Von der Sensation zur Kognition

Sensorische Informationen unterliegen einer umfangreichen assoziativen Ausarbeitung und Aufmerksamkeitsmodulation, während sie in die Struktur der Kognition integriert werden. Dieser Prozess erfolgt entlang einer zentralen synaptischen Hierarchie, die die primären sensorischen, upstream unimodalen, downstream unimodalen, heteromodal, paralimbischen und limbischen Zonen des Kortex umfasst. Verbindungen von einer Zone zur anderen sind reziprok und ermöglichen es höheren synaptischen Ebenen, einen Rückkopplungs- (Top-down-) Einfluss auf frühere Verarbeitungsstufen auszuüben. Jedes kortikale Gebiet bietet einen Nexus für die Konvergenz von Afferenten und die Divergenz von Efferenzen. Die resultierende synaptische Organisation unterstützt sowohl parallele als auch serielle Verarbeitung und ermöglicht es jedem sensorischen Ereignis, mehrere kognitive und verhaltensmäßige Ergebnisse zu initiieren. Upstream-Sektoren unimodaler Assoziationsareale kodieren grundlegende Merkmale der Sensation wie Farbe, Bewegung, Form und Tonhöhe. Komplexere Inhalte sensorischer Erfahrungen wie Objekte, Gesichter, Wortformen, räumliche Standorte und Klangfolgen werden innerhalb von downstream-Sektoren unimodaler Areale von Gruppen grob abgestimmter Neuronen kodiert. Die höchsten synaptischen Ebenen der sensorisch-fugalen Verarbeitung werden von heteromodal, paralimbischen und limbischen Kortexarealen eingenommen, die kollektiv als transmodale Bereiche bekannt sind. Die einzigartige Rolle dieser Bereiche besteht darin, mehrere unimodale und andere transmodale Bereiche in verteilte, aber integrierte multimodale Repräsentationen zu binden. Transmodale Bereiche im mitteltemporalen Kortex, der Wernicke-Area, dem hippocampalen-entorhinalen Komplex und dem posterioren parietalen Kortex bieten entscheidende Eingangstore, um Wahrnehmung in Erkennung, Wortformen in Bedeutung, Szenen und Ereignisse in Erfahrungen und räumliche Standorte in Ziele für Erkundungen zu verwandeln. Alle kognitiven Prozesse ergeben sich aus analogen assoziativen Transformationen ähnlicher Sets von sensorischen Eingaben. Die Unterschiede in der resultierenden kognitiven Operation werden durch die anatomischen und physiologischen Eigenschaften des transmodalen Knotens bestimmt, der als entscheidende Eintrittspforte für die dominante Transformation fungiert. Interkonnektierte Sätze von transmodalen Knoten bieten anatomische und rechnerische Epizentren für großangelegte neurokognitive Netzwerke. In Übereinstimmung mit den Prinzipien der selektiv verteilten Verarbeitung zeigt jedes Epizentrum eines großangelegten Netzwerks eine relative Spezialisierung für eine spezifische Verhaltenskomponente seines Haupt-neuropsychologischen Bereichs. Die Zerstörung transmodaler Epizentren verursacht globale Beeinträchtigungen wie multimodale Anomie, Vernachlässigung und Amnesie, während ihre selektive Trennung von relevanten unimodalen Arealen modalitiespezifische Beeinträchtigungen wie Prosopagnosie, reine Wortblindheit und kategoriespezifische Anomien hervorruft. Das menschliche Gehirn enthält mindestens fünf anatomisch unterschiedliche Netzwerke. Das Netzwerk für räumliches Bewusstsein basiert auf transmodalen Epizentren im posterioren parietalen Kortex und den frontalem Augenfeldern; das Sprachnetzwerk auf Epizentren in Wernickes und Brocas Arealen; das explizite Erinnerungs-/Emotionsnetzwerk auf Epizentren im hippocampalen-entorhinalen Komplex und der Amygdala; das Gesicht-Objekt-Erkennungsnetzwerk auf Epizentren in den mitteltemporalen und temporopolar Kortex; und das Arbeitsgedächtnis-executive Funktion Netzwerk auf Epizentren im lateralen präfrontalen Kortex und vielleicht dem posterioren parietalen Kortex. Individuelle sensorische Modalitäten führen zu Verarbeitungsströmen, die auf transmodale Knoten der jeweiligen Netzwerke gerichtet sind. Die Integrität der sensorischen Kanäle wird aktiv durch etwa vier synaptische Ebenen der sensorisch-fugalen Verarbeitung geschützt. Die modalitiespezifischen Kortexareale auf diesen vier synaptischen Ebenen kodieren die verlässlichsten Repräsentationen der Erfahrung. Aufmerksamkeits-, Motivations- und emotionale Modulationen, einschließlich solcher, die mit Arbeitsgedächtnis, Neuheitssuche und mentaler Vorstellung verbunden sind, werden innerhalb der downstream-Komponenten unimodaler Areale zunehmend ausgeprägter, wo sie helfen, eine stark bearbeitete subjektive Version der Welt zu schaffen. (ZUSAMMENFASSUNG ABGERISSEN)