Kognitiv nevrovitenskap: historie, fagområder og applikasjoner

Kognitiv nevrovitenskap er en disiplin som studerer hvordan hjernen mottar, integrerer og behandler informasjon. Analyser vitenskapelig de underliggende prosessene for mental aktivitet.

Spesielt fokuserer det på hvordan nevronmekanismer gir opphav til kognitive og psykologiske funksjoner, som manifesteres gjennom adferd.

Fra denne analysen forsøker den å forklare både fagets forhold med sitt miljø, samt andre underliggende aspekter: følelser, problemløsing, intelligens og tenkning.

Forholdet mellom hjerne og sinn er et av de viktigste filosofiske spørsmålene fra tid til annen. Kognitiv nevrovitenskap forsøker å svare på et grunnleggende spørsmål: hvordan kan en mental tilstand oppstå fra et sett med celler med visse elektrofysiologiske og kjemiske egenskaper?

Denne disiplinen studerer hjernen som fungerer fra et vitenskapelig og åpent perspektiv. En del av den cellulære og molekylære analysen for å forstå overlegne funksjoner som språk og minne.

Kognitiv nevrovitenskap er en relativt ny disiplin, som stammer fra konvergensen mellom nevrovitenskap og kognitiv psykologi. Vitenskapelige fremskritt, spesielt utviklingen av neuroimaging teknikker, har muliggjort fremveksten av en tverrfaglig vitenskap der kunnskap kompletterer.

Faktisk omfatter det kunnskap fra ulike disipliner som filosofi, psykobiologi, nevrologi, fysikk, lingvistikk, etc.

Målet med studiet av kognitiv nevrovitenskap har ført til at hver dag øker interessen for samfunnet. Dette gjenspeiles i økningen av forskningsgrupper dedikert til dette området, med den økende vitenskapelige publikasjonen.

Historisk bakgrunn

Kognitiv nevrovitenskaps opprinnelse kunne plasseres i den gamle filosofien, en periode hvor tenkere hadde stor bekymring for sinnet.

Aristoteles trodde at hjernen var et ubrukelig organ, og at det bare syntes å avkjøle blodet. Denne filosofen tilskrives hjertet opprinnelsen til mental funksjon.

Det ser ut til at det var Galen i det andre århundre e.Kr. som hevdet at hjernen var opprinnelsen til mental aktivitet. Selv om han trodde at personlighet og følelser ble generert i andre organer.

Det var imidlertid den nederlandske doktoren Andreas Vesalio i det sekstende århundre, som bemerket at hjernen og nervesystemet er sentrum av sinnet og følelsene. Disse ideene hadde stor innflytelse på psykologi, og i sin tur har de bidratt til utviklingen av kognitiv nevrovitenskap.

Et annet vendepunkt i historien om kognitiv nevrovitenskap var fremveksten av phrenology i begynnelsen av 1800-tallet. Ifølge denne pseudovidenskapen kan menneskelig oppførsel bestemmes av form av skallen.

Dens hovedeksponenter, Franz Joseph Gall og JG Spurzheim hevdet at menneskets hjerne var delt inn i 35 forskjellige seksjoner. Phrenology har blitt kritisert fordi dets lokaler ikke var vitenskapelig bevist.

Fra disse ideene ble det opprettet to tankestrømmer som ble kalt lokaliseringer og anti-lokalisering (samlet feltteori). Ifølge den første er mentale funksjoner lokalisert i bestemte områder av hjernen.

Bidragene fra Broca og Wernicke var avgjørende for kognitiv nevrovitenskap. De studerte områdene som styrer språk og hvordan lesjoner i dem kan produsere afasi. Takket være dem ble en lokaliseringstjeneste utvidet.

I henhold til anti-lokalisering eller aggregerte feltteori, deltar alle områder i hjernen i mentale funksjoner. Den franske fysiologen Jean Pierre Flourens gjennomførte flere eksperimenter med dyr som tillot ham å konkludere at hjernebarken, cerebellum og hjernestammen fungerer som en helhet.

I denne utviklingen er doktrinen til nevronen utviklet av Santiago Ramón y Cajal grunnleggende. I følge denne doktrinen er nevroner den mest grunnleggende delen av nervesystemet. Disse er diskrete celler, det vil si, de forbinder ikke for å danne et vev, men de er genetisk og metabolsk forskjellig fra andre celler.

I det 20. århundre var fremskritt i eksperimentell psykologi også svært viktig for kognitiv nevrovitenskap. Spesielt demonstrasjonen om at enkelte oppgaver utføres gjennom diskrete behandlingsfaser.

På samme måte er studier på omsorg relevant. I denne perioden begynte det å tro at den observerbare oppførselen ikke var nok til å fullt ut studere de kognitive funksjonene. Snarere ble det nødvendig å undersøke mer om nervesystemet, mekanismene som ligger til grunn for atferd.

De teoretiske antagelsene til denne disiplinen ble formulert mellom årene 1950 og 1960, fra tilnærmingene til eksperimentell psykologi, nevropsykologi og nevrovitenskap.

Begrepet "kognitiv nevrovitenskap" ble laget av George Miller og Michael Gazzaniga i slutten av 1970-tallet. Det kom fra et kurs de organiserte på Cornell Medical College på biologisk grunnlag av menneskelig forståelse.

Deres mål var å markere deres forståelse, og hevdet at den beste tilnærmingen var å studere sunne menneskelige fag med teknikker fra både vitenskapen i hjernen og kognitiv fag på samme tid.

Det var imidlertid sannsynligvis ikke før 1982 da den første skrivingen med dette begrepet ble publisert. Det ble kalt "Kognitiv Neurovitenskap: Utviklingen mot en syntesevitenskap" av Posner, Pea og Volpe.

Datavitenskap har gitt viktige bidrag til kognitiv nevrovitenskap. Spesifikt har kunstig intelligens gitt denne disiplin språket for forklaring av hjernefunksjon.

Siden målet med kunstig intelligens er å bygge maskiner som har en intelligent oppførsel, er det første trinnet for å oppnå dette å bestemme prosessene med intelligent oppførsel for å programmere hierarkiet av disse prosessene.

Computing er nært knyttet til hjernekartlegging. Derfor var fremveksten av hjernekartteknologi et grunnleggende aspekt i utviklingen av metoden for kognitiv nevrovitenskap. Fremfor alt utviklingen av funksjonell magnetisk resonans og positron-utslippstomografi.

Dette har gitt kognitive psykologer til å skape nye eksperimentelle strategier for å studere hjernens funksjon.

Neurovitenskap og kognitiv psykologi

Kognitiv psykologi dukket opp i midten av det tjuende århundre som en reaksjon på den rådende behaviorismen. Behaviorism hevdet at selv om mentale prosesser ikke kunne observeres, hvis de kunne være vitenskapelig studert indirekte gjennom konkrete eksperimenter.

Noen variabler, for eksempel ytelse på oppgaver eller reaksjonstider, genererte bevis på psykiske funksjoner. Fra dette har en kunnskapskilde blitt generert som har utviklet seg fra ulike teoretiske modeller.

Kognitiv nevropsykologi og nevrovitenskap har for en stund avansert på forskjellige måter. Siden den tidligere har konsentrert seg om hvordan og ikke hvor, forlater studiet av anatomiske strukturer i hendene på nevrofysiologer.

Redolar (2013) sier at dette skillet ligner det mellom programvare og maskinvare i et datasystem. Et dataprogram har en driftslogikk som er uavhengig av maskinvaren eller materialsystemet der den er laget.

Det samme dataprogrammet kan installeres på forskjellige datamaskiner, uten at maskinvarenes natur beskriver driften av programvaren. Denne oppfatningen er svært forenklet og har ført til at noen psykologer tror at analysen av nevrale systemer ikke gir noen informasjon om den psykologiske funksjonen.

Dette perspektivet er forvrengt av de nyeste vitenskapelige fremskrittene. For tiden er det bekreftet at en tverrfaglig visjon om kognitiv nevrovitenskap fører til en større utvikling av den. Neurovitenskap og kognitiv psykologi er komplementære snarere enn eksklusive disipliner.

Dataene som oppnås fra neuroimaging teknikker er variabler som genererer mer verdi enn de som allerede eksisterer. Således, når man studerer en mental funksjon, teller man verdier som den elektromyografiske responsen til musklene, den elektriske tilkoblingen til huden etc.

Positron-utslippstomografi og funksjonell magnetisk resonansavbildning gir vurdering av hemodynamiske forandringer i hjernen. I tillegg til andre data levert av magnetoencephalography teknikker.

På samme måte har det blitt vist at den tradisjonelle kognitive tilnærmingen er utilstrekkelig til å beskrive hele den komplekse mentale funksjonen. Det er derfor ikke mulig å gjøre et radikalt skille mellom programvare og maskinvare, siden det er mange forhold som gjør det nødvendig å ta tverrfaglig tilnærming fra kognitiv nevrovitenskap.

På samme måte har kognitiv psykologi mye å bidra til nevrovitenskap. Det beriker og bidrar til den teoretiske tilnærmingen til dataene som er oppnådd fra hjerneskanning.

Kognitiv nevrovitenskap er ikke bare en anatomisk og fysiologisk studie av hjernen. Tvert imot er målet å beskrive materialets grunnlag for kognitive og emosjonelle prosesser.

Psykologi har gode verktøy og teoretiske modeller for å forklare menneskelig atferd og mental aktivitet, noe som kan gi gode bidrag til nevrovitenskap. Dermed kan hele datasettet forklares av en sammenhengende teori, som kan føre til nye hypoteser som fungerer som en studie.

Fagområder for kognitiv nevrovitenskap

- Molekylær analyse: For å vite i detalj funksjonen av mentale prosesser er det nødvendig å studere molekylernes rolle og deres interaksjoner. Den kognitive nevrovitenskapen søker å beskrive den molekylære basisen for nerveimpulsen, neurotransmitternes fysiologi, samt de molekylære mekanismene som er involvert i vanedannende substanser.

- Cellanalyse: Kognitiv nevrovitenskap har nevron som hovedstudiecelle. Det er viktig å vite da det fungerer, dets typer, dets interaksjon med andre nevroner, hvordan de utvikler seg gjennom livet, etc.

- Analyse av nevrale nettverk: er studien av settet av neuroner som utgjør aktivitetsnett, som er grunnlaget for kognitive og emosjonelle prosesser. Nevrale kretser relatert til sirkulatoriske, visuelle, auditive, motoriske, etc. systemer analyseres.

- Behavioral analyse: Her beskriver vi funksjonene til nevrale systemer som tillater komplekse atferd som minne, motivert atferd som sult eller sex, våkenhet eller søvn etc.

- Kognitiv analyse: Denne analysen innebærer å forstå de neurale prosessene som tillater ytelse av overordnede mentale funksjoner som språk, resonnement, styring, fantasi etc.

Studien av pasienter med kognitive underskudd forårsaket av hjerneskade er også grunnleggende for kognitiv nevrovitenskap. Dette brukes til å sammenligne sunne hjerner med de som har en lidelse. Dermed kan det trekkes konklusjoner om de berørte og intakte kognitive prosessene og de nevrale kretsene som er involvert.

Anvendelser av kognitiv nevrovitenskap

Kognitiv nevrovitenskap spiller en grunnleggende rolle i forståelsen av det menneskelige sinn.

Kunnskapen om de kognitive funksjonene som er knyttet til og suppleres med hjernens fysiske funksjon, tillater oss å skape nye teorier om hvordan menneskets sinn fungerer.

Dette gjør det mulig å vite hva som skjer når det oppstår en viss lidelse eller skade som påvirker en kognitiv funksjon.

Denne kunnskapsøkningen tillater også at behandlingsmetoder for lidelser som: læring vanskeligheter, skizofreni, angst, psykopati, søvnforstyrrelser, bipolar lidelse, minneproblemer etc. for å bli perfeksjonert.

På den annen side er kognitiv nevrovitenskap nyttig i forskning bare for å vite hvordan kognitive prosesser blir produsert og sekvensert.

Mange fagfolk bruker denne kunnskapen til å programmere bedre utdanningsstrategier i skolene (neuroeducation), for å designe reklame som fascinerer oss (neuromarketing), eller til og med for å forbedre sportsytelsen.