak acetilkolin raphe magvak szerotonin ventralis periaqueductalis szürkeállomány dopamin nucleus tuberomamillaris (hypothalamus) hisztamin lateralis hypothalamicus area orexin, melanin-koncentráló hormon (MCH)
A RAS ventrális és dorsalis útvonala
Az alvás integrált szabályozása
Az alvás circadian jellege Circadian (=24) infradian (>24) ultradian (<24) ritmusok Az egyes biológiai ritmusok viszonya (belső óra vagy belső órák?) Gyakorlati jelentőség (jet-lag, többműszakos dolgozók, szervek funkciójának megítélése) Az alvás mint a külvilághoz való alkalmazkodás egy formája
Az alvás integrált szabályozása
Alvászavarok Elsődleges alvászavarok (pl. insomnia, narcolepsia, REM viselkedési zavar) Pszichés megbetegedések kísérő tünetei (pl. schizophrenia, depresszió, szenvedélybetegségek ) Alvás-ébrenlétet befolyásoló szerek Benzodiazepinek Barbiturátok (GABA A agonisták) Modafinil Kannabinoidok, amfetaminok, koffein
Tanulás, emlékezet
Az agykéreg funkciói - Specifikus érző működések hallás látás szomatoszenzoros működés Specifikus mozgató működések szomatomotoros koordináció Integratív funkciók
Az integratív agykérgi funkciók Érző, mozgató vagy vegetatív működésekhez közvetlenül nem kapcsolódnak alvás és ébrenlét öntudat beszéd, nyelv gondolkodás, megértés, okság tanulás, emlékezet motiváció, viselkedés emóciók Filogenetikai jelentőség
Agykérgi funkciók lokalizációja
Integratív funkciók lokalizációja specifikus központok ekvipotencialitás elve distributed systems magasabb érző és mozgató területek asszociációs mezők - 1. motoros működés - 2. emóciók, motiváció, emlékezet - 3. érzőműködés, beszédértés
Az idegtudomány leghíresebb betege Phineas Gage (1823-1860) John M. Harlow (1819-1907)
Beszédközpontok fasciculus arcuatus bal oldal mozgató szenzoros megértés
Információfeldolgozás Kommunikációs zavarok (aphasiák) - szenzoros (Wernicke) - motoros (Broca) - vezetéses (f. arcuatus) - globális (Wernicke & Broca) - amnéziás (Br. 47) Acalculia Amusia
Információfeldolgozás Tanulás = neuronhálózatok megváltozása külső hatásra (információszerzés) Memória = információtárolás Emlékezés = a külső hatás felidézése (információ előhívása) Szelekció Felejtés = információ törlése Kapacitás = a tárolható információ mennyisége (az élet során az emberi tudaton átfolyó információ 1 %-a )
Deklaratív memória, kognitív tanulás
Viselkedésmemória
Nem-asszociatív tanulás Inger-specifikus Nem fáradás Nem adaptáció
Habituáció és szenzitizáció
Asszociatív tanulás
Kapcsolási idő 0,5 s Klasszikus kondícionálás
Operáns tanulás Kapcsolási idő 0,5 s
Motoros tanulás
Deklaratív memória, kognitív tanulás
Deklaratív memória részei 1.
Deklaratív memória részei 2.
Deklaratív memória részei 3.
Emlékezetkiesés (amnesia)
Emléknyomtárolás - idegrendszeri plaszticitás - hippocampus szerkezete - hippocampus szerepe az emléknyom (engram) rögzülésében - tartós tárolás pontos helye ismeretlen (kisagy?, kéreg?, amygdala?)
Neuronális tanulás - Hebb-elmélet - modulátor hatások lehetséges szerepe - long-term potentiation (LTP)
A Hebb-posztulátum Ha az A sejt ismételten vagy folyamatosan részt vesz a B sejt aktiválásában, bizonyos növekedési folyamatok vagy metabolikus változások történnek az egyik vagy mindkét sejten, aminek következtében az A effektivitása a B sejt aktiválásában megnövekedik. /Donald Hebb, 1949; Hebb-posztulátum / Donald O. Hebb kanadai neuropszichológus 1904-1985
Az LTP mechanizmusa
Long Term Potentiation