Teil 1:Einführung und Grundlagen menschlicher Kognition VL 1

• Kognitive Psychologie beschäftigt sich mit internen Prozessen, die es uns erlauben, die Umwelt wahrzunehmen und mit ihr zu interagieren. 
• Viele Studien im Bereich der Kognitiven Neurowissenschaften leiden unter geringer Teststärke. 
• Die kognitive Psychologie generierte einen Großteil der auch heute noch relevanten kognitiven Theorien. Ein wesentlicher Beitrag der kognitiven Neurowissenschaften war es anschließend entstandene theoretische Kontroversen zu klären, die durch Verhaltensstudien allein unlösbar bleiben. 

Ziel: Diese Prozesse will man beschreiben, erklären und vorherzusagen. 

Untersuchungen von Gehirnaktivität und Gehirnstruktur.

1.)Experimentelle Kognitive Psychologie (im klass. Sinne, Experimente) Aufzeichnung des Verhaltens bei der bearbeitung kognitiver Aufgaben

2.)Kognitive Neuropsychologie                                              Untersuchung von Pat. mit Schädigungen im Gehirn oder Verlgeich mit gesunden Menschen

3.)Kognitive Neurowissenschaft                                            Aufzeichnung der Gehirnaktivität bei bewältigung Kognitiver Aufgaben

4.)Komputationale Kognitionswissenschaft                          Entwicklung mathematisch spezifierter Modelle, um Kognition besser beschreiben und vorhersagen zu können

1. Klassischer Informationsverarbeitungsansatz (früher)

• Computer-Metapher der 70er Jahre
• Serielle, reizgesteuerte Informationsverarbeitung
• Bottom-up (= Reiz steuert wohin die die Aufmerksamkeit gelenkt wird. Vom Reiz zum kognitiven System)

2. Neuerer Informationsverarbeitungsansatz

• Netzwerkmetapher
• Parallele, kaskadische Verarbeitung,
• Top-Town =  Einfluss von Vorwissen und Erfahrung
• schnelle Verarbeitung 

• Mit case-series studies/Fall-Serien-Studien lässt sich beurteilen, ob Symptome eines Patienten repräsentaiv für seine Läsion sind
• Fokussiert sich auf Untersuchungen von Pat mit intakter und gestörter Hirnschädigungen=Läsionen. Kogntiver Leistung 
• Erlaub in gewissen Maße kausale Schlussfolgerungen
• Bindeglied zwsichen experimenteller kognitiver Psychologie und kogntiver Neurowissenschaft
• Einige Grundannahmen treffen nicht ganz zu, Pat können komepnsationsstrategien entwickeln, es gibt neuronale Plastizität = reorganisation von Hirnfunktionen
• Untersuchungmethoden: Dissoziation, doppelte Dissoziation und Assoziation
• gehen von 5 Grundannahmen aus (Funktionale Modularität, Anatomisches Modularität, Universsalität, Substraktivität, Transpaerenz)

1. Einfache Dissoziation (Problembehaftet)

• eine Patientengruppe mit Hirnschädigung
• eine Kontrollgruppe ohne Hirnschädigung 

2. Doppelte-Dissoziation

• zwei  oder mehr Gruppen von Pat. mit Hirnschädigungen in jeweils anderen Hirnregionen
• müssen jeweils beide Aufgaben lösen

3.Assoziation

• Verstärkt gemeinsames Auftreten von Defiziten in mehreren Aufgaben
• man sucht nach Symtomen und Leistungseinschränkungen die in unterschiedlichen Aufgaben gemeinsam auftreten und in unterschiedlichen Patientengruppen verstäkt gemeinsam auftreten
• => störung hat dann eine gemeinsame Ursache = Syndrom

1. Funktionale Modularität

• Funktionen im Gehirn arbeiten relativ unabhängig voneinander
• serielle Informationsverarbeitung

2. Anatomische Modularität

• Jedes Modul befindet sich in einer spezifischen Hirnregion

3. Universalität

• Funktionen laufen bei allen Personen ähnlich ab

4. Subtraktivität

• Schädigungen im Gehirn führen zu spezifischen Ausfällen von Modulen

5. Transparenz

• Menschen können Ausfälle nicht durch andere Module kompensieren

Unterteilung der Großhirnrinde (neuronale Struktur) 

• Fronstallappen (vorderen) (Persönlichkeit/Denken)
• Zentrale Furche/Sulcus (=Wölbung nach innen)
• Paritallappen (oberen) (Motorik/Sensorik)
• Parietal-Okzipital-Furche
• Okzipitallappen (hinteren) (Visuelle Cortex)
• Temportallappen (seitlichen) (hören, sprechen)
• Sylvische Fissur/Gyri (=Wölbung nach außen) 

Lokalisation spezifischer Hirnareale

• Superior oben
• Inferior unten

• Anterior=Rostral vorne
• Posterior=Caudal hinten

• Dorsal= Rückseitig, oben
• Ventral= Bauchseitig, unten

Schnittebenen

• Coronal (frontal=Krone)
• Sagital (gespannter Bogen)
• Horizontal 

Brodmann Areale 1-52 (Funktion):

• Ursprünglich basieren diese auf unterschiedliche Verteilung von Zelltypen

• BA 17 = im Occipitalcortex im posterioren Bereich, wichtig für primäre visuelle Verarbeitung

1.)Prinzip der Kosten-Kontrolle

• möglichst wenig verbindungen und kurze Distanzen sollten vorhanden sein

2.)Prinzip der Effizienz

• Informationen relativ schnell über das gesamte Gehirn hinweg zu integrieren

• Problem:Beide Prinzipien widersprechen sich.

• Lösung: Kombination beider Prinzipien. Gehirn hat daher einzelne Module (kleine Areale, die intern eng vernetzt sind) und  von Hubs (stark vernetzte Verteilerzentren) sind. 

Einzelzell-Ableitung

• sehr gute zeitliche und räumliche Auflösung
• invasiv
• wird bei Menschen nicht gemacht

EEG und ERPs (Elektroenzephalografie und Ereigniskorrelierte Potenziale),

• sehr gute zeitliche Auflösung
• eringe räumliche Auflösung

PET (Positronen-Emissions-Tomographie)

• radioaktive Substanz
• invasiv
• gute räumliche Auflösung
• niedrige Zeitliche Auflösung

fMRT/fMRI (funktionelle Magnet-Resonanz-Tomographie)

• Sauerstoffgehalt Messung
• starkes Magnetfeld
• sehr gute räumliche Auflösung
• schwache zeitliche Auflösung
• laut und unbequem

MEG (Magnet-Enzephalographie)

• Messung der magnetischen Aktivität des Gehirns,
• Exzellente zeitliche und gute räumliche Auflösung
• sehr teuer

TMS&rTMS ((repetitive)Transkrinelle Magnet-Stimulation)

• Hemmung spezifischer Bereiche des Gehirns durch starkes magnetisches Feld, 

-> Kausalschlüsse

tDCS (Transkranielle Gleichstromstimulation)

-> Kausalschlüsse

Man programmiert Modelle die einzelne Aspekte menschlicher kognition nachbilden.

Parallele Verarbeitung so wie neuronale Netzwerke

Konnektionistische Netzwerke (Netzwerkmetapher) vereinfachte darstellung von Neronalen verschaltungen.

Produktionssysteme (wenn-dann-Regel)

Kogntive Architektur -> ACT-R-Model

Ein Produktionssystem

Von oben nach unten. Vorwissen gesteuerte Verarbeitung

Von unten nach oben. Reizgesteuerte Verabeitung

Eine Furche oder Rille an der Cortexoberfläche. Nach innen gestülpt

Häufig auftretende symtome eine gemeinsamen Ursprung haben

zwei oder mehrer Verarbeitungsprozesse finden zeitgleich im Gehirn statt

Verarbeitungsprozesse die nach einander ablaufen

Bestehen aus sehr vielen "wenn-dann-Produktionsregeln" und einem Arbeitsgedächtnis mit Informationen