Βιολογικές βάσεις της συµπεριφοράς. Δοµή και λειτουργία του εγκεφάλου Εξελικτική ψυχολογία

Transcript

1 Βιολογικές βάσεις της συµπεριφοράς Δοµή και λειτουργία του εγκεφάλου Εξελικτική ψυχολογία

2 Το νευρικό σύστηµα

3 Περιφερικό νευρικό σύστημα Σωµατικό Αυτόνοµο

4 Περιφερικό νευρικό σύστηµα Το σωµατικό νευρικό σύστηµα αποτελείται από: Κεντροµόλα νεύρα: µεταφέρουν πληροφορίες από το περιβάλλον (µέσω του δέρµατος, µυών, κτλ.) στο κεντρικό νευρικό σύστηµα Φυγόκεντρα νεύρα: µεταφέρουν πληροφορίες από το κεντρικό νευρικό σύστηµα στους µύες. Αισθητήριοι υποδοχείς: προσλαµβάνουν και µεταφέρουν στον εγκέφαλο πληροφορίες από τα αισθητηριακά συστήµατα (οπτικό, ακουστικό, οσφρητικό, γευστικό, απτικό, κιναισθητικό)

5 Περιφερικό νευρικό σύστηµα Το αυτόνοµο νευρικό σύστηµα αποτελείται από νεύρα που µεταφέρουν πληροφορίες από και προς τα διάφορα εσωτερικά όργανα (π.χ., καρδιά, πνεύµονες, κτλ.) Διακρίνεται σε συµπαθητικό και παρασυµπαθητικό που λειτουργούν ανταγωνιστικά µεταξύ τους Π.χ., σε ένα ατύχηµα, το συµπαθητικό είναι υπεύθυνο για την επιτάχυνση των καρδιακών παλµών, ενώ το παρασυµπαθητικό για την επιβράδυνση τους.

6 Οι νευρώνες Είναι εξειδικευµένα κύτταρα Είναι οργανωµένα σε νευρωνικά δίκτυα Αποτελούνται από: Κυτταρικό σώµα, που αποτελείται από κυτταρόπλασµα, µιτοχόνδρια και πυρήνα Δύο είδη απολήξεων: Δενδρίτες: κοντές προεκβολές του νευρώνα Νευράξονα: µια µακριά ίνα

7 Οι νευρώνες Εικόνα (Α): το κυτταρικό σώµα ενός νευρώνα, µε την εξωτερική µεµβράνη του πυρήνα που περιέχει το κυτταρόπλασµα και τα µιτοχόνδρια. Εικόνα (Β): σχήµατα που µπορεί να πάρουν οι νευρώνες, νευράξονες και δενδρίτες

8 Η λειτουργία των νευρώνων Luigi Galvagni, Joannes Muller, Herman von Helmhoz - τέλη του 18ου αιώνα: Ανακαλύπτουν πως η νευρική µεταβίβαση πληροφοριών έχει τη µορφή µιας ηλεκτρικής ώσης (ηλεκτρικό σήµα) Οι νευρώνες είναι µικρές γεννήτριες παραγωγής ηλεκτρικών ώσεων Οι ηλεκτρικές ώσεις έχουν την ίδια ισχύ και και διαµορφώνουν ένα είδος διπολικού συστήµατος: ανοιχτό κλειστό 2 νόµοι: νόµος της Μόλις Αντιληπτικής Διαφοράς: για να διεγερθεί ένας νευρώνας πρέπει η ένταση του ερεθίσµατος να υπερβεί µια ελάχιστη τιµή νόµος του Όλου ή Τίποτα: το κύτταρο αντιδρά µε όλη την ισχύ που διαθέτει

9 Η λειτουργία των νευρώνων Otto Leowi (1921): η λειτουργία των νευρώνων δεν είναι µόνο ένα ηλεκτρικό αλλά και ένα χηµικό φαινόµενο Οι νευροδιαβιβαστές: χηµικές ουσίες στις απολίξεις των νευρώνων, όπου υπάρχουν τα µικροκυστίδια Όταν τα µικροκυστίδια διεγερθούν από τα ηλεκτρικά κύµατα που φθάνουν από τον νευράξονα απελευθερώνουν νευροδιαβιβαστές στη σύναψη, µεταφέροντας τη πληροφορία στον άλλο νευρώνα 10 τουλάχιστον χηµικές ουσίες είναι νευροδιαβιβαστές

10 Κεντρικό νευρικό σύστηµα Εγκέφαλος Νωτιαίος µυελός

11 Νωτιαίος µυελός Υπεύθυνος για τα αντανακλαστικά: δηλαδή αυτόµατες αντιδράσεις που δεν απαιτούν επεξεργασία. Η λειτουργία του αντανακλαστικού τόξου

12 Ο εγκέφαλος Οι τρεις κύριες δοµές του κεντρικού νευρικού συστήµατος: ροµβοειδής εγκέφαλος: προµήκης µυελός παρεγκεφαλίδα, µέσος εγκέφαλος πρόσθιος εγκέφαλος: θάλαµος, υποθάλαµος εγκεφαλικά ηµισφαίρια: βασικά γάγγλια, ιππόκαµπος αµυγδαλή περιβάλλονται από τον φλοιό

13 Ο φλοιός Καλύπτει τα εγκεφαλικά ηµισφαίρια: Αριστερό ηµισφαίριο Ελέγχει το δεξιό µέρος του σώµατος Δεξιό ηµισφαίριο Ελέγχει το αριστερό µέρος του σώµατος Ενώνονται µε µια πλατιά ταινία νευρικών ινών, το µεσολόβιο Περιέχουν δισεκατοµµύρια νευρώνων Εκεί εδράζονται οι ανώτερες ψυχολογικές λειτουργίες

14 Ο φλοιός Αποτελείται από 4 λοβούς (ανατοµικά ανεξάρτητες περιοχές): Μετωπιαίος: έλεγχος κίνησης, προγραµµατισµός επόµενης κίνησης Βρεγµατικός: απεικόνιση σώµατος, αφή Κροταφικός: µνήµη, µάθηση συναισθήµατα Ινιακός: όραση

15 Ο φλοιός

16 Λειτουργία του εγκεφάλου Εντοπιστικές και ολιστικές θεωρίες 16

17 Εντοπιστικές & Ολιστικές Θεωρίες Φρενολογικός χάρτης Εντοπιστικές Θεωρίες: οι νοητικές διεργασίες συντελούνται σε εξειδικευµένες περιοχές Αρχ. Αίγυπτος Φρενολογία του Francis Joseph Gall ( ) Σύµφωνα µε τον Franz Gall καθεµιά από τις τριάντα πέντε ψυχολογικές λειτουργίες που απεικονίζονται παραπάνω εδράζεται σε ένα ειδικό µέρος του εγκεφάλου και οι εξοχές στο κρανίο δείχνουν ποιες από αυτές ήταν καλύτερα αναπτυγµένες.

18 Εντοπιστικές & Ολιστικές Θεωρίες Ολιστικές Θεωρίες: ο εγκέφαλος λειτουργεί ως ένα ενιαίο και αδιαφοροποίητο σύστηµα Pierre Flourens, πειράµατα µε πουλιά

19 Εντοπιστικές & Ολιστικές Θεωρίες Εντοπιστικές θεωρίες το εξειδικευµένο κέντρο του λόγου Piere Paul Broca ( ) Οµιλούµε µε το αριστερό ηµισφαίριο Η εκφραστική αφασία οφείλεται σε βλάβες στην οπίσθια περιοχή του αριστερού µετωπιαίου λοβού: την «περιοχή του Broca» Karl Wernicke ( ) Η αισθητική αφασία οφείλονται σε βλάβες στην οπίσθια περιοχή του αριστερού κροταφικού λοβού: την «περιοχή του Wernike» Μόνο οι απλές αντιληπτικές και κινητικές λειτουργίες εδράζονται σε συγκεκριµένες περιοχές ενώ οι πολύπλοκες διανέµονται σε διάφορες περιοχές

20 Το µοντέλο Wernicke-Geschwind Ακολουθία των γεγονότων όταν µια λέξη παρουσιάζεται και το άτοµο επαναλαµβάνει τη λέξη σε φωνηµατική µορφή. Νευρικές ώσεις στέλνονται από το αυτί στην κύρια ακουστική περιοχή, αλλά η λέξη δεν µπορεί να γίνει κατανοητή πριν µεταφερθεί το σήµα στην περιοχή του Wernicke. Στην περιοχή του Wernicke η ακουστική µορφή της λέξης ανευρίσκεται και µεταφέρεται µέσω µιας δέσµης νευρικών ινών στην περιοχή του Broca. Στην περιοχή του Broca ενεργοποιείται ένας αρθρωτικός κώδικας για τις λέξεις, ο οποίος µε τη σειρά του καθοδηγεί την κινησιακή περιοχή. Η κινησιακή περιοχή οδηγεί τα χείλη, τη γλώσσα και το λάρυγγα να παράγουν τη φωνούµενη λέξη.

21 Το µοντέλο Wernicke-Geschwind Μια γραµµένη λέξη παρουσιάζεται και το άτοµο εκφωνεί τη λέξη. Το οπτικό εισερχόµενο στο µάτι αρχικά µεταφέρεται στην κύρια οπτική περιοχή και µετά µεταβιβάζεται στη γωνιώδη έλικα. Η γωνιώδης έλικα συνδυάζει την οπτική µορφή της λέξης µε τον ανάλογο ακουστικό κώδικα στην περιοχή του Wernicke. Μόλις ο ακουστικός κώδικας ανευρίσκεται και η σηµασία της λέξης αναγνωρίζεται, η εκφώνηση της λέξης επιτυγχάνεται µέσω της ίδιας ακολουθίας γεγονότων όπως και προηγουµένως.

22 Κριτική στις θεωρίες εξειδίκευσης Piere Marie: τα τραύµατα στον εγκέφαλο των ασθενών του Broca ήταν περισσότερο εκτενή απ ότι ο ίδιος είχε αναφέρει Η εκφραστική αφασία µπορεί να προκληθεί και από τραύµατα σε διαφορετικά µέρη του φλοιού Μορφολογική Ψυχολογία: Ο οργανισµός δεν αντιδρά σε µεµονωµένα ερεθίσµατα αλλά σε σύνολο ερεθισµάτων που γίνονται αντιληπτά σε ευρύτερο πλαίσιο Karl Lashley (1929) Η συµπεριφορά (των ποντικών στο λαβύρινθο) εξαρτάται πολύ περισσότερο από την ποσότητα εγκεφαλικού φλοιού που θα αφαιρεθεί, παρά από την ανατοµική της εξειδίκευση Τα ευρήµατά του επανεκτιµήθηκαν

23 Εντοπιστικές & Ολιστικές Θεωρίες προσπάθεια γεφύρωσης Donald O. Hebb (1949) Η συµπεριφορά οργανώνεται µέσα από τη δηµιουργία συνδέσεων συνόλων εξειδικευµένων κυττάρων. Απλές συµπεριφορές είναι δυνατόν να εντοπιστούν σε ειδικές τοποθεσίες ή ειδικά κύτταρα στον εγκέφαλο Πιο πολύπλοκες συµπεριφορές είναι αποτέλεσµα διασύνδεσης εξειδικευµένων κυττάρων από διάφορες περιοχές Εξειδικευµένες περιοχές είναι πιο πιθανό να βρεθούν σε νεαρά άτοµα

24 Πειράµατα των Hubel και Wiesel Βραβείο Νόµπελ (1981) Υπάρχει εξειδίκευση των κυττάρων του εγκεφάλου: Τα απλά κύτταρα αντιδρούν στην παρουσία ή απουσία φωτός και στις οριζόντιες/κάθετες γραµµές, ενώ πιο πολύπλοκα κύτταρα αντιδρούν στις γραµµές µε κλίση Σηµασία των πρώτων εµπειριών στην ανάπτυξη του νευρικού συστήµατος

25 Η ανάπτυξη της όρασης σε ελεγχόµενο περιβάλλον Hubel (1979) Στο πείραµα αυτό, γατάκια µεγάλωναν στο σκοτάδι από τη γέννησή τους µέχρι την ηλικία των 2 εβδοµάδων. Μετά τοποθετούνταν σε αυτό το σωλήνα για πέντε ώρες την ηµέρα και τον υπόλοιπο καιρό έµεναν στο σκοτάδι. Το γατάκι είναι πάνω σε µια διαφανή πλατφόρµα από Plexiglass και ο ριγωτός σωλήνας εκτείνεται πάνω και κάτω από αυτό. Φοράει ένα περιλαίµιο το οποίο εµποδίζει τη θέα του σώµατος και αποτρέπει την περιστροφή του κεφαλιού. Πέντε µήνες µετά τα γατάκια µπορούσαν να δουν κάθετες ρίγες πολύ καλά, αλλά ήταν ουσιαστικά τυφλά στις οριζόντιες ρίγες. Επιπλέον µονοκυτταρική καταγραφή βρήκε πολύ λίγα κύτταρα στους φλοιούς τους που αντιδρούσαν σε οριζόντιες ρίγες.

26 Πειράµατα του Sperry Δοµή και λειτουργία των δύο ηµισφαιρίων Διάψευση τής επικρατούσας άποψης ότι το µεσολόβιο δεν είχε σηµαντικό ρόλο στη λειτουργία του εγκεφάλου Το µεσολόβιο µεταφέρει την πληροφορία ανάµεσα στα δύο ηµισφαίρια Πειράµατα µε τη µέθοδο του περιορισµού του οπτικού ερεθίσµατος στο ένα ηµισφαίριο σε επιληπτικούς ασθενείς στους οποίους είχε γίνει διατοµή του µεσολοβίου Οι ασθενείς αυτοί αντεπεξέρχονταν ικανοποιητικά στις γνωστικές απαιτήσεις της καθηµερινής ζωής

27 Αισθητηριακές εισροές στα δύο ηµισφαίρια Με τα µάτια προσηλωµένα κατευθείαν µπροστά, ερεθίσµατα στο αριστερό σηµείο προσήλωσης πηγαίνουν στο δεξί εγκεφαλικό ηµισφαίριο και ερεθίσµατα στο δεξί πηγαίνουν στο αριστερό ηµισφαίριο. Το αριστερό ηµισφαίριο ελέγχει τις κινήσεις του δεξιού χεριού και το δεξί ηµισφαίριο ελέγχει το αριστερό χέρι. Η ακοή είναι στο µεγαλύτερο βαθµό χιαστή αλλά µερικές ηχητικές αναπαραστάσεις πηγαίνουν στο ηµισφαίριο που είναι στην ίδια πλευρά µε το αυτί που τις κατέγραψε. Το αριστερό ηµισφαίριο ελέγχει το γραπτό και προφορικό λόγο και τους µαθηµατικούς υπολογισµούς. Το δεξί ηµισφαίριο µπορεί να κατανοήσει µόνο την απλή γλώσσα, η κύρια ικανότητά του φαίνεται να έχει σχέση µε τη δοµή του χώρου και την αίσθηση των σχηµάτων.

28 Ελέγχοντας τις ικανότητες των δύο ηµισφαιρίων (α) Το άτοµο που υπέστη τοµή του µεσολοβίου σωστά βρίσκει ένα αντικείµενο µε την αφή όταν το όνοµά του προβάλλεται στο δεξιό ηµισφαίριο, αλλά δεν µπορεί να ονοµάσει το αντικείµενο και να περιγράψει το τι έχει κάνει. (β) Η λέξη κορδέλα καπέλου προβάλλεται για ελάχιστο χρόνο έτσι ώστε η λέξη καπέλο πηγαίνει στο δεξιό εγκεφαλικό ηµισφαίριο και η λέξη κορδέλα πηγαίνει στο αριστερό ηµισφαίριο. Το άτοµο αναφέρει ότι βλέπει τη λέξη κορδέλα αλλά δεν έχει ιδέα τι είδους κορδέλα. (γ) Ένας κατάλογος µε κοινά αντικείµενα (συµπεριλαµβανοµένων των λέξεων βιβλίο και φλιτζάνι) παρουσιάζεται αρχικά και στα δύο ηµισφαίρια. Μια λέξη από τον κατάλογο (βιβλίο) προβάλλεται µετά στο δεξί ηµισφαίριο. Όταν δίνεται η εντολή να γίνει αυτό το αριστερό χέρι αρχίζει να γράφει τη λέξη βιβλίο, αλλά όταν το άτοµο ερωτηθεί δεν γνωρίζει τι έχει γράψει το αριστερό του χέρι και µαντεύει τη λέξη φλιτζάνι.

29 Συµπεράσµατα του Sperry Οι ασθενείς µε διατοµή µεσολοβίου λειτουργούν µε δύο ανεξάρτητα ηµισφαίρια Το αριστερό ηµισφαίριο έχει βασικά την ευθύνη της παραγωγής λόγου και των µαθηµατικών υπολογισµών Το δεξί ηµισφαίριο εκτελεί πολλές αντιληπτικές εργασίες, αντίληψη του χώρου, αίσθηση του σχήµατος Υπάρχει µεγάλη πλαστικότητα του εγκεφάλου

30 Μέθοδοι έρευνας στις Νευροεπιστήµες Λεπτοµερής εξέταση του εγκεφάλου µετά το θάνατο τραυµατισµένων ή ασθενών µε εγκεφαλικό Αφαίρεση συγκεκριµένων εγκεφαλικών περιοχών σε ζώα και µελέτη των επιπτώσεων τους Τοποθέτηση ηλεκτροδίων σε συγκεκριµένα σηµεία του εγκεφαλικού φλοιού Απεικονιστικές Τεχνικές για µελέτη της δοµής του εγκεφάλου Υπολογιστική Αξονική Τοµογραφία (CAT) Τοµογραφία Μαγνητικού Συντονισµού (MRI)

31 Μέθοδοι έρευνας στις Νευροεπιστήµες Σύγχρονες Απεικονιστικές Τεχνικές για µελέτη της λειτουργίας του εγκεφάλου Τοµογραφία Εκποµπής Ποζιτρονίων (PET) (Positron Εmission Tomography= Τοµογραφία Εκποµπής Ποζιτρονίων) (λειτουργική απεικόνιση του εγκεφάλου µέσω χρήσης ραδιενεργών ουσιών που απορροφούνται µόνο από τα ενεργοποιηµένα κύτταρα κατά τη διάρκεια µιας νοητικής διεργασίας) fmri (Functional Magnetic Resonance Imaging ή Λειτουργική Τοµογραφία Μαγνητικού Συντονισµού) λειτουργική απεικόνιση του εγκεφάλου µέσω µέτρησης της ροής του αίµατος σε συγκεκριµένες εγκεφαλικές περιοχές κατά τη διάρκεια µιας νοητικής διεργασίας

32 Τοµογραφία εκποµπής ποζιτρονίων (α) Η απεικόνιση του εγκεφάλου µε χρήση της Τοµογραφίας Εκποµπής Ποζιτρονίων (ΡΕΤ) δείχνει τρεις περιοχές στο αριστερό ηµισφαίριο που είναι ενεργοποιηµένες κατά τη διάρκεια ενός γλωσσικού έργου. (β) Οι κόκκινες περιοχές δείχνουν τη µέγιστη εγκεφαλική δραστηριότητα. Οι µπλε περιοχές δείχνουν την ελάχιστη δραστηριότητα.

33 Θεωρία της εξέλιξης και συµπεριφορά Παραδείγµατα εξελικτικής ψυχολογίας

34 Η θεωρία της εξέλιξης Εξέλιξη: η αλλαγή στις ιδιότητες ενός πληθυσµού οργανισµών στο πέρασµα του χρόνου - µεταξύ διαφορετικών γενεών. Αν και τέτοιου τύπου µεταβολές παρατηρούνται σε µικρή κλίµακα σε κάθε γενιά, µακροπρόθεσµα και αθροιστικά µπορούν να οδηγήσουν σε σηµαντικές διαφοροποιήσεις στις ιδιότητες ενός οργανισµού, ώστε να οδηγήσουν τελικά στη δηµιουργία νέων διακριτών ειδών. Εξελικτικές θεωρούνται ειδικά οι αλλαγές που κληροδοτούνται µέσω του γενετικού υλικού από γενιά σε γενιά (φυλογένεση) και διακρίνονται από την ανάπτυξη ενός οργανισµού ατοµικά (οντογένεση)

35 Θεωρία της Φυσικής Επιλογής (Charles Darwin, Alfred Russel Wallace) Στον αγώνα για την ύπαρξη κάποιοι οργανισµοί έχουν µεγαλύτερες πιθανότητες να επιζήσουν διότι ταιριάζουν καλύτερα στο περιβάλλον τους Τα διασωθέντα είδη θα παράγουν περισσότερους απογόνους από τα µη-διασωθέντα, µε αποτέλεσµα να αυξηθεί η συχνότητά τους και η πιθανότητα να κυριαρχήσουν έναντι των άλλων

36 Νεοδαρβινική Θεωρία Συνδυάζει το µηχανικό της φυσικής επιλογής µε το µηχανισµό της κληρονοµικότητας που ανακαλύφθηκε από τον Mendel. Δεν επιτρέπει την κληρονοµικότητα των επίκτητων ιδιοτήτων το περιβάλλον δρα έµµεσα. Πολύπλοκες µορφές ζωής εξελίχθηκαν από απλούστερες µέσω µιας αργής και µακράς διαδικασίας η οποία αλλάζει ένα ζωντανό οργανισµό και τοv κάνει να είναι καλύτερα προσαρµοσµένoς στο περιβάλλον του. Κατά τη γονιµοποίηση παράγονται νέοι συνδυασµοί των ειδών, άλλοι πιο επιτυχηµένοι-άλλοι λιγότερο

37 Παράδειγµα φυσικής επιλογής Οι λύκοι που είναι γρήγοροι θα γίνουν πιο επιδέξιοι στο να διαφεύγουν από τα αρπακτικά ζώα, να συλλαµβάνουν και να αναπαράγονται επιτυχώς από ό,τι οι πρόγονοι τους. Εξαιτίας του επιλεκτικού πλεονεκτήµατος που το τρέξιµο παρέχει στην επιβίωση και την αναπαραγωγική επιτυχία του λύκου, ο γενότυπος για την ταχύτητα του τρεξίµατος θα περάσει στις επόµενες γενιές ή θα αυξηθεί σε συχνότητα.

38 Σταθµοί στην εξέλιξη του ανθρώπου Η ικανότητα του ανθρώπου να περπατάει όρθιος απελευθέρωσε τα χέρια και έκανε δυνατή τη χρήση εργαλείων και την ανάπτυξη άλλων χειρωνακτικών δεξιοτήτων. Η αύξηση του µεγέθους του εγκεφάλου συνοδεύτηκε από την ανάπτυξη της νοηµοσύνης. Ο συνδυασµός αυτών των δύο παραγόντων πιθανώς συνεισέφερε σηµαντικά στην ανάπτυξη όλων των άλλων σηµαντικών σταθµών στην εξέλιξη του ανθρώπου.

39 Κοινωνιοβιολογία Μελετά τη γενετική βάση της κοινωνικής συµπεριφοράς Σηµείο τοµής ψυχολογία βιολογίας Η κοινωνική συµπεριφορά των ανθρώπων καθορίζεται από εξελικτικές διαδικασίες (π.χ., η ερµηνεία του αλτρουισµού από τον Hamilton) Η πιο «προσαρµοσµένη» συµπεριφορά είναι αυτή που επιβιώνει Και οι ψυχολογικές καταστάσεις...εξελίσσονται Κριτική:οι άµεσες αιτιακές συσχετίσεις ανάµεσα σε βιολογία και συµπεριφορά είναι συχνά ρηχές καθώς υποτιµούν το ρόλο του πολιτισµικού περιβάλλοντος

40 Προτεινόµενη βιβλιογραφία Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessel, T. M. (1999), Νευροεπιστήµη και Συµπεριφορά, εκδ. Πανεπιστηµιακές Εκδόσεις Κρήτης Καφετζόπουλος, Ε. (1995) Εγκέφαλος, Συνείδηση και Συµπεριφορά, εκδ. Εξάντας Σακς, O. (1999) Ο άνθρωπος που µπέρδεψε τη γυναίκα του µε ένα καπέλο Και άλλες κλινικές ιστορίες (µετ. Κ. Πόταγας), εκδ. Καστανιώτης Κριµπάς, Κ (1998) Εκτείνοντας τον Δαρβινισµό και άλλα δοκίµια, εκδ. Νεφέλη Rosenzweig Μ. R. Leiman, Α. L., Breedlove, S. M. (1996) Biological Psychology, Sinauer Associates

41 Η παρούσα εργασία χρησιµοποίησε υλικό από το βιβλίο Βοσνιάδου, Στ. (επιµ.) (2004). Εισαγωγή στην Ψυχολογία, Α τόµος. εκδ. Gutenberg και υλικό από το διαδίκτυο επιµέλεια: Κωνσταντίνος Π. Χρήστου