Az álmodó agy: az álmodás idegtudományi megközelítései- Kalandozások az álomkutatás területén Az álmodó agy: az álmodás idegtudományi megközelítései- - Simor Péter – Kognitív Tudományi Tanszék petersimor@gmail.com

Mai óra Agy-elme probléma nehéz kérdése Rövid ismétlés: NREM-REM ultradián ciklusok és tudati tevékenység A REM alatti álmodás modellje Az álmodás agyi útvonalai Álmok a képalkotó vizsgálatok fényében Álmodás hálózati modelljei Az Álmok neuropszichológiai megközelítése

MÓDSZERTANI NEHÉZSÉG Neuro- Farmako. ? IQ, Személy. Stb.

A tudatos élmény kutatásának nehéz kérdése David Chalmers: az idegtudomány könnyű és nehéz kérdése dualizmus, monizmus (redukcionizmus), interakcionizmus Test és lélek problematikája Ma: idegrendszeri aktivitás és tudatos élmény kapcsolódásának kérdése A helyzet nem sokat változott az elmúlt évezredek óta…

Példák a tudatos élmény (qualia) megközelíthetetlenségére A fordított spektrum gondolatkísérlete (Locke)

Zombik, UFÓ-k, stb. Embert tanulmányozó fájdalom Kutató UFÓ-k Mary a fekete-fehér szobában élő színkutató Filozófusok zombija: az ember tökéletes másolata (külső jegyek, viselkedés), csak tudatos élmény nélkül. A tudatos élmény (qualia) minőségileg eltér, a leírható idegrendszeri folyamatoktól: RÉS a magyarázatban

A szabad akarat illúziója

Vizsgálat megértés nélkül: Tudatos élmény agyi korrelátumai Ébrenléti vizsgálatok: Észlelési Küszöb körüli ingerek Kétértelmű ábrák Látszólag értelmetlen képből kiemelkedő percepció Álmodás kutatása: kísérlet természetes környezetben

Ultradián ritmus és mentális élmény

REM szemmozgás 90-100 percenként, kb 25 percig tartó állapot Kis amplitúdójú, nagy frekvenciájú hullámok (beta 15-30, gamma 31-48 Hz) Teljes izomtónus vesztés miközben éber agyi aktivitás (Jouvet – paradox alvás) Aserinsky & Kleitman 1953: REM és álmodás kapcsolatának felfedezése Kis izomrángások, fokozott szív-légzés ritmus, lecsökkent hőszabályozás (hüllő állapot?), péniszerekció, fokozott agyi véráramlás, hőmérséklet Élénk, tartalmilag gazdag, olykor bizarr, történetbe szerveződő álomképek Tónusos és fázisos jegyek.

Képzeleti felélénkülés nem csak alvás közben: a fantáziálás ritmusa 1. kísérlet: önként vállalkozók sötét szobában, 5 percenként írják le, hogy épp mire gondolnak. Közben EEG, EMG, EOG. Beszámolókat független bírák pontozták. Fantáziálás 72-100 perces ciklusokban jelent meg. 2. kísérlet: napközbeni tevékenység közben, 10 percenként diktafonra kellett mondani, hogy épp mi járt a fejükben. Ismét megjelent a kb. 90 percenként az élénkülő képzeleti tevékenység, ami összefüggött az egyes REM-szerű jegyekkel. (pl. izomtónus csökkenés, EEG eltérések, elálmosodás jegyei) Hipnotizálhatóság szintje is 90 perces ritmusokban ingadozik ÉBRENLÉT ALATTI REM EKVIVALENS PERIÓDUSOK

PontoGeniculoOkcipitális hullámok Szemmozgás és PGO hullámok PontoGeniculoOkcipitális hullámok Agykérgi ingereltség Szemmozgások Álomélmény Paradoxon: Ébrenléti jegyre hasonlító alvó jegy… Hangingerekkel kiváltható, fenntartható. Hangingerekkel NREM-ben is kiválthatóak szemmozgások

REM-off és REM-on neurális aktivitás: A reciprok interakció modellje (McCarley and Hobson, 1975) „ragadozók” REM-off neuronok Gátolják saját aktivitásukat Gátolják a REM-on neuronális aktivitás Locus Coeruleus – noradrenaline Raphe magvak – szerotonin (Monoaminerg Neuronok) „zsákmányállatok” REM-on neuronok Serkentik saját aktivitásukat Serkentik a REM-off neuronális aktivitást Hídi területek – kolinerg (acetilcholine) neuronok

Elalvás és REM-NREM ciklus 1. Monoaminerg aktivitás csökken 2. REM-on rendszer fokozatosan felszabadul a gátlás alól 3. Kolinerg sejtek aktiválják az agykérget, miközben nincs monoaminerg szabályozás 4. REM-on rendszer serkenti a REM-off rendszert, monoaminerg szabályozás részben visszaáll.

Aminerg és kolinerg szabályozás és tudatállapotok

Az álmodás percepció modellje: Hobson & McCarley aktiváció-szintézis elképzelése Aktiváció: hídból érkező kolinerg impulzusok felébresztik, ingerlik az agykéreg egyes területeit – hallucinációs élmény Szintézis: magasabb szintű agykérgi területek, gondolatok és emlékek révén megpróbálják szintetizálni, koherens történetté szőni a kaotikus élményt Random, értelmetlen, szervezetlen ingerek (nem követik a fizikai világ sajátosságait, pl. hang és vizuális inger szinkronitása) külvilágról lekapcsolódott random agyi aktiváció TÉVES észlelés: ingerelt agy aktivációját valóságnak tulajdonítjuk Percepció-koncepció. Elsődleges érzékszervi területek aktiválódása, elemi észleletek alakulnak át komplex fogalmakká, történetté. Álmodás Észlelés modellje.

Aktiváció színtézis modell (Hobson és McCarley) bottom-up álomteória monoaminerg demoduláció és álomfenomenológia „egészséges ember legális pszichózisa” az álmodás percepcióelmélete (téves észlelés)

Monoaminerg szabályozás hiánya Noradrenalin: jel/zaj arány fokozása Neurális jel szabályozása, hatékonnyá tétele: rendezetlen idegsejti aktiváció csomagokba rendezése Szerotonin: irreleváns ingerek kiszűrése Neurális jel regulációja Szelektív figyelmi folyamatok szabályozása Monoaminerg rendszerek 100-200 ezer axonális végződése hálózza be az agyat. A perifériáról érkező ingerek által továbbított neurális jelet modulálják: Allegória: a külvilágból érkező jelek (szenzoros területekről továbbítódva) fennakadnak a monoaminerg rendszerek hálójában, ha ez nincs (REM alvás) a háló feloldódik és az agykérgi hal szabadon úszkál (Hobson)

Álmok bizarrsága, álom és őrület, álom és LSD pszichózis

Egy ellentétes útvonal: Freud, a komplex gondolattól a képig 1900 Álomfejtés, álmok vizsgálata, mint a tudattalan megértésének királyi útja pszichoanalízis gyakorlatából nyert elmélet Felettes-én - Én – Ösztön-én én kompromisszumot keres az ösztön-én elfogadhatatlan késztetései és a felettes-én elvárásai közt - Leggyakoribb mechanizmus:elfojtás Tudattalan megnyilvánulása: pl. hétköznapi elszólásokban, viccekben, művészetekben; 3-ik csapás az emberiség nárcizmusára

Néhány az ÉN elhárító mechanizmusaiból Regresszió (pl. infantilizálódás - ágybavizelés) Projekció (pl. rasszizmus – paranoid téveseszmék) Reakció-képzés (pl.homofóbia) Racionalizáció (pl. boszorkányégetés) Szublimáció (pl. művészetek)

Egy kiváló szublimáló: Ávilai Szent Teréz Ágoston rendi nővérek rendjének, majd az általa alapított karmelita kolostor ihletett apácája Szenvedélyes „szerelmes versek” Krisztushoz, telítve erotikus szimbolikával „Magamat átadtam én, Cserét csináltunk mi ketten: Szerelmesem lett enyém S én Szerelmesemé lettem. Az édes vadász nyila Eltalált, s legott aláhullott Szerelmem karjaiba Lelkem, a bénult, az ájult…”

Freud álomelmélete A felettes-én hatása álmunkban valamelyest elgyengül, és így megnyilvánulhatnak a tudattalanban rejlő vágyak, készetetések. Azonban a tudat „cenzora” valamelyest még „éber” így az amúgy intenzív érzelmeket kiváltó vágyak nem nyilvánulhatnak meg durva, leplezetlen formában, hanem hogy nem zavarják meg a tudatot, és ne okozzanak ébredést, szimbolikus, allegorikus formában jelennek meg, átjátszva ezzel az álomcenzort. Manifeszt vs. Látens álomtörténet Álommunka: a látens tartalmak átalakítása, álcázása Érzelmek csillapítása, alvás megóvása: „Az álom az alvás őre” Álom - rejtett jelentéssel teli, metaforikus kifejeződése egy vágynak, késztetésnek Hitchcock: Bűvölet

Freud vs. Hobson Top-Down vs Bottom-Up építkezés Gondolattól a képig vagy fordítva? Álmok jelentésének kérdése Észlelés hierarchikus szervezettsége: elemi ingerek (vonalak, irányok, színek, mozgás, szögektől az egyre komplexebb tárgyakig, stb.)

Mark Solms bizonyítékai, A REM álom trónfosztása Mi a helyzet a NREM álmokkal? A NREM álmok 30%-a megkülönböztethetetlen a REM álmoktól. Egyes antidepresszánsok csökkentik vagy megszüntetik a REM fázist, ennek ellenére az álmodás nem szűnik meg, és nem is csillapul. Az álmok útvonalának tesztelése: Agysérültek vizsgálata Solms összegyűjtötte az elmúlt évtizedek klinikai leírásait, illetve újabb adatokat gyűjtött: agysérült betegek álmodását szisztematikus vizsgálat alá vetette

Álmodás és REM alvás disszociációja Agytörzsi sérülteknél a REM hiánya nem jelentkezett az álmodás hiányával (reziduális REM folyamatok megléte?) Álmodás teljes hiánya a REM fázis jelenléte mellett. 108 neurológiai eset: az álmodás teljes megszűnése, miközben emlékezeti folyamatok megtartottak, tehát mindez nem az álomfelidézés, hanem az álomgenerálás zavara volt.

Problémák az aktiváció-szintézis modellel NREM álombeszámolók REM szupresszió SSRI-ok hatására, az álmodás eltűnése nélkül Agysérültek vizsgálata (Mark Solms) REM hiánya nem jár együtt az álmodás hiányával Egyes agykérgi sérülések viszont az álmodás megszűnésével járnak (nem előhívási zavar) Mediális PFC TPJ Primér látokérgi área sérülése: perceptuális eltérések az álomban is Magasabb szintű asszociációs áreák: álmodás megszűnése

Agysérülések és Álomzavarok Non-Vizuális álmodás (a vizualitás megszűnése, vagy egyes elemek kiesése) Az álmodás teljes megszűnése Álom-valóság tévesztése Visszatérő rémálmok 2 Parietális-temporális-okcipitális – téri-vizuális képességek (lásd:gyerekek álomfejlődése), Álom térivizuális megformálása, Morpheus, EREDET- tervező 1 REM fázis pusztán az aktivációs hátteret biztosítja, az álmok keletkezésének útvonalát nem befolyásolja 3 2 4

Álomszerű élmények stimuláció és spontán rohamok hatására Vignal et al., 2007

A két elmélet részleges kibékítése Komplex gondolatok és képek kétirányú interakciója REM fázis, mint moduláló tényező, és nem mint oki faktor. Ugyanakkor az álmok élénkségéhez, álomszerűségéhez hozzájárul Eltérő álomélmények: észlelés és komplex gondolkozás eltérő súlyozásban (pl. alvásparalízis, NREM álmok, tudatos álmok) Koncepció és percepció keveredése az ébrenléti világ észlelésében is szerepet játszik (pl. elvárások szerepe, figyelmi vakság) Hobson stroke-ja a hídban, elmélet újrafogalmazása

Anyával és apával voltam egy másik bolygón Anyával és apával voltam egy másik bolygón. Ez a bolygó kihalt volt, csak mi voltunk ott. A háttérben egy romváros volt, egy ház romjai, kicsi ablakokkal. Körülöttünk egy tenger volt, ami sötétkék színben játszott kicsi, fényes csillagokkal. Apu mindenáron el akart menni, úszni a tengerben. Mondtam neki, hogy nem szabad, mert akkor elveszik a végtelenben, de nem tudtam meggyőzni. Tudtam, hogy el kell jutnom a romváros mögé, ott van valami, de nem mertem apát otthagyni. Otthon, mentem haza iskolából. De a házunk le volt égve. A házunk körül mentők és tűzoltók szirénáztak. Anyáékat hordágyon hozták ki, letakarva. Ők is bent égtek. Lerogytam egy törmelékdarabra, próbáltam felfogni, hogy mi történt. Megjelent előttem egy lépcső, amit csak én láttam. Felmentem rajta. Nagyon kedves emberek vártak fent. Voltak ott régi ismerősök. Nem ismertem fel az arcukat, de tudtam, hogy ismerem őket. Azt mondták, ne aggódjak. Itt ez mindenkivel megtörtént, azért, hogy ne legyen kötődésük a földi világhoz. Ez a világ hamarosan elpusztul és nekünk kell majd újjáépíteni.

PozitronEmissziósTomográfia Radioiaktív izotópok szervezetbe juttatása, majd a sugárzás detektálása A bioizotópokat biológiailag aktív anyagokhoz kötik Agyi vérátáramlás, glükózhasználat, receptorok és neurotranszmitterek vizsgálata Mélyebb struktúrák aktivitása, rossz időbeli felbontás Radioaktív anyag béta-részecske (pozitron) kibocsátással bomlik, ami találkozik egy elektronnal: annihilálódnak - gamma foton sugárzást eredményezve. Ezt detektáljuk.

- agy mágneses aktivitásán alapul fMRI - agy mágneses aktivitásán alapul - idegi aktivitás – véráramlás növekedés -oxigénfelhasználás növekedése - oxigenizált és deoxigenizált hemoglobin aránya aktivált állapotban megnövekszik (a kettő mágneses tulajdonsága eltér – MR jellel kimutatható) - jobb térbeli felbontás, mint PET esetében - EEG-hez mérve időbeli itt se túl jó…

REM alatti agyi aktivitás Magasabb agykérgi struktúrák szerepe Érzelmi központok aktivitása meghatározza a REM alatti agyműködést (amygdala, anterior cingulum)

És ismét a homloklebeny Dorzolaterális prefrontális kéreg Tervezés, mérlegelés Figyelmi folyamatok Racionális, logikus gondolkodás Ellenőrző, gátló funkciók, szűrés REM alatt deaktiválódik Ventromediális prefrontális kéreg Szociális kogníció Empátia Tudatelmélet Szociális forgatókönyvek REM alatt aktív Szelektív aktiválódás, álomra való homélyos emlékezés, álom bizarrságának, szelf-reflektív folyamatok hiányának háttere. VMPFC- álombeli jól működő szociális aktivitás, kogníció

Hálózati modellek REM alatti aktív agyterületek „kommunikációjának” kérdése – Agyi aktivitások szinkronizációja (tudatos élmény háttere) Ismétlés: EEG Frekvenciasávokra bontás Koherencia-analízis: Különböző területek közt az adott frekvenciasáv mennyire van szinkronban Távoli agyterületek összekapcsolt működése, agyi konnektivitás mutatója

Tudatos élmény és gamma aktivitás Tudatos élménnyel ébrenlét során a gamma (40Hz) tartomány korrrelál NREM alatt lecsökken, REM alatt fokozódik a gamma aktivitás : élénk tudati működés mutatója DE!! A frontális területek és a hátulsó (perceptuális) területek közti gamma szinkronizáció REM alatt lecsökken (akarati kontroll, logikus gondolkodás hiánya, álmok bizarrsága, élmények szervezésének deficitjei?) TERÜLETEK KÖZTI „PÁRBESZÉD” NEHÉZSÉGEI Analógia: ébrenlét – információáramlás és ellenőrzés a 21. században. Álom: információáramlás és ellenőrzés a középkorban

Az álmodás neuropszichológiai személete Álombeli kognitív deficitek kísértetiesen hasonlítanak egyes neuropszichológiai zavarokban tapasztalható tünetekre Arc és tárgyfelismerés zavarai, téves azonosítási szindrómák Pl. a férfi, aki kalapnak nézte a feleségét (Oliver Sacks) - Neuropszichológiai zavarok definiálása

Capgras szindróma - akit látok igazából nem az a személy, hanem egy imposztor költözött belé - Arcfelismerő terület (FFA) és az érzelmi központok közti kapcsolat és kiértékelés zavara Csökkent aktivitás Fokozott aktivitás ___ Normál konnekció - - - sérült konnekció Normál arcfelismerés Capgras szindróma

- Arcfelismerés, azonosítás zavara Prozopagnózia - Arcfelismerés, azonosítás zavara Normál arcfelismerés Prozopagnózia

Ismeretlen ember ismerősként észlelése Fregoli szindróma Ismeretlen ember ismerősként észlelése Álombeszámolókban is igen gyakori: „nem ismertem fel az arcukat, de tudtam, hogy ismerem őket” ; Egy furcsa külsejű idősebb hölgy volt, de én tudtam, hogy az anyukám az, pedig nem is hasonlított rá.” Normál arcfelismerés Fregoli szindróma Egyéb zavarok: helyek, tárgyak téves felismerése, akromatopszia, méretek eltolódása, stb. Neuropszichológiai zavarok irényadólk lehetnek az álombeli agyi aktivitás mintázatok és az azzal összefüggő szubjektív álomélmény megértésében

Külső ingerlés és álomélmény Dalí: Álom, amelyet egy gránátalma körül repkedő légy okozott a felébredés előtt egy másodperccel

Információfeldolgozás és REM alvás Bastuji et al, 2002

Az alfa aktivitás változó arcai

Ébrenlét: alfa csökkenés a releváns információra REM: alfa növekedés a releváns információra Alfa, mint arousal fokozódás alvás során Ruby et al, 2013

Alfa aktivitás gyakori és ritka álmodóknál

Gyakori álomfelidézők esetében az ingerlésre fokozott felébredési reakció jelentkezett. Talán ez elfedte a különbséget a REM szakaszokban? Ruby et al, 2013

Repül és motorral működik. Az a… Kongruens: Repülő Inkongruens 1: Madár Inkongruens 2: Kocsi Inkongurns 3: Tévé Kong Ink 1 Ink 2 Ink 3 ÉBRENLÉT Ibanez et al 2006

NREM 2 Ibanez et al 2006

REM Ibanez et al 2006

Állat – bal gomb, Tárgy – jobb gomb Valós szó – bal gomb , Pszeudoszó – jobb gomb LRP: lateralized readiness potential (motoros kéreg) LRP alvásban is megjelent az előzőleg nem bemutatott, új szavakra (nrem1 és nrem 2) de kissé eltérő „alakzatban” Kouider et al 2014

Hang és kellemes vagy kellemetlen szagok párosítása

Alvás alatti tanulás, majd ezek „alkalmazása” ébrenlétben

Információfeldolgozás alvás alatt: kérgi, perifériás és mentális „lenyomatok” Averzív információk feldolgozása, beépülése az álmokba FRONTÁLIS ALFA ASSZIMETRIA GBR Álmok érzelmi töltete Flo et al, 2011

ÁLMOK: tendenciaszintű növekedés a negatív és csökkenés a pozitív emocionalitást illetően az kísérleti kondícióban

Ingerlés, arousal és álomélmény Conduit et al., 1997

Ingerlés, szemmozgás és álomélmény Stuart et al 2009

Szenzoros ingerlés és álomtartalmak: az inkorporáció mértéke Szinuszoid hanghullám: 9 % (Dement & Wolpert, 1958) Ágyringatás: 25 % (Leslie & Ogilvie, 1996) Enyhe fájdalominger: 31% (Nielsen et al, 1993) Végtag (láb) ingerlése: 87% (Nielsen et al, 1993) (de ingerlés nélkül is 25% az arány) Kérdéses pontok: Direkt vs. indirekt inkorporáció Felébredés kiküszöbölése (EEG) Megfelelő kontroll mérések

nem jelent meg arousal reakció a szagok hedonikus kvalitása volt hatással az álmok emocionális töltetére bulbus olfactorius-amygdala összekötettések? Kísérlet továbbfejlesztése: szagok és képek társítása Schredl et al, 2009,2014

Az álmok, mint az alvó agykéreg megébredései AIM modell Aktiváció Input Moduláció Ahol az „input” szerepe fokozódik: tudatos álmodás alvásparalízis rémálmok? Hobson, 2009

Köszönöm a figyelmet! Kérdések?