Upload
simon-brezan
View
921
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Električna aktivnost živčnih celic predstavlja enega osnovnih mehanizmov delovanja možganov, ki posredujejo različne duševne procese (npr. zaznavanje, spomin, čustvovanje, odločanje). Beležimo in preučujemo jo lahko s pomočjo metode elektroencefalografije (EEG). Sodobni pogled na delovanje možganov pravi, da posamezno funkcijo posredujejo prostorsko ločeni možganski centri, ki pa delujejo sočasno. Na kakšen način je torej usklajeno njihovo delovanje? Predstavljena bo novejša metoda EEG-koherence za preučevanje tovrstne komunikacije v možganih, na primeru procesov spomina.
Citation preview
RAZISKOVANJE MOŽGANOV: OD RAZISKOVANJE MOŽGANOV: OD ELEKTRIKE DO SPOMINAELEKTRIKE DO SPOMINA
SIMON BREŽAN, VITA ŠTUKOVNIKSIMON BREŽAN, VITA ŠTUKOVNIK
Medicinska fakulteta, Univerza v LjubljaniMedicinska fakulteta, Univerza v LjubljaniInštitut za klinično nevrofiziologijo, Inštitut za klinično nevrofiziologijo,
Klinični center LjubljanaKlinični center Ljubljana
TEDEN MOŽGANOV 2006TEDEN MOŽGANOV 2006
PREGLED VSEBINE Raziskovanje v kognitivni nevroznanosti
Elektroencefalografija (EEG): metoda merjenja električne aktivnosti možganov
Višje živčne funkcije (spomin), model delovnega spomina in problem povezovanja
EEG-koherenca: metoda analize EEG-signala za preučevanje funkcijske povezanosti možganov
Raziskava: spremembe EEG-koherence pri procesih delovnega spomina
Nevrofiziološka teorija spomina
RAZISKOVANJE V KOGNITIVNI NEVROZNANOSTIRAZISKOVANJE V KOGNITIVNI NEVROZNANOSTI
Kognitivna znanost
preučevanje duševnih procesov kot obdelave informacij vse vede, ki se ukvarjajo s problemi spoznavnosti,
mišljenja, zavesti, pa tudi čustev in vedenja
Kognitivna nevroznanost
“nevrobiologija duševnih procesov” (Gazzaniga) “cilj je razumeti zavest” (Kandel) možganski oz. nevronski korelati višje živčne dejavnosti?
“Ultimativni cilj kognitivne nevroznanosti je razumevanje delovanja in interakcij funkcijskih in strukturnih komponent možganov tako dobro, da bi lahko sestavili mehanični model možganov oz. napisali računalniški program, ki bi simuliral možgane do potankosti.” (Kosslyn, 1996)
DVA RAZISKOVALNA PRISTOPA K RAZUMEVANJU DVA RAZISKOVALNA PRISTOPA K RAZUMEVANJU DELOVANJA MOŽGANOVDELOVANJA MOŽGANOV
funkcijske slikovne metode
funkcijska magnetna resonanca (fMR), pozitronska emisijska tomografija (PET)…
(strukturna) razporejenost presnovno-žilnih sprememb ob aktivaciji možganov
dobra prostorska ločljivost > anatomska opredelitev funkcije
elektrofiziološke metode
elektroencefalografija (EEG), znotrajcelična detekcija električnih potencialov, metode izvabljenih potencialov (ERP) …
časovni potek možganske električne aktivnosti dobra časovna ločljivost > procesi in mehanizmi obdelovanja informacij,
operacijski sistem možganov
novejše metode analize EEG-signala: npr. močnostni spektri, EEG-koherenca
NEKAJ O MOŽGANIHNEKAJ O MOŽGANIH
Revija Science: najtrša neodgovorjena vprašanja v znanosti so tudi nevroznanstvena
Možgani: 100 milijard nevronov, več kot 1016 sinaptičnih povezav?
Najkompleksnejši sistem v vesolju?
Relativna velikost, metabolizem
Organiziranost povezav in obdelovanje informacij v nevronskih mrežjih
Vloga možganske skorje
Skokovit porast števila znanstvenih objav
21. stoletje: Stoletje možganov?
Možgani vsebujejo milijarde nevronov. A kaj nevroni sploh so? Samo celice. Dokler se med njimi ne vzpostavijo povezave, ni v možganih nobenega znanja. Vse, kar vemo in vse, kar smo, izvira iz načina, kako se naši nevroni povezujejo med seboj.
[Tim Berners-Lee, 1999]
KOMUNIKACIJA MED ŽIVČNIMI CELICAMIKOMUNIKACIJA MED ŽIVČNIMI CELICAMI
ŽIVČNA CELICA = NEVRON ŽIVČNA CELICA = NEVRON
DENDRIT: sporočila k telesu živčne celiceDENDRIT: sporočila k telesu živčne celice
AKSON: sporočila k tarčni živčni celiciAKSON: sporočila k tarčni živčni celici
SINAPSA: živčni stik SINAPSA: živčni stik
NEVRON= ELEKTRIČNO VZDRAŽNA CELICANEVRON= ELEKTRIČNO VZDRAŽNA CELICA
LASTNOSTI CELIČNE MEMBRANE LASTNOSTI CELIČNE MEMBRANE
RAZLIKE V KONCENTRACIJAH IN RAZLIKE V KONCENTRACIJAH IN PREVODNOSTIH IONOV PREVODNOSTIH IONOV
MIROVNI MEMBRANSKI POTENCIAL MIROVNI MEMBRANSKI POTENCIAL
SPREMEMBE PREPUSTNOSTI MEMBRANE > SPREMEMBE PREPUSTNOSTI MEMBRANE > depolarizacijadepolarizacija
AKCIJSKI POTENCIALAKCIJSKI POTENCIAL>> prevajanje impulza po prevajanje impulza po vlaknuvlaknu
→ → ELEKTRIČNO PREVAJANJE: TOK IONOV ZARADI ELEKTRIČNO PREVAJANJE: TOK IONOV ZARADI RAZLIK V ELEKTRIČNIH POTENCIALIH IN RAZLIK V ELEKTRIČNIH POTENCIALIH IN GRADIENTIH KONCENTRACIJ ZUNAJ IN GRADIENTIH KONCENTRACIJ ZUNAJ IN ZNOTRAJ CELICZNOTRAJ CELIC
http://
www.rhsmpsychology.com/Handouts/Neuroscience_handouts.htm
Princip električnega in kemičnega Princip električnega in kemičnega
signaliziranja med nevronisignaliziranja med nevroni
MOŽGANSKA SKORJA (KORTEKS)MOŽGANSKA SKORJA (KORTEKS)
možganska skorja: medialni pogled možganska skorja: medialni pogled
možganska skorja: lateralni pogledmožganska skorja: lateralni pogled
vir: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/cerebrum_1.gifvir: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/cerebrum_1.gif
ORGANIZACIJSKA STRUKTURA MOŽGANSKE SKORJE IN ORGANIZACIJSKA STRUKTURA MOŽGANSKE SKORJE IN NJENA ELEKTRIČNA AKTIVNOSTNJENA ELEKTRIČNA AKTIVNOST
piramidni nevroni pravokotna orientacija glede na površino aferentni sinaptični dotok
postsinaptični potenciali, nevronska integracija različna stopnja sinhroniziranosti (fazne
usklajenosti) električne aktivnosti piramidnih nevronov
seštevanje električnih signalov
vir: vir: http://www.yourfamilyclinic.com/eeg/brainwave.html
Citoarhitektura in povezave med nevroni med področji skorje
aferentne eferentne
znotraj področij skorje horizontalne vertikalne
Princip nastanka električne aktivnosti možganske skorje drugačen kot električna aktivnost posameznih nevronov
MERJENJE ELEKTRIČNE AKTIVNOSTI MOŽGANOV: MERJENJE ELEKTRIČNE AKTIVNOSTI MOŽGANOV: ELEKTROENCEFALOGRAFIJA (EEG)ELEKTROENCEFALOGRAFIJA (EEG)
Metoda elektroencefalografije (EEG): Metoda elektroencefalografije (EEG): neinvazivno odjemanje neinvazivno odjemanje električne aktivnosti možganov na skalpuelektrične aktivnosti možganov na skalpu
Zgodovina EEG:Zgodovina EEG: 1875: elektrokortikografija pri opici 1875: elektrokortikografija pri opici 1924: Hans Berger > prva registracija ritmične aktivnosti možganske 1924: Hans Berger > prva registracija ritmične aktivnosti možganske
skorje pri človekuskorje pri človeku unikatna možnost razumevanja človeškega mišljenja?unikatna možnost razumevanja človeškega mišljenja? Lopez da Silva: velika informativnost EEG-signala (možnost upravljanja Lopez da Silva: velika informativnost EEG-signala (možnost upravljanja
letala zgolj s pomočjo odgovarjajočega EEG-signala) letala zgolj s pomočjo odgovarjajočega EEG-signala)
Klinična vrednostKlinična vrednost (diagnostika nevroloških bolezni: epilepsija, spanje…) (diagnostika nevroloških bolezni: epilepsija, spanje…) Raziskovalna vrednostRaziskovalna vrednost PrednostiPrednosti: možnost neinvazivne analize funkcije možganov pri zdravih : možnost neinvazivne analize funkcije možganov pri zdravih
preiskovancih, možnost preučevanja funkcijskih motenj brez anatomskih preiskovancih, možnost preučevanja funkcijskih motenj brez anatomskih lezijlezij
IKN: nov 128-kanalni visokoločljivostni EEG-aparatIKN: nov 128-kanalni visokoločljivostni EEG-aparat
SNEMANJE EEG SNEMANJE EEG
Električno aktivnost možganov v obliki EEG-signala odjemamo z elektrodami, Električno aktivnost možganov v obliki EEG-signala odjemamo z elektrodami, nameščenimi na površini glave. nameščenimi na površini glave.
Merimo potencialne razlike med pari elektrod v času (razlike aktivnosti med Merimo potencialne razlike med pari elektrod v času (razlike aktivnosti med različnimi prostorskimi regijami) oz. glede na referenčno elektrodorazličnimi prostorskimi regijami) oz. glede na referenčno elektrodo
Dobra časovna ločljivost (ms)Dobra časovna ločljivost (ms) Slabša prostorska ločljivost (10cmSlabša prostorska ločljivost (10cm22), nedostopnost določenih predelov možganske ), nedostopnost določenih predelov možganske
skorje skorje Različne vezave elektrod, znane anatomske lokacije elektrod, lokalizacija izvora?Različne vezave elektrod, znane anatomske lokacije elektrod, lokalizacija izvora?
Dodatni izvori električne aktivnostiDodatni izvori električne aktivnosti EOGEOG (očesni gibi), (očesni gibi), EMGEMG (mišična aktivnost) …, izvori napetosti v okolici (mišična aktivnost) …, izvori napetosti v okolici izločanje artefaktovizločanje artefaktov
Elektroencefalografsko snemanje:Elektroencefalografsko snemanje: EEG aparat na Inštitutu za klinično nevrofiziologijo, EEG aparat na Inštitutu za klinično nevrofiziologijo, Klinični center LjubljanaKlinični center Ljubljana (vir: osebni arhiv avtorjev)(vir: osebni arhiv avtorjev)
KAJ JE EEG-SIGNAL ?KAJ JE EEG-SIGNAL ?
EEG-signal:EEG-signal: periodična, sinhrona električna aktivnost velikega števila celic periodična, sinhrona električna aktivnost velikega števila celic možganske skorjemožganske skorje
IZVOR:IZVOR: počasni postsinaptični dendritični potenciali (ekscitacijski – EPSP in počasni postsinaptični dendritični potenciali (ekscitacijski – EPSP in
inhibicijski – IPSP) in posledični zunajcelični ionski tokovi inhibicijski – IPSP) in posledični zunajcelični ionski tokovi
Postsinaptični potencialiPostsinaptični potenciali (Vir: Niedermeyer in Lopez da Sliva, 2004) (Vir: Niedermeyer in Lopez da Sliva, 2004)
TOKOVNE ZANKE in ELEKTRIČNA NAPETOST NA SKALPUTOKOVNE ZANKE in ELEKTRIČNA NAPETOST NA SKALPU
zunajcelični tokovi – TOKOVNE ZANKE in “potencial polja” zunajcelični tokovi – TOKOVNE ZANKE in “potencial polja” stalna fluktuacija napetosti v časustalna fluktuacija napetosti v času
Akcijski potenciali: neposredno ne prispevajo k EEG-signaluAkcijski potenciali: neposredno ne prispevajo k EEG-signalu
Oslabitev signala na Oslabitev signala na površinipovršini
upornost kože upornost kože možganske ovojnicemožganske ovojnice možganske tekočine- možganske tekočine-
likvorja likvorja
Ojačevalci napetosti Ojačevalci napetosti
SUMACIJA- NASTANEK EEG-SIGNALA NA POVRŠINI SUMACIJA- NASTANEK EEG-SIGNALA NA POVRŠINI (MAKROPOTENCIAL)(MAKROPOTENCIAL)
EEG izmeri lahko le bolj ali manj sinhron signal – aktiviranje velikega števila EEG izmeri lahko le bolj ali manj sinhron signal – aktiviranje velikega števila celic na podoben način bolj ali manj sočasno (v fazi)celic na podoben način bolj ali manj sočasno (v fazi)>> večja kot je sinhronost, večja kot je sinhronost, večja je amplituda napetosti (nasprotno bi se površinski signal izničil, če električni dipoli z obratno večja je amplituda napetosti (nasprotno bi se površinski signal izničil, če električni dipoli z obratno polariteto)polariteto)
Vplivi na dinamiko fluktuacij potencialov- signala na površini:Vplivi na dinamiko fluktuacij potencialov- signala na površini: frekvenca/ sinhronost aferentnega dotoka, senzorični dotok, vpliv frekvenca/ sinhronost aferentnega dotoka, senzorični dotok, vpliv
talamokortikalnih povezav talamokortikalnih povezav intrinzične generatorske lastnosti celic intrinzične generatorske lastnosti celic spreminjajoče interakcije med nevronskimi mrežji (ekscitacija, inhibicija)spreminjajoče interakcije med nevronskimi mrežji (ekscitacija, inhibicija) Vpliv nevrotransmiterskih sistemovVpliv nevrotransmiterskih sistemov Vpliv ascendentnih aktivacijskih sistemov možganskega deblaVpliv ascendentnih aktivacijskih sistemov možganskega debla Vpliv cikla budnost- spanje, miselne aktivnosti, dozorevanje signala s starostjoVpliv cikla budnost- spanje, miselne aktivnosti, dozorevanje signala s starostjo
ELEKTROENCEFALOGRAM: ZAPIS IZMERJENE ELEKTROENCEFALOGRAM: ZAPIS IZMERJENE ELEKTRIČNE AKTIVNOSTI NA SKALPUELEKTRIČNE AKTIVNOSTI NA SKALPU
normalna aktivnost, snemalne elektrode - model glavenormalna aktivnost, snemalne elektrode - model glave Vir: osebni arhiv avtorjevVir: osebni arhiv avtorjev
MOŽGANSKI RITMIMOŽGANSKI RITMI
EEG-zapis: različni značilni vzorci električne aktivnosti-EEG-zapis: različni značilni vzorci električne aktivnosti- možganski ritmi (oscilacije, valovanja):možganski ritmi (oscilacije, valovanja):
različni različni normalni vzorci aktivnostinormalni vzorci aktivnosti, ki ustrezajo različnim stanjem budnosti in , ki ustrezajo različnim stanjem budnosti in spanjaspanja
različni različni bolezenski vzorcibolezenski vzorci (npr. pri epilepsiji, degenerativnih boleznih (npr. pri epilepsiji, degenerativnih boleznih možganov, presnovnih motnjah, pri motnjah spanja, zastrupitvah, tumorjih, možganov, presnovnih motnjah, pri motnjah spanja, zastrupitvah, tumorjih, infekcijah možganov, komi itd.). infekcijah možganov, komi itd.).
OSCILACIJE: RITEM, AMPLITUDA, FREKVENCAOSCILACIJE: RITEM, AMPLITUDA, FREKVENCA
RITMIČNOST SIGNALA? RITMIČNOST SIGNALA? intrinzične lastnosti celic generatorjev, dinamične interakcije med intrinzične lastnosti celic generatorjev, dinamične interakcije med
nevronskimi mrežji, sinhronostnevronskimi mrežji, sinhronost>> rednost ritma rednost ritma SINHRONOST SIGNALA? SINHRONOST SIGNALA? spreminjajoč se vzorec sinhronizacije in desinhronizacije (izven faze) spreminjajoč se vzorec sinhronizacije in desinhronizacije (izven faze)
regionalnih nevronovregionalnih nevronov>> spremembe amplitude spremembe amplitude
FREKVENCE: hitri vs. počasni ritmiFREKVENCE: hitri vs. počasni ritmi
IZVOR MOŽGANSKIH RITMOV?IZVOR MOŽGANSKIH RITMOV? Talamokortikalni izvor, povratne zanke; sinhronizacija Talamokortikalni izvor, povratne zanke; sinhronizacija
taka, da tvori ritmično aktivnostitaka, da tvori ritmično aktivnosti Kortikokortikalni nevroni- možganska skorja kot generator Kortikokortikalni nevroni- možganska skorja kot generator
oscilacijoscilacij Razširitev vzpodbude?Razširitev vzpodbude?
POMEN MOŽGANSKIH RITMOV?- aktualne raziskavePOMEN MOŽGANSKIH RITMOV?- aktualne raziskave Vsak svoj prostorski vzorec in vedenjski kontekst, ki jih Vsak svoj prostorski vzorec in vedenjski kontekst, ki jih
vzbudi. vzbudi. Omogočali naj bi preklope med različnimi funkcijskimi Omogočali naj bi preklope med različnimi funkcijskimi
stanji celic možganske skorje in posredovali aktivacijo ali stanji celic možganske skorje in posredovali aktivacijo ali inhibicijo odgovarjajočih nevronskih mrežij.inhibicijo odgovarjajočih nevronskih mrežij.
ZNAČILNOSTI POSAMEZNIH MOŽGANSKIH RITMOVZNAČILNOSTI POSAMEZNIH MOŽGANSKIH RITMOV
Hitri ritmiHitri ritmi
alfaalfa (8-13Hz, 50 uV): budno stanje (8-13Hz, 50 uV): budno stanje mentalne in fizične sproščenosti (zavre ga mentalne in fizične sproščenosti (zavre ga pozornost, fizični/mentalni napor); pozornost, fizični/mentalni napor); zadajšnji predeli glavezadajšnji predeli glave
betabeta (13-30Hz, 30uV): mentalna aktivnost, (13-30Hz, 30uV): mentalna aktivnost, kognitivni procesi, motorika; čelno, kognitivni procesi, motorika; čelno, centralno, difuznocentralno, difuzno
gamagama (30-50Hz): kognitivni procesi, (30-50Hz): kognitivni procesi, zaznavanje, pozornost zaznavanje, pozornost
Počasni ritmiPočasni ritmi
thetatheta (4-7Hz): spanje, otroci, emocionalni (4-7Hz): spanje, otroci, emocionalni in spominski procesi, bolezenska stanja. in spominski procesi, bolezenska stanja.
deltadelta (0,5-4Hz): globoko spanje, dojenčki, (0,5-4Hz): globoko spanje, dojenčki, organske bolezni možganov.organske bolezni možganov.
ReaktivnostReaktivnostRitem alfa – odpiranje oči, mentalni napor: Ritem alfa – odpiranje oči, mentalni napor:
desinhronizacija v EEG-judesinhronizacija v EEG-ju
EEG: BUDNOST vs. SPANJE EEG: BUDNOST vs. SPANJE
Budnost: velika splošna aktivnost možganov- bolj iregularen in desinhroniziran signal, nižje Budnost: velika splošna aktivnost možganov- bolj iregularen in desinhroniziran signal, nižje amplitude, višje frekvence (sinaptični inputi v korteks = izven faze, iregularni, odraža senzorični amplitude, višje frekvence (sinaptični inputi v korteks = izven faze, iregularni, odraža senzorični dotok v skorjo)dotok v skorjo)
Spanje: majhna splošna aktivnost, sinhroniziran signal, velike amplitude, počasne frekvenceSpanje: majhna splošna aktivnost, sinhroniziran signal, velike amplitude, počasne frekvence
Negativna korelacija med velikostjo (amplitudo) EEG-signala in nivojem aktivnosti procesiranja v Negativna korelacija med velikostjo (amplitudo) EEG-signala in nivojem aktivnosti procesiranja v možganihmožganih
PRIMERI NORMALNIH EEG POSNETKOV PRIMERI NORMALNIH EEG POSNETKOV
Zavrtje ritma alfa z odprtjem očiZavrtje ritma alfa z odprtjem oči.. Odprtje oči (zvezdica) popolnoma odpravi alfa aktivnost, v tem primeru z nastopom centralnega Odprtje oči (zvezdica) popolnoma odpravi alfa aktivnost, v tem primeru z nastopom centralnega (C3, C4) pretežno beta ritma(C3, C4) pretežno beta ritma
EEG IN DIAGNOSTIKA NEVROLOŠKIH BOLEZNIEEG IN DIAGNOSTIKA NEVROLOŠKIH BOLEZNI
Generalizirana epileptiformna aktivnost.Generalizirana epileptiformna aktivnost. Klasični spike-val (trn)Klasični spike-val (trn)
Tonični napad z Tonični napad z generaliziranim generaliziranim spike-valom in polispike-i spike-valom in polispike-i
Creutzfeldt-Jakobova bolezenCreutzfeldt-Jakobova bolezen. . 65 let. Čeprav je pacient buden z odprtimi očmi, je ozadje počasno in dezorganizirano 65 let. Čeprav je pacient buden z odprtimi očmi, je ozadje počasno in dezorganizirano
in presežek theta aktivnosti se pojavlja difuzno. in presežek theta aktivnosti se pojavlja difuzno.
KomaKoma
Spontana variabilnost in vretena. Počasna aktivnost. Nizko napetostni 5Hz in 1Hz Spontana variabilnost in vretena. Počasna aktivnost. Nizko napetostni 5Hz in 1Hz aktivnosti s pridružujejo 14Hz vretena. aktivnosti s pridružujejo 14Hz vretena.
RAZISKOVANJE FUNKCIJE MOŽGANOV Z EEGRAZISKOVANJE FUNKCIJE MOŽGANOV Z EEG
MotorikaMotorika
SenzorikaSenzorika
Višje živčne funkcijeVišje živčne funkcije
VIŠJE ŽIVČNE FUNKCIJEVIŠJE ŽIVČNE FUNKCIJE
DEFINICIJA: zbir sposobnosti in dejavnosti, oz. lastnosti človeškega živčevja, ki spoznajo, analizirajo in pomnijo podatke, načrtujejo in vodijo vedenje.
celostno: vedenje kot osebnost motivacija, čustvovanje, spomin, spoznavanje, načrtovanje,
vešče gibanje, ustvarjanje abstraktnih idej intelekt, ustvarjalnost, zmožnost načrtovanja, predvidevanja,
estetski čut, etični čut.
Kognitivna nevroznanost: OPREDELITEV MORFOLOŠKO-FIZIOLOŠKIH KORELATOV višjih živčnih funkcij
Spomin (delovni spomin) kot višja živčna funkcija
SPOMINSPOMIN
SPOMIN: sposobnost kodiranja, shranjevanja in priklica informacij
KODIRANJE: dogodki med prezentacijo informacije za zapomnitev
Kratkoročno shranjevanje informacij
KONSOLIDACIJA: spreminjanje novo shranjene, še labilne informacije za stabilno trajno shranjevanje
SHRANJEVANJE: dolgoročno zadržanje informacije v spominskem sistemu.
PRIKLIC: obnovitev in uporaba shranjene informacije I wondered if a memory
is something you have or something you’ve lost.
[Woody Allen]
STRUKTURA SPOMINSKEGA SISTEMA
Osnovna shema spominskih procesovOsnovna shema spominskih procesov (Atkinson in Shiffrin, (Atkinson in Shiffrin, 1968)1968)
zamenjava razpad interferenca
pozornost senzorni spomin
kratkoročni spomin
dolgoročni spomin
ponavljanje
DOLGOROČNI SPOMIN: eksplicitni vs. implicitni DOLGOROČNI SPOMIN: eksplicitni vs. implicitni spominspomin
Eksplicitni spomin: “VEDETI Eksplicitni spomin: “VEDETI KAJ” KAJ”
epizodični spomin epizodični spomin semantični spominsemantični spomin
Implicitni spomin: “VEDETI Implicitni spomin: “VEDETI
KAKO”KAKO”
proceduralni spomin proceduralni spomin asociativno učenjeasociativno učenje neasociativno učenjeneasociativno učenje
KRATKOROČNI SPOMIN KOT DELOVNI SPOMINKRATKOROČNI SPOMIN KOT DELOVNI SPOMIN
centralni izvršitelj
vidnoprostorska skicirka
epizodični bufer fonološka zanka
vidna semantika
jezik epizodični spomin
Aktiva vloga kratkoročnega spomina: delovni spomin Aktiva vloga kratkoročnega spomina: delovni spomin
DELOVNI SPOMIN:DELOVNI SPOMIN: kompleks kognitivnih procesov za vzdrževanje, upravljanje in uporabo informacij. kompleks kognitivnih procesov za vzdrževanje, upravljanje in uporabo informacij.
Osnova za vsakodnevno funkcioniranje: inteligentno, k cilju usmerjeno vedenje, mišljenje, jezik, reševanje problemov. Osnova za vsakodnevno funkcioniranje: inteligentno, k cilju usmerjeno vedenje, mišljenje, jezik, reševanje problemov.
Model delovnega spomina: Baddeley Model delovnega spomina: Baddeley in Hitch (1974, 2000): in Hitch (1974, 2000):
CENTRALNI IZVRŠITELJCENTRALNI IZVRŠITELJ: : pozornostni nadzor podsistemov, pozornostni nadzor podsistemov, upravljanje z informacijami, upravljanje z informacijami, načrtovanje, izbira stategij, inhibicija načrtovanje, izbira stategij, inhibicija odzivov. odzivov.
SUŽENJSKI PODSISTEMISUŽENJSKI PODSISTEMI: : shranjevanje in osveževanje shranjevanje in osveževanje informacij informacij
SPOMIN IN MOŽGANI:SPOMIN IN MOŽGANI:
KAKO?KAKO?
KJE? KJE?
Posamezni spominski Posamezni spominski podsistemi: podsistemi:
specifični specifični nevrofiziološknevrofiziološki i korelatikorelati
specifični specifični nevroanatomski nevroanatomski korelati korelati
NEVROFIZIOLOGIJA IN NEVROANATOMIJANEVROFIZIOLOGIJA IN NEVROANATOMIJA
Dolgoročni spominDolgoročni spomin
Konsolidacija: proces pretvarjanja kratkoročnih spominov v dolgoročno oblikoproces pretvarjanja kratkoročnih spominov v dolgoročno obliko dolgoročna potenciacija (“long-range potentiation – LTP”)dolgoročna potenciacija (“long-range potentiation – LTP”)
Biokemične spremembe v nevronih:
genska ekspresija sinteza novih proteinov rast (krnitev) novih sinaptičnih povezav
Kandel, Schwartz in Jessell, 2000
Konsolidacija (eksplicitni spomin):Konsolidacija (eksplicitni spomin): hipokampalni sistemhipokampalni sistem kot mediator kot mediator začetnih korakov v dolgoročnem začetnih korakov v dolgoročnem shranjevanju informacijshranjevanju informacij
Lezije v hipokampalnem sistemu: Lezije v hipokampalnem sistemu: nesposobnost shranjevanja nesposobnost shranjevanja novih novih spominovspominov
primer: Alzheimerjeva primer: Alzheimerjeva bolezen bolezen
Trajno shranjevanje spominov: Trajno shranjevanje spominov: Eksplicitni spominEksplicitni spomin: na distribuiran način v : na distribuiran način v
neokorteksuneokorteksu
Implicitni spomin:Implicitni spomin: perceptualni, motorični in perceptualni, motorični in emocionalni krogi emocionalni krogi
Delovni spominDelovni spomin
zadržanje informacije v nevronskih zadržanje informacije v nevronskih tokokrogih tokokrogih
reverberacijske zanke reverberacijske zanke post-tetanična postsinaptična post-tetanična postsinaptična
facilitacija facilitacija podaljšana depolarizacija nevronov podaljšana depolarizacija nevronov
(elektrotonični dendritični (elektrotonični dendritični potencialov)potencialov)
drugi vzburjevalni in zaviralni drugi vzburjevalni in zaviralni mehanizmi?, hoteno ponavljanje mehanizmi?, hoteno ponavljanje informacije v mislihinformacije v mislih
kratkoročna sprememba v učinkovitosti kratkoročna sprememba v učinkovitosti sinaptičnih povezav (oz. sinaptičnega sinaptičnih povezav (oz. sinaptičnega prenosa) prenosa)
Guyton in Hall, 2006Guyton in Hall, 2006
Reverberacijske zanke v živčevjuReverberacijske zanke v živčevju
Funkcijska anatomija delovnega spominaFunkcijska anatomija delovnega spomina (celične (celične elektrofiziološke študije, fMR študije) elektrofiziološke študije, fMR študije)
□ prefrontalprefrontalna skorjana skorja (ventrolateral (ventrolateralnana čelna skorjačelna skorja, , dordorzzolateralolateralna čelna skorjana čelna skorja, anterior, anteriorna čelna skorja)na čelna skorja)
□ premotorična skorjapremotorična skorja
□ limbični predelilimbični predeli
□ pposteriorosteriorna na aasociacijska skorjasociacijska skorja
FUNKCIJSKA SPECIALIZIRANOST STRUKTUR ČELNEGA FUNKCIJSKA SPECIALIZIRANOST STRUKTUR ČELNEGA REŽNJAREŽNJA
1.) teorija specifičnih domen1.) teorija specifičnih domen
> specializirana področja za različne modalitete dražljajev > specializirana področja za različne modalitete dražljajev (Goldman-Rakić, 1995; Levy in Goldman-Rakić, 2000)(Goldman-Rakić, 1995; Levy in Goldman-Rakić, 2000)
2.) teorija specifičnih procesov2.) teorija specifičnih procesov
> funkcijska specializiranost področij glede na tip procesov, ki > funkcijska specializiranost področij glede na tip procesov, ki operirajo z dražljaji (Curtis in dr., 2000; Owen in dr., 1999)operirajo z dražljaji (Curtis in dr., 2000; Owen in dr., 1999)
Komponente delovnega spomina > Komponente delovnega spomina > različni nevroanatomski korelati:različni nevroanatomski korelati:
ventrolateralno področjeventrolateralno področje (VLFC): (VLFC): ohranjevanje, ponavljanje informacij ohranjevanje, ponavljanje informacij (suženjski podsistemi delovnega (suženjski podsistemi delovnega spomina)spomina)
dorzolateralno področjedorzolateralno področje (DLFC): (DLFC): manipuliranje, upravljanje z manipuliranje, upravljanje z informacijami (centralni izvršitelj) informacijami (centralni izvršitelj)
anteriorno področjeanteriorno področje (AFC): (AFC): kompleksne problemske naloge kompleksne problemske naloge (centralni izvršitelj) (centralni izvršitelj)
Hipotetična lateralizacija funkcijHipotetična lateralizacija funkcij (Postle in dr., 2000):(Postle in dr., 2000):
govorne informacije (fonološka zanka): govorne informacije (fonološka zanka): leva hemisferaleva hemisfera
vidno-prostorske informacije (vidno-vidno-prostorske informacije (vidno-prostorska skicirka): prostorska skicirka): desna desna hemisferahemisfera
Fletcher in Henson, 2001Fletcher in Henson, 2001
PERSPEKTIVA “ČLOVEŠKE” KOGNITIVNE PSIHOLOGIJEPERSPEKTIVA “ČLOVEŠKE” KOGNITIVNE PSIHOLOGIJE: : MODEL KOMPONENT MODEL KOMPONENT DELOVNEGA SPOMINA DELOVNEGA SPOMINA
1.1. Procesi delovnega spomina: sočasna Procesi delovnega spomina: sočasna aktivacija številnih možganskih aktivacija številnih možganskih področjij (predvsem čelni in zadajšnj področjij (predvsem čelni in zadajšnj predeli)predeli)
GLAVNE RAZISKOVALNE DILEME: GLAVNE RAZISKOVALNE DILEME:
1. “KAKO” se informacija shranjuje? tonična 1. “KAKO” se informacija shranjuje? tonična ekscitacija > “delay period activity”ekscitacija > “delay period activity”selektivnost nevronov glede na selektivnost nevronov glede na dražljaj (npr. smer itd.) dražljaj (npr. smer itd.)
2. “KAJ” je informacija, ki se shranjuje? 2. “KAJ” je informacija, ki se shranjuje?
3. procesi manipulacije: dinamične 3. procesi manipulacije: dinamične interakcije med prefrontalnimi interakcije med prefrontalnimi nevroni, procesi transformacije nevroni, procesi transformacije informacij? informacij?
4. medsebojna integracija in 4. medsebojna integracija in koordinacija vpletenih področij? koordinacija vpletenih področij?
>> problem povezovanja >> problem povezovanja Koritnik in dr., 2004Koritnik in dr., 2004
Funkcijsko magnetnoresonančno slikanje Funkcijsko magnetnoresonančno slikanje možganov (fMR) med nalogo delovnega možganov (fMR) med nalogo delovnega spomina: aktivirana področja - rdečespomina: aktivirana področja - rdeče
PROBLEM POVEZOVANJA (“BINDING PROBLEM POVEZOVANJA (“BINDING PROBLEM”)PROBLEM”)
Vzporedno in distribuirano obdelovanje informacij v Vzporedno in distribuirano obdelovanje informacij v možganihmožganih
Funkcija: sinhronizirana interakcija več (definiranih) Funkcija: sinhronizirana interakcija več (definiranih) možganskih predelov možganskih predelov vidna percepcija, kompleksni motorični vzorci, vidno-vidna percepcija, kompleksni motorični vzorci, vidno-
motorična integracija …motorična integracija …
KAKO MED SEBOJ SODELUJEJO PROSTORSKO LOČENA, KAKO MED SEBOJ SODELUJEJO PROSTORSKO LOČENA, A V ISTO FUNKCIJO VPLETENA MOŽGANSKA A V ISTO FUNKCIJO VPLETENA MOŽGANSKA PODROČJA (»PROBLEM POVEZOVANJA«)?PODROČJA (»PROBLEM POVEZOVANJA«)?
REŠITVE PROBLEMA POVEZOVANJAREŠITVE PROBLEMA POVEZOVANJA
1. Sinteza oz. kodiranje združevanja vidikov informacij prek 1. Sinteza oz. kodiranje združevanja vidikov informacij prek procesov pozornosti (Treisman, 1988)procesov pozornosti (Treisman, 1988)
2. Postopna obdelava na hierarhičnih ravneh, celice s 2. Postopna obdelava na hierarhičnih ravneh, celice s selektivno vzdražnostjo (teorija “grandmother neuron”) selektivno vzdražnostjo (teorija “grandmother neuron”) (Gross in dr., 1981) (Gross in dr., 1981)
3. “Sinhrone” oscilacije v električni aktivnosti med 3. “Sinhrone” oscilacije v električni aktivnosti med prostorsko ločenimi nevronskimi mrežjiprostorsko ločenimi nevronskimi mrežji
DRUGAČEN POJEM “SINHRONIZACIJE” DRUGAČEN POJEM “SINHRONIZACIJE” OSCILACIJ OSCILACIJ
Razlike od pojma Razlike od pojma sinhronizacije kot osnove sinhronizacije kot osnove EEG-signala:EEG-signala:
prostorske skaleprostorske skale fazna in močnostna fazna in močnostna
sklopljenost, stopnja sklopljenost, stopnja konsistence signalovkonsistence signalov
mera podobnosti, korelacije mera podobnosti, korelacije dveh signalovdveh signalov
MehanizemMehanizem prenos električnih signalov prenos električnih signalov
prek hipotetičnih prek hipotetičnih anatomskih povezav?anatomskih povezav?
Indukcija- več načinov?Indukcija- več načinov?
»Merjenje«: EEG-»Merjenje«: EEG-koherenca kot metoda koherenca kot metoda analize signalaanalize signala
Vir:Vir:http://www.sbg.ac.at/psy/people/http://www.sbg.ac.at/psy/people/klimesch/downloads/vo_eeg-oscillations/klimesch/downloads/vo_eeg-oscillations/vo1abstract.ppt#1vo1abstract.ppt#1
““Sinhronizacija” električne Sinhronizacija” električne nevronske aktivnosti med nevronske aktivnosti med prostorsko ločenimi nevronskimi prostorsko ločenimi nevronskimi mrežji mrežji
Možgani kot »omrežje omrežij« - analogija z internetom?Možgani kot »omrežje omrežij« - analogija z internetom?
EEG-KOHERENCA EEG-KOHERENCA
MERA FUNKCIJSKE SKLOPLJENOSTI MED LOČENIMI MOŽGANSKIMI PODROČJI
>> metoda analize EEG-signala med dvema možganskima področjema
>> stopnja “sinhroniziranosti” oscilacij (med 0 in 1)
>> časovno usklajeno naraščanje in upadanje zastopanosti (moči) specifične frekvence v frekvenčnem spektru
KOHERENCA: normiran križno-korelacijski KOHERENCA: normiran križno-korelacijski
močnostni spekter med signaloma x močnostni spekter med signaloma x in y:in y:
CxyCxy(ω) – vrednost koherence med (ω) – vrednost koherence med signaloma x(k) in y(k)signaloma x(k) in y(k)
ΦΦxy(ω) – vrednost križno-korelacijskega xy(ω) – vrednost križno-korelacijskega močnostnega spektra signalov x(k) in y(k)močnostnega spektra signalov x(k) in y(k)
ΦΦxx(ω) – vrednost avto-korelacijskega xx(ω) – vrednost avto-korelacijskega močnostnega spektra signala x(k)močnostnega spektra signala x(k)
ΦΦyy(ω) – vrednost avto-korelacijskega yy(ω) – vrednost avto-korelacijskega močnostnega spektra signala y(k)močnostnega spektra signala y(k)
mirovanjeaktivnostxy CCC
KOHERENTNE OSCILACIJE: RAZISKOVANJE KOHERENTNE OSCILACIJE: RAZISKOVANJE INTEGRATIVNIH FUNKCIJ MOŽGANOVINTEGRATIVNIH FUNKCIJ MOŽGANOV
specifični vedenjski kontekstispecifični vedenjski konteksti
enostavni in kompleksni gibi, zaporedja gibovenostavni in kompleksni gibi, zaporedja gibov obojeročno učenjeobojeročno učenje prepoznava objektovprepoznava objektov vidno-motorična integracija vidno-motorična integracija kognitivne funkcije (delovni spomin, izvršitvene funkcije,...)kognitivne funkcije (delovni spomin, izvršitvene funkcije,...)
sinhrone (koherentne) oscilacije: sinhrone (koherentne) oscilacije:
specifični frekvenčni pasovispecifični frekvenčni pasovi specifični prostorski vzorci specifični prostorski vzorci
Vir: Vir: Sarnthein, 1998Sarnthein, 1998
EEG-KOHERENCA in DELOVNI SPOMINEEG-KOHERENCA in DELOVNI SPOMIN
Različne eksperimentalne paradigme delovnega spomina: Različne eksperimentalne paradigme delovnega spomina:
merjenje EEG-koherence med procesi delovnega spomina merjenje EEG-koherence med procesi delovnega spomina
Povečanje EEG-koherencePovečanje EEG-koherence v theta, alfa in gama frekvenčnem pasu v theta, alfa in gama frekvenčnem pasu med med procesi delovnega spominaprocesi delovnega spomina (Serrien in dr., 2003; Sauseng in (Serrien in dr., 2003; Sauseng in dr., 2004; Sarnthein in dr., 1998; Jensen in dr., 2002, Klimesch, dr., 2004; Sarnthein in dr., 1998; Jensen in dr., 2002, Klimesch, 2000;...)2000;...)
Spremembe EEG-koherenceSpremembe EEG-koherence v odvisnosti od v odvisnosti od obremenitve obremenitve delovnega spominadelovnega spomina (Gevins in dr., 1997, Jensen, 2000, ...) (Gevins in dr., 1997, Jensen, 2000, ...)
RAZISKAVA “SPREMEMBE EEG-KOHERENCE MED PROCESI RAZISKAVA “SPREMEMBE EEG-KOHERENCE MED PROCESI DELOVNEGA SPOMINA”: VZDRŽEVANJE vs. UPRAVLJANJE Z DELOVNEGA SPOMINA”: VZDRŽEVANJE vs. UPRAVLJANJE Z
INFORMACIJAMIINFORMACIJAMI
Delovni spomin: Delovni spomin: vzdrževanje vzdrževanje informacijinformacij (theta frekvenčni pas) (theta frekvenčni pas)
(IKN, Brežan in dr., 2005)(IKN, Brežan in dr., 2005)
Delovni spomin: Delovni spomin: upravljanje z upravljanje z informacijamiinformacijami (theta frekvenčni (theta frekvenčni pas) pas)
Spremembe koherence: prikaz na modelu Spremembe koherence: prikaz na modelu glave glave STERNBERGOVA PARADIGMA DELOVNEGA SPOMINA (zapomni vs. STERNBERGOVA PARADIGMA DELOVNEGA SPOMINA (zapomni vs.
preuredi)preuredi)
NATANČNA DOLOČITEV KOHERENCE MED PARI NATANČNA DOLOČITEV KOHERENCE MED PARI ELEKTRODELEKTROD
REZULTATI RAZISKAVE REZULTATI RAZISKAVE
Vzdrževanje informacijVzdrževanje informacij vs. kontrola: obsežna anterio- vs. kontrola: obsežna anterio-posteriorna simetrična povečanja koherence v theta posteriorna simetrična povečanja koherence v theta (4-7 Hz), al(4-7 Hz), alffa a 1 (8-10 H1 (8-10 Hz), z), alalffa 2 (10-12 Hz) and gama (30-50a 2 (10-12 Hz) and gama (30-50 Hz) Hz) frekvenčnem frekvenčnem pasu (med čelnimi, senčnimi in temenskimi področji možganov). pasu (med čelnimi, senčnimi in temenskimi področji možganov).
Upravljanje z informacijamiUpravljanje z informacijami: bilateralna daljna anterio-: bilateralna daljna anterio-posteriornaposteriorna povečanja koherence v povečanja koherence v theta theta inin al alffa 2 a 2 frekvenčnem frekvenčnem pasupasu. .
Vzdrževanje, upravljanje z informacijamiVzdrževanje, upravljanje z informacijami: tudi zmanjšanja : tudi zmanjšanja koherence med nekaterimi možganskimi področji koherence med nekaterimi možganskimi področji
procesi delovnega spomina zahtevajo funkcijsko procesi delovnega spomina zahtevajo funkcijsko
povezanost sprednjih in zadajšnjih predelov povezanost sprednjih in zadajšnjih predelov možganov, s specifičnimi procesi v povezavi s možganov, s specifičnimi procesi v povezavi s specifičnimi frekvenčnimi pasovispecifičnimi frekvenčnimi pasovi
NEVROFIZIOLOŠKA TEORIJA SPOMINA IN DRUGIH NEVROFIZIOLOŠKA TEORIJA SPOMINA IN DRUGIH MENTALNIH FUNKCIJMENTALNIH FUNKCIJ
Delovni spomin morda posredujejo multiple sinhronizirane Delovni spomin morda posredujejo multiple sinhronizirane (koherentne) oscilacije v električni aktivnosti v različnih (koherentne) oscilacije v električni aktivnosti v različnih frekvenčnih pasovih z različnimi prostorskimi vzorci in frekvenčnih pasovih z različnimi prostorskimi vzorci in funkcijami.funkcijami.
Primer: Primer: sinhronizacija oz. povečanje koherence v theta frekvenčnem pasu med sinhronizacija oz. povečanje koherence v theta frekvenčnem pasu med procesi delovnega spomina posreduje funkcijsko povezovanje (usklajevanje) procesi delovnega spomina posreduje funkcijsko povezovanje (usklajevanje) zadajšnjih predelov možganov, kjer se informacija shranjuje in čelnih predelov, kjer se zadajšnjih predelov možganov, kjer se informacija shranjuje in čelnih predelov, kjer se relevantna informacija vzdržuje, osvežuje in se z njo upravlja (Baddeley-ev model)relevantna informacija vzdržuje, osvežuje in se z njo upravlja (Baddeley-ev model)
Zmanjšanja koherenceZmanjšanja koherence: funkcijska odklopitev motečih interakcij, : funkcijska odklopitev motečih interakcij, selektivna pozornost?selektivna pozornost?
Izvršitvene funkcije (centralni izvršitelj): večja integracija Izvršitvene funkcije (centralni izvršitelj): večja integracija
anterio-posteriornih in interhemisfernih nevronskih omrežij anterio-posteriornih in interhemisfernih nevronskih omrežij (ne gre zgolj za vpletenost prefrontalnega korteksa?)(ne gre zgolj za vpletenost prefrontalnega korteksa?)
Lateralizacija funkcijLateralizacija funkcij: verbalne naloge - bolj leva hemisfera, : verbalne naloge - bolj leva hemisfera, vidnoprostorske bolj desna, v naši raziskavi nismo dokazalividnoprostorske bolj desna, v naši raziskavi nismo dokazali
FUNKCIJSKI KORELATI SPECIFIČNIH MOŽGANSKIH RITMOV PRI FUNKCIJSKI KORELATI SPECIFIČNIH MOŽGANSKIH RITMOV PRI DELOVNEM SPOMINUDELOVNEM SPOMINU
Ritem ALFA:Ritem ALFA: procesi delovnega spomina, mentalni napor procesi delovnega spomina, mentalni napor
Ritem THETARitem THETA:: procesi delovnega spomina (ponavljanje/ procesi delovnega spomina (ponavljanje/ vzdrževanje, skeniranje informacij), pozornostvzdrževanje, skeniranje informacij), pozornost
Ritem GAMARitem GAMA:: procesi senzoričnega procesiranja posameznega procesi senzoričnega procesiranja posameznega dražljaja, pozornost …dražljaja, pozornost …
Sinhrone koherentne oscilacije električne aktivnosti morda predstavljajo
funkcijski nevronski korelat višjih mentalnih funkcij
PERSPEKTIVE ŠTUDIJ KOHERENCEPERSPEKTIVE ŠTUDIJ KOHERENCE
Izbira ustreznih kognitivnih/vedenjskih paradigem in Izbira ustreznih kognitivnih/vedenjskih paradigem in nevropsiholoških testov omogoča študij fizioloških in nevropsiholoških testov omogoča študij fizioloških in patofizioloških vidikov kognitivnih, motoričnih in senzoričnih patofizioloških vidikov kognitivnih, motoričnih in senzoričnih integrativnih funkcij možganovintegrativnih funkcij možganov
Perspektive tudi klinične: iskanje faktorjev oz. mehanizmov, ki Perspektive tudi klinične: iskanje faktorjev oz. mehanizmov, ki motijo “povezanost” možganov in tako prispevajo k nekaterim motijo “povezanost” možganov in tako prispevajo k nekaterim nevrološkim in psihiatričnim boleznimnevrološkim in psihiatričnim boleznim
Je stara mama nevron?Je stara mama nevron?
NE SPRAŠUJTE MENE!NE SPRAŠUJTE MENE!
Hvala za pozornost!Hvala za pozornost!
LIJ (Lisman, Idiart, Jensen, 1998) MODEL delovnega LIJ (Lisman, Idiart, Jensen, 1998) MODEL delovnega spominaspomina
Slika 4. LIJ model kot model omrežja, ki Slika 4. LIJ model kot model omrežja, ki deluje kot multi-kodni bufer deluje kot multi-kodni bufer kratkoročnega spominakratkoročnega spomina..
Theta in gama oscilacije igrajo glavno Theta in gama oscilacije igrajo glavno vlogo v modelu. »ADP vlogo v modelu. »ADP (afterdepolarization)« nastane, ko se (afterdepolarization)« nastane, ko se določen nevron/ nevronski vzorec določen nevron/ nevronski vzorec primarno sproži (zaradi senzoričnega primarno sproži (zaradi senzoričnega inputa) in povzroči depolarizacijsko inputa) in povzroči depolarizacijsko stopnico/ odklon? (ramp), ki omogoča stopnico/ odklon? (ramp), ki omogoča ponovno proženje istega nevrona po ponovno proženje istega nevrona po določenem časovnem zamiku. Ti določenem časovnem zamiku. Ti depolarizacijski odkloni so časovno depolarizacijski odkloni so časovno razmejeni (temporarily offset?) za različne razmejeni (temporarily offset?) za različne spominske kode, kar omogoči da se spominske kode, kar omogoči da se različni kodi aktivirajo v različnih različni kodi aktivirajo v različnih zaporednih gama ciklih. Glavna funkcija zaporednih gama ciklih. Glavna funkcija takega sistema- bufra je v tem, da takega sistema- bufra je v tem, da omogoča tako obnavljanje proženja omogoča tako obnavljanje proženja nevronov, ki hkrati obdrži tudi serijski red nevronov, ki hkrati obdrži tudi serijski red (»serial order«), informacijo o zaporedju (»serial order«), informacijo o zaporedju različnih kodov. Čas ponovitve celotnega različnih kodov. Čas ponovitve celotnega ciklusa je določen s theta oscilacijami oz. ciklusa je določen s theta oscilacijami oz. zunanjim theta inputom, ki tako posreduje zunanjim theta inputom, ki tako posreduje kontekst delovnega spomina. Gama kontekst delovnega spomina. Gama oscilacije pa nastanejo kot posledica oscilacije pa nastanejo kot posledica izmenjavanja med ekscitacijo in izmenjavanja med ekscitacijo in medsebojno inhibicijo različnih nevronskih medsebojno inhibicijo različnih nevronskih kodov (celica oz. nevronski vzorec, ki ima kodov (celica oz. nevronski vzorec, ki ima največji depolarizacijski odklon, bo kot največji depolarizacijski odklon, bo kot prva prožila ponovno) zaradi zaporedne, prva prožila ponovno) zaradi zaporedne, ločene aktivacije vsakokratno različnih ločene aktivacije vsakokratno različnih spominskih kodov. spominskih kodov.