Week 1 - Perception and Motor System
Literatuur 1 - Organization of the motor system
● Neocorticale gebieden die betrokken zijn bij skilled movements
1) Posterior cortex: bewegingsdoelen, provides sensory
information to the frontal cortex
2) Prefrontal cortex: plans movements
3) Premotor cortex: organizes movement sequences
4) Primary motor cortex: produces specific movements
● Twee routes voor actie
1) Eenvoudige bewegingen: uitgevoerd door premotor en motor cortex
2) Geplande bewegingen: via temporal en prefrontal cortex, gevolgd door uitvoering in
premotor en motor cortex
● Kenmerken motor homunculus
○ Is ondersteboven georganiseerd
○ Disproportionele lichaamsdelen → grote hersengebieden controleren lichaamsdelen
met fijne motoriek, kleine hersengebieden reguleren lichaamsdelen met grove
motoriek
● Dubbele route die complexe acties mogelijk maakt
1) Visuele cortex: bepaalt locatie en vorm
2) Pariëtale cortex: bepaalt lichaamsdeel dat contact maakt
3) Motor cortex: coördineert arm- en handbewegingen en stuurt beweging naar de
spinale banen
● Verschil premotor en M1
○ Premotor cortex: coördinatie van complementaire bewegingen
○ M1: controleert specifieke bewegingen
● Mirror neuronen in de ventrale premotor cortex
○ Begrijpen van andermans acties
○ Zelfbewustzijn, sociale cognitie en intentie herkenning
○ Taalontwikkeling
○ Controle van Brain-Computer Interfaces (BCI’s)
● Brainstem: informatie over houding, balans en autonome functies
○ Verschil neocortex: regelt gehele lichaamsbewegingen, ipv fijne bewegingen
○ Coördineert ook bewegingen voor eten, drinken, voortplanting, lopen, etc.
● Basal ganglia
○ Schade caudate putamen → hyperkinetische symptomen (involuntary and
exaggerated movements) → Huntington & Tourette
○ Schade input basal ganglia → hypokinetische symptomen (difficulty making
movements) → Parkinson
○ Reguleert de kracht van bewegingen
○ Beïnvloedt motor cortex via twee paden
1) Inhibitory (direct pathway): remt GPi → meer beweging
2) Excitatory (indirect pathway): activeert GPi en remt thalamus → minder
beweging
○ Deep brain stimulation van GPi: vermindert spierstijfheid en verbetert bewegingen
bij Parkinsonpatiënten
● Cerebellum
○ Verwerven en behouden van motorische vaardigheden
○ Betrokken bij balans, oogbewegingen en coördinatie
○ Twee functies
1) Timing
2) Bewegingsnauwkeurigheid: vergelijkt de bedoelde beweging met de
werkelijke beweging en stuurt correcties naar motor cortex
1
, ○ Helpt bij combineren van bewegingen
○ Speelt een rol in foutcorrectie en verbetering
Literatuur 2 - The occipital lobe
● Eerst werd gedacht dat de visual cortex hiërarchisch georganiseerd was (V1 → V2 → V3),
maar dit was te simplistisch
● Distributed hierarchical process: meerdere parallelle en onderling verbonden paden zijn op
elk niveau actief
● V1 en V2: zijn functioneel heterogeen en verwerken kleur, vorm en beweging, voordat deze
informatie wordt doorgestuurd naar gespecialiseerde gebieden
● V3: vormwaarneming
● V4: kleurwaarneming
● V5 (MT): bewegende objecten
● Twee hoofdroutes
1) Dorsal stream (pariëtale route): visuele geleiding van beweging
2) Ventral stream: inferior temporal pathway en STS pathway; betrokken bij object
perception en bepaalde soorten bewegingen
● Visuele verwerking gaat verder in pariëtale, temporale en frontale lobben
● Ventral stream (objectherkenning)
○ EBA en FBA: lichaamsdelen
○ FFA: gezichtsherkenning
○ STSp: bewegende lichamen
○ PPA: lay-out en uiterlijk van omgevingen
● Dorsal stream (visie voor actie)
○ LIP: oogbewegingen
○ AIP en PRR: grijpen en objectgerichte acties
● Visuele verwerking bestaat uit 5 hoofdcategorieën
1) Vision for action: visuele begeleiding van beweging
○ Vindt plaats in pariëtale visuele gebieden binnen dorsal stream
2) Action for vision: oogbewegingen en actieve verkenning
3) Visual recognition: herkenning van objecten, gezichten en scènes
4) Visual space: ruimtelijke verwerking en dieptewaarneming
○ Egocentric space: locatie van objecten tov het individu → pariëtale visuele
gebieden binnen dorsal stream
○ Allocentric space: locatie van objecten tov elkaar → temporale lobben
5) Visual attention: selecteren van relevante visuele informatie
○ Bewegingssturing: pariëtale lob
○ Objectherkenning: temporale lob
● Twee hoofdwegen van visuele verwerking → Milner-Goodale model
1) Dorsal stream (V1 → pariëtale lob): visueel gestuurde bewegingen en ruimtelijke
verwerking
2) Ventral stream (V1 → temporale lob): objectherkenning en perceptie
● “Derde stream”: superior temporal sulcus (STS) stream → integreert sensorische
informatie
○ Belangrijk voor: biological motion, visuospatiële relaties in een scène en interactie
tussen de dorsal en ventral streams
● Top-down predictions: de hersenen gebruiken continu herinneringen aan eerdere
ervaringen om huidige sensorische info te interpreteren en de nabije toekomst te voorspellen
○ Prefrontale cortex: visuele verwerking versnellen door verwachtingen en eerdere
ervaringen te integreren
● Schade aan V1 beïnvloedt beide ogen, terwijl schade aan de retina of oogzenuw alleen één
oog aantast
2
, ● Visuele stoornissen
○ Monocular blindness: verlies van zicht in één oog door schade aan retina of
oogzenuw
○ Bitemporal hemianopia: verlies van beide temporale gezichtsvelden door schade
aan mediale optische chiasma (bv door tumor in hypofyse)
○ Nasal hemianopia: verlies van één nasaal gezichtsveld door schade aan laterale
optische chiasma
○ Homonymous hemianopia: verlies van een gehele visuele helft voor volledige
laesies van optische tractus, laterale geniculate nucleus of V1
○ Quadrantanopia: verlies van één kwart van het visuele veld door gedeeltelijke
schade aan V1
○ Scotoma: kleine blinde vlekken door kleine occipitale laesies. Worden vaak niet
opgemerkt doordat
- Nystagmus (kleine, onbewuste oogbewegingen) ervoor zorgt dat de blinde
vlekken constant verschuiven
- De hersenen visuele gaten opvullen met de omringende achtergrond
○ Macular Sparing: centrale visuele veld blijft intact bij schade aan occipitale lob. Kan
te maken hebben met
- Dubbele vasculaire toevoer
- Bilaterale projectie van fovea
Damage to the retina or the axons of the retinal ganglion cells forming the optic nerve
produce deficits specific to one eye. Once the optic nerves enter the brain and the information
from the two eyes merges, disorders of vision affect information from both eyes and are
related to a visual field rather than to an eye
● Blindsight: het vermogen om visuele stimuli te detecteren of erop te reageren zonder
bewuste visuele ervaring (vaak door schade aan V1)
● Cortical blindness: volledig verlies van bewuste visuele waarneming door schade aan
primaire visuele cortex (V1) in beide hemisferen
● Visual agnosia: an inability to combine individual visual impressions into complete patterns;
the inability to recognize objects or their pictorial representations or the inability to draw or
copy them
● Visual form agnosia: a severe inability to recognize line drawings of objects
● Optic ataxia: a deficit in visually guided hand movements
● Balint’s syndrome: disordered control of gaze, impaired visual attention and optic ataxia
● Verschil rechter- en linkerhersenhelft
○ Rechter: gespecialiseerd in gezichtsherkenning
○ Linker: gespecialiseerd in taalgerelateerde visuele verwerking
● Apperceptive agnosia: patiënt kan niet kopiëren, matchen of benoemen
○ Simultaanagnosie: maar één object tegelijk waarnemen
○ Bilaterale occipitale schade
● Associative agnosia: niet benoemen, maar wel tekenen
○ Schade in anterieure temporale lob
● Prosopagnosia: onvermogen om gezichten te herkennen
○ Bilaterale occipitotemporale schade
● Alexia: onvermogen om woorden te lezen
○ Schade aan linker fusiforme en linguale gyrus
● Visuospatial agnosia: problemen met ruimtelijke oriëntatie en herkennen van landmarks
(topografische desoriëntatie)
○ Schade aan rechter mediale occipitotemporale regio
→ Visuele agnosieën treden meestal op bij schade aan ventrale visuele route
3
, Literatuur 3 - The parietal lobes
● Gebied PG en de STS bevatten polymodal cells, die reageren op meerdere zintuiglijke
inputs
○ PG is asymmetrisch → grotere omvang in rechter hemisfeer
● Belangrijkste verbindingen anterior parietal cortex
1) Area PE: begeleiding van beweging door informatie over de positie van ledematen te
leveren
2) Area PF: draagt bij aan motorische controle (plannen en coördineren)
3) Area PG: parieto-temporo-occipital crossroad, speelt belangrijke rol in ruimtelijke
oriëntatie
4) Relatie tussen Posterior Parietal Cortex en Prefrontal Cortex: ruimtelijke
verwerking en cognitieve controle
● Dorsal stream: “where” pathway → “how” pathway
1) Parieto-premotor pathway: de primaire “how” pathway → visuomotorische controle,
onbewuste visuospatial behavior
2) Parieto-prefrontal pathway: visuospatial function → visuospatial working memory,
complexe visuele verwerking en besluitvorming obv ruimtelijke informatie
3) Parieto-medial temporal pathway: spatial navigation
→ Doel: sturen van visuospatial gedrag via motorische output
● Twee zones van parietal lobe
1) Anterior parietal zone: verwerkt somatosensory perceptie en sensaties
2) Posterior parietal zone: integreert somatosensory, visual en andere sensorische
informatie (voornamelijk voor bewegingscontrole)
○ Posterior parietal cortex: mental imagery
● Er bestaan wss meerdere neurale representaties van ruimte, die variëren op twee manieren
1) Gedragsgericht
2) Complexiteit
→ Parietal lobe speelt cruciale rol in integreren van sensorische input om zowel directe
motorische acties als hogere-orde ruimtelijke representaties te ondersteunen
● De manier waarop informatie wordt gecodeerd, hangt af van het doel
1) Object recognition: object-centered benadering waarbij vorm, grootte, kleur en
relatieve locatie belangrijk zijn → temporal lobe (STS en hippocampus)
2) Movement guidance: viewer-centered processing is essentieel voor visuomotor
control → posterior parietal cortex berekent continu de locatie, oriëntatie en
bewegingen van objecten tov waarnemer
3) Sensorimotor transformation: combineren van sensorische feedback met
motorische plannen → posterior parietal cortex (parietal reach region)
4) Spatial navigation: “cognitive spatial map” en route knowledge → medial parietal
region (MPR)
● Theorie over parietale-lobfunctie: herkennen van objecten en aansturen van beweging
● Patiënten met posterior parietal lesions hebben moeite met
○ Onderscheid tussen links en rechts
○ Mental manipulation
● Drie extra symptomen van parietal-lobe schade: arithmetic (falen bij complexere
berekeningen), language (moeite met syntax) en movement sequences (moeite met
kopiëren van bewegingsreeksen)
● Somatosensory symptoms of parietal lesions (postcentral gyrus en PE en PF)
○ Verhoogde somatosensory thresholds, verminderd position sense, problemen met
stereognosis (tactiele perceptie)
○ Afferent paresis: onhandige finger movements
○ Astereognosis: onvermogen om objecten te herkennen via aanraking
4
Literatuur 1 - Organization of the motor system
● Neocorticale gebieden die betrokken zijn bij skilled movements
1) Posterior cortex: bewegingsdoelen, provides sensory
information to the frontal cortex
2) Prefrontal cortex: plans movements
3) Premotor cortex: organizes movement sequences
4) Primary motor cortex: produces specific movements
● Twee routes voor actie
1) Eenvoudige bewegingen: uitgevoerd door premotor en motor cortex
2) Geplande bewegingen: via temporal en prefrontal cortex, gevolgd door uitvoering in
premotor en motor cortex
● Kenmerken motor homunculus
○ Is ondersteboven georganiseerd
○ Disproportionele lichaamsdelen → grote hersengebieden controleren lichaamsdelen
met fijne motoriek, kleine hersengebieden reguleren lichaamsdelen met grove
motoriek
● Dubbele route die complexe acties mogelijk maakt
1) Visuele cortex: bepaalt locatie en vorm
2) Pariëtale cortex: bepaalt lichaamsdeel dat contact maakt
3) Motor cortex: coördineert arm- en handbewegingen en stuurt beweging naar de
spinale banen
● Verschil premotor en M1
○ Premotor cortex: coördinatie van complementaire bewegingen
○ M1: controleert specifieke bewegingen
● Mirror neuronen in de ventrale premotor cortex
○ Begrijpen van andermans acties
○ Zelfbewustzijn, sociale cognitie en intentie herkenning
○ Taalontwikkeling
○ Controle van Brain-Computer Interfaces (BCI’s)
● Brainstem: informatie over houding, balans en autonome functies
○ Verschil neocortex: regelt gehele lichaamsbewegingen, ipv fijne bewegingen
○ Coördineert ook bewegingen voor eten, drinken, voortplanting, lopen, etc.
● Basal ganglia
○ Schade caudate putamen → hyperkinetische symptomen (involuntary and
exaggerated movements) → Huntington & Tourette
○ Schade input basal ganglia → hypokinetische symptomen (difficulty making
movements) → Parkinson
○ Reguleert de kracht van bewegingen
○ Beïnvloedt motor cortex via twee paden
1) Inhibitory (direct pathway): remt GPi → meer beweging
2) Excitatory (indirect pathway): activeert GPi en remt thalamus → minder
beweging
○ Deep brain stimulation van GPi: vermindert spierstijfheid en verbetert bewegingen
bij Parkinsonpatiënten
● Cerebellum
○ Verwerven en behouden van motorische vaardigheden
○ Betrokken bij balans, oogbewegingen en coördinatie
○ Twee functies
1) Timing
2) Bewegingsnauwkeurigheid: vergelijkt de bedoelde beweging met de
werkelijke beweging en stuurt correcties naar motor cortex
1
, ○ Helpt bij combineren van bewegingen
○ Speelt een rol in foutcorrectie en verbetering
Literatuur 2 - The occipital lobe
● Eerst werd gedacht dat de visual cortex hiërarchisch georganiseerd was (V1 → V2 → V3),
maar dit was te simplistisch
● Distributed hierarchical process: meerdere parallelle en onderling verbonden paden zijn op
elk niveau actief
● V1 en V2: zijn functioneel heterogeen en verwerken kleur, vorm en beweging, voordat deze
informatie wordt doorgestuurd naar gespecialiseerde gebieden
● V3: vormwaarneming
● V4: kleurwaarneming
● V5 (MT): bewegende objecten
● Twee hoofdroutes
1) Dorsal stream (pariëtale route): visuele geleiding van beweging
2) Ventral stream: inferior temporal pathway en STS pathway; betrokken bij object
perception en bepaalde soorten bewegingen
● Visuele verwerking gaat verder in pariëtale, temporale en frontale lobben
● Ventral stream (objectherkenning)
○ EBA en FBA: lichaamsdelen
○ FFA: gezichtsherkenning
○ STSp: bewegende lichamen
○ PPA: lay-out en uiterlijk van omgevingen
● Dorsal stream (visie voor actie)
○ LIP: oogbewegingen
○ AIP en PRR: grijpen en objectgerichte acties
● Visuele verwerking bestaat uit 5 hoofdcategorieën
1) Vision for action: visuele begeleiding van beweging
○ Vindt plaats in pariëtale visuele gebieden binnen dorsal stream
2) Action for vision: oogbewegingen en actieve verkenning
3) Visual recognition: herkenning van objecten, gezichten en scènes
4) Visual space: ruimtelijke verwerking en dieptewaarneming
○ Egocentric space: locatie van objecten tov het individu → pariëtale visuele
gebieden binnen dorsal stream
○ Allocentric space: locatie van objecten tov elkaar → temporale lobben
5) Visual attention: selecteren van relevante visuele informatie
○ Bewegingssturing: pariëtale lob
○ Objectherkenning: temporale lob
● Twee hoofdwegen van visuele verwerking → Milner-Goodale model
1) Dorsal stream (V1 → pariëtale lob): visueel gestuurde bewegingen en ruimtelijke
verwerking
2) Ventral stream (V1 → temporale lob): objectherkenning en perceptie
● “Derde stream”: superior temporal sulcus (STS) stream → integreert sensorische
informatie
○ Belangrijk voor: biological motion, visuospatiële relaties in een scène en interactie
tussen de dorsal en ventral streams
● Top-down predictions: de hersenen gebruiken continu herinneringen aan eerdere
ervaringen om huidige sensorische info te interpreteren en de nabije toekomst te voorspellen
○ Prefrontale cortex: visuele verwerking versnellen door verwachtingen en eerdere
ervaringen te integreren
● Schade aan V1 beïnvloedt beide ogen, terwijl schade aan de retina of oogzenuw alleen één
oog aantast
2
, ● Visuele stoornissen
○ Monocular blindness: verlies van zicht in één oog door schade aan retina of
oogzenuw
○ Bitemporal hemianopia: verlies van beide temporale gezichtsvelden door schade
aan mediale optische chiasma (bv door tumor in hypofyse)
○ Nasal hemianopia: verlies van één nasaal gezichtsveld door schade aan laterale
optische chiasma
○ Homonymous hemianopia: verlies van een gehele visuele helft voor volledige
laesies van optische tractus, laterale geniculate nucleus of V1
○ Quadrantanopia: verlies van één kwart van het visuele veld door gedeeltelijke
schade aan V1
○ Scotoma: kleine blinde vlekken door kleine occipitale laesies. Worden vaak niet
opgemerkt doordat
- Nystagmus (kleine, onbewuste oogbewegingen) ervoor zorgt dat de blinde
vlekken constant verschuiven
- De hersenen visuele gaten opvullen met de omringende achtergrond
○ Macular Sparing: centrale visuele veld blijft intact bij schade aan occipitale lob. Kan
te maken hebben met
- Dubbele vasculaire toevoer
- Bilaterale projectie van fovea
Damage to the retina or the axons of the retinal ganglion cells forming the optic nerve
produce deficits specific to one eye. Once the optic nerves enter the brain and the information
from the two eyes merges, disorders of vision affect information from both eyes and are
related to a visual field rather than to an eye
● Blindsight: het vermogen om visuele stimuli te detecteren of erop te reageren zonder
bewuste visuele ervaring (vaak door schade aan V1)
● Cortical blindness: volledig verlies van bewuste visuele waarneming door schade aan
primaire visuele cortex (V1) in beide hemisferen
● Visual agnosia: an inability to combine individual visual impressions into complete patterns;
the inability to recognize objects or their pictorial representations or the inability to draw or
copy them
● Visual form agnosia: a severe inability to recognize line drawings of objects
● Optic ataxia: a deficit in visually guided hand movements
● Balint’s syndrome: disordered control of gaze, impaired visual attention and optic ataxia
● Verschil rechter- en linkerhersenhelft
○ Rechter: gespecialiseerd in gezichtsherkenning
○ Linker: gespecialiseerd in taalgerelateerde visuele verwerking
● Apperceptive agnosia: patiënt kan niet kopiëren, matchen of benoemen
○ Simultaanagnosie: maar één object tegelijk waarnemen
○ Bilaterale occipitale schade
● Associative agnosia: niet benoemen, maar wel tekenen
○ Schade in anterieure temporale lob
● Prosopagnosia: onvermogen om gezichten te herkennen
○ Bilaterale occipitotemporale schade
● Alexia: onvermogen om woorden te lezen
○ Schade aan linker fusiforme en linguale gyrus
● Visuospatial agnosia: problemen met ruimtelijke oriëntatie en herkennen van landmarks
(topografische desoriëntatie)
○ Schade aan rechter mediale occipitotemporale regio
→ Visuele agnosieën treden meestal op bij schade aan ventrale visuele route
3
, Literatuur 3 - The parietal lobes
● Gebied PG en de STS bevatten polymodal cells, die reageren op meerdere zintuiglijke
inputs
○ PG is asymmetrisch → grotere omvang in rechter hemisfeer
● Belangrijkste verbindingen anterior parietal cortex
1) Area PE: begeleiding van beweging door informatie over de positie van ledematen te
leveren
2) Area PF: draagt bij aan motorische controle (plannen en coördineren)
3) Area PG: parieto-temporo-occipital crossroad, speelt belangrijke rol in ruimtelijke
oriëntatie
4) Relatie tussen Posterior Parietal Cortex en Prefrontal Cortex: ruimtelijke
verwerking en cognitieve controle
● Dorsal stream: “where” pathway → “how” pathway
1) Parieto-premotor pathway: de primaire “how” pathway → visuomotorische controle,
onbewuste visuospatial behavior
2) Parieto-prefrontal pathway: visuospatial function → visuospatial working memory,
complexe visuele verwerking en besluitvorming obv ruimtelijke informatie
3) Parieto-medial temporal pathway: spatial navigation
→ Doel: sturen van visuospatial gedrag via motorische output
● Twee zones van parietal lobe
1) Anterior parietal zone: verwerkt somatosensory perceptie en sensaties
2) Posterior parietal zone: integreert somatosensory, visual en andere sensorische
informatie (voornamelijk voor bewegingscontrole)
○ Posterior parietal cortex: mental imagery
● Er bestaan wss meerdere neurale representaties van ruimte, die variëren op twee manieren
1) Gedragsgericht
2) Complexiteit
→ Parietal lobe speelt cruciale rol in integreren van sensorische input om zowel directe
motorische acties als hogere-orde ruimtelijke representaties te ondersteunen
● De manier waarop informatie wordt gecodeerd, hangt af van het doel
1) Object recognition: object-centered benadering waarbij vorm, grootte, kleur en
relatieve locatie belangrijk zijn → temporal lobe (STS en hippocampus)
2) Movement guidance: viewer-centered processing is essentieel voor visuomotor
control → posterior parietal cortex berekent continu de locatie, oriëntatie en
bewegingen van objecten tov waarnemer
3) Sensorimotor transformation: combineren van sensorische feedback met
motorische plannen → posterior parietal cortex (parietal reach region)
4) Spatial navigation: “cognitive spatial map” en route knowledge → medial parietal
region (MPR)
● Theorie over parietale-lobfunctie: herkennen van objecten en aansturen van beweging
● Patiënten met posterior parietal lesions hebben moeite met
○ Onderscheid tussen links en rechts
○ Mental manipulation
● Drie extra symptomen van parietal-lobe schade: arithmetic (falen bij complexere
berekeningen), language (moeite met syntax) en movement sequences (moeite met
kopiëren van bewegingsreeksen)
● Somatosensory symptoms of parietal lesions (postcentral gyrus en PE en PF)
○ Verhoogde somatosensory thresholds, verminderd position sense, problemen met
stereognosis (tactiele perceptie)
○ Afferent paresis: onhandige finger movements
○ Astereognosis: onvermogen om objecten te herkennen via aanraking
4
