Samenvatting Cognitieve Psychologie II PDF

Preview

Summary

Samenvatting cognitieve II (3BA)...

Description

SAMENVATTING COGNITIEVE PSYCHOLOGIE II Hoofdstuk 1: Inleiding Samenhang: alle thema’s zijn geïnterrelateerd vb: taal is nodig voor andere cognitieve processen (lezen, probleem oplossen,..)  alles hangt samen Vb: Boek lezen: visueel opnemen in ons systeem – aandacht schenken aan wat we lezen – geheugen (vatten wat we lezen en relateren aan LTG) - taal is nodig – 1 cognitief proces is niet voldoende GEDRAG Actie en bewustzijn  Actie bijsturen en onderbreken  Is bewustzijn nodig? Hughes: onbewuste cues kunnen het onderdrukken van een nakende actie initiëren  ook zonder bewustzijn kunnen acties onderdrukt worden Cognitieve controle en numerieke cognitie  Rekenangst = verhoogde stress wanneer men met getallen moet omgaan  Maar: niet enkel slecht presteren bij getallen maar lezen ook trager, trager bij niet- wiskundige opgaven  Tragere leestijd van paragrafen  Tragere respons op take (zowel gerelateerd als niet gerelateerd aan wiskunde)  Algemeen tekort in cognitieve controle?  kunnen moeilijk irrelevante stimuli onderdrukken Numerieke cognitie en BWZ (Sklar) - Onbewuste opgave (9-3-4), daarna kregen ze uitkomsten die ze hardop moeten voorlezen - Getallen worden sneller en correcter gelezen indien het de uitkomst was van de ongezien som - Veel kritiek op dit experiment BREIN (Hiërarchie in ons brein) - Info komt binnen beneden aan hiërarchie en wordt naar top gestuurd - Visuele info komt binnen in occipitale kwab  via ventrale en dorsale banen geprojecteerd naar pariëtale en temporale kwab die projecteren info naar hoogste, frontale kwab, meer specifiek de prefrontale cortex - Numerieke cognitie: meer in midden  pariëtale en temporale kwabMeeste thema's die we gaan zien, zitten op hoogste niveau van brein = hogere orde cognitieve processen Thema’s 1. Numerieke cognitie  Midden van de hiërarchie  Pariëtale kwab en intrapariëtale sulcus (IPS) & inferieure pariëtale kwab (IPL)  Schade IPL  veel moeite met vermenigvuldigen, niet met aftrekken van getallen  Schade IPS  problemen met aftrekken van getallen, niet met vermenigvuldigingen 2. Geheugen  Midden hiërarchie  Transfereren van info van werkgeheugen naar LTG  Hippocampus: 1 van de eerste delen waar Alzheimer schade aanricht, taxichauffeurs in London hebben een grotere hippocampus door spatiale cognitie  Brodmann: BA27, 28, 34, 35, 36 3. Actie  Motorgebieden: primaire motor cortex (M1) = BA4 en presupplementary motor area (preSMA)= BA6  MA1 zegt aan spieren en ruggenmerg om acties uit te vuren (signaal geven)  preSMA krijgt info van basale ganglia, van PFC 4. Aandacht (2 systemen)  Dorsaal frontopariëtaal systeem: o.a. intrapariëtale sulcus  link met numerieke cognitie  Ventraal frontopariëtaal systeem: o.a.: temporopariëtale junction (TPJ) & ventraal frontale cortex (VFC)  Een deel v VFC = BA11 (Brodmann) 5. Cognitieve controle  Dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC): belangrijk voor veel executieve functies (werkgeheugen, plannen, redeneren...) = Brodmann: BA9 & 46 6. Beslissingen nemen  Anterieure cingulate cortex (ACC)

Orbitofrontale cortex (OFC) = BA10 (Brodmann) één van de minst goed begrepen gebieden van ons brein Bewustzijn  Bewustzijn = black box  PFC?  Eerder een soort van patroon van hersenactivatie of interconnectiviteit van verschillende gebieden  Bewust woorden lezen  PFC actief  Onbewust woorden lezen PFC niet actief blijft nog erg vaag 

7.

BESLISSINGEN NEMEN = hersenprocessen leidend tot selecteren van potentiële actie in complexe omgeving Methode fMRI= functional magnetic resonance imaging  meet BOLD-signaal - = blood oxygen level dependent signaal - Indirecte meting van neuronale activiteit - Als een neuron geactiveerd wordt  energie nodig extra zuurstof in het bloed  actiepotentiaal heeft zuurstof nodig - BOLD-signaal = verschil tussen zuurstofrijk en zuurstofarm bloed - Als neuron vuurt  zuurstofrijk bloed in de omgeving - Voxel = soort pixel van het brein (1 voxel = duizenden neuronen)  brein wordt opgedeeld in voxels - Iemand in fMRI een taak laten uitvoeren volume v hersenen een paar keer meten  voor ieder tijdspunt krijg je een gemeten BOLD-signaal  signaal per voxel - Opdracht in fMRI: ogen open en dichtdoen  meet de breinactiviteit

blauwe grafiek: model, voorspelling, het verwachte BOLD-signaal / Roze grafiek = waargenomen BOLDsignaal - Dit signaal is niet overal in het brein, maar 1 specifiek deel  hier: het occipitale deel - Ogen opendoen = verhoogd signaal - Voxels zoeken die het best bij dit patroon aansluiten (goodness of fit)  hier: occipitale voxels vertonen verhoogde activiteit wanneer ogen open zijn Single-cell recording: - Aap voor experimentele display - Terwijl aap taak doet, meet elektrode de activiteit van 1 neuron - Actiepotentiaal wordt gemeten = spike  spike train = meerdere spikes - Raster plot = elke lijn is 1 neuron en elk puntje is 1 spike - Vuursnelheid (Firing rate) = hoeveel spikes per seconde  verhoogt wanneer stimulus op scherm komt

2 VISIES OP ACTIESELECTIE (manieren om naar hersenprocessen te kijken) - Temporale dynamiek (hoe ontplooien processen zich over tijd) - Neurale architectuur: welke hersengebieden onderbouwen die processen Actieselectie 1. Seriële verwerking - Temporele dynamiek: sequentieel  eerst perceptie, dan cognitie, dan actie - Neurale architectuur: modulair  verschillende hersendelen ondersteunen verschillende stadia in het proces

2. -

Traditionele kijk op hoe het brein werkt Parallelle verwerking: Temporele dynamiek: parallel simultaan perceptie, cognitie en actie Neurale architectuur: geïntegreerd dezelfde hersengebieden doen verschillende procesfasen

Seriële verwerking Tussen stimulus en respons: serie van procedurele fases die sequentieel samenhangen  proces 1 start, doet wat het moet doen en stopt output van proces 1 is input van proces 2 enzovoort totdat er een respons als output is Elk proces gebeurt in een sequentiële ketting. Discrete stadia = om proces 1 te beginnen moet proces 2 compleet beëindigd zijn Evidentie voor seriële verwerking in temporele dynamiek: - Single-cell recording Aap voor visuele display: - Moet naar midden kijken, dan komt er een target - Aap moet wachten tot er een cirkel om target komt  dan moet aap saccade maken naar target - Beslissing die gemaakt moet worden = saccade make 3 soorten cellen gevonden: • Visuele cellen = vuren heel snel als target tevoorschijn komt en dat neemt dan snel af • Fixatiecellen = ineens burst van activiteit en dan afgenomen maar stabiele activiteit • Bewegingscellen = als cirkel target omringt, dan vuren bewegingscellen - Burst van activiteit van visuele cellen gaat vooraf aan burst van fixatiecellen - Onderliggend idee: perceptieproces gaat vooraf aan cognitief proces cognitief proces plant saccade en gaat vooraf aan bewegingsprocesonderscheid tussen perceptie, cognitie en actie  seriële ketting van gebeurtenissen - ‘The distinction between perceptual and respons stages is beyond dispute’ Evidentie voor seriële verwerking in neurale architectuur: - Stimuli wordt getoond aan proefpersonen: ofwel huizen ofwel gezichten - Proefpersoon moet categoriseren of het een huis of gezicht is - Er wordt ruis geïnduceerd waardoor stimuli moeilijker herkend wordt - Hoe meer ruis, hoe vaker er incorrect gecategoriseerd wordt - Huizen en gezichten werden met specifieke reden gekozen: in temporele cortex zijn er specifieke gebieden die selectief geactiveerd wordt bij huizen en gezichten(grafiek: groen is huis, geel is gezicht) - Als het huis duidelijk te zien is, is activiteit in het ‘huisgebied’ hoger - BOLD-signalen over de tijd gemeten in de 2 gebieden - Als het huis getoond wordt: veel activiteit in groene ‘huisgebied’ en weinig in ‘gezichtengebied’  BOLD-signaal van ‘gezichtengebied’ laag en van ‘huisgebied’ hoog - Absolute waarde van het verschil tussen die 2 signalen berekenen (voor elk punt in de tijd) artificieel signaal - Elk gebied in de hersenen dat deelneemt in het maken van de beslissing (‘is het een huis of gezicht’) zou een activiteit moeten hebben dat correleert met dit signaal = zou op dezelfde manier moeten fluctueren - Resultaat: gebied in de superieure frontale sulcus, meer bepaald de dorsolaterale PFC correleert met dat signaal dit gebied integreert info van de sensorische gebieden om dan beslissing te kunnen maken - Activiteit correleert ook met hoe goed proefpersonen scoorden op de taak - Conclusie: er is (misschien) een algemeen mechanisme voor perceptueel beslissingen maken waarbij dorsolaterale PFC een sleutelgebied is dat info integreert van sensorische gebieden om een beslissing te kunnen maken, die beslissing wordt dan omgezet in een bewegingsplan

Good-based model: - Ligt in verlengde van seriële verwerkingsmodel en is een theorie over hoe je selecteert tussen 2 ‘goods’ vb: kiezen tussen een snicker of mars - Idee erachter: eerst wordt elke relevante taakfactor, elke beslissingsvariabele die relevant is, verwerkt (bv.: sugar rush in supermarkt, dan ga je iets zoeken met suiker in (relevant) en goedkoop want ik heb niet veel geld (relevant)) externe en interne factoren dat wordt overgedragen naar volgende verwerkingsfase: de berekening van de waarde van de ‘offers’ (opties) die waarden worden met

elkaar vergeleken  meest waardevolle wordt gekozen, dan is beslissing gemaakt wordt getransformeerd in een actieplan, vervolgens beweging - Sterk serieel, sequentieel patroon - Ook modulair: OFC en vmPFC berekenen de vergelijking en motorische gebieden voeren actie uit Evidentie voor theorie: - Single cell recording - Apen voor visueel display moeten fixeren op centraal punt en dan komen er ‘offers’ op het display tevoorschijn (bv.: 4 blauwe vierkantjes, blauw representeert water, 1 geel vierkantje wat druivensap representeert, apen vinden dat erg lekker) - Dan moeten ze kiezen – als ze op geel fixeren, krijgen ze sap - Psychometrische, sigmoïdale functie van het gedrag van de aap:  Bv.: 1A vs. 0B: percentage v B kiezen is 0%, hij kiest sowieso het sap omdat er geen water is om te kiezen  Verder op curve: 1 druppel sap vs. 4,1 druppels water  aap kiest at random 50/50  Als je veel meer water dan sap aanbiedt, gaat hij altijd water kiezen  Gevulde vakjes op curve = aap koos water  Lege vakjes op curve = aap koos sap - Meten in orbitofrontale cortex - Er werden 3 soorten cellen gemeten (rood = Firing rate):  ‘Offer value neuronen’ = monotone toename in Firing rate als je meer en meer water aanbiedt in vergelijking met sap  berekent het aanbod, de opties wat je geeft  Chosen value neuronen’ = vuurt veel, ongeacht of je water of sap kiest  vuurt altijd evenveel als je eenmaal gekozen hebt, onafhankelijk van wat je kiest  zegt dat je iets gekozen hebt  vuurt minder wanneer de keuze moeilijk was, makkelijke keuze vuurt veel  ‘Taste neuronen’ = vuren voor de smaak (sommigen vuren voor water en anderen voor sap) Samenvatting van seriële kijk - Perceptieprocessen (in occipitale gebieden) transformeren visuele scène in descriptieve representatie van wereld = output van visuele processen = input cognitieve fase  hogere orde associatieve gebieden, pariëtale en frontale gebieden - Descriptieve representatie wordt getransformeerd en wordt met andere info (bv.: geheugen) geïntegreerd en dan wordt er een beslissing gemaakt - Output van beslissing = representatie van 1 actieplan  dat is dan input voor het actiemodel - Motorgebieden transformeren het plan in een uitvoering van het plan - Duidelijk een sequentiële dynamiek onderbouwd door modulaire architectuur Orbitofrontale cortex maakt beslissing Dorsolaterale PFC maakt visuele beslissingen. Andere papers: - Basale ganglia maakt beslissingen - Motorische gebieden - Pariëtale cortex ... Probleem met al deze verschillende gebieden die beslissingen nemen?  spaarzaamheidsprincipe (parsimony principle) = waarom zou je een systeem ontwikkelen dat zo complex is, terwijl er een simpelere oplossing is? Waarom zoveel gebieden die allemaal verschillende beslissingen maken? brengt ons bij de 2e kijk Parallelle verwerking Temporele dynamiek: parallel simultane perceptie, cognitie, actie Neuroarchitectuur: geïntegreerd  zelfde gebieden betrokken bij verschillende fases Affordance competition hypothese: 2 processen in deze theorie: 1. Actiespecificatie = transformeren van scène in verschillende potentiële actieplannen 2. Actieselectie Affordance = de perceptie van de functie van een object. Een knop kan ingedrukt worden, aan een touw kan getrokken worden en een hendel kan overgehaald worden. Door conventie hebben bepaalde fysieke objecten een functie gekregen in de perceptie van mensen. Neuraal coderen in sensomotorische gebieden: - Deze gebieden liggen rond centrale sulcus - In deze gebieden, vooral in laterale intrapariëtale area (LIP): codeert intentie van bewegingen, als je beweging wil maken wordt het hier gecodeerd  in dit gebied zitten neuronen die selectief worden geactiveerd voor specifieke bewegingsrichtingen in de ruimte Experiment:

-

Aap voor display: moet bv naar linksonder bewegen na het zien v cue (cue zegt: beweeg over enkele momenten naar links/rechts/boven/beneden)  1 specifieke cel die veel vuurt, die hoog geactiveerd is Zelfde cel meten als aap naar rechtsboven moet bewegen: dan vuurt die cel niet  selectieve cellen Geen alles of niets relatie: activeert een beetje bij tegenovergestelde richting maar echt niet veel, ongeveer zoals een normaalverdeling/Gauss- curve als het meer en meer in de richting komt

Actiespecificatieprocessen: Experiment: Aap voor visueel display - Aap krijgt 2 visuele cues: blauw en rood 2 potentiële acties wat aap later kan doen - Daarna geheugenperiode om acties te memoriseren - Dan moet aap actie uitvoeren - Resultaat: tijdens geheugenperiode zien we 2 heuvels van activiteit:  Cellen die ruimtelijk selectief zijn voor een bepaalde richting (bv.: blauw)  Cellen die ruimtelijk selectief zijn voor tegenovergestelde richting (bv.: rood)  tegenovergesteld activatiepatroon - 2 heuvels van activiteit = 2 potentiële actieplannen in contrast met seriële verwerking (daar is het maar 1 actieplan) - Als aap cue krijgt wat hij moet doen, dan wordt irrelevant plan onderdrukt + relevant actieplan wordt versterkt - Deze cellen zitten in dorsale premotorische cortex (ook het gebied wat actieplannen representeert) (rode gebied) Probleem met dit design? - Betekent dit noodzakelijk dat het actieplan hetgeen is wat gecodeerd wordt? Reflecteert dit werkelijk het plan van beweging/doel? - Moet op andere manier bewezen worden (volgend experiment) Experiment: - Aap moet fixeren en krijgt dan links of rechts cue - Geheugenperiode - Dan leer je aap nog een cue, een centrale cue: zegt dat je naar vorige cuelocatie moet gaan of net naar de tegenovergestelde richting daarvan - Als aap maar 1 cue krijgt en hij weet dat hij 2 potentiële acties heeft, dan zie je 2 heuvels van activiteit - Indien maar 1 visuele cue dan heeft aap nog steeds 2 potentiële acties omdat er nog steeds 2 heuvels zijn betekent dit dat het actie gerelateerd is  het kan niet visueel gerelateerd zijn want er is maar 1 cue en toch heb je 2 actieplannen, er is namelijk geen cue voor het 2e actieplan Andere manieren om weer te geven dat verschillende actieplannen bestaan voor maken van beslissingen: - Niet a.d.h.v. typische cognitieve experimenten - Bestuderen van de gehele beweging: het reiken, het beweging pad - Als je 2 targets hebt (2 potentiële acties), dan zie je een lijn in het midden (tijdspad, tijdsbaan) daarna cue geven naar welke target gegaan moet worden, dan splits hetStel dat er 2 targets links zijn en 1 rechts  2x meer kans dat er een linkse beweging zal plaatsvinden in vergelijking met rechts  hierbij wijkt de baan af naar links en vice versa Spatial averaging process: - Dit zijn de activiteitheuvels - Stel dat er bepaalde periode in de tijd is, dan is linksboven de activiteitheuvel voor de cellen die specifiek selectief zijn voor de linkse target als je gezegd wordt dat je naar links moet gaan - Het ene is meer geactiveerd dan het andere spatial averiging process is het idee van weighted vector addition = vector gaat naar een richting, als vector naar linkse richting meer weegt dan vector die gaat naar rechtse richting, dan zal de bewegingsrichting meer links zijn - Als de activatie van elk actieplan gelijk is, dan gaat de richting rechtdoor zijn - Als de activiteit voor de rechtse target hoger is dan zal je naar rechts bewegen - Dit idee is een continu idee, je doet het altijd en wat je beweging definieert is de competitie tussen de 2 potentiële targets - Elk neuron is spatiaal selectief voor een bepaalde richting in de ruimte - De lengte van deze lijnen, vertellen hoeveel info er is die een bepaalde richting ondersteunt - Als je gemiddelde neemt van heel deze populatie, dan is de output een richting in de ruimte - Het kunnen dus meer dan 2 vectoren zijn - Meerdere actieplannen tijdens het beslissen: een continu proces: Experiment: Participanten leggen vinger op touchpad en zien onderstaand display

  

Als ze op startknop duwden, kregen ze een cue (een grote R of kleine r, of grote L of kleine l)  grote R (rechts) vertelt participant dat er een grote kans is dat hij beweging naar rechts moet maken (80%), kleine r was 60% kans Daarna moesten ze fixeren en dan kregen ze een 'deterministic go signal' = pijl dat naar rechts of links wijst bv. participant krijgt grote R en dan een pijl naar rechts dan maakt hij beweging naar rechts Er kan dus hoge probabiliteit cueing zijn met congruente deterministic go signal, maar er kan ook hoge probabiliteit cueing zijn met incongruente, bv grote kans voor naar links te moeten gaan maar dan pijl naar rechts 3 dingen gemeten 1. Initiating time = tijd dat participanten erover doen om van de startknop af te komen = tijd tussen het zien van deterministic go cue en het verlaten van startknop = tijd dat het duurt om een beweging te initiëren 2. Bewegingstijd = tijd van het verlaten van startknop tot aankomen aan target 3. Bewegingspad = baan van de beweging

Resultaat - Hoge probabiliteit congruente trials waren het snelste in initiatietijd (logisch) - Iets minder probabiliteit (60) iets trager - Incongruente trials zijn trager maar de traagste was die met hoge probabiliteit - Zelfde interactie werd ook gevonden in bewegingstijd - Dit spatial averiging process of biased competition tussen actieplannen is niet enkel voor beweging, ook na de beweging continu proces, gaat altijd door Nu hebben we actiespecificatieprocessen van de parallelle verwerking gezien. Nu kijken naar actieselectieprocessen Selectieprocessen: - Starten ook in occipitale gebieden maar gaan verder naar temporale cortex, mogelijk ook naar frontale cortex en basale ganglia - Rol van deze processen is om de competitie tussen de potentiële actieplannen te biasen (zodat beslissing overhelt naar 1 kant) - Als je 2 targets hebt en je moet naar rechts gaan, die kennis zal je potentiele acties biasen om naar rechts te gaan, je gaat niet naar links dan dat is wat deze processen doen - Specificatieprocessen representeren verschillende potentiële actieplannen Selectieprocessen biasen die competitie tussen actieplannen Experiment actieselectieproces - Aap voor display - Aap moet fixeren in centrum - Krijgt dan 2 potentiële targets waar hij naar kan kijken - Ze lieten een sequentiële reeks zien van geometrische figuren - Aap moet keuze maken bij welk target hij het meeste kans had om een beloning te krijgen - In training had aap geleerd over probabiliteiten bij bepaalde figuren om beloning te krijgen, welke het meeste kans had - Meten in LIP (lateraal intrapariëtale gebied): gebied waar intentie van saccades zich bevindt - Ook hier, zoals bij beweging, zijn er neuronen die ruimtelijk selectief zijn - Neuronen die saccade plannen, plannen niet enkel de saccade  ze integreren ook taakrelevante info voor de aanvang van de beweging  gebieden voor plannen v beweging zijn ook betrokken bij beslissingsproces - Info in het experiment is welk van de targets het meeste kans heeft om beloning op te leveren dat is relevant voor de aap Waarom is parallelle verwerking een beter aangepast mechanisme?Waarom is deze kijk beter dan de seriële? bv. aap in wild is erg hongerig, maar hij ziet een jaguar ...