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WS 2006/2007

Proseminar : Klassische Fälle der Neuropsychologie (Prof. Dr. Axel Mecklinger) die rechte und die linke Hemisphäre Split-brain Springer & Deutsch (1998) Kap. 2 & 4 Referentin: C. Schuster. WS 2006/2007.

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  1. Proseminar : Klassische Fälle der Neuropsychologie (Prof. Dr. Axel Mecklinger) die rechte und die linke Hemisphäre Split-brain Springer & Deutsch (1998) Kap. 2 & 4 Referentin: C. Schuster WS 2006/2007 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  2. Rechte und linke Hemisphäre:Split-brain 1 • Hintergrund / Geschichte • Tests zur Analyse der Folgen von Split-brain • Alltagsverhalten nach Split-brain • Split-brain-Forschung heute • Hemisphären und Sprache • visuell-räumliche Funktion • Informationsverarbeitung • Geteiltes Bewusstsein und einigende Mechanismen • Besondere Erkenntnisse aus der klinischen Forschung 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  3. Hemisphärenasymmetrienim normalen Gehirn 2 • Techniken bei Verhaltensexperimenten • Warum führt eine lateralisierte Darbietung zu asymmetrischer Leistung • Wie unterscheiden sich die Hemisphären ? • Was messen Verhaltensexperimente tatsächlich? • Was sagen Tests über das Wesen der Asymmetrien ? 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  4. linke und rechte Hemisphäre Split-brain 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  5. geschichtlicher Hintergrund • 1836 Marc Darx :These  unterschiedliche Funktion beider Gehirnhälften • 19.Jhd. Gustav Fechner : Spekulationen über die Folgen einer chirurgischen Teilung • 1940 Experimente: Ausbreitung epileptischer (Affen) Entladungen über corpus callosum • 1940ff. W.von Wagenen : erste Split-brain-O.P. an Menschen = Durchtrennung des corpus callosum 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  6. geschichtlicher Hintergrund • 1953 R. Myers/R. Sperry: Experiment an Katzen Ergebnisse :  Transfer zw. Hemisphären = Fkt. des corpus callosum  unabhängiges Funktionieren nach Durchtrennung des c.c. • 1960 ff. J.Bogen/P.Vogel: Wiederaufnahme Split-brain Chirurgie bei Epilepsie - patienten (kaliforn. Gruppe)  vollständige Kommissurotomie med. Erfolg übertraf Erwartungen 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  7. geschichtlicher Hintergrund • Sperry/M.Gazzangia: entwickelten Verfahren, um nur einer Hemisphäre Information zu liefern • 1981 Roger Sperry: umfangreichere Tests  Enthüllung eines komplexen Sachverhalts Nobelpreis Physiologie/Medizin 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  8. corpus callosum Anatomie: - „dickhäutiger Körper“; - ein Balken von > 200 mio. Nervenfasern - Verbindet die rechte und linke Hemisphäre Funktion: - Transfer gelernter Informationen von einer Hemisphäre in die andere - jede Hemisphäre kann nach Durch- trennung unabhängig von der anderen funktionieren 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  9. rechtes Gesichtsfeld „Apfel“ rechte Hand greift linkes Gesichtsfeld „ ??? „ linke Hand greift „Stift“ Tests zur Analyse der Folgen vonSplit-brain Test :Lateralisierung von + Information 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  10. jede Hemisphäre erhält Informationen v.a.von kontralateraler Körperhälfte: - Körperbewegung - Berührungsempfindung - Hören - Sehen (Gesichtsfeld + , re/li Auge -betroffen) Keine Durchtrennung des chiasma opticum nötig (Tierversuche) für Reiz zu einer H. Lateralisierung: Information für nur eine Hemisph. durch Kontrolle der Blickrichtung Menschliches Nervensystem 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  11. Wdh. Analyse der Tests Erneute Testanalyse : Split-brain-Patientin N.G. vor diesem Hintergrund: normalerweise Informationsübertragung von einer zur anderen Hemisphäre ! linkes Gesichtsfeld rechtes Ges.feld linke = verbale rechte =stumme Hemisphäre Hemisphäre normaler Informationsaustausch zwischen beiden post-O.P. verhindert Jede Seite ist „blind“ für das, was die andere sieht … ??? Apfel 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  12. Alltagsverhalten nach Split-brain • häufig für einige Zeit nach O.P. stumm • manchmal Schwierigkeiten, die linke Körperhälftezu kontrollieren • gesteigertes Wohlbefinden • Häufig vorübergehendes Auftreten des akuten Dyskonnektionssyndroms  Einige Wochen post-O.P.sind die Auswirkungen des Split-brain gewöhnlich nur durch sorgfältig konstruierteTestverfahren aufzudecken 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  13. Beeinträchtigungen nach Split-brain • in einigen Fällen (eher selten) Manifestierung des Dyskonnektionssyndroms :  „interhemisphärischer Konflikt“ • Beispiele: linke Hand „kämpft“ gegen die rechte rechte Hand greift nach etwas, die linke „interveniert“ …. 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  14. Dyskonnektionssyndrom großer Teil der über die cerebralen Kommissurenbahnen übertragenen Informationen sind inhibitorischer Natur normales Gehirn Aktivität Aktivität in in einerBalken anderer Hemisph. Hemissphäre - Abschwächung - Unterbindung Split-brain“ Verlust dieses Mechanismus schnell über- deckt durch kompensatorische Prozesse (Anpassung: Einklang beider Körperseiten) beeinflußt beeinflußt 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  15. Beeinträchtigungen nach Split-brain Hinweise auf subtile Veränderungen im Verhalten oder in der Leistungsfähigkeit: - Schwierigkeit, Namen mit Gesichtern in Verbindung zu bringen Klaus ??? Robert ???  Verknüpfung erst möglich bei zusätzlichem Merkmal Elke !!! 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  16. Beeinträchtigungen nach Split-brain gelegentlich vermindertegeometrische Fähigkeit,Probleme zu lösen Untersuchung: Fähigkeit jeder Hemisphäre zu2D 3D. gemeinsame vergleichen  geometr. Merkmale links<rechts „sprechende“ H. räumliche Aufg. Defizit durch Trennung 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  17. Beeinträchtigungen nach Split-brain Manche Patienten träumen nicht mehr ! Theorie: nicht bestätigt !  im Schlaflabor konnten Patienten ihre Träume schildern (entgegen ihrer Aussage) „KeineTräume“ träumen 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  18. Beeinträchtigungen nach Split-brain Gedächtnisverschlechterungen : Vermutung eines physiologischen Hintergrundes Defizite besonders bei Patienten mit Läsion der hippocampalen Kommissur oder anderen Strukturen außerhalb des Balkens  Beschädigung eher bei kompletter Kommissurotomie. Keine Defizite nachTeildurchtrennung (Verschonung hinterer Anteile) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  19. Hemisphären und Sprache Split-brain-Forschung: 1.Kontrolle über Sprache li 2. re Isolierte Bewertung bei den meisten Menschen bei Split-brain-Pat. Abkoppelung Eran Zaidel: erste systematische Untersuchungen rechtshemisphärischer Sprache (Kontaktlinse) M.Gazzaniga :visuelle Reize  Projektion in eine der Hemisphären 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  20. Hemisphären und Sprache Befunde: überraschendes Maß gewisse Variabilität an Übereinstimmung (beträchtl. theoretisches Interesse) Durchgängigster Befund: Ausnahmen: Pat. P.S;V.P. linksrechts (Entwicklung post-O.P.)  Sprachkontrolle  27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  21. Hemisphären und Sprache Insgesamt fällt es schwer, aus Worten die Phonologie oder das Klangbild von Sprache abzuleiten: L.B.: mit rechter Hemisphäre Bilder zuordnen nicht zuordnen ??? Ausnahme : V.P.und P.S.: Fähigkeit, gedruckte Reime zu erkennen allgemein: aber oder bat hat man bat hat cat bee tree hat hat bat hat 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  22. Hemisphären und Sprache Positive Sprachkompetenz der rechten Hemisphäre Weitere Befunde: (E. Zaidel ; M. Gazzaniga ) • Differenzierung zwischen Nomen, Verben, Funktionsworten • Unterscheidung grammatikalisch richtiger von falschen Sätzen • umfangreiches auditives „Lexikon“ (visuelles L. geringer) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  23. Hemisphären und Sprache Kontrolle von verbalem & schriftlichem Ausdruck durch die verschiedenen Hemisphären : Patientin V.J.: atypisches Muster • Linkshänderin, Sprache linkshemisphärisch kontrolliert • seit O.P. nach eigenen Angaben Schreiben nicht mögl. Abwandlung: LH Sprache Schreiben RH rechtes Gesichtsfeld linkes Gesichtsfeld benennen nicht benennen nicht schreiben schreiben außer Sicht Kontrolle Kontrolle 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  24. Hemisphären und Sprache Unterschätzung der Sprachkompetenz der rechten Hemisphäre bei isolierter Betrachtung?! (E. Zaidel) • durch corpus callosumlinguistische Wechselbeziehung zwischen beiden Hemispären möglich Teilung von Ressourcen – li H.  Erhöhung Kompetenz – re H. Aktivierungsgleichgewicht in Kontrollsystem mit mehreren Ebenen(bahnende + hemmendeSchaltkreise) • nach linkshemispärischer Schädigung: Wiederherstellung des Sprachvermögens durch 1. erhalten gebliebene Kompetenzen li + re H. 2. Ergebnis komplexer Wechselwirkungen 3. rechtshemispärische Kompensation (PET – Untersuchungen) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  25. visuell-räumliche Funktion der Hemisphären links Spezialisierungenrechts sprachliche visuelle räumliche Kompetenzen Prozesse Tests bei Split-brain-Patienten : - Zerschnittene geometrische Figuren fühlen ( li Hand +++) - Kreisbögen nach Größe zuordnen ( li Gesichtsfeld +++) - Sperry & Gazzangia: „block- design-Test“ ( li Hand +++) (2farbige Würfel entsprechend Vorlage anordnen) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  26. visuell-räumliche Funktion der Hemisphären Erklärungsversuche: Fähigkeiten der rechten könnten der linken überlegen sein • Dominanz in Wiedergabe des visuellen Verständnisses (ansonsten beide Hemisphären für Wahrnehmung räumlicher Beziehungen qualifiziert ) Asymmetrie der Fähigkeit, jeweils erforderliche komplexe motorische Handlungen auszuführen alternativ: • Unterschiede in der Wahrnehmungsfähigkeit beider H. 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  27. visuell-räumliche Funktion der Hemisphären • Testergebnisse (L. Franco / R. Sperry) : Zuordnung Gegenstände geometr. Formen Split-brain-Patienten Kontrollgruppe linke Hand rechte Hand linke Hand rechte H. starker Leistungsabfall Vergleichsaufgaben: RH muss beteiligt sein ! Überlegenheit RH: - räumliche Aktivität der Hand - geistig-visuelle Manipulation (tasten nach welcher Art von Gegenstand) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  28. Informationsverarbeitung in beiden Hemisphären Durch Erforschung spezialisierter Funktionen neuer Zugang zum Verständnis der Unterschiede (v.a.Jerre Levy & Koll.: kalifornische Gruppe) • statt Aufgliederung in spezielle Aufgaben • neue Dichotomie(2 Klassen einander ausschließender Ereignisse) beruhend auf unterschiedlicher Möglichkeit der Informationsverarbeitung + analytische synthetische + ganzheitliche Informationsverarbeitung 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  29. Informationsverarbeitung in beiden Hemisphären Ergebnisse weiterer Studien: • Beide Hemisphären gehen Probleme/Aufgaben mit unterschiedlichen Strategien an : auf Basis Vergleiche aufgrund verbaler Beschreibung Gesamterscheinung • Beide Gehirnhälften entnehmen visuellen Reizen unterschiedliche Informationen nach Funktion Zuordnung nach Erscheinungs- bild 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  30. Informationsverarbeitung in beiden Hemisphären nach J.Levy und C.Trevarthen, „Metacontrol of Hemispheric function in Human Split Brain Patients“, Journal of Experimental Psychologie 2 (1976) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  31. Informationsverarbeitung in beiden Hemisphären • Weitere Studien : dieselben Stimuli, aber Präsentation zwei verschiedener Reize gleichzeitig (einen in jede Gesichtsfeldhälfte) • Ausnutzung der Tendenz von Split-brain-Patienten, etwas als Ganzes wahrzunehmen, was in Realität 2 zus.gefügte Halbbilder sind  Chimärentest ( J.Levy, C. Trevarthen) - Zuordnung zu ähnlichem Bild ! 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  32. Informationsverarbeitung in beiden Hemisphären Ergebnisse: bei Wahl der „Vorliebe“ (Funktion oder Aussehen) beim Vergleich • Funktion linksrechts Aussehen bei Festlegung für Basis( Funktion; Aussehen)der Zuordnung • z.T. große Abweichungen von erwarteten Mustern „Metakontrolle“: neuronaler Mechanismus, der bestimmt, welche Gehirnhälfte dominiert Mechanismus Mechanismen zur Aktivierung der Hemisphären zur Bearbeitung der Aufgaben 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  33. geteiltes Bewusstsein und einigende Mechanismen Split-brain-Patienten : 2 Gehirnhälften  geteiltes Bewusstsein ??? Wie können sie im täglichen Leben als Einheit wirken ? Existenz einigender Mechanismen: u.a. • visuell: Bewegung beider Augen Projektion von jedem Auge in beide H. • taktil: Reize von beiden Körperseiten in jede H. ( contra – und ipsilaterale Nervenfasern ) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  34. geteiltes Bewusstsein und einigende Mechanismen • Cross-Cueing bei Split-brainPatienten: Versuch der einen Hemisphäre, die andere mittels aller denkbaren Hinweise zu informieren, was sie gerade „erlebt“ z.B.: nach Projektion von 0 oder 1 in jeweilige Hemisphäre  „0“ oder „1“ möglich (obwohl RH nichtverbal) Hypothese: „subvokales“ Mitzählen Wahrnehmung dieser der LH Signale von RH 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  35. geteiltes Bewusstsein und einigende Mechanismen 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  36. Informationsaustausch zw. getrennten Hemisphären Weitere Möglichkeiten, Informationen beiden Hemisphären zugänglich zu machen: tiefer liegende Kommissuren werden bei der Split-brain-O.P. verschont z.B. colliculi superiores : beteiligt an grobe = Ortung von Gegenständen und Positionsinformation = Verfolgung ihrer Bewegung Integration dieser Informationen zwischen den Gesichtsfeldhälften möglich impliziter Transfer der H.( Existenz irgendeines automatischen stimulus in einer H., der die Entscheidung in der anderen H. beeinflußt) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  37. Was leisten die Hirnkommissuren ? Ist das Rätsel um die Funktion des corpus callosum gelöst ? ? ? • Informationsübermittlung/Leitung • Kommissuren dienen als Kanäle zur Synchronisation der Hemisphärenfunktionen  Verhinderung doppelter Arbeit oder Leistungswettbewerb • Integration spezialisierter Funktionen der LH und RH zu einem einheitlichen Verhalten Evolution: zunehmend komplexere Aufgabe mit der Entwicklung von Asymmetrien in der Gehirnfunktion 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  38. Erkenntnisse aus der Split-brain- Forschung • Hemisphärenspezialisierung kein Alles– oder Nichts- Phänomen • Hemisphärenunterschiede bzgl. Vorgehensweise und Leistungsfähigkeit bei Aufgabenlösung • gemeinsame Leistung der Hemisphären für menschliche Verhaltensweisen und höhere geistige Funktionen von Bedeutung Kritik :möglicherweise sind Gehirne der Split-brain-Pat. durch andere pathologische Veränderungen (intrauterine Schädigungen, Epilepsie etc.) schlecht vergleichbar  Vorsicht bei Rückschlüssen auf das gesunde Gehirn 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  39. 2 Asymmetrien im normalen Gehirn 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  40. Hemisphärenasymmetrienim normalen Gehirn 2 • Techniken bei Verhaltensexperimenten • Warum führt eine lateralisierte Darbietung zu asymmetrischer Leistung • Wie unterscheiden sich die Hemisphären ? • Was messen Verhaltensexperimente tatsächlich ? • Was sagen Tests über das Wesen der Asymmetrien ? 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  41. Normales Gehirn • NormaleVersuchspersonen = wesentliche Komponente des kognitiven neurowiss. Ansatzes zur Untersuchung der Beziehung zwischen Gehirn und Geist 1. Forschung in größerem Maßstab (Beschränkung auf kleine Gruppe bei Patienten in Split-brain-Forsch.) 2. breiteres Spektrum in Art der Experimente („sehr einfach“ bis „höchst komplex“: breite Fächerung menschl. Fähigk.) 3. Erforschung von Asymmetrien an gesunden Vpn.  erlaubt Rückschlüsse auf normales Gehirn 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  42. Techniken bei Verhaltensexperimenten • Darbietungen im halben Gesichtsfeld: (Ausnutzung der natürlichen Trennung der Sehbahnbeim Menschen ) Lateralisierung des visuellen Inputs (Reizpräsentation nur für eine Hemisphäre)  Verbindungen im normalen Gehirn intakt (interhemisphärischer Austausch findet statt ) Annahme: bessere Leistung, wenn Reizpräsentation hier zuerst auf der spezialisierten Hemisphäre rechts 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  43. Techniken bei Verhaltensexperimenten • Dichotisches Hören: (Verarbeitung von Sprache und andere Formen akustischer Information) 2 unterschiedliche gleichzeitig akustische an beide Signale Ohren auditorischer Input kommt hauptsächlich kontralateral an ipsilaterale Bahnen vom Ohr ins Gehirn >schwächer >weniger zahlreich = Hemmung >langsamer 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  44. Techniken bei Verhaltensexperimenten Doreen Kimura: Annahme: bessere Leistung, wenn akustischer Reiz zuerst der auf ihn spezialisierten Hemisphäre präsentiert wird Bsp.: linkes hört : rechtes hört „Hund, Katze, Maus“ „Arm, Bein, Hand“ Vpn.: Arm, Bein, Hand Erklärung: Weg für stimulus von rechtem Ohr kontralaterale Route in linke Hemisphäre von linkem Ohr über kontralaterale Bahnen zur RH,dann über Kommissuren in LH oder über inhibit. ipsilaterale B. 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  45. Modelle der Hemisphärenasymmetrie • 1. Modell des direkten Zugriffs (direct acces model) Informationsverarbeitung von der Gehirnhälfte, die zuerst zur Verfügung steht  bessere Leistung ergibt sich, wenn die Information unmittelbar in die für die Aufgabe spezialisierte Hemisphäre gelangt (höhere Effektivität) • 2. Modell der Weiterleitung über das corpus callosum (callosal relay model) Leitung der Information in die jeweils spezialisierte Hemisphäre. dabei –falls Route über Brücke- eventuell Qualitätsverlust (Hinweise in Tierforschung : Affen)  Leistungsunterschiede existieren  Vorteil für Reizdarbietungen, die die spezialisierte Hemisphäre direkt erreichen (bessere Leistung) 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  46. Unterscheidung der Hemisphären Bisher:Vorteil nach jeweils besserer Verarbeitungsleistung Wörter, Silben, Gesichter, Buchstaben Punktmuster gesprochene kurze Melodien Zahlen; Wörter Umweltgeräusche Unterscheidung nur zwischen verbal und nichtverbal??? Durch Schwierigkeiten sehen sich Forscher in neueren Arbeiten veranlasst, andere Erklärungen für die grundlegenden Unterschiede zwischen der LH und RH zu suchen 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  47. Unterscheidung der Hemisphären Reizbearbeitung: Informationsverarbeitungsansatz: Widerspruch zwischen Erwartung und Ergebnis im Test: • Aufbau: Lernen einer kurzen Liste von Buchstaben, anschließend in einer Gesichtsfeldhälfte Aufblitzen von Bild eines vertrauten Gegenstandes. • Entscheidung, ob Name des Objekts mit einem der Buchstaben beginnt: schnellere Antworten schnellere Antworten bei Bildern bei Buchstaben nichtverbal verbal ??? 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  48. Unterscheidung der Hemisphären Zusatz: Objekt erkennen bildliche Vorstellung eines Buchstabens Anfangsbuchstaben möglich realisieren B Vergleich analytisch systemisch verbalnichtverbal Ausführung der Aufgabe wichtiger als Art des Reizes 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  49. Unterscheidung der Hemisphären Weitere Untersuchungen: • Japanische Schriftsysteme: Kana (Lautbedeutung) Kandschi (Wort-u.Lautbed.) phonologische Verarbeitung visuell- bildhaft Betonung der Experimente: Form der Informationsverarbeitung der LH und RH  ob analytisch - ganzheitlich oder lokal - global • Entfernung von vereinfachter verbal - nichtverbal Unterscheidung 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

  50. Unterscheidung der Hemisphären Die Repräsentation der Information: Justine Sergent : - Bedeutung der physikalischen und Kollegen Charakteristika von Reizen - Bedingung der Verwendung Reizdarbietung z,B. sehr kurz; jeweils re und li; gewisse Entfernung Repräsentation der Information im Gehirn qualitativ abweichend von normalen Bedingungen gefundene Asymmetrien sind teilweise auf ungleiche Fähigkeiten der Hemisphären bezüglich Verarbeitung qualitativ schlechterer Repräsentationen zurückzuführen 27.11.2006 Die rechte und die linke Hemisphäre: Split- brain

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