Ugrás a tartalomhoz

Emberi életfolyamatok idegi szabályozása – a neurontól a viselkedésig. Interdiszciplináris tananyag az idegrendszer felépítése, működése és klinikuma témáiban orvostanhallgatók, egészség- és élettudományi képzésben résztvevők számára Magyarországon

Ábrahám Hajnalka, Ács Péter;, Albu Mónika, Bajnóczky István, Balás István, Benkő András, Birkás Béla, Bors László, Botz Bálint, Csathó Árpád, Cséplő Péter, Csernus Valér, Dorn Krisztina, Ezer Erzsébet, Farkas József, Fekete Sándor, Feldmann Ádám, Füzesi Zsuzsanna, Gaszner Balázs, Gyimesi Csilla, Hartung István, Hegedűs Gábor, Helyes Zsuzsanna, Herold Róbert, Hortobágyi Tibor, Horváth Judit, Horváth Zsolt, Hudák István, Illés Enikő, Jandó Gábor, Jegesy Andrea, Kállai János, Karádi Kázmér, Kerekes Zsuzsanna, Koller Ákos, Komoly Sámuel, Kovács Bernadett, Kovács Norbert, Kozma Zsolt, Kövér Ferenc, Kricskovics Antal, Lenzsér Gábor, Lucza Tivadar, Mezősi Emese, Mike Andrea, Montskó Péter, Nagy Alexandra, Nagy Ferenc, Pál Endre, Péley Iván, Pethő Gábor, Pethőné Lubics Andrea, Pfund Zoltán, Pintér Erika, Porpáczy Zoltán, Pozsgai Gábor, Reglődi Dóra, Rékási Zoltán, Schwarcz Attila, Sebők Ágnes, Simon Gábor, Simon Mária, Sipos Katalin, Szapáry László, Szekeres Júlia, Szolcsányi Tibor, Tamás Andrea, Tényi Tamás, Tiringer István, Tóth Márton, Tóth Péter, Trauninger Anita, Vámos Zoltán, Varga József, Vörös Viktor (2016)

Pécsi Tudományegyetem; Dialóg Campus Kiadó-Nordex Kft

5.c. A kognitiv rendszer zavarai. – Karádi Kázmér [Szakmai lektor: Molnár Péter]

5.c. A kognitiv rendszer zavarai. – Karádi Kázmér [Szakmai lektor: Molnár Péter]

1. Bevezetés

A hangzatos cím azt a benyomást keltheti az olvasóban, hogy a fejezet felöleli a pszichiátriai és a neurológiai betegségek következtében kialakuló kognitív zavarok szinte összes területét. Őszintén be kell vallani, hogy a jelen fejezet ennél sokkal szerényebb vállalkozást takar. A fejezet anyaga nem fogja azt a szemléletet tükrözni, amit elsősorban a cím sugall, hogy léteznek a fejünkben úgynevezett, jól elkülönült kognitív rendszerek. Ez a nézet egy sajátos filozófiai szemléletet tükröz. Ez a szemlélet a funkcionalizmus. A funkcionalizmus azt vallja, hogy kognitív képességeink, sőt saját tudatunk független az agytól. Ez az elmélet azt tartja, ha megértjük, hogyan is működik megismerésünk (kognitív képességünk), akkor az szinte korlátlanul átültethető, implementálható más fizikai entitásba, például egy komputerbe. Ha valaki manapság az interneten rákeres a kognitív rendszerek címszóra, akkor meglepődve tapasztalja, hogy a komputertudományok világába csöppen. Tény és való, hogy a modern komputertudomány és a mesterséges intelligencia kutatás képes egész fejlett megismerő ágenseket létrehozni, ezek azonban messze elmaradnak az emberi tudat és lelki működés képességeitől. Bár igaz az is, hogy ezen tudományok azt is jósolják, hogy pár évtizeden belül gondolkodó gépeink lesznek, melyek felül fogják múlni az emberi értelmet. Lehetséges, hogy így van. Hogy mit hoz a jövő, azt senki sem tudja. Azonban azt is el kell mondani, hogy ezek a gépek merőben más, nem emberi intelligenciát fognak képviselni.

Természetesen nem tagadom, hogy léteznek kognitív képességek. Ilyen a nyelv, a gondolkodás, a memória, figyelem, hogy csak párat említsek. Ezek zavarairól egyetlen fejezetben írni megint csak óriási vállalkozás lenne. Ezen kognitív képességek zavarairól más fejezetekben találhat az olvasó bővebb információt.

Az is igaz, és ezzel a cím másik nézetével egyet kell értenem, hogy a modern neuropszichológia és idegtudomány rendszerszemléletű. Mikor Paul Broca (1824-1880) francia orvos, sebész és antropológus leírta Tan páciensének esetét, Broca a lokalizációs nézet megszületésénél bábáskodott. A lokalizácionizmus nézete szerint bizonyos kognitív funkciók jól körülírt agyi területhez kapcsolódnak. Broca motoros afáziás eseténél leírta, hogy a betegnél tapasztalható beszédképtelenség a frontális lebeny alsó részének sérüléséhez kapcsolódik. 1873-ban Carl Wernicke (1848-1905) német orvos leírt egy másik esetet, mely tünetileg Broca afáziás betegének a tükörképe volt. Wernicke betege képes volt folyékonyan beszélni, csak a hozzá intézett beszédet nem értette. A lézió helye a bal temporális lebeny felső és hátsó részében volt. Mindkét eset arra engedett következtetni, hogy a beszédértésért és kivitelezésért jól körülírható területek felelősek. John Hughlings Jackson (1835-1911) a brit neurológia atyja később módosította a klasszikus lokalizációs elméletet. Nézete szerint a kognitív, mentális funkcióknak hierarchikusan rendeződött idegrendszeri háttere van. Ha valamelyik magasabb központ kiesik, az alacsonyabb rendű központok átvehetik annak működését. Ez a hierarchikus lokalizációs elmélet. Később Wilder Graves Penfield (1891-1976) kanadai Nobel díjas idegsebész visszatért az eredeti lokalizációs tanhoz, szerinte minden funkcióért egy jól körülírható terület felelős. A mai modern idegtudomány és neuropszichológia nem lokalizácionista a fenti, régi értelemben. Egyrészt úgy tekint a kognitív funkciókra, hogy azok nem választhatók el az agytól. Sőt a modern neuropszichológia azt a nézetet vallja, hogy kognitív képességeink mögött nagyskálájú neuronális hálózatok állnak, vagyis nem egyetlen, hanem több egymással összekapcsolt központ alkotta rendszer alakítja ki az emberi elme kognitív képességeit. Ezt a szemléletet a diaskízis nevezetű jelenség is támogatja. Egy agyi terület léziója a területtel összekapcsolt másik agyi terület funkcióját is rontja. Utalok itt a neglekt fejezetre, ahol említésre került, hogy a jobb subcortikalis területek léziója azért hoz létre kontralateralis téri hemineglektet, mert az általuk ellátott neocortikalis területek aktivációja csökken. Másrészről, a modern képalkotó eljárásokkal végzett vizsgálatok is alátámasztják a nagyskálájú neurális hálózatok létezését.

5.15. ábra - 1. ábra: A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója rontja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját

1. ábra: A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója rontja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját

2. Rendszerszemlélet

A modern neuropszichológia és idegtudomány rendszerszemlélete azt tükrözi, hogy az agy területei egymással többszörösen összekapcsolt hálózatokat hoznak létre. Agyunk különböző hálózati rendszerei többféle kognitív funkció kialakításában vesznek részt. A rendszerelmélet már a negyvenes években bekerült a tudomány látómezejébe. A II. világháború után mérnökök, agykutatók, és pszichiáterek New Yorkban a Macy Alapítvány által szervezett interdiszciplináris konferencián fogalmazták meg először a kibernetikát, rendszerszemléletű elméletet, mely a rendszerek által létrehozott mintázatokkal és folyamatokkal foglalkozik. Bár a kibernetikát a mérnöki tudományokban használják, a mögötte álló rendszerszemléletet a pszichológiában és az idegtudományokban széleskörűen használják. A rendszerszemlélet kimondja, hogy egy rendszer nem azonos részeinek összegével. A részek egymáshoz kapcsolódása következtében valami új születik, melyet rendszernek nevezünk.

5.16. ábra - 2. ábra: A rendszerszemlélet kimondja, hogy egy rendszer nem azonos részeinek összegével. A részek egymáshoz kapcsolódása következtében valami új születik, melyet rendszernek nevezünk

2. ábra: A rendszerszemlélet kimondja, hogy egy rendszer nem azonos részeinek összegével. A részek egymáshoz kapcsolódása következtében valami új születik, melyet rendszernek nevezünk

A rendszerben felbukkanó viselkedés nem vezethető le csak a részek önálló viselkedésére, hanem az a részek összekapcsolódási dinamikájából is származik. Tehát, ahhoz, hogy megértsünk egy rendszert, szükséges a rendszert felépítő részek és azok kapcsolatainak ismerete. A rendszerben a kapcsolatok serkentők vagy gátlók lehetnek. Egy építőkő gátolhatja vagy serkentheti a másik építőkő működését. Ebből fakadt az a felismerés, hogy a rendszerekben feedback, visszajelzés és kontroll valósul meg. Pozitív feedback esetén a rendszer építőkövei egymást serkentik, míg a negatív feedback esetén az egyik vagy több építőkő egymás működését gátolja.

5.17. ábra - 3. ábra: Pozitív feedback során a rendszer építőkövei serkentik egymást

3. ábra: Pozitív feedback során a rendszer építőkövei serkentik egymást

5.18. ábra - 4. ábra: Negatív feedback során a rendszer építőkövei gátolják egymás működését

4. ábra: Negatív feedback során a rendszer építőkövei gátolják egymás működését

5.19. ábra - 5. ábra: A pozitív és negatív feedback arányának megteremtése lehetőséget ad arra, hogy a rendszer önmagát szabályozza és megelőzze a túlműködést vagy a teljes működésleállást

5. ábra: A pozitív és negatív feedback arányának megteremtése lehetőséget ad arra, hogy a rendszer önmagát szabályozza és megelőzze a túlműködést vagy a teljes működésleállást

A gátlás alapvető, mivel ez adja a féket a rendszernek. A pozitív és negatív feedback arányának megteremtése lehetőséget ad arra, hogy a rendszer önmagát szabályozza, és megelőzze a túlműködést vagy a teljes működésleállást. Azt az elméletet, mely szerint minden rendszer önszabályozó és így egy bizonyos stabil állapotot, homeosztázist tart fenn, elsőrendű kibernetikának hívjuk. Az emberi elme leginkább lineáris-okságot tételez fel a természet működésében. A lineáris-okság azt mondja ki, hogy egy adott ingerre mindig egy bizonyos válasz jelenik meg. A rendszerelmélet azonban megkérdőjelezi a lineáris-okságot a rendszeren belül. A rendszeren belül végső okot keresni nem érdemes. A rendszer komponensei egymással összekapcsolt állapotban vannak, így ezen komponensek minden válasza egyben inger is. Körkörös, cirkuláris-okság létezik a legtöbb rendszerben. A cirkuláris-okság már az egész rendszert nézi, nem azt vizsgálja, hogy a rendszer melyik komponense felelős a kialakított viselkedésért, hanem azt elemzi, hogy a rendszert felépítő komponensek együtt hogyan viselkednek egy adott környezeti kontextusban. Mindez természetesen az idegrendszerre is teljes mértékben igaz. Felvetődik a kérdés, hogy az agyban milyen rendszerek fordulnak elő?

3. Neurális hálózat

Az agy több rendszerből épül fel. Ide tartozik az idegsejteket alkotó gének és molekulák, receptorok rendszere. Ezzel a molekuláris szinttel a jelen fejezetben nem foglalkozunk, ez a molekuláris biológia és az élettan feladata. A neuronok a szinapszisokon keresztül kapcsolódnak össze egymással, és egy nagyobb rendszert, a neurális hálózatot fognak alkotni. A neurális hálózat már képes kognitív funkciók ellátására, így röviden érdemes ennek az alapjait megtárgyalni. Egy agyi neurális hálózat sejtekből és az őket összekapcsoló axonokból, dendritekből, illetve szinapszisokból áll. Az agyban lévő neurális hálózatokban általában egy neuron több másik neuronnal is kapcsolatban áll.

5.20. ábra - 6. ábra: Egy agyi neurális hálózat sejtekből és az őket összekapcsoló szinapszisokból áll

6. ábra: Egy agyi neurális hálózat sejtekből és az őket összekapcsoló szinapszisokból áll

Az idegsejtek, ilyen nagymértékű összekötöttsége az információ párhuzamos feldolgozását teszi lehetővé. A neurális hálózat nem sorosan dolgozik, mint egy komputerchip, hanem benne az információfeldolgozás alatt minden neuron egyszerre működik. Az információ szétosztottan helyezkedik el a hálózatban. A neurális hálózatokban az információtárolást a hologramokhoz szokták hasonlítani. A holográfiát Gábor Dénes (1900-1979) Nobel-díjas fizikus fedezte fel 1947-ben. A holográfia során bizonyos hordozóanyagokon háromdimenziós képeket tudunk tárolni. Ha a hordozó összetörik, érdekes módon darabjai szintén tartalmazzák a teljes képet. A hologram hordozó az információt szétosztva tárolja. Az agy információhordozói a neuronok, illetve a neuronális hálózatok. Ha a neuronhálózat néhány sejtje, szinapszisa kiesik, nem történik semmi, mert a többi épen maradt neuron és a közöttük lévő szinapszis, csak úgy, mint a darabokra tört hologram, ellátja a feladatát. A neuronok mellett a hálóban a másik legfontosabb komponens a szinapszis. Mai tudásunk alapján, a memórianyomok a szinapszisokban tárolódnak, a szinapszisok erősödése és gyengülése pedig a tanulás molekuláris alapjait teszi lehetővé. Ebből egyből látszik, hogy a neuronális hálózat képes a tanulás és memória, figyelem kognitív képesség alapjait ellátni. Az agy neuronális hálózatai azonban nem egymagukban állnak.

4. Nagyskálájú agyi hálózatok

Az agyban lévő lokális neuronok és azok hálózatai nagyobb régiókba tömörülnek. Így jönnek létre az agyi lebenyekben található különböző feladatra specializálódott központok. Az eredeti lokalizációs felfogás szerint ezek a helyi központok önmagukban képesek az adott kognitív funkció ellátásra. A jelenlegi tudásunk szemével nézve dolgot, a helyzet ennél sokkal bonyolultabb. A mai szemlélet hálózat- és rendszerközpontú. Nem különálló központok struktúrájának tekinti az agyat, hanem ezen központok összekapcsolt hálózatának, integrált rendszernek. A modern képalkotó eljárások, statisztikai és matematikai eljárások kifejlődése lehetővé tette annak feltárását, hogy ezek a központok, régiók egymással összekötetésben állnak, és egy nagyobb rendszert hoznak létre. A regionális hálózat egymással összekapcsolt szuperhálózatát nevezzük nagyskálájú agyi hálózatnak.

Manapság a hálózatok vizsgálata és tudománya áthatja a modern tudomány számos mezejét. A szociológiától a rendszer biológiáig számos területen vizsgálják a hálózatok struktúráját és funkcióját. Ennek a szemléletnek a matematikai háttere a gráf-elmélet. A gráf-elmélet a rendszerek matematikai leírását adja. Egy rendszer matematikai leírásának alapja a gráf, a hálózat, mely csomópontokból és azokat összekötő élekből áll. Az élek lehetnek irányítottak – ilyenkor meg van szabva, hogy az információ mely nóduszból melyik nódusz fele áramolhat – illetve lehet nem-irányított. A másik fontos gráf-tulajdonság, hogy a gráf lehet véletlen, random vagy nem-random összekapcsolt. A véletlen hálózatok elemzésében két matematikus Erdős Pál és Rényi Alfréd járt az élen. A véletlen gráf nagymértékben demokratikus. Minden nódusznak nagyjából ugyanannyi kapcsolata van. Minden nódusz kapcsolatainak száma egy haranggörbe eloszlást mutat. Vagyis a véletlen gráfban egy nódusz kapcsolatainak száma az átlag kapcsolat értéke körül mozog. A nem-véletlen gráfban, mint amilyen az agy vagy az internet, azonban nem ez a helyzet. Az agy hálózatai kisvilág architektúrát mutatnak (small-world architecture).

4.1. Kisvilág hálózatok

A matematikai gráf-elmélet fogalmait kölcsönvéve minden nagyskálájú agyi hálózat nóduszokból, agyi régiókból és az adott nóduszokat összekapcsoló élekből áll (konnektivitás). Az agyi hálózatok összekapcsoltságának (konnektivitásának) két fő tulajdonságát különböztetjük meg. Egyrészt az agyi régiók strukturálisan összekapcsoltak, vagyis a neurális nóduszok között fizikai kapcsolat létezik. A funkcionális konnektivitás a fizikailag összekapcsolt nóduszok interakciójának dinamikáját írja le. Fontos tulajdonság, hogy a nagyskálájú hálózatban az agyi régiókban lévő hálózatok, illetve az agyi régiók is úgynevezett clusterekbe, közösségekbe tömörülnek, és ezek a clusterek egymással össze vannak kapcsolva. Így a nagyskálájú hálózatok egyik statisztikai jellemzője a clusterezettség foka. A clusterezettség foka azt mondja meg, hogy a régiók lokális nóduszai milyen fokban alkotnak egy közösséget. A kisvilág architektúrájú hálózatok clustereiben a lokális nóduszok egymással rövid összeköttetésékkel kapcsolódnak, míg a cluesterek között hosszú távú kapcsolatok is léteznek. Egy kisvilág hálózatban található olyan nódusz, cluster, mely az átlag összeköttetések számánál nagyobb összeköttetéssel rendelkezik. Ezeket hívjuk huboknak. Az agyi huboknak fontos szerep jut. Általában különböző területekről származó információ integrálásában vesznek részt. A kisvilág hálózatban egy pont, nódusz, nem feltétlenül szomszédos a nódusszal, de a tőle távoli nóduszokat, főleg a hubokon keresztül elég gyorsan elérheti. A kisvilág típusú hálózatokat világunk szinte minden területén megtaláljuk. Ilyen hálózat az Internet, bárminemű szociális network, transzport rendszerek, protein-protein, gén-gén interakciót bonyolító hálózatok.

Felvetődik az újabb kérdés, hogy az agyban milyen nagyskálájú, komplex hálózatok vannak elrejtve. A funkcionális képalkotó eljárások és az általuk kapott eredmények szofisztikált matematikai analízisének fejlődésével lassan kibontakozott az a kép, hogy nagy vonalakban az agy kétfajta nagyskálájú hálózatot tartalmaz. Az egyik feladat-pozitív hálózat (task-positive network), a másik az úgynevezett nyugalmi, alapállapotú hálózat (default-mode network), melyet feladat-negatív hálózatnak is nevezünk. A feladat-pozitív hálózatok, ahogy a nevük is mutatja, valamilyen kognitív feladat elvégzése alatt aktívak, míg az alapállapotú hálózatok főleg nyugalomban mutatnak aktivitást az fMRI vizsgálat alatt.

4.2. Az alapállapotú hálózatok normál funkciója és diszfunkciója

Az alapállapotú hálózat éber, tudatos nyugalmi állapot alatt aktív, mely során a személy mentális képeket, gondolatokat, hosszú távú emlékeket hív elő saját magáról, és közben nem vesz részt mentális erőfeszítést igénylő figyelmi feladatokban. Úgy tűnik, hogy az alapállapotú hálózat az én-tudat kialakításában is fontos szerepet játszik. Az alapállapotú hálózat magstruktúrái közé a következő agyi területek tartoznak: ventralis és dorzalis medialis prefrontalis cortex, posterior cingulum, inferior parietalis lebeny, hippocampus. A vizsgálatok azt mutatják, hogy az alapállapotú hálózat koherens rendszer, mely két fő hubot foglal magába, a posterior cingulumot és a medialis prefrontalis területeket. Úgy gondoljuk, hogy a hippocampalis és a dorzalis prefrontalis területek olyan különböző alrendszereket alkotnak, melyek a fentebb említett két hubon keresztül kapcsolódnak össze.

5.21. ábra - 7. ábra: Az alapállapotú hálózat csomópontjai

7. ábra: Az alapállapotú hálózat csomópontjai

Ez a hálózat nem vesz részt cél, vagy feladat irányított kognícióban, de a hálózat egyes elemei más hálózatokhoz kapcsolva már részt vehetnek feladat irányított kognitív funkciókban. Elméletek szerint ezen hálózat aktivitása rendkívül fontos lehet az önreflektív gondolkodás kialakításában, illetve ehhez a gondolkodáshoz kapcsolt mentális modellek megalkotásában. Tehát ez a nyugalmi hálózat aktivitása is aktív kognitív folyamatokat jelöl az agyban, csak ezen „nyugalmi” aktivitás alatt a vizsgálati személynek semmilyen külső ingerre irányuló figyelmet igénylő feladatot nem adunk. Ha feladathelyzetbe kerül a vizsgálati személy, alapállapotú hálózata a fMRI vizsgálat alatt deaktiválódik, míg a feladat-pozitív hálózata aktívvá válik. Ez az anti-korrelációs aktivitás fontos szerepet játszik a kognitív feladatok kivitelezéséhez szükséges agyi erőforrások takarékos beosztásában. Az alapállapotú hálózat deaktivációja az új információ megszerzése alatt fontos tényezője ezen információk későbbi előhívása során. Számos vizsgálati eredmény bizonyítja, hogy az alapállapotú hálózat nagyobb deaktivációja jobb kognitív kivitelezéssel társul figyelmet igénylő feladatoknál. Miért is fontos az alapállapotú hálózat szupressziója külső vagy belső ingerekre irányuló feladatvégzés alatt? A válasz az lehet, hogy az ilyen szupresszió lehetővé teszi, hogy az agy elszakadjon a feladatvégzést zavaró belső, ön-reflexív kognitív folyamatoktól. Ugyanakkor ennek a hálózatnak a szupressziója szintén alapvető fontossággal bír a munkamemória és fókuszált figyelem sikeres kialakításában.

5.22. ábra - 1. animáció: Az alapállapotú hálózat deaktivációja az új információ megszerzése alatt fontos tényezője ezen információk későbbi előhívása során

1. animáció: Az alapállapotú hálózat deaktivációja az új információ megszerzése alatt fontos tényezője ezen információk későbbi előhívása során

Számos neuropszichiátriai zavarban és betegségben ez a hálózat nem jól működik. Skizofréniában jól kimutatható volt az alapállapotú hálózat szupressziójának nem kielégítő mivolta. A munkamemória tesztben, ahol a betegnek korábban bemutatott ingerekre kellett emlékeznie, az alapállapotú hálózat nem deaktiválódott kellőképpen.

5.23. ábra - 2. animáció: Skizofréniában jól kimutatható volt az alapállapotú hálózat szupressziójának nem kielégítő mivolta

2. animáció: Skizofréniában jól kimutatható volt az alapállapotú hálózat szupressziójának nem kielégítő mivolta

Ez az alapállapotú hálózati szupresszió deficit felerősítheti a skizofréniában a feladat-pozitív hálózati diszfunkciót. A skizofréniában megtapasztalt szupresszió hiánya felerősítheti az alapállapotú hálózat és a feladat-pozitív hálózat közötti versengést, mindez szintén hozzájárulhat a figyelmi kontroll csökkenéséhez. Az alapállapotú hálózat szupressziójának hiányát mutatták ki depresszióban is. Negatív érzelmi képek kiértékelésénél a depressziós betegeknél nincs redukált alapállapotú hálózati aktivitás. Míg skizofréniában az alapállapotú hálózati szupresszió hiánya főleg kognitív erőfeszítést igénylő feladatokban nyilvánul meg, addig depresszióban a szuperesszió hiánya a negatív eseményeken való rágódással korrelál. A depresszió egyik fő tünete, hogy a beteg idejének nagy részében negatív belső gondolatokon rágódik. Ennek oka az lehet, hogy a depressziós agy képtelen elnyomni alapállapotú hálózatának aktivitását. Autizmus spektrum betegségben az alapállapotú hálózat medialis prefrontalis területén csökkent konnektivitást mutattak ki a vizsgálatok. Autizmusban az anterior és posterior alapállapotú hálózati régiók csökkent összeköttetése lehet a felelős az alacsony ön-reflektív gondolkodásért. Alzheimer betegségben szintén redukált funkcionális kapcsolatokat mutattak ki a jobb hippocampus, medialis prefrontalis, ventralis anterior cingulum, jobb cuneus, inferotemporalis cortex, jobb medialis temporalis gyrus és a posterior cingulum által alkotott alapállapotú hálózatban. Enyhe kognitív romlásban az alapállapotú hálózat csökkent működése következtében a betegnek nagyobb erőfeszítést kell tennie, hogy elérje az egészséges alapállapot aktivációs szintjét. Lehetséges, hogy Alzheimer kórban, számos agyi terület atrófiája mellett, ezért is nem megfelelő a beteg kognitív működése, mert az ahhoz szükséges alap (baseline) aktiváció elérése deficites. Temporalis lebeny epilepsziában a rohammentes időszakokban az alapállapotú hálózat, főleg a posterior cingulum és a medialis parietalis terület (precuneus) túlzott deaktivációt mutat. A fent felsorolt neuropszichiátriai zavarokban az alapállapotú hálózat megváltozott funkciója és összeköttetési integritása szerepet játszhat a problémás ön-reflexív, introspektív gondolkodás kialakulásában és fenntartásában. Ma még nem tudjuk biztosan, hogy az alapállapotú hálózat zavara miért alakul ki. Valószínű, hogy genetikai, környezeti tényezők megváltoztatják ezen hálózat neurokémiai működését. Az egyik célpont lehet a gátló idegsejtek működésének kiesése az egyes régiók között. Az alapállapotú hálózat deaktivációját kiváltó gátlás elmaradása esetleg magyarázhatja ezen hálózat hibás működését.

4.3. Nagyskálájú feladat-pozitív hálózat normál funkciója és diszfunkciója

4.3.1. Executive nagyskálájú hálózat

Feladat-pozitív hálózatok között a kognitív funkciók szempontjából két fontos hálózatot különböztethetünk meg. Az egyik az executive funkcióért felelős nagyskálájú, prefrontális lebenyből kiinduló hálózat, a másik a figyelem irányításáért felelős dorzalis és ventralis, szaliencia hálózat. Az executive hálózat magába foglalja a frontoparietalis, frontosstriatalis rendszert. A frontoparietális hálózatba a lateralis frontalis pólus, anterior cingulum, dorsolateralis prefrontalis cortex, anterior prefrontalis cortex, lateralis cerebellum, anterior insula, caudatum és az inferior parietalis lebeny tartozik. Ez a központi executive hálózat –ahogy a neve is mutatja – a végrehajtó funkciókért felelős. Végrehajtó funkció felel a célvezérelt magatartás és a munkamemória kialakításában, a belső reprezentációk és külső ingerek integrációjára épülő döntéshozatalban. Számos neuropszichiátriai betegség, mint például a skizofrénia, depresszió, autizmus, figyelemzavar/hiperaktivitás zavar, Alzheimer-kór, frontotemporalis dementia, Parkinson-kór, Huntington-kór, stroke, traumatikus agysérülés, tumor okoz executive diszfunkciót. Ezt a zavart diszexecutive szindrómának nevezzük.

5.24. ábra - 3. animáció: A diszexecutive szindróma tünetcsoportjai

3. animáció: A diszexecutive szindróma tünetcsoportjai

A szindróma jellegzetessége három tünetcsoport: a cselekvéskontroll, az absztrakt gondolkodás és a célirányos cselekvések megszervezésének nehézsége. A cselekvéskontroll zavarba tartozik, mikor a beteg nehezen indítja a cselekvését. Ezt iniciációs deficitnek hívjuk. Klasszikus tünete, mikor a beteget felszólítjuk, hogy végezzen el egy cselekvést, és annak elindítása nem megy. Angolszász irodalomban leírtak olyan esetet, ahol a frontális sérült beteget főzni tanította a foglalkozásterapeuta. A beteg betette a sütőbe az ételt, majd úgy hagyta. Mikor a terapeuta jelezte a betegnek, hogy ki kellene venni a sütőből az ételt, a beteg bólogatott, közölte, hogy meg fogja csinálni, ennek ellenére nem történt semmi. A terapeuta másodszori, harmadszori figyelmeztetésére sem történt a megfelelő, célirányos magatartás elindítása. Végül a terapeutának kellett a sütőt lekapcsolni és a leégett ételt kivenni. Az iniciációs zavar ellentétes tünete, mikor a beteg elindítja a cselekvést, de az adott cselekvést nem képes leállítani. Ezt a tünetet terminációs nehézségnek vagy perszeverációnak hívjuk. A perszeveráció alatt a beteg ugyanazt a cselekvést műveli újra és újra. Ha megkérjük, hogy mondjon nekünk bizonyos betűkkel szavakat, akkor a beteg lehet, hogy percekig ugyanazt a szót ismételgeti.

5.25. ábra - 4. animáció: Fűrészminta másolása során kialakuló perszeveráció. A perszeveráció alatt a beteg ugyanazt a cselekvést műveli újra és újra

4. animáció: Fűrészminta másolása során kialakuló perszeveráció. A perszeveráció alatt a beteg ugyanazt a cselekvést műveli újra és újra

Az is előfordulhat, hogy a generált szavak közt egy adott szó sokszor előfordul, a beteg minduntalan visszatér rá. Luria-féle négyzet és háromszög fűrészfogminta lemásolásánál is gyakran lehet látni perszeverációt, mikor a beteg mindig csak háromszöget vagy négyzetet másol. A cselekvéskontroll zavara közé soroljuk a környezeti dependencia szindrómát is. A környezeti dependencia szindrómában a beteg cselekvését túlzott mértékben irányítja a környezeti inger. A környezetben megjelenő ingerek nem a viselkedési kontextusnak megfelelő cselekvést indítanak el, és a beteg ezen elindította cselekvéseket nem tudja gátolni. A beteg gyakran impulzívan, inger-irányítottan cselekszik. Ide kívánkozik azon betegünk esete, aki súlyos oxigénhiányos állapot miatt jelentős frontális sérülést szenvedett. Viselkedése gyerekessé vált, durcásan elutasította a neuropszichológiai segítséget. Mikor hazament otthon nekiállt vajas kenyeret kenni. A vaj kenése közben ránézett a konyhaküszöbre, ekkor odament a küszöbhöz és azt kente tovább. Nyílván a környezeti dependencia mellett a terminációs deficit is közrejátszott a fenti maladaptív válasz kialakításában. Szociális kontextus nem befolyásolja az ilyen impulzív cselekvéseket. Hiába figyelmeztetjük a beteget, az minduntalan „hirtelen” cselekszik és elköveti ugyanazt a hibát a tesztelés alatt. Impulzív viselkedést gyakran láthatunk Parkinson-kór bizonyos gyógyszeres, dopamin agonista kezelésénél. Az absztrakt gondolkodás zavaránál a gondolkodás és problémamegoldás rugalmatlanságát látjuk. Leginkább a Wisconsin Kártyaválogatási Tesztben látható. A tesztben a betegnek rá kell jönnie, hogy a színben, alakban, számosságban különböző kártyákat milyen szabály alapján kell csoportosítani. Egy szabály megtalálása után változik a következő csoportosítás feltétele. Tehát e betegnél nagyfokú, rugalmas gondolkodás igényeltetik a feladat kivitelezéséhez. Gyakran látható, hogy a frontális rendszert érintő betegségekben a páciensek a teszt kivitelezésében lassúak, sok perszeveratív hibát ejtenek és nem képesek áttérni az új szabályrendszerre. A célirányos cselekvés zavara olyan tünet, mely leginkább mutatja, hogy a frontális rendszer diszfunkciója milyen nehézséget teremt a beteg mindennapi életében. Célirányos magatartásnál meg kell tervezni a magatartás egyes viselkedési komponenseit, azokat fejben kell tartani, majd a megfelelő sorrendben kivitelezni kell őket. Egy egészséges embernek fel sem tűnik, hogy mindennapi életünkben megtalálható számos, pofonegyszerűnek tűnő magatartás milyen bonyolult is lehet. Olyan egyszerű feladat, mint a például „Mondja el, hogyan készít teát!” felszólítás nem megy a betegeknél. A frontális sérült beteg kaotikusan szervezi meg a feladatot. Lehet, hogy a beteg a csészébe önti a hideg vizet, beleteszi a teát és felrakja a csészét forrni a gáztűzhelyre. Vagy egyáltalán nem akarja megmelegíteni a vizet és a teát hidegen fogyasztja. Célirányos viselkedési zavar vizsgálatára fejlesztették ki a Tower of London tesztet, mely a hanoi torony logikai játék neuropszichológiai változata. A tesztben három pöcök látható és az egyik pöckön található különböző színű golyókat meghatározott szabály alapján át kell pakolni a másik szélső rúdra. Ahogy a golyók száma növekszik, úgy a megtervezendő lépések száma és bonyolultsága is nő. Diszexecutive szindrómában szenvedő beteg nem tudja megtervezni a megfelelő lépéseket. Az executive kognitív diszfunkció mellett jellegzetes tünet az energiaszabályozás hiányossága. A frontális régiót érintő betegségekben gyakran lehet tapasztalni, hogy a betegek apatikusak, fáradékonyak, a mentális cselekvéseket nehezen tartják fenn. Reakcióidős feladatokban a betegek reakcióideje meglassult. Visszatérő motívum, hogy rajzolási/másolási feladatok kivitelezése „fényévekbe” telik. Egy másik jellegzetes tünet az érzelmi önszabályozás zavara. Főleg a ventromedialis prefrontális régió diszfunkciója után lehet ezt a tünetet látni. A beteg nem tudja cselekvésének a következményeit felfogni. Például az ilyen betegek az Iowa Gamblin tesztben inkább választják az azonnal nagy nyereménnyel kecsegtető kártyapaklit, ami viszont hosszabb távon kevésbé kifizetődő. Egészséges személy egy idő után rájön, hogy érdemesebb a rövid távon kevesebb hasznot adó, de hosszabb távon kisebb büntetést ígérő paklit választani ahhoz, hogy jelentősen megnövelje a tesztbeli össznyereségét. Ehhez kapcsolódik, hogy Parkinson-kórban dopamin agonista kezelés alatt előfordulhat patológiás vásárlási, illetve szerencsejáték szenvedély. Mindez betudható a fent említett ventralis frontostriatalis rendszer diszfunkciójának.

Amint látni lehet az executive, frontoparietalis hálózat egyik fontos hubja a prefrontalis cortex. Az első eset mely azt mutatta, hogy a prefrontalis lebeny a viselkedés és a személyiség kialakításában alapvető, Phineas Gage esete volt. Phineas Gage esete a neurológiai és neuropszichológiai szakirodalom legtöbbet idézett és vizsgált esete. Mint ahogy az 1800-as években, úgy ma is megbabonázza az agykutatókat ez a különös eset. Phineas Gage neurológiai mennybemenetelének első lépése 1848. szeptember 13-án kezdődött. Gage ekkor 25 éves volt és az amerikai Vermontban a vasút építésénél dolgozott, mint csapatvezető. Kedves, megbízható úriember volt. Főleg a sziklák felrobbantása volt a feladata. Ezen a napon egy, a vasút útját elálló szikla felrobbantását tervezte. Ahogy mindig is szokta, begyakorlott mozdulattal lyukat fúrt a sziklába. Ezután a lyukba puskaport szórt, beletette a kanócot. A munka következő fázisában megfelelő mennyiségű homokot kellett a puskaporra szórni és azt egy, egy méter hosszú és három centi vastag vasrúddal tömöríteni kellett. Gage ezen a ponton hibázott, elterelték a figyelmét, és kevesebb homokot szórt a lyukba, azt pedig tömöríteni kezdte. Az eredmény katasztrofális volt. A puskapor felrobbant, egyenesen Gage arcába, és a hatalmas robbanás átröpítette a vasrudat Gage koponyáján. A bal szemnél hatolt be, átfúrta magát a koponyalapon, megsértette a homloklebenyt és a koponyatetőn távozott. A rúd Gagetől harminc méterre landolt, az útba fúródva. A megrökönyödés csak ezután sörpört végig a munkások seregén, mivel mindenki arra számított, hogy Gage meghalt. De Gage nem halt meg, eszméletét néhány pillanatra ugyan elvesztette, de azt gyorsan visszanyerve felállt, és beszélt. Felült az egyik szekér bakjára és bevitette magát a vermonti orvoshoz. Állítólag közben még a munkanaplójába is jegyzetelt. Benn a városban először egy Williams nevű orvos látta el. Gage beszélt az orvossal, kérte vizsgálja meg. Késő délután érkezett a beteghez Dr. John Harlow, aki kezelésbe vette Gaget. Harlow ellátta a sérülést és bekötözte Gage fejét. Gage még tréfálkozva megjegyezte, hogy pár nap múlva visszamegy majd dolgozni. Gage optimista volt, nem úgy a két orvos. Pár nap múlva Gage a fertőzés miatt néhány napra kómába esett, azonban szerencsésen túljutott ezen is. Két hónap múlva már kutya baja se volt és az orvosok egészségesnek nyilvánították. A baleset után három hónappal John Harlow cikket közölt a Boston Medical and Surgical újságban, a cikk címe „Egy vasrúd útja a fejen át” volt. Phineas Gage esetét ezután alaposan kivizsgálta egy Bigelow nevű leendő sebészorvos. Bigelow egy koponyán demonstrálta, hogy hogyan haladhatott át a vasrúd Gage koponyáján. Még Gaget is meghívta és egy évvel a baleset után gipszmintát vett Gage fejéről. Innentől kezdve Gage életét John Harlow követte nyomon. Gage úgy döntött, hogy visszatér a munkába. Ez azonban nem sikerült. A sérülés mindent megváltoztatott. Gage személyisége gyökeresen megváltozott. Az addig türelmes és udvarias munkavezetőből egy végtelenül türelmetlen és obszcén ember lett. Amibe belekezdett, azt nyomban fel is adta. Szenvedélyes érdeklődés alakult ki nála a kutyák, a lovak és a balesetet okozó vasrúd iránt. 1851-ben egy lovardában dolgozott, majd később Chilébe ment, ahol egy postakocsi-szolgálatnál helyezkedett el. Az ötvenes évek végén megrendült az egészsége, visszaköltözött Kaliforniába. Epilepsziás rohamai lettek, amik egyre sűrűbben követték egymást. Gage 1860. május 20-án halt meg San Fransiscóban. Vasrúdjával együtt temették el. 1867-ben megkezdődött Phineas Gage koponyájának neurológiai feltámadása és tudományos menetelése. Ekkor Harlow exhumáltatta a holttestet, és Gage családja örömmel, a tudomány fejlődése érdekében, Harlownak adományozta Gage koponyáját. Harlow a koponyát és a rudat a harvardi Waren Anatomical Museumnak adományozta. Mai napig is itt őrzik a neurológia ezen ereklyéjét. Vajon miért volt olyan fontos Gage koponyája? Phineas Gage esete szálka volt a lokalizációs tanokat hirdetők szemében. 1861-ben Broca, később Wernicke bemutatta híres eseteit, amiben bizonyították, hogy a nyelv expresszív és szenzoros képessége az agy két eltérő területére lokalizálódik. Gage esete azért volt zavarba ejtő, mert intellektusa nem sérült, kognitív zavarokat nem lehetett kimutatni nála, csak a személyisége változott meg. Gage koponyája a lokalizációs tan ellenfeleinek kezében volt bizonyíték. Íme, itt egy sérülés, mely a bal oldali frontális lebenyt érintette, és a betegnek ez a lézió mégsem okozott beszédzavart. A lokalizációnalisták másképp érveltek. Lehet, hogy a sérülés nem érintette a Broca központot? Vagy az is lehet, hogy Gage beszédközpontja jobb oldalon volt? Természetesen ezekre a kérdésekre senki sem tudott válaszolni, így a vita meddő maradt. Később, 1878-ban David Ferrier brit neurológus arra használta Gage esetét, hogy a figyelem pszichológiai funkcióját lokalizálja a homloklebenyben. Úgy gondolta, és nem is járt messze az igazságtól, hogy a homloklebenyben lennének azok a gátló mechanizmusok, melyek megszakítják a cselekvést. Ferrier osztotta Hughlings Jackson azon nézetét, miszerint a homloklebeny az agyi evolúciós hierarchia csúcsán ül, és komoly viselkedésszabályozó szerepe van. Ha ez a központ kiesik, akkor elszabadulnak a primitív agyi funkciók, ahogy azt látni lehetett Phineas Gage személyiségváltozásánál is. Ugyanakkor Gage nem mutatott figyelemzavart és nem viselkedett kaotikusan, hisz Chilében komoly összpontosítást igénylő feladatot tudott ellátni. Gage koponyája körüli vita ismét zsákutcába jutott. Úgy tűnik, hogy Phineas Gage esetét mindig az uralkodó neurológiai nézet veszi szárnyai alá. 1994-ben, mikor is az Agy Évtizedében járunk, és teret kezdenek nyerni a kutatásban a funkcionális képalkotó eljárások, ismét ráirányul a reflektorfény Phineas Gage koponyájára. A Damasio házaspár, Thomas Grabowski, Randall Frank és Albert M. Galaburda Science című, vezető tudományos lapban közölte Gage esetének egy újabb megvilágítását. Elkérték Gage koponyáját és azt számítógépen modellezték. Gage digitalizált koponyájába elhelyeztek egy standard digitális agyat is, majd modellezték a vasrúd áthaladási útját. A kutatóknak kezében volt Phineas Gage sérült digitális agya. Arra következtetésre jutottak, hogy a sérülés elkerülte a Broca és a motoros központokat, valamint a frontális lebeny dorsolateralis részét. A vasrúd inkább a frontális lebeny ventromediális részét roncsolta. Ez a rész pedig az érzelmek feldolgozásában, valamint személyiségünk kialakításában játszik szerepet. Antonio Damasio később írt egy könyvet, Descartes tévedése címmel, melyben felvázolt egy elméletet, miszerint az érzelmeknek fontos szerep jut a döntéshozatalban. Ezt volt a szomatikus marker hipotézis. A dolog szépséghibája csak az volt, hogy Damasio belekontárkodott a filozófiába, amihez nem értett, valamint elmélete igazolására meghamisította Gage esetét, hogy az jobban passzoljon a nézeteihez. Damasio Gage-re egy iszákos tróger képét öltötte, aki az amerikai kocsmák mocskába fulladt bele. Túlságosan sötétre festette Gage személyiségváltozását. Sőt, a Damasio által ecsetelt modern Phineas Gage esete (egy agytumoros beteg) teljesen az ellentéte volt az eredeti Gage esetének. Elliot, a modern Gage, nyugodt, visszahúzódó ember volt, míg Gage lobbanékony, veszekedős ember hírében állt. Tehát ismét csak az látszott valószínűnek, hogy Gage esete nem magyarázta teljesen az újfajta elméletet. Úgy tűnt, hogy Phineas Gage koponyája ismét kicsúszik a neurológia tudományos karmából. Az ember azt hinné, hogy Phineas Gage koponyája most már nyugodtan pihenhet a harvardi múzeumban. 2012-ben John Darrel van Horn és csapata ismét előásta Gage koponyáját. Eddig mindenki Gage szürkeállományával volt elfoglalva, és nem szenteltek figyelmet annak a ténynek, hogy a vasrúd milyen fehérállományi sérülést is okozott. Ismét CT felvétel készült Gage koponyájáról és a koponyát ráillesztették modern MR traktográfiás eredményekkel. Ezzel azt modellezték, hogy milyen lehetett Gage agyának fehérállományi rostrendszere. Azt is modellezték, hogy a sérült bal frontális lebeny milyen más agyterületek működését érinthette, vagyis Gage agya kilépett a lokalizációs elméletekből és átlépett a fejezetben leírásra került nagyskálájú hálózatok világába. Gage bal frontális lebenyének cortikális sérülése mellett 11%-os veszteség keletkezett a fehérállományban is. A vizsgálat a bal frontális és temporális utak széleskörű sérülését mutatták. Gage agyának nagyskálájú hálózatának topológiája bizonyos mértékben megváltozott a sérülést követően. A vasrúd több fontos rostköteget érintett. Valószínűleg szétrombolta a bal frontális lebeny és a bazális ganglionok, limbikus területek és az insula közötti összeköttetést. Tulajdonképpen a frontostriatalis, frontoparietalis, frontotemporalis, frontolimbikus rostkötegek mind érintettek lehettek Gage agyában. Gage agyának fehérállományi sérülése és az ezáltal létrejött hálózat változása hozzájárulhatott Phineas Gage tüneteinek létrejöttében. Ahogy nyomon követjük Phineas Gage koponyájának menetelését a neurológia tudományának történetében, azt gondolhatjuk, hogy ennek a vándorlásnak még koránt sincs vége. Egész biztos lesznek még további idegtudósok, akik Gage koponyáját kezükben tartva akarnak bevonulni az idegtudományok történetébe.

4.3.2. Nagyskálájú szaliencia hálózat (salience network)

A harmadik fontos nagyskálájú hálózat, mely a kognitív funkciók kialakításában jelentős szerepet játszik, a szaliencia hálózat. Az angol salience szó kiugrást, fontos jellegzetességet jelent. Nehéz frappánsan magyarra lefordítani, ezért is maradunk a szalienciahálózat elnevezésnél. A szaliencia hálózat feladata, hogy a fontos, kiugró környezeti és belső, reprezentációs eseményekre ráirányítsa a figyelmet. A hálózat két horgonypontja, hubja a dorsalis anterior cingulum és a frontoinsularis cortex. Ez a hálózat detektálja, szűri és integrálja a fontos érzelmi és interoceptív információkat. A hálózat két fontos subcortikalis területet is tartalmaz. Ezek az amygdala és substantia nigra-ventralis tegmentalis terület. Mindkét subcortikalis terület az érzelmek detektálásában és kisütésében, valamint a jutalommal kapcsolatos információfeldolgozásban játszanak szerepet. A cortikalis területen a dorsalis anetrior cingulum az ingerekhez kapcsolt konfliktusfeloldásban játszik szerepet. Az anterior cingulum hidat ver a figyelem és az érzelmek között. Integrálja a viszcerális, figyelmi és érzelmi információkat, és felhasználja a viselkedés önszabályozásában. Az anterior cingulum ventralis része kiterjedten kapcsolódik a limbikus és paralimbikus területekhez. Fontos szerepe van az érzelmek kifejezésében, a szociális helyzetek és a személy belső állapota közötti konfliktus monitorozásában és feloldásában. A dorsalis anterior cingulum a dorsolateralis prefrontalis cortex-szel, motoros cortex-szel, a posterior parietalis lebennyel, a posterior cingulummal áll kiterjedt összeköttetésben. Szerepet játszik a jutalommal kapcsolatos konfliktusos szituáció monitorozásában, a kockázatok felmérésben. A feladathelyzetek nehézségének felmérésében is szerepet játszik. OCD-ben, poszttraumatikus stresszzavarban és egyes fóbiákban az anterior cingulum diszfunkcióját találták. Depresszióban az anterior cingulum hiperaktivációját találták a funkcionális képalkotó vizsgálatokban. A betegeknél megnövekedett az érzékenység az affektív konfliktus monitorozására, ami egyfajta igényt jelentett a konfliktus feloldására. A vizsgálatok úgy találták, hogy azon betegeknél, akiknél ez az aktiváció fennállt, jó lehetőség mutatkozott a gyógyulásra. Az ilyen depressziós betegek az „akarni a változást” betegek kategóriájába estek. A szaliencia hálózat anterior inzulájában szintén hiperaktivitást találtak szorongásos betegségekben, ez a hiperaktiváció a magarculata lehet a fájdalomnak és a drog addikciónak is. Azok a neurotikus személyek, akik nagyobb mértékben élnek át negatív emocionális állapotokat, nagyobb anterior insula aktivációt mutatnak döntéshozatali tesztekben. Drog addikciókban, úgy tűnik, hogy az insula fontos szerepet játszik abban, hogy az addikt személy tudatos sürgetést érez a drog bevételére. A szaliencia hálózat diszfunkcióját figyelték meg skizofréniában is. A szaliencia hálózat méretének csökkenése korrelált a realitás torzulás méretével. Azok a skizofrén betegek, akik hallucinációktól szenvednek, erőteljesebb aktivációt mutatnak az insulában és a frontalis operculumban. Ez az eredmény azt mutatja, hogy ezen betegeknél a belső ingerek jelentőségének monitorozása megváltozott. A skizofrén beteg agya, a szaliencia hálózat diszfunkciója miatt abnormális jelentőséget tulajdonít az ingereknek, ami kapcsolatban állhat a téveszmék és a hallucinációk kialakításával és fenntartásával. Frontotemporalis lobaris degeneráció magatartási variánsában is a frontoinsularis hálózat degenerációja látható, ami érhetővé teszi azt a tünetet, hogy az ilyen beteg nem ismeri fel saját viselkedésének érzelmi következményeit. Autizmusban a jobb oldali anterior insula hipofunkcióját találták szociális feladatok alatt.

Természetesen az executive, alapállapotú és a szaliencia hálózat egymástól nem függetlenül működik. Ezen hálózatok egymással is kapcsolatban állnak. Az eredményekből az látszik, hogy ez a három hálózat dinamikusan kapcsolódik egymáshoz, egymás működését képesek modulálni, együtt a kognitív funkciók extrémen széles skáláját tudják kivitelezni. Az executive, alapállapotú és a szaliencia hálózat együtt alkotja azt a nagyskálájú hálózati rendszert, mely a kognitív működések alapját képezi. Az executive hálózat a külső, ingervezetett feladathelyzetben aktív, a figyelmet a külső ingerre vezeti, míg az alapállapotú hálózat aktivitása főleg a belső, önreferenciális ingerekre irányul. A két hálózat outputját a szaliencia hálózat fogja integrálni. Ez a hálózat mintegy egymásba térképezi a külső ingerre irányuló figyelmet, a belső reprezentációkra irányuló mentális folyamatokkal. A neuropszichiátriai betegségekben tapasztalt patológiák kialakulásában ezen hálózati triász játszhat főbb szerepet. Főleg a szaliencia egymásba térképező (mapping) funkciója a legfontosabb. Túlzott alapállapotú aktivitás esetén a negatív életeseményeken való rágódás, míg csökkent executive hálózati aktivitás esetén a munkamemória és a figyelem diszfunkciója lehet a neuropszichiátriai betegségben tapasztalható egyik tünet.

Tesztkérdések

  1. Mi a diaskízis?

    1. A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója rontja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját.

    2. A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója aktiválja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját.

    3. A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója nem rontja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját.

    4. A diaskízis az a jelenség, mikor egy terület léziója nem befolyásolja a területtel összekapcsolt másik agyterület funkcióját.

  2. Mi jellemző a rendszerre?

    1. A rendszerben felbukkanó viselkedés levezethető csak a részek önálló viselkedésére.

    2. A rendszerben felbukkanó viselkedés nem vezethető le csak a részek önálló viselkedésére, hanem az a részek különálló dinamikájából is származik.

    3. A rendszer teljes mértékben megegyezik különálló részeivel.

    4. A rendszerben felbukkanó viselkedés nem vezethető le csak a részek önálló viselkedésére, hanem az a részek összekapcsolódási dinamikájából is származik.

  3. Mi a cirkuláris okság?

    1. A cirkuláris okság azt mondja ki, hogy egy adott ingerre mindig egy bizonyos válasz jelenik meg.

    2. Megegyezik a lineáris okság elméletével.

    3. A rendszeren belül végső okot keresni nem érdemes. A rendszer komponensei egymással összekapcsolt állapotban vannak, így ezek a komponensek minden válasza egyben inger is.

    4. A cirkuláris okság azt mondja ki, hogy egy adott ingerre mindig több válasz jelenik meg.

  4. Mi a neurális hálózat?

    1. A neuronon elhelyezkedő dendrit fa.

    2. A neuronok a szinapszisokon keresztül kapcsolódnak össze egymással és egy nagyobb rendszert, a neurális hálózatot fognak alkotni.

    3. Az axonok elágazása.

    4. A neuronban lévő molekulák hálózata.

  5. Hogyan dolgozik a neuronális hálózat?

    1. A neurális hálózat nem sorosan dolgozik, mint egy komputerchip, hanem benne az információ feldolgozás alatt minden neuron egyszerre működik.

    2. A neurális hálózat sorosan dolgozik, mint egy komputerchip.

    3. Egy központi neuron dolgozza fel az információt.

    4. Nem szétosztott működést valósít meg.

  6. Mi a nagyskálájú agyi hálózat?

    1. A regionális hálózat egymással összekapcsolt alhálózatát nevezzük nagyskálájú agyi hálózatnak.

    2. Ekológiai hálózat.

    3. A regionális hálózat egymással összekapcsolt szuperhálózatát nevezzük nagyskálájú agyi hálózatnak.

    4. Ilyen hálózat nincs az agyban.

  7. Mi jellemzi a kisvilág hálózatokat?

    1. A kisvilág architektúrájú hálózatok clustereiben a lokális nóduszok egymással rövid összeköttetésékkel kapcsolódnak, míg a cluesterek között hosszú távú kapcsolatok is léteznek.

    2. A kisvilág architektúrájú hálózatok clustereiben a lokális nóduszok egymással hosszú összeköttetésékkel kapcsolódnak, míg a cluesterek között hosszú távú kapcsolatok is léteznek.

    3. A kisvilág architektúrájú hálózatok clustereiben a lokális nóduszok egymással rövid összeköttetésékkel kapcsolódnak, míg a cluesterek között rövid távú kapcsolatok is léteznek.

    4. Random kapcsolatok jellemzik.

  8. Milyen nagyskálájú hálózatokat tartalmaz az agy?

    1. Feladat-pozitív hálózatot.

    2. Alapállapotú hálózatot.

    3. Alapállapotú és feladat-pozitív hálózatot.

    4. Feladat-negatív és alapállapotú hálózatot.

  9. Milyen agyi területek alkotják az alapállapotú hálózatot?

    1. Insula, ARAS, kisagy

    2. Medialis prefrontalis kéreg, hippocampus, posterior cingulum, inferior parietalis lebeny.

    3. Lateralis prefrontalis kéreg, hippocampus.

    4. Hippocampus ventralis és dorsalis része.

  10. Milyen diszfunkciók jelenhetnek meg a cselekvéskontroll zavarban?

    1. Iniciációs deficit.

    2. Terminációs deficit.

    3. Iniciációs deficit, terminációs deficit, környezeti dependencia szindróma.

    4. Absztrakt gondolkodás zavara.

  11. Az alapállapotú hálózat mely működése jelenik meg az információ előhívásánál?

    1. Aktiváció

    2. Deaktiváció

    3. Deaktiváció, majd aktiváció

    4. Disszociált működés

  12. Miért is fontos az alapállapotú hálózat szupressziója külső vagy belső ingerekre irányuló feladatvégzés alatt?

    1. Mert az ilyen szupresszió lehetővé teszi, hogy az agy elszakadjon a feladat végzést zavaró belső, ön-reflexív kognitív folyamatoktól.

    2. Mert az ilyen szupresszó lehetővé teszik, hogy az agy integrálja az információt.

    3. Mert az ilyen szupresszió lehetővé teszi, hogy az agy megragadja a feladat végzést zavaró belső, ön-reflexív kognitív folyamatot.

    4. Mert a szupresszó elősegíti a szenzoros folyamatokat.

  13. Mely betegségben látható az alapállapotú hálózat medialis prefrontalis területén csökkent konnektivitás?

    1. Skizofrénia

    2. Depresszió

    3. Autizmus

    4. Demencia

  14. Mely betegségben mutattak ki szintén redukált funkcionális kapcsolatokat a jobb hippocampus, medialis prefrontalis, ventralis anterior cingulum, jobb cuneus, inferotemporalis cortex, jobb medialis temporalis gírus, és a posterior cingulum által alkotott alapállapotú hálózatban?

    1. Skizofrénia

    2. Alzheimer-kór

    3. Depresszió

    4. Autizmus

  15. Temporalis lebeny epilepsziában a rohammentes időszakokban az alapállapotú hálózat mely területe mutat túlzott deaktivációt?

    1. Főleg a posterior cingulum és a medialis parietalis terület (precuneus), túlzott deaktivációt mutat.

    2. Posterior pariteális lebeny

    3. Cingulum

    4. Hippocampus

Felhasznált irodalom

Amaral, D.G., Schumann, C.M., Nordahl, C.W. (2008). Neuroanatomy of autism. Trends in Neuroscience, 31, 137-145.

Anticevic. A., Cole. M.W., Murray. J.D., Corlett. P.R., Wang. X-J., Krystal. J.H. (2012). The role of default network deactivation in cognition and disease. Trends in Cognitive Science, 16, 584-592.

Broyd, S.J., Demanuele, C., Debener, S., Helps, S.K., James, C.J., Sonuga-Barke, E.J.S. (2009). Default-mode brain dysfunction in mental disorders: a systematic review. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 33, 279-296.

Buckner, R. L. (2012). The serendipitous discovery of the brain’s default network. Neuroimage, 62, 1137-1145.

Castellanos, F.X., Proal, E. (2012). Large-scale brain systems in ADHD: beyond the prefrontal-striatal model. Trend sin Cognitive Science, 16, 17-26.

Csermely P. (2005). A rejtett hálózatok ereje. Vince Kiadó.

Damasio, A.R. (1996). Descartes tévedése. Budapest, AduPrint.

Damasio, H., Grabowski, T., Frank, R., Galaburda, A.M., Damasio, A.R. (1994). The return of Phineas Gage: clues about brainfrom the skull of a famous patient. Science, 264, 1102-1105.

Draaisma, D. (2009). Kizökkent elmék. Budapest, Gondolat Kiadó.

Duncan, J., Owen, A.M. (2000). Common regions of the human frontal lobe recruited by diverse cognitive demands. Trends in Neuroscience, 23, 475-483.

Hamilton, J.P., Furman, D.J., Chang, C., Thomason, M.E., Dennis, E., Gotlib, I.H. (2011). Default-mode and task-positive network activity in major depressive disorder: implications for adaptive and maladaptive rumination. Biological Psychiatry, 70, 327-333.

He, Y., Chen, Z.J., Evans, A.C. (2007). Small-world anatomical networks in the human brain revealed by cortical thickness from MRI. Cerebral Cortex, 17, 2407-2419.

van den Heuvel, O.A., van der Werf, Y.D., Verhoef, K.M.W., de Wit, S., Berendese, H.W., Wolters, E.Ch., Veltman, D.J., Groenewegen, H.J. (2010). Frontal-striatal abnormalities underlying behaviours int he compulsive-impulsive spectrum. Journal of the Neurological Science, 289, 55-59.

Heyder, K., Suchan, B., Daum, I. (2004). Cortico-subcortical contributions to executive control. Acta Psychologica, 115, 271-289.

van Horn, J.D., Irima, A., Torgerson, C.M., Chambers, M.C., Kikinis, R., Toga, A.W. (2012). Mapping connectivity damage int he case of Phineas Gage. PLOS One, 7, 1-24.

Menon, V. (2011). Large-scale brain nezworks and psychopathology: a unifying triple network model. Trend sin Cognitive Science, 15, 483-506.

Smallwood, J., Brown, K., Baird, B., Schooler, J.W. (2012). Cooperation between the default mode network and the frontal-parietal network int he production of an internal train of thought. Brain Research, 1426, 60-70.

Tomasi, D., Volkow, N-D. (2011). Associations between functional connectivity hubs and brain networks. Cerebral Cortex, 21, 2003-2013.