Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Funció Cerebral Humana: Ones Cerebrals

Codi de l'assignatura: 568690

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Carles Enric Escera Mico

Departament: Departament de Psicologia Clínica i Psicobiologia

crèdits: 2,5

Programa únic: S

 

 

Consideracions prèvies

 

L’electroencefalograma (EEG) humà es va descobrir l’any 1929 per Hans Berger a Alemanya, però no ha estat fins a principis del XXI que no se li ha reconegut un paper destacat per a entendre la funció cerebral humana. Històricament, l’EEG va esdevenir una eina clínica per al diagnòstic de l’epilèpsia, la classificació de les fases del son i la certificació de la mort cerebral, i amb el desenvolupament dels anomenats potencials evocats extrets de l’EEG mitjançant tècniques d’amitjanat, per a la detecció de l’esclerosi múltiple (potencials evocats visuals) i el cribatge auditiu neonatal universal (potencials evocats auditius de tronc cerebral). Durant els anys 60 i 70 es va viure una eclosió d’estudis cognitius amb el “descobriment” de molts dels anomenats “components” cognitius dels potencials evocats (entre els més coneguts, P300, CNV, MMN), associats a l’atenció el llenguatge, la memòria o la presa de decisions, però les tècniques de neuroimatge els van arraconar durant la dècada dels 80 i els 90. Tanmateix, la funció cerebral humana no es pot entendre ni explicar sense la seva dimensió temporal, en l’escala del mil·lisegon, que li és intrínseca; i així, la recerca en neurociència del segle XXI va retornar l’EEG al lloc preeminent que li correspon no ja com a eina d’estudi sinó com a finestra als processos intrínsecs que la fan possible: les oscil·lacions cerebrals i la seva sincronització en xarxes neuronals distribuïdes. El curs repassa aquest decurs històric i presenta els principis bàsics per a l’estudi de la funció cerebral humana a partir de registres EEG i anàlisi dels seus components oscil.latoris i de potencials evocats cognitius.

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 62,5

 

Activitats presencials i/o no presencials

14

 

-  Teoria

Presencial i no presencial

 

10

 

-  Seminari

Presencial i no presencial

 

4

Treball tutelat/dirigit

24

Aprenentatge autònom

24,5

 

 

Competències que es desenvolupen

 

Les competències que ha d’atorgar aquest curs a l’estudiant s’emmarquen en el conjunt de competències comuns a tot el Màster de Neurociències, de les quals en destaquem les següents com a més específiques i rellevants d’aquest curs:

[CE6] Adquirir l’habilitat per a interpretar registres electrofisiològics, cel·lulars i cerebrals,

[CE7] Descriure l’aplicació dels mètodes analítics de la neuroimatge,

[CE13] Posseir coneixements de les bases anatòmiques i funcionals dels processos cognitius, i

[CE14] Saber analitzar els registres de les funcions cognitives

Com a competències pròpies del curs, és pretén que l’estudiant sàpiga relacionar els registres d’activitat elèctrica (i magnètica) cerebrals amb els seus correlats neurofisiològics en neurones individuals o en petites xarxes neuronals, i que se sàpiga donar compte de com aquesta activitat dóna lloc a les funcions cognitives.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

  1. Donar a conèixer l’origen fisiològic i la metodologia per a l’enregistrament i anàlisi de l’activitat elèctrica (i magnètica) cerebral.
  2. Demostrar que la dimensió temporal és intrínseca a la funció cerebral humana i per tant capital per a la comprensió d’aquesta.
  3. Il·lustrar com es pot explicar la funció cerebral humana a partir de l’estudi de les ones cerebrals.
  4. Relacionar l’estudi de l’activitat elèctrica cerebral humana amb l’estudi de l’activitat fisiològica de neurones individuals o petites xarxes neuronals en models animals.
  5. Mostrar que la sincronització de l’activitat neuronal és un mecanisme bàsic de la funció cerebral humana.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Principis emergents en funció cerebral humana: mòdul, representació cerebral, xarxes neuronals; cognició subcortical

2. Oscil.lacions i sincronització neuronals

3. EEG/MEG: neurofísica; generadors cerebrals; consideracions metodològiques

4. Potencials evocats

5. Ones cerebrals i cognició

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Classes teòriques. Consistiran en presentacions magistrals –tot i que es fomentarà la participació de l’estudiant en les sessions- sobre el temari del programa impartides pels professors de l’assignatura o per investigadors convidats.

Seminari/"Journal Club". Individualment o en grup (en funció del nombre d’alumnes del curs), es farà una presentació d’un treball científic per a la seva discussió pel grup de classe (4 hores).

Activitat tutelada 1. Preparació del seminari: Cal que l’estudiant seleccioni un informe científic i en prepari una presentació, amb l’ajut de bibliografia complementària, per a la seva discussió a classe, sota la supervisió i tutela del professor.

Activitat tutelada 2. Preparació de les pràctiques de laboratori: Cal que l’estudiant es familiaritzi amb l’entorn del laboratori i els elements i aparells que el conformen, així com el diferent programari utilitzat i els protocols i tasques més comuns per a l’adquisició i anàlisi de l’EEG, amb l’ajut de la documentació que se li facilitarà i sota la supervisió i tutela del professor.

 

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

S’avaluaran els coneixements teòrics i pràctics adquirits, l’assistència a classe i la participació en les activitats proposades així com les habilitats assolides, a través dels següents elements:

  • Prova d’elecció múltiple (15 ítems amb 4 opcions de resposta; cada resposta errònia descompta 0,33 punts del sumatori de respostes correctes; cal obtenir almenys 4,0 punts per poder fer mitjana amb els altres elements d’avaluació): 60%
  • Assistència i participació: 20%
  • Presentació del seminari i/o treball escrit: 20%

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

Llibres de referència

Buzsáki, G. (2006). Rhythms of the brain. New York: Oxford University Press.

Handy, T.C. (Ed.)(2005). Event-related potentials. A methods  handbook. Cambridge, MA: The MIT Press.

Luck, S.J. & Kappenman, E.S. (2012). The Oxford Handbook of event-related potential components.New York: Oxford University Press.

Nunez, P.L. & Srinivasan, R. (2006). Electric fields of the brain. New York: Oxford University Press.

Picton, T.W. (2011). Human auditory evoked potentials. San Diego, CA: Plural Publishing Inc.

Sanei, S. & Chambers, J.A. (2007). EEG signal processing. West Sussex (England): John Wiley & Sons.

 

Tema 1

 Elbert, T. Pantev, C., Wienbruch, C., Rockstroh, B., & Taub, E. (1995). Increased cortical representation of the fingers of the left hand in string players. Science, 270, 305-307.

 [KEY] Park, H. J., & Friston, K. (2013). Structural and functional brain networks: from connections to cognition. Science, 342, 1238411.

Quian Quiroga, R., Reddy, L., Kreiman, G., Koch, C., & Fried, I. (2005). Invariant visual representation by single neurons in the human brain. Nature 435, 1102–1107.

  Enllaç

Tema 2

Arnal, L.H. & Giraud, A-L. (2012). Cortical oscillations and sensory predictions. Trends in Cognitive Sciences, 16(7), 390-398.

[KEY ]Fries, P. (2005). A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence. Trends in Cognitive Sciences, 9(10), 474-480.  .

Fiebelkorn, I. C., & Kastner, S. (2019). A rhythmic theory of attention. Trends in Cognitive Sciences, 23(2), 87-101. 

Haegens, S., & Golumbic, E. Z. (2018). Rhythmic facilitation of sensory processing: A critical review. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 86, 150-165. 

Poeppel, D., & Assaneo, M.F. (2020). Speech rhythms and their neural foundations. Nature Review Neuroscience, 21, 322–334.

  Enllaç

Tema 3

Gross, J. Baillet, S., Barnes, G.R., Henson, R.N., Hillebrand, A., & Jensen, O. (2013). Good practice for conducting and reporting MEG research. Neuroimage, 65, 349-363.

Ioannides, A.A. (2006). Magnetoencephalography as a research tool in neuroscience: state of the art. The Neuroscientist, 12:524-544.

[KEY] Jackson, A.F. & Bolger, D.J. (2014). The neurophysiological bases of the EEG and EEG measurement. A review for the rest of us. Psychophysiology, 51, 1061-1071.

[KEY] Keil, A., Debener, S., Gratton, G. et al., (2014). Committee report: Publication guidelines and recommendations for studies using electroencephalography and magnetoencephalography. Psychophysiology, 51, 1-21.

[KEY] Michel, C.M., Murray, M.M. (2012). Towards the utilization of EEG as a brain imaging tool. NeuroImage, 61, 371–385.

  Enllaç

Tema 4

[KEY] Luck, S. J. (2005). An introduction to event-related potentials and their neural origins. In: Luck, S. J. (2005). An introduction to the event-related potential technique. Cambridge, MA: MIT Press. pages 1-50.

Luck, S. J. (2005). An introduction to the event-related potential technique. Cambridge, MA: MIT Press.

  Enllaç

Tema 5

Costa-Faidella, J., Baldeweg, T., Grimm, S., & Escera, C. (2011). Interactions between “what” and “when” in the auditory system: temporal predictability enhances repetition suppression. Journal of Neuroscience, 31, 18590-18597.

Escera, C. (2017). The role of the auditory brain stem in regularity encoding and deviance detection. In: Kraus, N., Anderson, S., White-Schwoch, T., Fay, R. R., and Popper, A. N. (Eds.). The Frequency-following Response: A Window into Human Communication, (pp. 101-121). New York: Springer Nature.

Kraus, N., Anderson, S., White-Schwoch, T., Fay, R. R., and Popper, A. N. (Eds.). The Frequency-following Response: A Window into Human Communication, (pp. 101-121). New York: Springer Nature.

Parras, G.G., Nieto-Diego, J., Carbajal, G.V., Valdés-Baizabal, C., Escera. C., & Malmierca, M.S. (2017). Neurons along the auditory pathway exhibit a hierarchical organization of prediction error. Nature Communications, 8, 2148.

  Tema 5

Tema 6

Barceló, F., Escera, C., Corral, M.J. & Periáñez, J.A. (2006). Task switching and novelty processing activate a common neural network for cognitive control. Journal of Cognitive Neuroscience, 18, 1734-1748.

Costa-Faidella, J., Sussman, E., & Escera, C. (2017). Selective entrainment of brain oscillations drives auditory perceptual organization. Neuroimage, 159, 195-206.

Escera, C., Alho, K., Winkler, I. & Näätänen, R. (1998). Neural mechanisms of involuntary attention to acoustic novelty and change. Journal of Cognitive Neuroscience, 10, 590-604.

Kinght, R.T. (1996). Contribution of human hippocampal region to novelty detection. Nature, 383, 256-259.

Münte, T.F., Kohlmetz, C., Nager, W., & Altenmüller, E. (2001). Superior auditory spatial tuning in conductors. Nature, 409, 580.

Röder, B., Teder-Sälejärvi, W., Sterr, A., Rösler, Hillyard, S.A., Neville, H.J. (1999). Improved auditory spatial tuning in blind humans. Nature, 400, 162-166.

Cheour, M., Martynova, O., Näätänen, R. et al. (2002). Speech sounds learned by sleeping newborns. Nature, 415, 599-600.

Kraus N & White-Schwoch T. (2015.) Unraveling the biology of auditory learning: A cognitive-sensorimotor-reward framework. Trends in Cognitive Sciences, 19, 642-654.

Pulvermüller, F. & Fadiga, L. (2010). Active perception: sensorimotor circuits as a cortical basis for language. Nature Reviews Neurosciences, 11, 351-360.

Selinger, L., Zarnowiek, K., Via, M., Clemente, I.C., Escera, C. (2016). Involvement of the serotonin transporter gene in accurate subcortical speech encoding. Journal of Neuroscience, 36(42), 10782-10790.

Kraus N & White-Schwoch T. (2015.) Unraveling the biology of auditory learning: A cognitive-sensorimotor-reward framework. Trends in Cognitive Sciences, 19, 642-654.

Pulvermüller, F. & Fadiga, L. (2010). Active perception: sensorimotor circuits as a cortical basis for language. Nature Reviews Neurosciences, 11, 351-360.