Sensorische gebieden

Sensorische gebieden van de hersenen ontvangen en verwerken sensorische informatie, waaronder zien, voelen, proeven, ruiken en horen.

Sensorische gebieden zijn de gebieden van de hersenen die sensorische informatie ontvangen en verwerken. De hersenschors is verbonden met verschillende subcorticale structuren zoals de thalamus en de basale ganglia. De meeste sensorische informatie wordt via de thalamus naar de hersenschors gestuurd. Olfactorische informatie gaat echter door de bulbus olfactorius naar de reukcortex en omzeilt de thalamus. De cortex wordt gewoonlijk beschreven als samengesteld uit drie delen: sensorische, motorische en associatiegebieden. Delen van de cortex die sensorische input van de thalamus ontvangen, worden primaire sensorische gebieden genoemd. Elk van de vijf zintuigen heeft betrekking op specifieke groepen hersencellen die sensorische informatie categoriseren en integreren.

De vijf sensorische modaliteiten

De vijf algemeen erkende sensorische modaliteiten, waaronder zien, horen en proeven , aanraken en ruiken, worden als volgt verwerkt:

Somatosensorisch systeem

De primaire somatosensorische cortex, gelegen over de centrale sulcus en achter de primaire motorische cortex, is geconfigureerd om in het algemeen te corresponderen met de opstelling van nabijgelegen motorcellen gerelateerd aan specifieke lichaamsdelen.

Smaak

Het primaire smaakgebied bevindt zich nabij de gezichtsweergave binnen de postcentrale gyrus.

Reukzin

De reukcortex bevindt zich in de uncus, te vinden langs het ventrale oppervlak van de temporale kwab. Reukzin is het enige sensorische systeem dat niet door de thalamus wordt geleid.

Visie

Het visuele gebied bevindt zich op de calcariene sulcus diep in de binnenplooien van de achterhoofdskwab.

Horen

De primaire auditieve cortex bevindt zich op de transversale gyri die op de rug van de superieure temporale convolutie van de temporale lobben ligt.

Organisatie van sensorische kaarten

In het algemeen ontvangt elke hersenhelft informatie van de andere kant van het lichaam. De rechter primaire somatosensorische cortex ontvangt bijvoorbeeld informatie van de linker ledematen en de rechter visuele cortex ontvangt informatie van het linkeroog. De organisatie van sensorische kaarten in de cortex weerspiegelt die van het corresponderende sensororgaan, in wat bekend staat als een topografische kaart. Naburige punten in de primaire visuele cortex komen bijvoorbeeld overeen met aangrenzende punten in het netvlies. Deze topografische kaart wordt een retinotopische kaart genoemd.

Evenzo is er een tonotopische kaart in de primaire auditieve cortex en een somatotopische kaart in de primaire sensorische cortex. Deze somatotopische kaart is vaak geïllustreerd als een misvormde menselijke representatie, de somatosensorische homunculus, waarin de grootte van verschillende lichaamsdelen de relatieve dichtheid van hun innervatie weerspiegelt.

Een corticale homunculus is een fysieke representatie van de mens lichaam in de hersenen. Deze neurologische kaart van de anatomische delen van het lichaam toont het deel van het menselijk brein dat rechtstreeks verband houdt met de activiteit van een bepaald lichaamsdeel. Simpel gezegd, het is de weergave van het lichaam vanuit het perspectief van de hersenen. Gebieden met veel sensorische innervatie, zoals de vingertoppen en de lippen, hebben meer corticaal gebied nodig om een fijnere sensatie te verwerken.

Motorische zones

De motorische zones, gerangschikt als een koptelefoon over beide hersenhelften, zijn betrokken bij de controle van vrijwillige bewegingen.

De motorische gebieden van de hersenen bevinden zich in beide hersenhelften. Ze zijn geplaatst als een koptelefoon die zich uitstrekt van oor tot oor. De motorische gebieden zijn nauw verwant aan de controle van willekeurige bewegingen, met name fijne handbewegingen. De rechterhelft van het motorgebied bestuurt de linkerkant van het lichaam en de linkerhelft van het motorgebied bestuurt de rechterkant van het lichaam.

Motor Cortex Divisies

De motorische cortex is verdeeld in drie gebieden:

1. Primaire motorische cortex: Belangrijkste bijdrage aan het genereren van neurale impulsen die de uitvoering van beweging controleren.
2. Premotorische cortex: bevindt zich anterieur aan de primaire motorische cortex en is verantwoordelijk voor sommige aspecten van motorische controle.
3. Aanvullende motorische gebied (SMA): Functies omvatten intern gegenereerde bewegingsplanning, planning van bewegingssequenties en de coördinatie van de twee zijden van het lichaam. Het bevindt zich op het middellijnoppervlak van de hemisfeer, anterieur aan de primaire motorische cortex.

Motorische cortexfuncties

Motorische functies worden ook bestuurd door deze aanvullende structuren:

• Posterieure pariëtale cortex: begeleidt geplande bewegingen, ruimtelijk redeneren en aandacht.
• Dorsolaterale prefrontale cortex: belangrijk voor uitvoerende functies, inclusief werkgeheugen, cognitieve flexibiliteit en abstract redeneren.

Diep begraven in de witte stof van de hersenschors zijn onderling verbonden subcorticale massa’s van cerebrale grijze stof genaamd basale kernen (of basale ganglia) die betrokken zijn bij motorische controle. De basale kernen ontvangen input van de substantia nigra van de middenhersenen en motorische gebieden van de cerebrale cortex en sturen signalen terug naar beide locaties.

Motor Cortex Map

De meeste neuronen in het motorische cortexproject naar de synaps van het ruggenmerg op interneuroncircuits in het ruggenmerg. De opvatting dat elk punt in de motorische cortex een spier of een beperkt aantal gerelateerde spieren bestuurt, is besproken. Verschillende experimenten waarbij de motorische cortex-kaart werd onderzocht, toonden aan dat elk punt in de motorische cortex een reeks spieren en gewrichten beïnvloedt, wat duidt op een significante overlapping in de kaart.

Associatiegebieden

Associatieve gebieden van de cortex integreert huidige toestanden met vroegere toestanden om juiste reacties te voorspellen op basis van reeksen stimuli.

Associatiegebieden produceren een zinvolle perceptuele ervaring van de wereld, ons om effectief te communiceren en abstract denken en taal te ondersteunen. De pariëtale, temporale en occipitale lobben, allemaal gelegen in het achterste deel van de cortex, organiseren sensorische informatie in een samenhangend perceptueel model van onze omgeving, gecentreerd op ons lichaamsbeeld. De frontale kwab of prefrontale associatiecomplex is betrokken bij het plannen van acties en bewegingen, evenals bij abstract denken.

Taalvaardigheden zijn gelokaliseerd in de linkerhersenhelft in Broca’s gebied voor taaluitdrukking en Wernicke’s gebied voor taalontvangst. De associatiegebieden zijn georganiseerd als gedistribueerde netwerken, en elk netwerk verbindt gebieden die verspreid zijn over ver uit elkaar geplaatste gebieden van de cortex. Verschillende netwerken worden naast elkaar gepositioneerd, waardoor een complexe reeks met elkaar verweven netwerken ontstaat. Bij mensen zijn associatienetwerken bijzonder belangrijk voor de taalfunctie.

De processen van taaluitdrukking en -receptie vinden plaats in andere gebieden dan alleen de perisylvische structuren zoals de prefrontale kwab, basale ganglia, cerebellum, pons, nucleus caudatus , en anderen. De associatiegebieden integreren informatie van verschillende receptoren of sensorische gebieden en relateren de informatie aan ervaringen uit het verleden. Vervolgens nemen de hersenen een beslissing en sturen ze zenuwimpulsen naar de motorische gebieden om reacties uit te lokken.

Methoden voor hersenfunctieanalyse

Gedrags- en neurowetenschappelijke methoden worden gebruikt om een beter begrip te krijgen van hoe ons brein beïnvloedt de manier waarop we denken, voelen en handelen. Veel verschillende methoden helpen ons de hersenen te analyseren en een overzicht te geven van de relatie tussen hersenen en gedrag. Dit bevordert het begrip van de manieren waarop associaties worden gemaakt door meerdere hersenregio’s, waardoor de juiste reacties kunnen plaatsvinden in een bepaalde situatie. Bekende technieken zijn EEG (elektro-encefalografie), dat de elektrische activiteit van de hersenen registreert, en fMRI (functionele magnetische resonantie beeldvorming), dat ons meer vertelt over hersenfuncties. Andere methoden, zoals de laesiemethode, zijn niet zo bekend, maar nog steeds erg invloedrijk in modern neurowetenschappelijk onderzoek.

Bij de laesiemethode worden patiënten met hersenschade onderzocht om te bepalen welke hersenstructuren beschadigd zijn en in hoeverre dit het gedrag van de patiënt beïnvloedt. Het concept van de laesiemethode is gebaseerd op het idee om een verband te vinden tussen een specifiek hersengebied en een optredend gedrag. Uit ervaringen en onderzoeksobservaties kan worden geconcludeerd dat schade aan een deel van de hersenen gedragsveranderingen veroorzaakt of het uitvoeren van een specifieke taak verstoort.

Bijvoorbeeld een patiënt met een laesie in het pariëtaal-temporaal-occipitale verenigingsgebied heeft een agrafie, wat betekent dat hij niet kan schrijven, ook al heeft hij geen tekorten aan motorische vaardigheden. Bijgevolg concluderen onderzoekers dat als structuur X beschadigd is en veranderingen in gedrag Y optreden, X een relatie heeft met Y.

Hemisferische lateralisatie

Het menselijk brein bestaat uit een recht en een linkerhersenhelft, en elk neemt deel aan verschillende aspecten van de hersenfunctie.

Een longitudinale spleet verdeelt de menselijke hersenen in twee verschillende hersenhelften verbonden door het corpus callosum. De twee kanten lijken op elkaar en de structuur van elk halfrond wordt meestal weerspiegeld door de andere kant. Maar ondanks de sterke anatomische overeenkomsten zijn de functies van elke corticale hemisfeer verschillend.

In de populaire psychologie worden vaak brede generalisaties gemaakt over een hersenhelft met een breed label, zoals ‘logisch’ voor de linkerkant of ‘ creatief ”voor rechts. Maar hoewel meetbare laterale dominantie optreedt, zijn de meeste functies aanwezig in beide hersenhelften. De mate van specialisatie per halfrond wordt nog onderzocht. Als een specifiek deel van de hersenen of zelfs een hele hersenhelft is verwond of vernietigd, kunnen de functies ervan soms worden overgenomen door een naburig gebied, zelfs in het tegenoverliggende halfrond, afhankelijk van het beschadigde gebied en de leeftijd van de patiënt. Wanneer letsel de paden van het ene gebied naar het andere verstoort, kunnen alternatieve (indirecte) verbindingen ontstaan om informatie te communiceren met vrijstaande gebieden, ondanks de inefficiënties.

Hoewel veel functies lateralisatie zijn, is dit slechts een tendens. De implementatie van een specifieke hersenfunctie verschilt aanzienlijk van persoon tot persoon. De gebieden waarop dit causale of effectieve verschil van een bepaalde hersenfunctie wordt onderzocht, omvatten grove anatomie, dendritische structuur en neurotransmitterverdeling. De structurele en chemische variantie van een bepaalde hersenfunctie, tussen de twee hersenhelften of tussen dezelfde hersenhelft van twee verschillende hersenen, wordt nog bestudeerd. Afgezien van het ondergaan van een hemisferectomie (verwijdering van een hersenhelft), is niemand een persoon die ‘alleen linkerhersenhelft’ of ‘alleen rechterhersenhelft’ heeft.

Lateralisatie en handigheid

Hersenen functie-lateralisatie is duidelijk in het fenomeen van rechts- of linkshandigheid, maar de voorkeurshand van een persoon is geen duidelijke indicatie van de locatie van de hersenfunctie. Hoewel 95% van de rechtshandige mensen een dominantie van de linkerhersenhelft heeft voor taal, heeft 18,8% van de linkshandige mensen een dominantie van de rechterhersenhelft voor taalfunctie. Bovendien heeft 19,8% van de linkshandige mensen bilaterale taalfuncties. Zelfs binnen verschillende taalfuncties (bijv. Semantiek, syntaxis, prosodie), kunnen mate en zelfs de hemisfeer van dominantie verschillen.

Taalfuncties zoals grammatica, woordenschat en letterlijke betekenis worden doorgaans lateralisatie naar de linkerhersenhelft. bij rechtshandige personen. Hoewel taalproductie bij tot 90% van de rechtshandige proefpersonen links-gelateraliseerd is, is deze meer bilateraal of zelfs rechts-gelateraliseerd bij ongeveer 50% van de linkshandigen. Daarentegen worden prosodische taalfuncties, zoals intonatie en accentuering, vaak lateraal gemaakt naar de rechterhersenhelft.

Verdere laterale verschillen

De verwerking van visuele en auditieve stimuli, ruimtelijk manipulatie, gezichtsperceptie en artistieke vaardigheid worden bilateraal weergegeven, maar kunnen dominantie van de rechterhersenhelft vertonen. Numerieke schatting, vergelijking en online berekening zijn afhankelijk van bilaterale pariëtale regio’s. Exacte berekening en het achterhalen van feiten worden geassocieerd met linker pariëtale regio’s, misschien vanwege hun banden met taalverwerking. Dyscalculie is een neurologisch syndroom dat gepaard gaat met schade aan de linker temporopariëtale overgang. Dit syndroom wordt geassocieerd met slechte numerieke manipulatie, slechte hoofdrekenvaardigheid en het onvermogen om wiskundige concepten te begrijpen of toe te passen.

Lateralisatie en evolutie

Specialisatie van de twee hersenhelften is algemeen bij gewervelde dieren inclusief vissen, kikkers, reptielen, vogels en zoogdieren, waarbij de linkerhersenhelft gespecialiseerd is in het categoriseren van informatie en het beheersen van routinematig gedrag. De rechterhersenhelft is verantwoordelijk voor reacties op nieuwe gebeurtenissen en gedrag in noodsituaties, inclusief het uiten van intense emoties.Voeding is een voorbeeld van routinematig gedrag van de linkerhersenhelft, terwijl ontsnapping aan roofdieren een voorbeeld is van gedrag in de rechterhersenhelft. Dit suggereert dat het evolutionaire voordeel van lateralisatie voortkomt uit het vermogen om afzonderlijke parallelle taken uit te voeren in elk hersenhelft.

Split-Brain Phenomenon

Patiënten met split-brain zijn individuen die een corpus callosotomie heeft ondergaan, een doorsnijding van een groot deel van het corpus callosum (gewoonlijk als behandeling voor ernstige epilepsie). Het corpus callosum verbindt de twee hersenhelften en laat ze communiceren. Wanneer deze verbindingen worden verbroken, hebben de twee hersenhelften een verminderde capaciteit om met elkaar te communiceren.

De wijdverspreide lateralisatie van veel gewervelde dieren duidt op een evolutionair voordeel dat samenhangt met de specialisatie van elk halfrond. Het evolutionaire voordeel van lateralisatie komt van het vermogen om afzonderlijke parallelle taken uit te voeren in elk hersenhelft. In een studie uit 2011, gepubliceerd in het tijdschrift van Brain Behavioral Research, werd lateralisatie van een paar specifieke functies in tegenstelling tot algehele hersen lateralisatie gecorreleerd met de efficiëntie van parallelle taken.