Cognitive Representations in the Sensory and Memory Systems of the Human Brain : Evidence from Brain Damage and MEG

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, käyttäytymistieteellinen tiedekunta, käyttäytymistieteiden laitos fi
dc.contributor Helsingfors universitet, beteendevetenskapliga fakulteten, institutionen för beteendevetenskaper sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Behavioural Sciences, Institute of Behavioural Sciences, Psychology en
dc.contributor Johns Hopkins University, Department of Cognitive Science, MD, USA en
dc.contributor.author Valtonen, Jussi
dc.date.accessioned 2016-05-09T05:45:11Z
dc.date.available 2016-05-06 fi
dc.date.available 2016-05-09T05:45:11Z
dc.date.issued 2016-05-16
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-2162-2 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/161456
dc.description.abstract Cognitive representations are constructed internally of events and objects in the outside world. The exact nature of these representations, however, is not fully understood. Studies of cognitive deficits, electromagnetic recordings of brain activity and functional neuroimaging provide complementary means for investigating these representations and their neural basis at multiple levels of analysis. This thesis combined experimental data collected using multiple methods to study cognitive representations and their neural basis in visual information processing and memory. The aim of the thesis was both to collect new empirical evidence to inform current theories of vision and memory, and to use these studies to discuss methodological issues in cognitive neuroscience. The thesis consists of four empirical studies. Studies I-II investigated how spatial information about the orientation of objects is represented in the visual system. Study I was conducted with an individual with a cognitive impairment in visual processing, patient BC. Experimental results from BC showed that spatial orientation is represented compositionally in the visual system, such that the direction of a line orientation s tilt from a vertical mental reference meridian is coded independently of the magnitude of angular displacement. Further, the cognitive locus of impairment suggested that these representations are maintained at a supra-modal level. Based on experimental evidence from BC and other patients with cognitive deficits in spatial processing, a theoretical framework, the co-ordinate system hypothesis of orientation representation (COR), was proposed in Study II for interpreting orientation errors. Studies III-IV investigated the neural basis for the acquisition of new memory representations in the brain. The medial temporal lobe (MTL) is known to be crucial for declarative memory, but how other brain areas outside the MTL interact to support the construction of new memory representations is not fully understood. Study III investigated new memory acquisition in an amnesic individual, LSJ, who has suffered extensive bilateral MTL damage, including the near-complete destruction of the hippocampus. The results showed that non-hippocampal structures can support acquisition of new long-term memory representations in a context cognitively more complex than has previously been demonstrated. Study IV investigated memory acquisition in neurologically healthy adults using whole-head magnetoencephalography (MEG). The results showed that during the acquisition of declarative-memory representations, the feature analysis systems in different sensory modalities interact at a level as early as that of the sensory cortices. Together, the results of Studies III and IV demonstrate that several different non-hippocampal and non-MTL structures interact with the MTL/hippocampal memory system at multiple processing levels to support acquisition of memory representations in the intact human brain. Methodological questions about converging evidence and multiple levels of analysis in cognitive neuroscience are discussed in light of the four empirical studies. en
dc.description.abstract Aivoissa muodostetaan kognitiivisia edustumia ulkomaailmasta. Näiden edustumien luonnetta ei kuitenkaan täysin tunneta. Näitä edustumia ja niiden hermostollista perustaa voidaan tutkia toisiaan täydentävillä keinoilla, joihin kuuluvat kognitiivisista häiriöistä kärsivien yksilöiden kokeelliset tutkimukset, aivojen toiminnan elektromagneettiset mittaukset ja toiminnalliset aivokuvantamismenetelmät. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kognitiivisia edustumia ja niiden hermostollista perustaa aivojen näkö- ja muistijärjestelmissä kokeellisen aineiston avulla, joka hankittiin toisiaan täydentävillä menetelmillä. Väitöskirjan tavoitteena oli sekä hankkia uutta empiiristä tietoa näköjärjestelmästä ja muistista että käyttää osatutkimuksia kontekstina metodologisten kysymysten pohtimiseen kognitiivisessa neurotieteessä. Väitöskirja koostuu neljästä osatutkimuksesta. Osatutkimuksissa I-II selvitettiin, miten avaruudellinen tieto esineiden orientaatiosta on edustettuna näköjärjestelmässä. Koehenkilönä osatutkimuksessa I oli potilas BC, joka kärsii näköinformaation käsittelyyn vaikuttavasta kognitiivisesta häiriöstä. Kokeelliset tulokset potilas BC:ltä osoittivat, että avaruudellinen orientaatio on näköjärjestelmässä edustettuna kompositionaalisesti siten, että viivaorientaation kallistussuunta pystysuorasta mielensisäisestä meridiaanista on edustettu kallistuskulmasta riippumatta. Häiriön kognitiivinen locus viittasi siihen, että edustumat ovat supramodaalisia eli useita aistipiirejä kattavia. Osatutkimuksessa II potilas BC:n ja muiden kognitiivisista häiriöistä kärsivien potilaiden koetulosten perusteella laadittiin teoreettinen viitekehys, orientaatioedustumien koordinaatistohypoteesi COR, jonka avulla orientaatiovirheitä voidaan tulkita. Osatutkimuksissa III-IV selvitettiin hermostollisia mekanismeja, joiden varassa uusia muistiedustumia muodostetaan. Mediaalinen temporaalilohko (MTL) tiedetään deklaratiiviselle muistille ratkaisevan tärkeäksi, mutta MTL:n ja muiden aivoalueiden välistä yhteistyötä uusia muistiedustumia muodostettaessa ei täysin tunneta. Osatutkimuksessa III uusien muistiedustumien muodostumista tutkittiin vakavasta muistihäiriöstä kärsivällä potilaalla LSJ:llä, jolla on laajoja MTL-alueen molemminpuolisia vaurioita ja jonka hippokampus on lähes täydellisesti tuhoutunut. Tulokset osoittivat, että uusien pitkäkestoisten muistiedustumien muodostuminen on mahdollista ei-hippokampaalisten rakenteiden varassa kognitiivisesti monimutkaisemmissa tehtäväympäristöissä kuin aiemmin on osoitettu. Osatutkimuksessa IV muistiedustumien muodostumista tutkittiin neurologisesti terveillä koehenkilöillä käyttämällä magnetoenkefalografiaa (MEG:tä). Tulokset osoittivat, että deklaratiivisia muistiedustumia muodostettaessa eri aistimodaliteettien piirreanalyysijärjestelmät vaikuttavat toisiinsa niinkin varhain kuin sensoristen aivokuorenalueiden tasolla. Kokonaisuutena osatutkimusten III-IV tulokset osoittavat, että ei-hippokampaaliset ja MTL:n ulkopuoliset järjestelmät aivoissa tekevät hippokampuksen ja MTL-alueiden kanssa yhteistyötä useilla eri prosessointitasoilla, kun uusia muistiedustumia muodostetaan. Kognitiivisen neurotieteen metodologisia kysymyksiä pohditaan väitöskirjan neljän empiirisen osatutkimuksen valossa eri selitystasojen ja toisiaan täydentävien tutkimustulosten näkökulmista. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-2161-5 fi
dc.relation.isformatof Unigrafia, Helsinki: Helsingin yliopisto, 2016, Studies in Psychology. 1798-842X fi
dc.relation.ispartof Studies in Psychology fi
dc.relation.ispartof URN:ISSN:1798-842X fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject psykologia fi
dc.title Cognitive Representations in the Sensory and Memory Systems of the Human Brain : Evidence from Brain Damage and MEG en
dc.title.alternative Kognitiiviset edustumat ihmisaivojen aisti- ja muistijärjestelmissä fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths McCloskey, Michael
dc.ths Alho, Kimmo
dc.ths Tiitinen, Hannu
dc.opn Leek, E. Charles
dc.type.dcmitype Text

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
cognitiv.pdf 1.308Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record