Biologische & Cognitieve Psychologie –
Deeltentamen 19 december 12:15h
Hoorcollege 1: Introductie
In de Cognitieve Psychologie: geest bestudeerd door mentale processen
te onderzoeken en functionele verklaringen te zoeken.
In de Biologische Psychologie: de rol van de hersenen onderzocht in
mentale processen met behulp van structurele modellen die laten zien hoe
hersengebieden communiceren.
Cognitieve neurowetenscha: integratie met als doel de
hersenmechanismen achter cognitieve functies te begrijpen.
Geschiedenis cognitieve psychologie
Behaviorisme: gedrag bestuderen en de geest en mentale processen
negeren. Er ontstond een verschuiving naar cognitieve psychologie:
- Noam Chomsky: taal is een complex creatief proces, kan niet verklaard
worden binnen behaviorisme.
- Edward Tolman: cognitieve kaart waarbij leren leidt tot het vormen van
interne representaties, en niet alleen stimulus-respons associaties.
- De computer als informatieverwerker werd gebruikt als metafoor voor
het menselijke cognitieve proces.
- Sternberg: reactietijden nemen lineair toe met de geheugengrootte,
serieel scanproces
Geschiedenis biologische psychologie
-Ablatiemethode (Flourens): hielp bij het begrijpen van hersenfuncties
door gedragsveranderingen te observeren na het verwijderen van
hersengebieden.
- Purkinjecellen: werden geïdentificeerd in het cerebellum, wat leidde tot
een ontdekking van neuronen.
- Evolutietheorie (Darwin): hersengebieden hebben zich ontwikkeld voor
een reden.
- Effect van elektrische stimulatie van de hersenen (Fritsch & Hitzig).
- Broca, Wernicke: taalproductie en taalbegrip afhankelijk van specifieke
hersengebieden.
- Henry Molaison: verwijdering van mediale temporale kwab leidt tot
geheugenverlies.
- Penfield: hersengebieden in kaart brengen die verband houden met
sensorische en motorische functies, lokalisatie van hersenfuncties.
,Snelheid van informatieverwerking
Müller en Helmholtz bestudeerden zenuwgeleiding en ontdekten dat dit
niet onmiddellijk gebeurt. Hierdoor konden mentale processen gemeten
worden.
Donders’ substractiemethode: tijd schatten die nodig is voor mentale
processen. Er worden identieke taken gecreëerd, waarbij de ene taak het
psychologische proces in kwestie omvat en de andere taak niet. Door
reactietijden van de tweede van de eerste af te trekken, kan de duur van
het mentale proces berekend worden.
Leertheorieën
Totale tijdshypothese: leren correleert met de hoeveelheid
geïnvesteerde tijd.
Verspreide versus massale beoefening: betere prestaties met
verspreid leren.
Generatie-effect: geheugen verbetert wanneer informatie zelf wordt
gegeneerd in plaats van passief ontvangen.
Testeffect: testen van kennis ondersteunt effectief het behoud van
informatie.
Niveaus van verwerking: diepere, betekenisgerichte verwerking waarbij
verbanden worden gelegd helpt.
Hoorcollege 2: De structuur en functies van
de cellen in het zenuwstelsel
Basiselementen en bindingen
De belangrijkste elementen in het menselijk lichaam: zuurstof, koolstof,
stikstof, calcium, fosfor, kalium, zwavel, natrium, chloride, magnesium.
Atomen hebben 8 elektronen in hun buitenste elektronenschil, ze binden
om deze 8 te bereiken.
Cellen kunnen op 2 manieren aan elkaar binden:
Covalente binding: atomen delen elektronen, waardoor moleculen
ontstaan.
Ionbinding: elektrostatische aantrekkingskracht tussen positieve en
negatieve ladingen, waardoor moleculen ontstaan.
Koolstofketens vormen de kern van moleculen. Koolstofketens in enkele
belangrijke biologische eenheden zijn:
- Glucose: covalente binding van carbon, water en zuurstof.
- Aminozuren: bouwstenen van eiwitten.
,- Eiwitten: ketens van gekoppelde aminozuren.
- Lipiden: lange koolstofketens.
Fosfolipiden zijn koolstofketens die verbonden zijn door een extra
fosfaatgroep (P). De celmembranen hebben hydrofiele
(wateraantrekkende) koppen en hydrofobe (waterafstotende) staarten,
waardoor een dubbele laag structuur ontstaat, deze vormt de buitenste
laag van cellen.
Zenuwcellen
Centrale zenuwstelsel: het brein en het ruggenmerg. Perifere
zenuwstelsel: alle andere zenuwen.
Sensorische neuronen: verzamelen informatie van de zintuigen.
Motorneuronen: zorgen voor het aanspannen van spieren.
Interneuronen: lokale; analyseren kleine stukjes informatie, indirecte;
zorgen voor connecties tussen groepen van lokale interneuronen in het
brein.
Neuronen bestaan uit:
Soma (cellichaam): bevat de nucleus (kern) en wordt beschermd
door fosfolipiden.
Dendrieten: ontvangen signalen van andere neuronen.
Axon: transporteert signalen. De myeline schede bedekt het axon,
waardoor signalen sneller en efficiënter reizen.
Terminale knoppen: contacteren andere neuronen door
neurotransmitters af te geven.
Globale structuur:
1. Nucleus: bevat DNA, mRNA is de boodschapper-RNA en is een kopie
van het recept van het te maken eiwit.
2. Endoplasmatisch reticulum: plaats van eiwitsynthese, leest recept
mRNA.
3. Golgi-apparaat: verpakt de eiwitten in blaasjes voor transport.
4. Mitochondriën: genereren energie in de vorm van ATP.
5. Lysosomen: breken afvalstoffen af.
6. Microtubuli: verantwoordelijk voor het transport van
neurotransmitters langs het axon.
Het axoplasmatisch transport is het proces waarbij materialen langs het
axon van een neuron worden verplaatst.
Kinesine-eiwitten -> anterograde transport: soma naar terminale
knoppen voor verzending signalen naar andere cellen.
Dyeïne-eiwitten -> retrograde transport: terminale knoppen naar
soma voor recycling of verwerking.
,Gliacellen
Gliacellen: ondersteunen en onderhouden het zenuwstelsel. Microglia:
werken als immuun verdediging van de hersenen, verwijderen dode cellen
en bestrijden ziekteverwekkers. Macroglia: verschillende typen:
Oligodendrocyten: myelineschedes in centrale zenuwstelsel. Één
puls kan meerdere segmenten myelineschedes maken.
Schwann-cellen: myelineschedes in perifere zenuwstelsel. De
Schwann-cel wordt zelf een myelineschede.
Astrocyten: ondersteunt de structuur en stevigheid van neuronen.
Isoleren synaptische spleten, voeding van neuronen met glucose.
Bio-elektriciteit
Membraanpotentiaal: de elektrische spanning die staat over de
membraan van een cel. De binnenkant van een cel is relatief negatief
geladen tot de buitenkant. Het rustpotentiaal wordt veroorzaakt door
een balans tussen twee krachten:
- Diffusie: ionen die van hoge naar lage concentraties bewegen
- Elektrostatische druk: aantrekking tussen tegengestelde ladingen.
Ionkanalen die ionenbewegingen over het membraan reguleren dragen bij
aan het in stand houden van deze lading. De natrium-kaliumpomp helpt
het rustpotentiaal te stabiliseren door drie natriumionen (Na+) uit de cel
te wisselen voor elke twee kaliumionen (K+) die het binnenbrengt.
Hierdoor wordt natuurlijke diffusie tegengegaan en blijft het in rust.
Actiepotentiaal: wanneer het membraanpotentiaal de drempelwaarde
van excitatie bereikt (-60 mV) ontstaat er een actiepotentiaal volgens het
alles-of-niets-principe. Stappen:
1. Depolarisatie: Natrium (Na+) kanalen openen zich, waardoor Na+
de cel instroomt en de binnenkant van de cel positiever wordt.
2. Repolarisatie: Kalium (K+) kanalen openen zich, waardoor K+ de
cel uitstroomt, waardoor Na+ instroom stopt.
3. Hyperpolarisatie: Overtollig K+ dat de cel verlaat, creëert een
tijdelijke extra negatieve lading in de cel.
Standaardgeleiding is traag en verbruikt veel energie omdat het
rustpotentieel elke keer hersteld wordt. Bij passieve geleiding zijn
actiepotentialen sneller door de myelineschede, maar het signaal neemt
steeds meer af.
Bij saltatorische geleiding springen actiepotentialen tussen de
knooppunten van Ranvier, wat snellere en energiezuinigere transmissie
mogelijk maakt.
,Hoorcollege 3: Benaderingen in cognitieve
neurowetenschappen
Gedragsmethodes
Cognitieve processen kunnen onderzocht worden door gedragsmethoden.
Bijvoorbeeld de reactietijd (RTs): reflecteert de tijd die nodig is voor een
cognitieve taak. Daarnaast kunnen we de toewijzing van aandacht
onderzoeken.
2 taken waarmee reactietijd gemeten kan worden:
1. Posner-cueingtaak: hoe snel reageren deelnemers op de target op
basis van ruimtelijke signalen. Resultaten: snellere RTs wanneer
de targets op de verwachte locaties verschijnen, dus aandacht
verschuivingen. Top-down aandacht is hierbij belangrijk.
2. Visuele zoektaak: bepalen of de target aanwezig is in de set. Het
zoeken naar een target onder niet-targets.
Functiezoekopdracht: target heeft een uniek kenmerk, snel en
parallel.
Conjunctiezoekopdracht: target deelt kenmerken met niet-targets
en een combinatie van kenmerken, langzamer en serieel. Naarmate
de set grootte toeneemt, neemt de reactietijd toe, aandacht
verschuift om de target te vinden.
Event-related potentials (ERP)
ERPs: registreren elektrische activiteit op de hoofdhuid geproduceerd door
de hersenen om aandacht en verwerkingsfasen te bestuderen. Hoge
temporale, lage ruimtelijke resolutie. Er is veel ruis, waardoor er herhaalde
metingen worden gedaan.
ERPs en single cell recordings geven aan of en wanneer er aandacht wordt
besteed aan items. P1- en N1- amplitudes worden hoger als er aandacht
wordt besteed. C1 is de vroegste fase van visuele verwerking en vertoont
geen effect van aandacht.
Aandachts-ERP effecten treden meestal vroeg op: 100-400 ms
Taal-ERP effecten treden meestal laat op: 400-600 ms.
Als er iets wordt gezegd wat een verrassing is voor het brein, dan ontstaat
er een N400 (semantisch) of P600 (syntax) effect; een vergrootte
amplitude omdat er iets verrassend wordt gezegd wat niet verwacht
wordt.
, Beeldvorming van de hersenen
PET-scan: toont metabolische activiteit door radioactieve tracers in het
lichaam te detecteren. Actieve hersengebieden verbruiken meer glucose
dus de tracer hoopt zich op en zendt signalen uit die door de scanner
worden opgepikt.
fMRI: meet de bloedstroom naar actieve hersengebieden. Actieve
hersengebieden trekken meer bloed aan omdat ze zuurstof nodig hebben.
Hoge ruimtelijke, lage temporale resolutie.
Om een cognitief proces te bepalen, trek je de activiteit in de
controlegroep af van de activiteit in de experimentele groep. Zo weet je
welk deel van de hersenen verantwoordelijk is voor een respons.
Perceptie = bottom-up. Deze informatie stroomt van lagere niveaus van
verwerking naar hogere niveaus van interpretatie. Beeldvorming = top-
down. Dit wordt aangestuurd door cognitieve functies op hoger niveau. Bij
mentale verbeelding stroomt informatie van hogere cognitieve gebieden
naar lagere sensorische gebieden.
Transcraniële magnetische stimulatie
Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS): wordt getest of een
hersengebied een causale rol speelt bij een taak. Het gebruikt
magnetische pulsen om de neurale activiteit tijdelijk te verstoren of
stimuleren.
Het gebruik van meerdere methoden helpt om bevindingen te valideren en
complexe hersenfuncties beter te begrijpen.
Hoorcollege 4: Neurotransmissie
De synaps
Synaptische overdracht: vindt plaats wanneer een actiepotentiaal de
afgifte van neurotransmitter uit blaasjes in het presynaptische neuron
activeert. De neurotransmitter bindt aan receptoren op het
postsynaptische neuron, waar een nieuw actiepotentiaal wordt
gegenereerd.
Presynaptisch neuron depolariseert Spanningsafhankelijke
calciumkanalen openen Calcium stroomt de cel binnen Calcium zorgt
voor migratie van synaptische blaasjes aan presynaptisch membraan
Exocytose van de neurotransmitters Synaptisch blaasje vestigt zich op
docking-gebied Fusieporiën openen en er ontstaat een wijdere porie
Door de porie diffunderen de neurotransmitters van het blaasje naar de
synaptische spleet. Na vrijgave neurotransmitters wordt het blaasje
