Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
H11 - Executieve functies & hogere-orde denken - Coggle Diagram
H11 - Executieve functies & hogere-orde denken
Theorie
Doelgerichte verwerking (EF is 1 geheel)
Rol hersennetwerken
Frontaalkwabben ondersteunen EF op algemene manier
Verschillende taken zelfde hersengebieden actrief in PFC
Multiple demand system = netwerk betrokken bij uiteenlopende cogn functies (PFC, PC, basale ganglia en cerebellum)
PFC als controlesysteem
Sturen andere hersensystemen via bias-signalen = bepalen wat prioriteit krijgt
Metafoor spoorwegsysteem (PFC is wissels zetten en G w nr een spoor geleid) :tram:
Context- en doelafhankelijk!
G gestuurd door doelen
Complex doel opgesplitst in subdoelen en concrete stappen (hierarchische structuur opgebouwd door PFC)
Proactieve en reactieve controle (timing controle) :alarm_clock:
Proacteive ctrl = doelactivatie en sturing VOOR taak begint (bv beslissen was op kleur te sorteren) :womans_clothes:
Reactieve ctrl = ctrl ingeschakeld als relevante info beschikbaar is (bv elk kledingstuk sorteren per kleur) :dress:
Lat PFC = doelen opstellen en onderhouden + ctrl aanpassen bij nieuwe info
Complexiteit EF
Verschillende theorieen
Doelgericht G afhv flexibele ctrl, contextgevoeligheid en integratie info over tijd
Multifactoriele modellen
EF is niet 1 geheel!
Meerdere deels onafh componenten
Unity en diversity modem = EF hebben gemeenschappelijke kern en specifieke deelprocessen
Gemeensch kern = doelen kunnen vasthouden, ook bij alfeiding
Spec processen = bv taakwisseling en updaten info WG
Alternatief model: 3 subprocessen
Taakstelling en planning --> lat FC
Monitoring G --> R lat FC
Initiatie en volhouden G --> med FC
1 functie, meerdere systemen, vaak samen actief
Waarom zoveel verschillende modellen? EF is extreem complex - sturen G ifv doelen en vnl in nieuwe situaties
Gecontroleerde vs automatische processen
Cognitieve controle = vermogen om gedachten en handelingen te reguleren en sturen
2 gedragssystemen
Contention scheduling = automatische verwerking, aangeleerde schema's zorgen voor efficient G, actief tot ander incompatibel proces het stopt
Supervisory Attentional System (SAS) = bewuste ctrl over G, actief bij onbekende situaties, complexe taken, probleemoplossing, tegenhouden automatische reactie --> sturen doelgericht G + flexibel aanpassen
Gevolgen frontale hersenschade
SAS werkt minder goed --> G vnl door automatische processen gestuurd
Patroon: goed functioneren in vertrouwde situaties, geen aanpassing in nieuwe situaties --> grote probl in dagelijkse leven
Disinhibitie en omgevingsgestuurd G
Environmental dependency syndrome = handelingen automatisch uitgelokt door wat iemand ziet, zonder bewuste ctrl
VB: schilderijen op grond zien, ze ophangen; afwas zien, de afwas doen (zonder planning of intentie)
G w overgenomen door de situatie + moeite met G ctrl en sturen, dit automatisch G stoppen lukt niet meer (disinhibitie)
Perseveratie = dezelfde handeling of gedachte blijven herhalen, zelfs wnr niet meer gepast
Automatisch schema geactiveerd en kan niet meer gestopt w door SAS (want beschadigd)
Hiërarchische organisatie van controle
Lage niveaus = automatische sensorische en motorische processen
Hoge niveaus = executieve ctrl frontaalkwab (ook reflectie en metacognitie)
Dr P - na chx schade aan FC --> executieve functies sterk verstoord, wel nog zelfde IQ! :male-doctor::skin-tone-2:
Executieve functies (EF) = reeks V die zorgen voor doelgericht G, flexibel reageren en beslissingen nemen --> complex hersennetwerk met nadruk op FC
Anatomie PFC
Specifieke opbouw met sterke bidirectionele verbindingen met rest v brein
Oa ventrale stroom (ITC), HC, aud cortex, PPC (motorplanning oa)
Veel info ontvangen én ctrl uitoefenen (G sturen) --> controlecentrum
Hoge densiteit connecties binnen PFC (betere integratie en bewerkingen info)
Doelgericht gedrag :golf:
Sequentieren en plannen
Rol dorsolaterale PFC (DLPFC)
Sequencing (bijhouden info WG + ordenen en herordenen)
Zowel monitoring wat al gebeurd is en vgl tijdsposities (wat kwam eerder, volgorde)
Exp: activiteit PFC bij ordetaak (tov itemtaak), zowel verbaal als gezichten = algemene rol
Rol ventrolaterale PFC (VLPFC)
Sequencing in context taal
Bv. volgorde woorden voor een zin
Sequencing is motorisch, maar ook linguistisch en cognitief
Self-ordered pointing task :point_up_2:
Vereist bijhouden wat al gekozen werd en welke nog niet (zelf genereren volgorde)
Moeilijk bij schade FC
= Dezelfde items verschijnen, maar telkens op andere plek. Pp moet item kiezen dat nog niet gekozen werd.
Planning
Kiezen ve strategie om doel te bereiken
Tower of London: planning meten - ballen verplaatsen in zo min mogelijk stappen --> activatie PFC, meer bij hogere moeilijkheid :tokyo_tower:
Frontale schade: inefficient (te veel stappen) + ineffectief (G niet goed doelgericht)
DLPCF bij complexe planning
Info in WG aanpassen en herordenen stappen
Hogere taakmoelijkheid, meer activatie DLPFC
Betere connectiviteit tss hemisferen --> betere prestaties
Andere gebieden: frontale oogvelden, SMA, IPC
Sequencing
= kennen volgorde + genereren juiste opeenvolging acties
Onderscheid maken tss wat gebeurd is en wat nog moet gebeuren :ballot_box_with_check:
PFC neuronen die dit onderscheid kunnen maken
Verstoring: omissies (= stappen vergeten), perseveratie (= herhalen eerdere stappen)
Onderscheid tss welke gebeurtenis eerst en welk later (volgorde id tijd) :hourglass_flowing_sand:
Schade: wel weten wat gezien, maar niet meer de volgorde
Geheugen voor inhoud en voor volgorde is apart
Herkenningstaak vs recentheidstaak (wel volgorde weten)
Rol Frontopolaire cortex
Integratie meerdere subdoelen + globale strategie bepalen
Meer activiteit bij meer stappen, onafhv belasting WG
Activatie stijgt tijdens sequentie en reset bij nieuwe sequentie
Schade: slechtere prestaties bij complexe reeksen --> rol in hogere-orde sequentiecontrole
Samengevat
Frontopolaire cortex = integratie subdoelen
Parietale en mot gebieden = ondersteuning uitvoering
DLPFC = WG en ordening
Shifting set en aanpassen strategieen
Rol hersengebieden
Brede netwerkactiviteit
DLPFC - ctrl en aanpassen taaksets
Inferieure frontal junction (IFJ) - sleutelrol schakelen tss taken
ACC - aanpassen responsregels
PC - ondersteunen aandacht en representaties
Moeilijkheid taakwisseling
Extradimensionele shift veel moeilijker dan intradimensionele shift
Bv kleur --> vorm vs kleur-->kleur
Frontaalpatienten: vnl moeite met extradimensionele shifts
Andere taakwisselingstaken
Wisselkost
= wisseltaken zijn trager dan herhaaltaken
Ontstaat door
Inhibitie vorige taakset (taakset-inertia)
Configureren nieuwe taakset (nieuwe regels instellen)
Netwerk- en connectiviteit bepalen taakwisseling - witte stof cruciaal
Oudere personen: minder integriteit --> slechtere prestaties
Taakwisseling - Wisconsin card sorting test
= kaarten sorteren obv vorm, kleur of aantal; regel niet gekend, FB helpt om regel te ontdekken
Verandering regel --> strategie aanpassen
Frontaalpatienten (vnl DLPFC): perseveratie (blijven sorteren via oude regel), zelfs als ze weten dat het fout is
Onafhv alg IQ
Initiatie actie gericht op doel :goal_net:
Rol med FC
Initiatie G --> SMA (suppl mot cortex) + ACC
Schade/dementie --> tragere R en moeite starten G
Inspanning en motivatie
ACC: bepalen hvh inspanning iemand bereid is te leveren (kosten/batenanalyse)
Schade: handelingen kosten te veel moeite/zijn te niet waard
Activatie ACC neemt toe bij meer inspanning voor hogere beloning
Psychologische intertie = moeilijkheden met starten en stoppen v gedrag (initiatief en preserveratie) - de start- en stopkracht ontbreekt bij schade PFC
Frontaalpatienten + kleine kinderen (PFC nog in ontw)--> psychologische intertie
Doel/intentie onvoldoende, ook actie nodig voor doelgericht G
Waarom vermindert initiatief? :arrow_lower_left:
Verwachte beloning weegt minder zwaar door, inspanning lijkt zwaarder
Doelen minder aantrekkelijk, G minder opgestart --> passief en apathisch
Rol netwerken: ACC + pre-SMA + connecties ertss
Zelfmonitoring en evaluatie
Perseveratie = verstoring taakwisseling, strategie-aanpassing, doelen vasthouden, zelfmonitoring (vloeiendheidstests = nieuwe woorden of tekeningen genereren)
Zelfmonitoring = evalueren eigen G + foutendetectie + aanpassen G indien nodig (~metacognitie)
Frontaalpatienten: overschatten prestaties en mate v organisatie
Foutdetectie = ERN
ERP-signaal - error-related negativity
Tijdsverloop: sterke neg piek vlak na respons bij een fout (100ms), groter wnr ernstige fout of nauwkeurigheid belangrijk
Hersenlokalisatie: ACC (MPFC)
Foutverwerking (bewust) = PE
ERP-signaal = error positivity
Tijdsverloop: later (200-300ms na fout), bewust besef fout (grotere piek)
Hersenlokalisatie: insula (interoceptie)
Functie MPFC: ACC :mag:
Foutdetectie
Conflictmonitoring (bv stroop-taak)
Controle en inspanning (kosten/batenanalyse)
Exp: na incongruente trial is verschil RT tss congruent/incongruent kleiner dan na congruente trial --> Veel conflict leidt tot voorzichtigere reactie volgende taak
Sterkere activatie bij meer aanpassing G
ACC stuurt info door nr PFC ( activiteit ACC vorige trial hangt samen met activiteit PFC volgende trial: ACC merkt conflict op en PFC verhoogt de controle)
Bv. Stroop-effect (ACC signaleert conflict kleur en woordbetekenis --> DLPFC verhoogt cogn ctrl: meer gewicht aan relevante info, nl kleur --> minder conflictervaring door ACC)
Nadeel: bij congruente trials (kleur en woord zelfde) levert hulp woord geen voordeel op in RT
Metacognitie
Hoe goed voer ik taak uit?
Exp: rekentaak en evalueren hoe goed gedaan --> subtractie --> activiteit L inferieure frontale gyrus --> hoe sterkere activiteit, hoe beter in wiskunde
Evaluatie uitkomsten
ACC detecteert verschil verwachte en werkelijke uitkomst en past toekomsitge acties aan
Zo leren uit fouten
Individuele verschillen
Angstige personen: grotere ERN (meer controle)
ADHD/verslaving --> kleinere ERN (minder monitoring)
Proces van meerdere stappen
Bewust foutbesef (PE)
Evaluatie uitkomst
Snelle foutdetectie (ERN)
Aanpassing G
Netwerk hersengebieden en connectiviteit ertss
ACC - detectie en conflict
LPFC - gedragsaanpassing
Insula - bewust besef
Parietale gebieden - integratie
Creëren en behouden doel/taakset
Moeilijkheid taakbehoud: automatische reacties zorgen voor afleiding en taken kunnen cogn complex zijn
Doel moet actief blijven tijdens uitvoeren taak --> bij schade gebeurt dit niet meer en patienten vergeten opdracht tijdens uitvoering ervan (bv zoveel mogelijk verschillende tekeningen maken --> 1 tekening uitwerken)
Representatie taaksets ih brein
Verschillende taken geven verschillende activiteitspatronen in PFC, soms voorspellende waarde
Ook activiteit in PC en med frontale gebieden ==> Fronto-parietaal netwerk
Lat PFC hiervoor - Stroop-taak + cue vooraf --> activiteit VOOR start taak, hoe sterker hoe beter weerstand tegen afleiding
Cingulo-operculaire netwerk
Actief bij: opstart taak, tijdens uitvoering en reactie op fouten om ctrl te herstellen
= anterieure cingulate cortex, insula, frontale operculum,...
Eerder bij alertheid en taakmonitoring?
Algemene rol = taakgerichtheid, doel creeeren en vasthouden
Meerdere doelen tegelijk
Frontopolaire cortex (BA10)
Integratie info verschillende taken + coördineren meerdere subdoelen
Keuze ve taak
Keuze maken(taakselectie): meer activiteit in Dlat PFC, ACC, soms frontopolair en insula (bij vrijwillige keuze)
Taakselectie is een actief en verspreid proces met meerdere hersengebieden
Studie: keuze taak + interval + taakuitvoering --> tijdens interval te voorspellen welke taak ze zullen uitvoeren obv activiteitspatroon id med PFC (actieve representatie en vasthouden taak)
Aard doelgericht G
Complex = meerdere samnewerkende processen
EF = subprocessen om doel te bereiken, zoals taakgerichtheid, planning en sequentie, strategie-aanpassingen, gebruik kennis, monitoring G --> efficient G
EF = activiteit binnen FC + interacties FC mt andere gebieden
Lat PFC (zie SV p9)
Dorsolaterale cortex (groen) - planning en WG
Ventrolaterale cortex (rood) - Selectie en ctrl info
Orbitofrontale cortex (paars) - evaluatie en beslissingen
Premotorcortex (blauw) - voorbereiding beweging
Inhibitie :no_entry:
Go/no-go taak bij arrestanten = klassieke inhibitie-test
Subtractie no-go - go --> sterkere activiteit med PFC, vnl ACC (hoe goed kan iemand reacties onderdrukken)
Pp hoge ACC-activiteit --> minder recidieven misdrijven
Hogere-orde denken
Regels en inferentie :arrow_right:
Hersenactiviteit bij regels: meer id DLPFC + VLPFC + angulaire gyrus
Inferentie
Transitieve inferentie: als A>B en B>C, dan A>C. (R LPFC)
Deductief redeneren PFC
= relaties afleiden uit gegeven info
Stoornissen in regelgebruik
Moeite om regels af te leiden + moeite toepassen in nieuwe situaties
Verwerken relaties
Posterior PC - relaties vormen tss info
DLPFC en rostrolat PFC - integereren hogere-orde relaties
VLPFC - onderdrukken irrelevante info
Neuronen in PFC reageren op bepaalde regels - exp morfbeelden hond-kat categoriseren
Taak: vaak Wisconsin Card Sorting Task
Frontaalpatienten: moeite met inferentie, zelfs met duidelijke cue (blijven mentaal roteren ondanks cue)
Transitieve structuren leren
exp volgorde itemreeks impliciet leren (trial and error) --> ook bij nieuwe itemreeks (geen oefeneffect)
HC stijging activiteit (opbouwen kennis) + nieuwe reeks doet activiteit dalen; idem voor angulaire gyrus en PFC
Langere periode (dagen) - vnl inferieure frontale gyrus
Rol PFC belangrijker naarmate kennis stabiliseert en integreert
Inzicht vs analytisch probleemoplossen
Inzicht = aha-moment vs analytisch = stap voor stap
Inzicht = integratie informatie (gamma-activiteit) + onderdrukken afleiders (alfa-activiteit)
R hemisfeer belangrijk: beter in brede, semantische integratie
Minder PFC controle kan tot nieuwe of creatieve oplossingen leiden (matchstick-taak)
Reactie op nieuwheid (novelty) :star2:
ERP: P300-component
R bij onverwachte prikkels, centraal FC; 250-500ms
Onderscheid tss frequente, zeldzame en nieuwe prikkels (FC vooral op echt nieuwe)
P3a-comp eerder en frontaal >< P3b later en posterieur
V aandachtssysteem: nieuwe S trekken aandacht
Flexibele reactie op nieuwigheid --> executieve disfunctie: vaak moeite met alternatieve porbleemoplossing
Reversal learning = eerder geleerde R moet omgekeerd omdat situatie verandert (orbitofrontale cortex)
Frontopolaire cortex: omgaan met nieuwigheid (schade: te sterke focus op huidige taak)
Abstract en conceptueel denken :thinking_face:
Abstract vs concreet, letterlijk taalgebruik vs metaforen
Analogisch redeneren = relationele info op abstract niveau integreren
Woordparen komen overeen in relatie OF hebben enkel met elkaar te maken
Grotere activiteit in L DLPFC (WG en vgl relaties) + Frontopolaire cortex (hogere-orde relationele verwerking)
Kost tijd
Verbale en niet-verbale analogieën
Beide activatie anterieure insula, FC en PC
Spec regio voor visuo-spatiale analogieen (frontopolaire regio) en semantische analogieen
Algemene en taakspec hersengebieden
Niet-verbaal: deel-geheelrelaties bepalen; meerdere dimensies v items integreren tot opl
Oordeelsvorming en besluitvorming
Besluitvorming
Exploratie = nieuwe mogelijkheden verkennen
Frontopolaire cortex: verlaten strategie en alternatieven verkennen (exploitatie nr exploratie)
Exploitatie = gebruik maken gekende opties
Orbitofrontale cortex: subj waarde toekennen aan opties
Alternatieven en 'niet-genomen paden'
Frontopolaire cortex: info bijhouden over niet-gekozen opties (evt overschakelen wnr nodig)
Besluitvorming is samenwerking tss orbitofront cortex (waarde opties) + DLPFC (cogn ctrl) + FC/PC (evaluatie en vgl) + premotor cortex (prep acties)
Schade vmPFC --> bizarre antw bij abstracte taken, combi kennis ipv eenv ophalen kennis, moeite met kiezen beste optie of oplossingen bedenken
Tijd en beloning (delay discounting)
= afweging tss onmiddellijke en uitgestelde beloning
Orbitofrontale cortex - waarde huidige en toekomstige beloningen --> schade: voorkeur onmiddellijk --> sterke schade: sterke impulsiviteit
L DLPFC: minder actief = onmiddellijk vs meer actief = geduld en uitgestelde beloning (cogn ctrl op impulsctrl, niet op subj waarde beloning)
Organisatie brein
Controle op verschillende niveaus :classical_building:
Middelmatig - G gestuurd door context
Hoog - G gestuurd door abstracte doelen en toekomstige gevolgen
Laag - G gestuurd door directe sens info
Abstractie-gebaseerd model :apple:
Meer anterieur - obv abstracte regels
Meest anterieur - integratie complexe, alg doelen
Posterior - selectie obv kenm S
Model hierarchische organisatie - posterior --> anterior LPFC :classical_building:
Posterior - directe en concrete S (gewoonte-G, automatisch en snel, weinig inspanning)
Meer anterieur - bredere context
Meest anterieur - abstracte lange-termijncontext (trager, gecontroleerd, meer inspanning)
Alternatief model: hierarchie obv mate abstractie representaties voor selectie :apple:
Parallelle organisatiemodel = beide regio's werken parallel en beinvloeden elkaar
Complexe organisatie met overlappende delen per functie
Cascademodel controle (cascade v verwerking)
Midden - verwerken S kenm
Anterieur (ACC) - evalueren en beslissen R (spec responsselectie)
Posterior (DLPFC) - aandachtsset (relevante info selecteren) (top-downselectie)
Interacties tss niveaus en systemen = dynamisch
Centrale rol WG in executieve functies :construction_worker::skin-tone-4:
WG essentieel want kan meerdere stukken info kort vasthouden en evt bewerken, updaten en verwijderen wat overbodig is
Relatie aandacht en selectie
Executieve ctrl bepaalt welke info, welke houden en manipuleren, wat relevant >< WG welke info actief blijft
DLPFC = centrale hub voor WG en selectieprocessen
Stabiliteit vs flexibiliteit
Flexibiliteit = aanpassen aan nieuwe situaties en regels
Rol dopamine
Activiteit PFC = meer stabiel
Activiteit striatum = meer flexibel
Stabiliteit = doelen vasthouden en consistent G
Ontwikkeling en leren
Executieve ctrl ontwikkelt geleidelijk (en connectiviteit)
Exp= letters representeren cijfers en ze moeten sommen oplossen met letters --> begin PFC (gecontroleerd denken), dan posterieure gebieden (automatische verwerking en geheugen)