Neuroștiințe cognitive - Cognitive neuroscience

Pentru jurnalul academic, consultați Neuroștiințe cognitive .
Parte dintr-o serie pe
Psihologie
Tipuri de bază
Psihologia aplicată
Liste
Neuropsihologie
Subiecte
Funcțiile creierului
oameni
Teste

Neuroștiința cognitivă este domeniul științific care se ocupă cu studiul proceselor biologice și a aspectelor care stau la baza cunoașterii , cu un accent specific pe conexiunile neuronale din creier care sunt implicate în procesele mentale . Acesta abordează întrebările despre modul în care activitățile cognitive sunt afectate sau controlate de circuitele neuronale din creier. Neuroștiința cognitivă este o ramură atât a neuroștiinței, cât și a psihologiei , suprapunându-se cu discipline precum neuroștiința comportamentală , psihologia cognitivă , psihologia fiziologică și neuroștiința afectivă . Neuroștiința cognitivă se bazează pe teorii din știința cognitivă, împreună cu dovezi din neurobiologie și modelare computațională .

Părți ale creierului joacă un rol important în acest domeniu. Neuronii joacă rolul cel mai vital, deoarece principalul punct este de a stabili o înțelegere a cunoașterii dintr-o perspectivă neuronală, împreună cu diferiții lobi ai cortexului cerebral .

Metodele utilizate în neuroștiința cognitivă includ proceduri experimentale din psihofizică și psihologie cognitivă , neuroimagistică funcțională , electrofiziologie , genomică cognitivă și genetică comportamentală .

Studiile la pacienții cu deficite cognitive datorate leziunilor cerebrale constituie un aspect important al neuroștiinței cognitive. Deteriorările din creierele lezate oferă un punct de plecare comparabil în ceea ce privește creierele sănătoase și care funcționează pe deplin. Aceste daune modifică circuitele neuronale din creier și provoacă defecțiuni în timpul proceselor cognitive de bază, cum ar fi memoria sau învățarea . Cu astfel de daune, putem compara modul în care funcționează circuitele neuronale sănătoase și, eventual, putem trage concluzii cu privire la baza proceselor cognitive afectate.

De asemenea, abilitățile cognitive bazate pe dezvoltarea creierului sunt studiate și examinate sub subcâmpul neuroștiinței cognitive de dezvoltare . Aceasta arată dezvoltarea creierului în timp, analizând diferențele și inventând posibile motive pentru aceste diferențe.

Abordările teoretice includ neuroștiința computațională și psihologia cognitivă .

Origini istorice

Cronologia dezvoltării câmpului neurologiei cognitive
Cronologie care prezintă evoluții majore în știință care au dus la apariția câmpului neurologiei cognitive.

Neuroștiința cognitivă este o zonă de studiu interdisciplinară care a apărut din neuroștiințe și psihologie . Au existat mai multe etape în aceste discipline care au schimbat modul în care cercetătorii și-au abordat investigațiile și care au condus la stabilirea deplină a domeniului.

Deși sarcina neuroștiinței cognitive este de a descrie mecanismele neuronale asociate cu mintea, istoric a progresat investigând modul în care o anumită zonă a creierului susține o facultate mentală dată. Cu toate acestea, eforturile timpurii de a subdiviza creierul s-au dovedit a fi problematice. Mișcarea frenologului nu a reușit să furnizeze o bază științifică pentru teoriile sale și de atunci a fost respinsă. Vizualizarea câmpului agregat, ceea ce înseamnă că toate zonele creierului au participat la orice comportament, a fost respinsă și ca urmare a cartografierii creierului, care a început cu experimentele lui Hitzig și Fritsch și s-a dezvoltat în cele din urmă prin metode precum tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (RMN). Teoria Gestalt , neuropsihologia și revoluția cognitivă au constituit puncte de cotitură majore în crearea neuroștiinței cognitive ca domeniu, reunind idei și tehnici care au permis cercetătorilor să facă mai multe legături între comportament și substraturile sale neuronale.

Origini în filozofie

Filozofii au fost mereu interesați de minte: „ideea că explicarea unui fenomen implică înțelegerea mecanismului responsabil de acesta are rădăcini adânci în Istoria filosofiei de la teoriile atomice din secolul al V-lea î.Hr. până la renașterea sa în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea în lucrări a lui Galileo, Descartes și Boyle. Printre altele, este ideea lui Descartes că mașinile pe care oamenii le construiesc ar putea funcționa ca modele de explicație științifică. " De exemplu, Aristotel a crezut că creierul este sistemul de răcire al corpului și capacitatea de inteligență se află în inimă . S-a sugerat că prima persoană care a crezut contrariul a fost medicul roman Galen din secolul al II-lea d.Hr., care a declarat că creierul este sursa activității mentale, deși acest lucru a fost acreditat și la Alcmaeon . Cu toate acestea, Galen credea că personalitatea și emoția nu erau generate de creier, ci mai degrabă de alte organe. Andreas Vesalius , anatomist și medic, a fost primul care a crezut că creierul și sistemul nervos sunt centrul minții și al emoției. Psihologia , un domeniu major care contribuie la neuroștiința cognitivă, a apărut din raționamentul filosofic despre minte.

secolul al 19-lea

Frenologie

O pagină din American Phrenological Journal
Articol principal: Frenologie

Unul dintre predecesorii neuroștiințelor cognitive a fost frenologia , o abordare pseud științifică care susținea că comportamentul poate fi determinat de forma scalpului . La începutul secolului al XIX-lea, Franz Joseph Gall și JG Spurzheim credeau că creierul uman era localizat în aproximativ 35 de secțiuni diferite. În cartea sa, Anatomia și fiziologia sistemului nervos în general și a creierului în special, Gall a susținut că o umflătură mai mare într-una dintre aceste zone însemna că acea zonă a creierului a fost folosită mai frecvent de acea persoană. Această teorie a câștigat o atenție publică semnificativă, ducând la publicarea jurnalelor de frenologie și la crearea frenometrelor, care măsurau denivelările de pe capul unui subiect uman. În timp ce frenologia a rămas un accesoriu la târguri și carnavaluri, nu s-a bucurat de o largă acceptare în cadrul comunității științifice. Critica majoră a frenologiei este că cercetătorii nu au putut testa teoriile empiric.

Vedere localizatoare

Punctul de vedere localizator era preocupat de abilitățile mentale localizate în zone specifice ale creierului, mai degrabă decât de caracteristicile abilităților și cum să le măsurăm. Studiile efectuate în Europa, precum cele ale lui John Hughlings Jackson , au susținut acest punct de vedere. Jackson a studiat pacienții cu leziuni cerebrale , în special cei cu epilepsie . El a descoperit că pacienții cu epileptie făceau deseori aceleași mișcări clonice și tonice ale mușchilor în timpul convulsiilor, ducându-l pe Jackson să creadă că trebuie să apară în același loc de fiecare dată. Jackson a propus ca funcții specifice să fie localizate la anumite zone ale creierului, ceea ce a fost esențial pentru înțelegerea viitoare a lobilor creierului .

Vizualizare agregată a câmpului

Conform vizualizării agregate a câmpului, toate zonele creierului participă la fiecare funcție mentală.

Pierre Flourens , un psiholog experimental francez, a contestat viziunea localizatoare folosind experimente pe animale. El a descoperit că îndepărtarea cerebelului la iepuri și porumbei le afectează simțul coordonării musculare și că toate funcțiile cognitive au fost întrerupte la porumbei atunci când emisferele cerebrale au fost îndepărtate. Din aceasta a concluzionat că cortexul cerebral , cerebelul și trunchiul cerebral funcționează împreună ca un întreg. Abordarea sa a fost criticată pe baza faptului că testele nu au fost suficient de sensibile pentru a observa deficite selective dacă ar fi fost prezente.

Apariția neuropsihologiei

Poate că primele încercări serioase de localizare a funcțiilor mentale către locații specifice din creier au fost făcute de Broca și Wernicke . Acest lucru a fost realizat în cea mai mare parte prin studierea efectelor leziunilor la diferite părți ale creierului asupra funcțiilor psihologice. În 1861, neurologul francez Paul Broca a dat peste un bărbat care era capabil să înțeleagă limba, dar incapabil să vorbească. Omul nu putea produce decât sunetul „bronz”. Ulterior s-a descoperit că bărbatul avea pagube într-o zonă a lobului frontal stâng cunoscută acum sub numele de zona lui Broca . Carl Wernicke, neurolog german , a găsit un pacient care putea vorbi fluent, dar nesensibil. Pacientul fusese victima unui accident vascular cerebral și nu putea înțelege limba vorbită sau scrisă. Acest pacient a avut o leziune în zona în care se întâlnesc lobii parietali și temporali stângi, acum cunoscută sub numele de zona lui Wernicke . Aceste cazuri, care au sugerat că leziunile au provocat modificări comportamentale specifice, au susținut puternic punctul de vedere localizator.

Cartografierea creierului

În 1870, medicii germani Eduard Hitzig și Gustav Fritsch și-au publicat concluziile despre comportamentul animalelor. Hitzig și Fritsch au trecut un curent electric prin cortexul cerebral al unui câine, provocând contracția diferiților mușchi în funcție de zonele creierului care au fost stimulate electric. Acest lucru a condus la propunerea că funcțiile individuale sunt localizate în zone specifice ale creierului, mai degrabă decât cerebrul în ansamblu, așa cum sugerează viziunea câmpului agregat. Brodmann a fost, de asemenea, o figură importantă în cartografierea creierului; experimentele sale bazate pe tehnicile de colorare a țesuturilor lui Franz Nissl au împărțit creierul în cincizeci și două de zone.

Secolului 20

Revoluția cognitivă

Articolul principal: Revoluția cognitivă

La începutul secolului al XX-lea, atitudinile din America erau caracterizate de pragmatism, ceea ce a dus la o preferință pentru comportament ca abordare principală în psihologie . JB Watson a fost o figură cheie prin abordarea sa stimul-răspuns. Prin efectuarea de experimente pe animale, el își propunea să poată prevedea și controla comportamentul. Comportamentul a eșuat în cele din urmă deoarece nu putea oferi psihologie realistă a acțiunii și gândirii umane - s-a concentrat în primul rând pe asociații stimul-răspuns în detrimentul explicării fenomenelor precum gândirea și imaginația. Acest lucru a dus la ceea ce este adesea numit „revoluția cognitivă”.

Doctrina neuronilor

Articol principal: Doctrina neuronilor

La începutul secolului al XX-lea, Santiago Ramón y Cajal și Camillo Golgi au început să lucreze la structura neuronului. Golgi a dezvoltat o metodă de colorare a argintului care ar putea colora în întregime mai multe celule dintr-o anumită zonă, făcându-l să creadă că neuronii erau conectați direct între ei într-o citoplasmă. Cajal a contestat acest punct de vedere după ce a colorat zone ale creierului care aveau mai puțină mielină și a descoperit că neuronii erau celule discrete. Cajal a descoperit, de asemenea, că celulele transmit semnale electrice pe neuron numai într-o singură direcție. Atât Golgi, cât și Cajal au primit un premiu Nobel pentru fiziologie sau medicină în 1906 pentru această lucrare despre doctrina neuronilor.

Mijlocul secolului al XX-lea

Mai multe descoperiri din secolul al XX-lea au continuat să avanseze în domeniu, cum ar fi descoperirea coloanelor de dominanță oculară, înregistrarea celulelor nervoase unice la animale și coordonarea mișcărilor ochiului și capului. Psihologia experimentală a fost, de asemenea, semnificativă în fundamentarea neuroștiinței cognitive. Unele rezultate deosebit de importante au fost demonstrația că unele sarcini sunt realizate prin etape de procesare discrete, studiul atenției și noțiunea că datele comportamentale nu oferă suficiente informații de la sine pentru a explica procesele mentale. Drept urmare, unii psihologi experimentali au început să investigheze bazele neuronale ale comportamentului. Wilder Penfield a creat hărți ale zonelor senzoriale și motorii primare ale creierului prin stimularea corticilor pacienților în timpul intervenției chirurgicale. Munca lui Sperry și a lui Michael Gazzaniga asupra pacienților cu creier divizat în anii 1950 a fost, de asemenea, esențială în progresul domeniului. Termenul de neuroștiințe cognitive în sine a fost inventat de Gazzaniga și psihologul cognitiv George Armitage Miller în timp ce împărțea un taxi în 1976.

Cartografierea creierului

Noua tehnologie de cartografiere a creierului, în special fMRI și PET , a permis cercetătorilor să investigheze strategiile experimentale ale psihologiei cognitive prin observarea funcției creierului. Deși acest lucru este adesea considerat o metodă nouă (cea mai mare parte a tehnologiei este relativ recentă), principiul de bază se întoarce până în 1878, când fluxul de sânge a fost asociat pentru prima dată cu funcția creierului. Angelo Mosso , psiholog italian al secolului al XIX-lea, monitorizase pulsațiile creierului adult prin defecte osoase create neurochirurgical în craniile pacienților. El a menționat că atunci când subiecții se angajează în sarcini precum calcule matematice, pulsațiile creierului au crescut local. Astfel de observații l-au determinat pe Mosso să concluzioneze că fluxul sanguin al creierului a urmat funcția.

Apariția unei noi discipline

Nașterea științei cognitive

La 11 septembrie 1956, la Institutul de Tehnologie din Massachusetts a avut loc o întâlnire pe scară largă a cognitivistilor . George A. Miller și-a prezentat lucrarea „ The Magical Number Seven, Plus or Minus Two ”, în timp ce Noam Chomsky și Newell & Simon și-au prezentat concluziile despre informatică . Ulric Neisser a comentat multe dintre descoperirile acestei întâlniri în cartea sa din 1967, Cognitive Psychology . Termenul „psihologie” a scăzut în anii 1950 și 1960, determinând ca domeniul să fie denumit „știință cognitivă”. Comportamentaliști precum Miller au început să se concentreze mai degrabă pe reprezentarea limbajului decât pe comportamentul general. David Marr a concluzionat că ar trebui să înțelegem orice proces cognitiv la trei niveluri de analiză. Aceste niveluri includ niveluri de analiză computaționale, algoritmice / reprezentative și fizice.

Combinând neuroștiința și știința cognitivă

Înainte de anii 1980, interacțiunea dintre neuroștiințe și știința cognitivă era redusă. Neuroștiința cognitivă a început să integreze terenul teoretic nou pus în știința cognitivă, care a apărut între anii 1950 și 1960, cu abordări în psihologia experimentală, neuropsihologie și neuroștiințe. (Neuroștiința nu a fost stabilită ca disciplină unificată până în 1971). La sfârșitul secolului al XX-lea au evoluat noile tehnologii care sunt acum pilonul metodologiei neuroștiinței cognitive, inclusiv TMS (1985) și RMN (1991). Metodele anterioare utilizate în neuroștiința cognitivă includ EEG (EEG uman 1920) și MEG (1968). Ocazional neurologii cognitivi folosesc alte metode de imagistică a creierului, cum ar fi PET și SPECT . O tehnică viitoare în neuroștiințe este NIRS, care folosește absorbția luminii pentru a calcula modificările în oxigen și dezoxihemoglobină în zonele corticale. La unele animale poate fi utilizată înregistrarea cu o singură unitate . Alte metode includ microneurografia , EMG facial și urmărirea ochilor . Neuroștiința integrativă încearcă să consolideze datele în baze de date și să formeze modele descriptive unificate din diferite domenii și scale: biologie, psihologie, anatomie și practică clinică. În 2014, Stanislas Dehaene , Giacomo Rizzolatti și Trevor Robbins , au primit Premiul Brain „pentru cercetarea lor de pionierat asupra mecanismelor cerebrale superioare care stau la baza unor funcții umane atât de complexe precum alfabetizarea, calculația, comportamentul motivat și cunoașterea socială și pentru eforturile lor de a înțelege tulburări de comportament ”. Brenda Milner , Marcus Raichle și John O'Keefe au primit Premiul Kavli în Neuroștiințe „pentru descoperirea rețelelor specializate ale creierului pentru memorie și cunoaștere”, iar O'Keefe a împărțit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în același an cu May-Britt Moser și Edvard Moser „pentru descoperirile lor de celule care constituie un sistem de poziționare în creier”. În 2017, Wolfram Schultz , Peter Dayan și Ray Dolan au primit premiul Brain „pentru analiza lor multidisciplinară a mecanismelor creierului care leagă învățarea de recompensarea, care are implicații de anvergură pentru înțelegerea comportamentului uman, inclusiv tulburări de luare a deciziilor în condiții precum jocurile de noroc, dependența de droguri, comportamentul compulsiv și schizofrenia ".,

Tendințe recente

Recent, accentul cercetării s-a extins de la localizarea zonei (creierelor) creierului pentru funcții specifice în creierul adult, utilizând o singură tehnologie, studiile au divergent în mai multe direcții diferite: explorarea interacțiunilor dintre diferite zone ale creierului, folosind tehnologii și abordări multiple să înțeleagă funcțiile creierului și să utilizeze abordări de calcul. Progresele în neuroimagistica funcțională neinvazivă și metodele de analiză a datelor asociate au făcut, de asemenea, posibilă utilizarea stimulilor și sarcinilor extrem de naturaliste, cum ar fi filmele de lung metraj care descriu interacțiunile sociale în studiile de neuroștiințe cognitive.

Subiecte

Metode

Metodele experimentale includ:

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe

Resurse de bibliotecă despre
neuroștiința cognitivă

Wikibook-uri conexe