Klinische neuropsychologie
Hoofdstuk 7
Ruimtelijke cognitie

Ruimtelijke cognitie: van perceptie tot actie

Ruimtelijke cognitie omvat verschillende vaardigheden. 1) Aandacht besteden aan verschillende locaties in de ruimte 2) Het integreren van visuele informatie 3) Het manipuleren van objecten in de ruimte (perceptueel en in het geheugen).

Ruimtelijke functies is niet één functiedomein. Het omvat waarneming, aandacht, geheugen, acties en handelingen.

Neurocognitieve processen die gespecialiseerd zijn in ruimtelijke cognitie moeten de volgende vragen kunnen oplossen. 1) Waar ben ik, en wat is de oriëntatie van mijn lichaamsdelen? 2) Waar zijn belangrijke voorwerpen in de omgeving in relatie tot mijzelf? 3) Waar bevinden deze voorwerpen zich in relatie tot elkaar? 4) Wat moet ik met deze voorwerpen doen? 5) Hoe moet ik dit doen?

Ruimtelijke perceptie

Op verschillende niveaus van de occipitaalkwam (V1, V2 en V3) zijn cellen te vinden die selectief gevoelig zijn voor de ruimtelijke oriëntatie van ene lijn of rand.

De ventrale stroom is vision-for-percpetion. De dorsale stroom is vision-for-action. De dorsale stroom geeft informatie direct door aan het motorische systeem voor online controle van reiken, grijpen en oogbewegen. Dit is waarschijnlijk een oversimplicatie.

Ruimtelijke aandacht

Ruimtelijke aandacht of oriëntatie is het vermogen om je aandacht te richten op stimuli in de ruimte. Soorten orienting zijn 1) Covert, stimulus-driven, stimuli trekken zelf de aandacht 2) Overt, aspecten van ruimtelijke aandacht die beroep doen op top-down processen of executieve functies.

Niet alleen het selecteren van stimuli in de ruimte ins belangrijk, maar ook het losmaken (disengagement) van de aandacht om deze naar een andere locatie te richten.

Ruimtelijke reprensentaties

Ruimtelijke informatie kan op verschillende manieren mentaal worden gerepresenteerd. Dit zijn: 1) Egocentrisch, als we als referentiekader onszelf als ‘waarnemer’ nemen. Informatie in de ruimte wordt relatief ten opzichte van ons eigen blikveld gerepresenteerd. 2) Allocentrisch, onafhankelijk van de waarnemer en heeft de vorm van een ‘mentale kaart.

Een ander onderscheid in ruimtelijke representaties is: 1) Categorisch, de relatieve ruimtelijke relatie tussen objecten staat centraal. Linkerhersenhelft. 2) Via coördinate, van een metrisch karakter, hierbij worden de representaties in coördinaten uitgedrukt. Rechterhersenhelft

Ruimtelijk geheugen

Als informatie als een mentale representatie wordt vastgehouden gedurende langere tijd, maakt deze deel uit van het ruimtelijk geheugen. Binnen het ruimtelijk geheugen zijn er drie deeldomeinen 1) Het ruimtelijk werkgeheugen 2) Het geheugen voor objectlocaties 3) Het leren en onthouden van routes.

Het visueel-ruimtelijk kladblok en mentale rotatie

Het ruimtelijk werkgeheugen omvat het kortdurend vasthouden en manipuleren van (visueel-)ruimtelijke informatie. Het visueel-ruimtelijke kladblok is het slaafsysteem dat deze informatie bevat.

De capaciteit van het kladblok kan gemeten worden door geheugenload te vergroten met een blokspanne.

Er zijn aanwijzingen dat statisch-visuele informatie en dynamisch-ruimtelijke informatie op een andere manier worden vastgehouden in het kladblok. Statische informatie doet meer beroep op het visuele werkgeheugen. Dynamische informatie meer op het ruimtelijke werkgeheugen.

Dynamische informatie heeft altijd een temporele component in zich.

Het visueel-ruimtelijke kladblok is belangrijk voor mentale rotatie. Dit is de manipulatie van het mentale beeld van een stimulus zodat we deze stimulus ook in een andere oriëntatie dan de getoonde kunnen voorstellen. Dit volgt dezelfde wetten als fysieke rotatie (in reactietijden).

Het geheugen voor objecten en hun locaties

Het onthouden van de locaties van voorwerpen in onze omgeving is onderdeel van de ruimtelijke cognitieve functies. Het verwerken van ruimtelijke informatie en objectinformatie staat centraal. Het geheugen voor objectlocaties is een belangrijk onderdeel van het episodisch geheugen. De episode bestaat uit een geïntegreerde geheugenrepresentatie van target en context.

Er zijn dissociaties tussen verschillende onderdelen van het geheugen voor objectlocaties. Preciezere positionele informatie versus geïntegreerde objectlocaties

Dit onderscheid is te koppelen aan het onderscheid tussen coördinate en categorische informatieverwerking. Het onthouden van posities gaat over fijnmazige coördinaten. Het onthouden van objectlocaties gaat om het relatieve ruimtelijke relaties tussen voorwerpen

Het leren van een route

Bij het leren van een route komen alle hiervoor genoemde ruimtelijk-geheugenprocessen bij elkaar. Route-informatie is dynamische informatie waarbij ook de temporele volgorde relevant is. Het succesvol leren van een route en navigeren vergt een combinatie van egocentrische en allocentrische representaties.

Visueel-ruimtelijke praxis

Handelingen en acties zijn altijd ruimtelijk bepaald.

Visueel-ruimtelijke praxis en planning zijn geen geïsoleerde processen.

Stoornissen in de ruimtelijke cognitie

Ruimtelijke perceptie

Taken die beroep doen op de perceptie en matching van lijnoriëntaties laten bilaterale activatie zien, met name in de pariëtale cortex.

Voor mensen met simultaanagnose bestaat er geen overzicht van de visuele wereld rondom hen. Zij kunnen op een gegeven moment in de tijd slechts ene deel van de visuele scene waarnemen. Typen zijn: 1) Dorsale simultaanagnose, gebruiken de identificatie van bepaalde delen van een object om een inferentie te maken over het gehele object. Aandacht speelt hierbij een cruciale rol omdat het groeperen van subobjecten helpt om te komen tot een gestald of overzicht van de scene. Er zijn hier problemen met het lokaliseren van stimuli. Komt meestal door bilaterale schade in de pariëto-occipitale of pariëtale hersengebieden. 2) Ventrale simultaanagnosie, kunnen maar één objectkenmerk/object identificeren in een scene, maar deze patiënten zijn in staat meerdere objecten tegelijk waar te nemen. Er zijn vooral problemen met het herkennen en/of interpreteren van een scene. Geassocieerd met een beschadiging in de linker inferieure temporo-occipitale en.of linker occipitale hersengebieden.

Ruimtelijke aandacht

Neglect

Unilateraal neglect is een aandachtsstoornis die gekenmerkt wordt door het negeren of vertraagd reageren op stimuli aan de kant contralateraal van het letsel.

In de acute fase na een opgelopen hersenletsel kan neglect voorkomen na zowel linker- als rechterhemisfeerbeschadiging. Ernstig en persisterend neglect komt vaker voor na rechtszijdige leasies. De meeste patiënten zijn zich niet bewust van hun stoornis (anosognosie). Anderen zijn zich er wel van bewust maar maken zich er geen zorgen over (anosodiaforie).

Neglect kan voorkomen in alle modaliteiten.

In de number bisection-taken moet een patiënt op basis van intuïtie een getal nomen dat precies in het midden valt tussen twee auditief aangeboden cijfers. In gezonde proefpersonen worden getallen mentaal gerepresenteerd in een soort visuele getallenlijn. Neglectpatiënten hebben de neiging om bij numer-bisectiontaken te grote getallen te noemen.

Ongeveer de helft van de neglectpatiënten toont een overdreven aandacht voor stimuli ipsilateraal aan het letsel.

Neglect ontstaat meestal na grote leasies. Afhankelijke van de locatie van de leasie kan neglect zich op diverse manieren manifesteren 1)  Vanuit een egocentrisch referentiekader na een beschadigign in de dorsale stroom, vanuit een allocentrisch referentiekader na beschadiging in de ventrale stroom. Bij ruimtelijk neglect wordt de ruimte contralateraal aan het letsel genegeerd. Bij objectneglect wordt de linkerzijde van objecten genegeerd. 2) Perceptueel neglect is het negeren van stimuli in de linkerhemiruimte. Geassocieerd met beschadiging van de inferieure pariëtaalkwab. Motorisch neglect is de voorkeur om de intacte arm in de rechterruimte te gebruiken. Geassocieerd met hersenbeschadiging in de dorsolaterale prefrontale cortex. 3) Persoonlijk neglect is als patiënten een deel van hun eigen lichaam negeren. Peripersoonlijk neglect is als patiënten de ruimte binnen handbereik negeren Extrapersoonlijk neglect is als patiënten een deel van de ruimte buiten handbereik negeren 4) De onderkant van de visuele wereld kan worden genegeerd. De bovenkant van het visuele veld kan ook worden gegeneerd.

Neglect wordt niet veroorzaakt door primaire sensorische stoornissen of motorische problemen. Het gaat vaak gepaard met hemianopsie/visueel-velddefecten en hemiparese/hemiplegie.

Extinctie

Extinctie is als bij het aanbieden van twee stimuli, er één als het ware uitdooft.

Ruimtelijk geheugen

Ruimtelijk werkgeheugen

Stoornissen in het werkgeheugen worden vaak gerapporteerd bij patiënten met disfunctie van de dorsolaterale prefrontale cortex. Beschadigingen aan de pariëtale schors kunnen leiden tot ne gestoord visueel ruimtelijk werkgeheugen.

Amnesiepatiënten laten stoornissen zien op ruimtelijk-werkgeheugentaken waarbij object- en locatie-informatie moeten worden geïntegreerd. Deze informatie kan niet enkel in het visueel-ruimtelijk kladblok worden vastgehouden, maar wordt mogelijk een beroep gedaan op de episodische buffer.

Taken die enkel een beroep doen op het visueel-ruimtelijke kladblok worden primair gemedieerd door de pariëtale cortex.

Objectlocatiegeheugen

Stoornissen in het objectlocatiegeheugen komen veel voor bij patiënten met beschadigingen in de mediale temporaalkwab en verwante hersengebieden.

Patiënten met beschadigingen in de rechterhemisfeer presteren slechter op locatiegeheugentaken waarbij enkel positionele, coördinate informatie hoeft te worden onthouden.

Linkerpariëtale leasies leiden tot slechtere prestaties bij taken waarbij categorische, objectinformatie aan posities moet worden gekoppeld.

Leren van een route en topografische kennis

Topografische desoriëntatie is een stoornis in het terugvinden van de weg, navigeren en/of het leren van een route.

Topografische oriëntatie doet beroep op verschillende cognitieve processen die selectief gestoord kunnen zijn na een beschadiging.

Patiënten met egocentrische desoriëntatie vertonen problemen in de representatie van de relatieve locatie van objecten ten opzichte van zichzelf. De kritische leasielocatie is de plaats waar de posterieure pariëtaalkwab en de occipitaalkwab bijeenkomen. Deze patiënten vertonen typisch ook ene algemenere vorm van visuele desoriëntatie, waarbij er moeite is met het lokaliseren van objecten in het algemeen.

Andere patiënten vertonen ene specifiekere stoornis in de ruimtelijke representatie (desoriëntatie in richting). Hierbij hebben zij problemen met het waarnemen en onthouden van ruimtelijke relaties tussen herkenningspunten in de omgeving en hun eigen oriëntatie relatief tot deze punten. De kritische leasielocatie is in de posterieure gyrus cinguli.

Landmark-agnosie zijn specifieke problemen met het herkennen van herkenningspunten.

Anterograde desoriëntatie is een stoornis in het aanleren van nieuwe routes. De kritische leasielocatie is de rechter gyrus paraphippocampalis.

Links-rechtsverwarring is een specifieke vorm van een ruimtelijke-oriëntatiestoornis.

Stoornissen in de ruimtelijke praxis

Constructieve apraxie

Constructieve apraxie is een stoornis in de visuoconstructie die niet te wijten is aan problemen in de basale visuele verwerking en/of motoriek. Patiënten vertonen typische symptomen zoals simplificatie van de tekening, uitbreiding van delen van een tekening en closing in (de reproductie wordt zeer dicht bij tot zelfs boven op het originele model geplaatst). Het is een heterogene stoornis.

Constructieve apraxie wordt meestal gevonden bij patiënten met leasies in de posterieure pariëtale en/of occipitale cortex.

Patiënten met leasies in de rechterhemisfeer vertonen een tendens om asymmetrisch te tekenen of ruimtelijk verstoorde tekeningen te maken. Zij verliezen vaak het overzicht van de taak.

Patiënten met leasies in de linkerhemisfeer hebben moeite met het invullen van details, resulterend in een oversimplificatie.

Optische ataxie en het syndroom van Bálint

Een pure optische ataxie is een stoornis in het reiken en grijpen van visuele objecten in het perifere visuele veld, zonder primaire visuele, motorische en proprioceptieve stoornissen. Het kan voorkomen na bilaterale pariëtale leasies en na unilaterale beschadiging van de pariëtale cortex van elke hemisfeer. Dit is meestal de sulcus intraparietalis en de superieure pariëtaalkwab. Patiënten met optische ataxie na unilateral hersenbeschadiging vertonen frequent visueel-velddefecten aan de kant contralateraal aan het letsel.

Sommige patiënten met optische ataxie hebben problemen met het grijpen met het ledemaat contralateraal aan de leasie. Deze handeffecten zijn waarschijnlijk te wijten aan een mislokalisatie van het atactische ledemaat door een stoornis in het verwerken van proprioceptieve informatie.

Het Bálintsyndroom komt voor na bilaterale beschadiging van het occipito-pariëtale gebied in de dorsale stroom en heeft zowel een effect op de waarneming als op de acties van patiënten. Patiënten met Bálintsyndroom lijken blind in hun dagelijks leven, lopen overal tegenaan, en worden zich vaak pas bewust van objecten wanneer zij centraal in het gezichtsveld worden geplaatst. De perceptuele ervaring van deze patiënten is een chaotische opeenvolging van enkelvoudige objecten.