Wykład 2

co to jest biopsychologia?

dr Marek Binder

Zakład Psychofizjologii

UKŁAD NERWOWY• ośrodkowy układ nerwowy

(OUN)– mózgowie– rdzeń kręgowy

• obwodowy układ nerwowy– somatyczny układ nerwowy:

przewodzi informacje z i do OUN; zawiera drogi zstępujące i wstępujące

– autonomiczny układ nerwowy: zawiera ośrodki i drogi nerwowe sterujące czynnościami fizjologicznymi; składa się z części współczulnej (sympatycznej) i przywspółczulnej (parasympatycznej)

2

podział nauk o układzie nerwowym

• ang. neurobiology, neuroscience– neurobiologia, „neuronauki”

– badanie struktury i funkcji układu nerwowego

• dyscypliny związane z psychologią

• dyscypliny związane biologią

• dyscypliny związane z medycyną

3

dyscypliny związane z psychologią

• neurobiologia behawioralna, psychobiologia, biopsychologia, psychologia biologiczna

– biologiczne podłoże funkcji psychicznych

4

dyscypliny związane z psychologią

• neurobiologia poznawcza, neurokognitywistyka (cognitiveneuroscience)

• psychofizjologia

– badanie korelacji pomiędzy aktywnością mózgu a zachowaniem

5przezczaszkowa stymulacja

magnetyczna (TMS)

elektroencefalografia (EEG)

funkcjonalne MRI (fMRI)

dyscypliny związane z psychologią

• neuropsychologia• wpływ uszkodzeń mózgu na

zachowanie

• neuropsychologia kliniczna i eksperymentalna

6

kopia

ilustracji

dyscypliny związane z psychologią

• socjobiologia (psychologia ewolucyjna)• biologiczne podłoże

zachowań społecznych

• zachowania człowieka są rozpatrywane pod kątem ich adaptacyjności

• np. altruizm, atrakcyjność wzajemna, motywacja

7

dyscypliny związane z psychologią

• neuroekonomia

– czynniki wpływające na decyzje konsumenckie

– obiektywna ocena preferencji konsumenckich

8

dyscypliny związane z biologią

• neurofizjologia

• neuroanatomia

• neurochemia

– wpływ celowo wywoływanych uszkodzeń mózgu na zachowanie

– badanie aktywności grup neuronów i pojedynczych neuronów (przyżyciowo i w kulturach tkankowych)

– badanie mikroskopowej struktury układu nerwowego

9

dyscypliny związane z biologią

• etologia (psychologia porównawcza), neuroetologia

• badanie zachowania zwierząt w naturalnych warunkach

• zachowania społeczne

• wytwarzanie narzędzi

10

dyscypliny związane z medycyną

• neurologia

• diagnoza i leczenie chorób układu nerwowego

11

udar nowotwór

napad padaczkowy

dyscypliny związane z medycyną

• neurochirurgia

– chirurgiczne leczenie schorzeń układu nerwowego

12

aparat

stereotaktyczny

dyscypliny związane z medycyną• psychiatria, neuropsychiatria

• diagnoza i leczenie zaburzeń psychicznych: farmakoterapia i psychoterapia

• zależnie od podejścia większy lub mniejszy lub większy nacisk na rolę czynnika biologicznego lub środowiskowego

13Edward MonsielLouis Wain

starożytny Egipt

• Papirus Chirurgiczny Edwina Smitha – opisuje poglądy Imhotepa (2000-3000 p.n.e.)

– opis uszkodzeń głowy oraz sposobu radzenia sobie z nimi

– autor zwrócił uwagę na skutki uszkodzeń mózgu dotyczące funkcjonowania innych części ciała (niedowład jednostronny, porażenie mięśni gałek ocznych)

• Egipcjanie siedliska funkcji psychicznych upatrywali w sercu

14

15

starożytna Grecja i Rzym• Hipokrates (V-IV w. p.n.e.)

– obserwacje skutków uszkodzeń mózgu

• Arystoteles (IV w. p.n.e.)– serce jest siedliskiem umysłu, mózg ma

funkcję chłodzącą krew

• doktryna komorowa Galena (II w. n.e.), udoskonalona przez Ojców Kościoła (Nemezjusz, św. Augustyn, III-IV w. n.e.)– pneuma duchowa (gaz psychiczny) w

komorach odpowiada za aktywność umysłową

– panowała ponad tysiąc lat, chociaż ważny element tej koncepcji był wzięty z anatomii świni i owcy (rete mirabile) i nie występuje u człowieka 16

doktryna komorowa

• I komora – zmysł wspólny, łączenie się zmysłów

• II komora – fantazja i wyobraźnia

• III komora - pamięć

17

Magnus Hundt (1501) Margarita Philosophica

Wezaliusz (1514-1564)

• Wykonał bardzo dokładne obrazy anatomiczne

• De humani corporis fabrica (1543)

• udowodnił, że Galen nie oparł swoich koncepcji na ludzkiej anatomii, ale jego argumenty niewielu przekonały

18

Wezaliusz

komory dziś

• wypełnia je płyn mózgowo-rdzeniowy a nie pneuma

• funkcja: stabilizowanie ciśnienia śródczaszkowego, ochrona mózgu, odżywianie tkanek

19

XVII w. - poszukiwanie styku pomiędzy ciałem a duszą

• Kartezjusz (1596-1650)

– szyszynka – na styku komory III i IV, reguluje przepływ pneumyduchowej

– inne propozycje:• Thomas Willis - ciało prążkowane

• Vieussens - istota biała

• Lancisi – ciało modzelowate

• Jan Swammerdam (1637-1680) – eksperymenty na wypreparowanych mięśniach żaby, podważenie koncepcji gazów psychicznych

20

Thomas Willis (1621-1675)

• szczegółowe badania anatomiczne

• związek pomiędzy ogniskowymi uszkodzeniami mózgu a deficytami mózgowymi

• wymyślił nazwę „neurologia”

• nadał nazwy anatomiczne wielu strukturom mózgowym

• odkrył koło tętnicze mózgu (koło Willisa)

21

Thomas Willis

Thomas Willis i Christopher WrenCerebri anatome (1654)

• numeracja nerwów czaszkowych

• spoidło przednie

• konary móżdżku

• prążkowie

• przedmurze

• nerw błędny

22

• Christopher Wren był również słynnym architektem brytyjskim, zaprojektował m.in. Katedrę Św. Pawła w Londynie

23

odkrycie elektrycznego charakteru przewodnictwa nerwowego

• Luigi Galvani (1737-1798)

• odkrył, że stymulacja elektryczna powoduje skurcze mięśni w kończynie dolnej żaby

• Emil de Bois-Reymond(1818-1896)

– udoskonalenie metod Galvaniego

– wynalazł galwanometr

24

Luigi Galvani

pomiar prędkości impulsu elektrycznego

• Hermann von Helmholtz (1821-1894)

• odkrył (1849), że prędkość impulsu elektrycznego wynosi ok. 24,6-38,4 m/s

• zaproponował zasadę zachowania energii, wymyślił oftalmoskop, badał również procesy percepcji i uwagi

25

Hermann von

Helmholtz

frenologia

• twórcy: Franz Josef Gall (1758-1828) i Johann Gaspar Spurzheim

• mózg podzielony na 35 obszarów odpowiadających poszczególnym funkcjom

• im bardziej rozwinięta jakaś funkcja tym większy przyrost masy mózgu i wybrzuszenie czaszki

• Gall uważał, że kora mózgowa jest siedliskiem funkcji psychicznych

26

F. J. Gall

Frenologiczny atlas mózgu

27

test z FMZ I

• która z Pań bardziej kocha swoje dzieci?

30

holizm (antylokalizacjonizm)

• Jean-Pierre Flourens (1794-1867)

• zwalczał Galla

• badał zwierzęta, głównie ptaki

• zasada ekwipotencjalności –wszystkie funkcje psychiczne są wykonywane przez te same części mózgu, przez co uszkodzona część może zostać zastąpiona przez inną

31

Jean-Pierre

Flourens

Mózg językowy

• Paul Broca (1824-1880)

– odkrycie obszaru ruchowego mowy (1861)

• Carl Wernicke (1848-1905)

– odkrycie czuciowego obszarumowy (1876)

32

Paul Broca Carl Wernicke

A – kora słuchowa, B – pole Broki,

Pc – pole Wernickego,

John Hughlins Jackson (1835-1911)

• badania nad efektami uszkodzeń mózgu, padaczką

• na podstawie obserwacji napadów padaczkowych zaproponował topograficzną organizację kory mózgowej („marsz drgawek Jacksona”)

33

John Hughlins Jackson

XIX wiek - stymulacja elektryczna kory

• Gustav Theodor Fritsch(1838-1927)

• Eduard Hitzig (1838-1907)

– stymulacja kory mózgowej u psa (1870), odkrycie kory ruchowej

– organizacja kory mózgowej

• David Ferrier (1843-1928)

– badania na małpach

– odkrycie pól funkcjonalnych kory (ruchowych i sensorycznych)

34

Gustav Fritsch Eduard Hitzig David Ferrier

powierzchnia kory psa

z zaznaczonymi

polami ruchowymi

mózg małpy zaprezentowanej

na Swiatowym Kongresie

Medycznym w Londynie (1881)

z usuniętymi obszarami wokół

bruzdy bocznej

David Ferrier The Functions of the Brain (1886)

35

budowa cytoarchitektoniczna kory

• Korbinian Brodmann(1868-1918)

• pierwsza mapa cytoarchitektoniczna kory

• używał barwienia Nissla, uwidaczniającego ciała komórek nerwowych

• wiedza o strukturze mózgu wyprzedziła wiedzę o funkcji mózgu

36

Korbinian

Brodmann

pola Brodmanna

37

doktryna neuronowa

• pod koniec XIX w. powszechne było mniemanie, że sieć nerwowa jest złożona z połączonych ze sobą komórek (syncytium)

• Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) – użył barwienia Golgiego

– odkrył, że neurony są odrębnymi komórkami, przepływ impulsów od dendrytów do zakończeń aksonalnych

38

Santiago

Ramón y

Cajal

XX w. poznawanie neuronu• sir Charles Sherrington (1857-1952)

– odkrył i opisał synapsę

– sądził, że synapsy mają charakter elektryczny

• Otto Loewi (1873-1961)

– odkrył synapsę chemiczną

• Henry Dale (1875-1968)

– odkrył acetylocholinę

– obaj otrzymali Nobla w 1936

• Alan Hodgkin (1914-1998) i Andrew Huxley (1917-2012)

– wyjaśnienie powstawania potencjału czynnościowego

– Nobel 1963

• John C. Eccles (1903 – 1997) i Bernard Katz (1911 – 2003)

– badanie neuronu poprzez mikroelektrody

– odkrycie potencjałów postsynaptycznych i sumowania post synaptycznego

– Nobel 1963

39

John

Eccles

dzisiaj

• Henry Markram

• Blue Brain Project projekt stworzenia sztucznego mózgu poprzez wierne odtworzenie działania każdego neuronu

40

Henry Markram

dzisiaj

• Human Connectome Project (Projekt Ludzkiego Konektomu) – plany zbadania 1200 osób (w tym bliźniąt monozygotycznych)

– nieinwazyjna mapa połączeń mózgowych wykonana za pomocą DTI

– mapa funkcjonalna mózgu,wykonana za pomocą fMRI

– ekspresja genów - w strukturze mózgowia

41