Aufmerksamkeits- und Erregungssysteme

Aufmerksamkeits- und Erregungssysteme bestimmen das allgemeine Aktivierungsniveau des Gehirns und priorisieren selektiv verhaltensrelevante Informationen. Erregung (Arousal) spiegelt den globalen Zustand von Wachheit und Aufmerksamkeit wider, der durch aufsteigende Hirnstamm- und Hypothalamussysteme aufrechterhalten wird, während Aufmerksamkeit die Mechanismen umfasst, die zwischen konkurrierenden Inputs auswählen und die Verarbeitung auf Ziele ausrichten.

Definition

Erregung (Arousal) ist der globale Zustand physiologischer und kortikaler Aktivierung, der Wachheit und Reaktionsfähigkeit zugrunde liegt und durch die aufsteigenden retikulären und neuromodulatorischen Systeme reguliert wird; Aufmerksamkeit ist die Menge selektiver Mechanismen, durch die das Nervensystem bestimmte Informationsquellen gegenüber anderen für die weitere Verarbeitung priorisiert.

Scope

Dieser Eintrag behandelt das aufsteigende Erregungssystem, das die Wachheit steuert, und die Aufmerksamkeitsnetzwerke, die Informationen auswählen, einschließlich der Unterscheidung zwischen zielgerichteter und stimulusgesteuerter Aufmerksamkeit. Er dient als Referenz und Bildungsressource und befasst sich nicht mit der Diagnose oder Behandlung von Aufmerksamkeits-, Erregungs- oder Bewusstseinsstörungen.

Core questions

• Wie wird der globale Zustand von Wachheit und kortikaler Aktivierung erzeugt und aufrechterhalten?
• Wie wählt das Gehirn relevante Informationen aus konkurrierenden Inputs aus?
• Wie unterscheiden sich zielgerichtete und stimulusgesteuerte Formen der Aufmerksamkeit in ihren neuronalen Substraten?
• Wie hängen Aufmerksamkeit und Erregung miteinander zusammen?

Key concepts

• Aufsteigendes retikuläres Aktivierungssystem
• Wachheit und kortikale Aktivierung
• Zielgerichtete (Top-down) Aufmerksamkeit
• Stimulusgesteuerte (Bottom-up) Aufmerksamkeit
• Dorsale und ventrale Aufmerksamkeitsnetzwerke
• Neuromodulatorische Erregungssysteme

Key theories

Zwei Aufmerksamkeitsnetzwerke (dorsal und ventral)

Corbetta und Shulman schlugen vor, dass Aufmerksamkeit durch ein dorsales frontoparietales Netzwerk, das willentliche, zielgerichtete Orientierung vermittelt, und ein stärker ventrales, rechtslateralisiertes Netzwerk, das saliente oder unerwartete Reize erkennt und die Aufmerksamkeit neu ausrichtet, unterstützt wird.

Mechanisms

Erregung hängt von aufsteigenden Projektionen von der retikulären Formation des Hirnstamms und den assoziierten neuromodulatorischen Kernen zum Thalamus und Kortex ab; Moruzzi und Magoun zeigten, dass die Stimulation der retikulären Formation des Hirnstamms eine kortikale Aktivierung der Art hervorruft, die im Wachzustand beobachtet wird, wodurch das aufsteigende retikuläre Aktivierungssystem definiert wurde. Hypothalamische Schaltkreise, zusammengefasst von Saper und Kollegen, regulieren den Wechsel zwischen Wachheit und Schlaf und prägen die zirkadiane Struktur der Erregung. Aufmerksamkeit operiert auf diesem Hintergrundzustand: Posner und Petersen skizzierten trennbare Aufmerksamkeitsfunktionen, Knudsen organisierte Aufmerksamkeit in fundamentale Komponenten wie Arbeitsgedächtnis, kompetitive Selektion, Top-down-Sensitivitätskontrolle und Salienzfilterung, und Corbetta und Shulman unterschieden ein dorsales Netzwerk für die willentliche Orientierung von einem ventralen Netzwerk zur Erkennung salienter Ereignisse.

Clinical relevance

Erregungsstörungen reichen vom Koma bis zu Schlaf- und Wachstörungen, während Aufmerksamkeitsstörungen Neglect nach parietalen Schäden und klinische Aufmerksamkeitsdefizitsyndrome umfassen, sodass die normale Organisation dieser Systeme für die klinische Neurologie und Psychiatrie von zentraler Bedeutung ist. Dieser Eintrag beschreibt diese normale Organisation zu Bildungszwecken und ist keine Grundlage für die Diagnose oder Behandlung jeglicher Erkrankungen.

Evidence & guidelines

Das Verständnis von Erregung und Aufmerksamkeit basiert auf Läsions- und Stimulationsstudien, Elektrophysiologie und menschlicher Neurobildgebung. Das Konzept der aufsteigenden Erregung leitet sich von Moruzzi und Magoun ab, die hypothalamische Schlaf-Wach-Kontrolle von der von Saper und Kollegen zusammengefassten Arbeit, und die Netzwerkarchitektur der Aufmerksamkeit von den Rahmenwerken von Posner und Petersen, Knudsen sowie Corbetta und Shulman.

History

Das moderne Verständnis der Erregung begann mit Moruzzi und Magouns Demonstration des aufsteigenden retikulären Aktivierungssystems im Jahr 1949. Die kognitive Neurowissenschaft der Aufmerksamkeit entwickelte sich ab den 1980er Jahren, mit Posner und Petersens einflussreicher Zerlegung der Aufmerksamkeit in trennbare Systeme, und wurde durch die menschliche Neurobildgebung zu Corbetta und Shulmans dorsaler und ventraler Netzwerkerklärung und Knudsens Komponentenrahmen erweitert, während hypothalamische Schlaf-Wach-Schaltkreise die Zustandssteuerungsseite der Erregung klärten.

Key figures

• Giuseppe Moruzzi
• Horace Magoun
• Michael Posner
• Maurizio Corbetta
• Clifford Saper

Seminal works

• moruzzi-magoun-1949
• posner-petersen-1990
• corbetta-shulman-2002

Frequently asked questions

Wie unterscheiden sich Aufmerksamkeit und Erregung?

Erregung (Arousal) ist das globale Niveau von Wachheit und kortikaler Aktivierung, das die allgemeine Reaktionsfähigkeit des Gehirns bestimmt, während Aufmerksamkeit die selektive Priorisierung bestimmter Informationen ist; Aufmerksamkeit operiert vor dem Hintergrundzustand, der durch Erregung etabliert wird.

Was ist der Unterschied zwischen Top-down- und Bottom-up-Aufmerksamkeit?

Top-down- (zielgerichtete) Aufmerksamkeit lenkt die Verarbeitung willentlich auf aufgabenrelevante Informationen und ist mit einem dorsalen frontoparietalen Netzwerk assoziiert, während Bottom-up- (stimulusgesteuerte) Aufmerksamkeit von salienten oder unerwarteten Ereignissen erfasst wird und mit einem stärker ventralen Netzwerk assoziiert ist, wie von Corbetta und Shulman beschrieben.