Войти
Когнитивная нейробиология - это научная область, которая занимается изучением биологических процессов и аспектов которые лежат в основе познания, с особым акцентом на нейронные связи в мозге, которые участвуют в психических процессах. В нем рассматриваются вопросы о том, как когнитивные действия влияют или контролируются нейронными цепями мозга. Когнитивная нейробиология - это ветвь нейробиологии и психологии, частично совпадающей с такими дисциплинами, как поведенческая нейробиология, когнитивная психология, физиологическая психология и аффективная нейробиология. Когнитивная нейробиология опирается на теории когнитивной науки в сочетании с данными нейробиологии и компьютерным моделированием.
Части мозга играют важную роль в этой области. Нейроны играют важнейшую роль, поскольку основная задача состоит в том, чтобы установить понимание познания с нейронной точки зрения, наряду с различными долями коры головного мозга .
. Методы, используемые в когнитивной нейробиологии, включают экспериментальные процедуры из психофизики и когнитивной психологии, функциональной нейровизуализации, электрофизиологии, когнитивной геномики и поведенческая генетика.
Исследования пациентов с когнитивными нарушениями, вызванными поражениями головного мозга, составляют важный аспект когнитивной нейробиологии. Повреждения в поврежденном мозге представляют собой сопоставимую отправную точку в отношении здорового и полностью функционирующего мозга. Эти повреждения изменяют нейронные цепи в мозгу и вызывают сбои в его работе во время основных когнитивных процессов, таких как память или обучение. При таком повреждении мы можем сравнить, как функционируют здоровые нейронные цепи, и, возможно, сделать выводы об основе затронутых когнитивных процессов.
Кроме того, когнитивные способности, основанные на развитии мозга, изучаются и исследуются в подполе когнитивной нейробиологии развития. Это показывает развитие мозга с течением времени, анализируя различия и выдумывая возможные причины этих различий.
Теоретические подходы включают вычислительную нейробиологию и когнитивную психологию.
Хронология основных достижений в науке, которые привели к появлению области когнитивной нейробиологии. Когнитивная нейробиология - это междисциплинарная область исследования, которая возникла из нейробиологии и психология. В этих дисциплинах было несколько этапов, которые изменили подход исследователей к своим исследованиям и привели к тому, что эта область полностью утвердилась.
Хотя задача когнитивной нейробиологии - описать нейронные механизмы, связанные с разумом, исторически она развивалась, исследуя, как определенная область мозга поддерживает заданные умственные способности. Однако первые попытки подразделить мозг оказались проблематичными. Движение френологов не смогло предоставить научной основы для своих теорий и с тех пор было отвергнуто. Совокупное поле зрения, означающее, что все области мозга участвовали во всем поведении, также было отклонено в результате картирования мозга, которое началось с экспериментов Хитцига и Фрича, а затем разработаны с помощью таких методов, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Гештальт-теория, нейропсихология и когнитивная революция стала поворотным моментом в создании когнитивной нейробиологии как области, объединив идеи и методы, которые позволили исследователям установить больше связей между поведением и его нейронными субстратами.
Философы всегда интересовались разумом: «идея о том, что объяснение явления предполагает понимание механизма, ответственного за него, имеет глубокие корни в Истории философии из атомных теорий в 5 век до н.э. до его возрождения в 17 и 18 веках в работах Галилея, Декарта и Бойля. Среди прочего, это идея Декарта о том, что машины, созданные людьми, могут служить моделями научного объяснения ». Например, Аристотель думал, что мозг является системой охлаждения тела, а способность к разуму находится в сердце. Было высказано предположение, что первым, кто поверил в обратное, был римский врач Гален во втором веке нашей эры, который заявил, что мозг является источником умственной деятельности, хотя это также было признано Алкмеон. Однако Гален считал, что личность и эмоции порождаются не мозгом, а другими органами. Андреас Везалий, анатом и врач, был первым, кто поверил, что мозг и нервная система являются центром разума и эмоций. Психология, одна из важнейших областей когнитивной нейробиологии., возникла из философских рассуждений о разуме.
Страница из Американского френологического журнала Одним из предшественников когнитивной нейробиологии была френология, псевдонаучный подход, который утверждал, что поведение может определяться формой скальпа. В начале 19 века Франц Иосиф Галль и Дж. Г. Спурцхейм считал, что человеческий мозг состоит примерно из 35 различных отделов. В своей книге «Анатомия и физиология нервной системы в целом и мозга в частности» Галл утверждал, что более крупная выпуклость в одной из этих областей означает, что эта часть мозга используется этим человеком чаще. Эта теория привлекла значительное внимание общественности, что привело к публикации френологических журналов и созданию френометров, которые измеряли удары на голове человека. Хотя френология оставалась неотъемлемой частью ярмарок и карнавалов, она не получила широкого признания в научном сообществе. Основная критика френологии состоит в том, что исследователи не могли проверить теории эмпирически.
Взгляд локализаторов был связан с локализацией умственных способностей в определенных областях мозга, а не с тем, что характеристики способностей и способы их измерения. Исследования, проведенные в Европе, такие как исследования Джона Хьюлингса Джексона, подтвердили эту точку зрения. Джексон изучал пациентов с повреждением головного мозга, особенно с эпилепсией. Он обнаружил, что пациенты с эпилепсией часто совершают одни и те же клонические и тонические движения мышц во время припадков, что привело Джексона к мысли, что они должны происходить каждый раз в одном и том же месте. Джексон предположил, что определенные функции были локализованы в определенных областях мозга, что было критически важно для будущего понимания долей мозга.
Согласно совокупному полевому обзору, все области мозг участвует во всех психических функциях.
Пьер Флуран, французский экспериментальный психолог, бросил вызов локализационистским взглядам, проведя эксперименты на животных. Он обнаружил, что удаление мозжечка у кроликов и голубей влияет на их мышечную координацию, и что все когнитивные функции были нарушены у голубей при удалении полушарий головного мозга. Из этого он пришел к выводу, что кора головного мозга, мозжечок и ствол мозга функционируют вместе как единое целое. Его подход подвергся критике на том основании, что тесты были недостаточно чувствительны, чтобы заметить выборочные дефициты, если бы они присутствовали.
Возможно, первые серьезные попытки локализовать психические функции для конкретных местоположения в мозге были определены Брока и Вернике. В основном это было достигнуто путем изучения влияния травм различных частей мозга на психологические функции. В 1861 году французский невролог Поль Брока встретил человека, который понимал язык, но не мог говорить. Мужчина мог только издать звук «загар». Позже было обнаружено, что у мужчины была повреждена область левой лобной доли, теперь известная как область Брока. Карл Вернике, немецкий невролог, нашел пациента, который мог говорить бегло, но неразумно. Пациент стал жертвой инсульта и не понимал устную или письменную речь. У этого пациента было поражение в области пересечения левой теменной и височной долей, теперь известное как зона Вернике. Эти случаи, в которых предполагалось, что поражения вызывают определенные поведенческие изменения, решительно подтверждают точку зрения локализаторов.
В 1870 году немецкие врачи Эдуард Хитциг и Густав Фрич опубликовали свои выводы о поведении животных. Хитциг и Фрич пропустили электрический ток через кору головного мозга собаки, заставляя различные мышцы сокращаться в зависимости от того, какие области мозга подвергались электрической стимуляции. Это привело к предположению, что отдельные функции локализованы в определенных областях мозга, а не в головном мозге в целом, как предполагает совокупное поле зрения. Бродманн также был важной фигурой в картировании мозга; его эксперименты, основанные на методах окрашивания тканей Франца Ниссля, разделили мозг на пятьдесят две области.
В начале 20-го века мировоззрение в Америке характеризовалось прагматизмом, что привело к предпочтению бихевиоризма как основной подход в психологии. Дж. Б. Уотсон был ключевой фигурой в своем подходе "стимул-реакция". Проводя эксперименты на животных, он стремился научиться предсказывать и контролировать поведение. Бихевиоризм в конечном итоге потерпел неудачу, потому что он не мог обеспечить реалистичную психологию человеческих действий и мышления - он сосредоточился в первую очередь на ассоциациях стимул-реакция за счет объяснения таких явлений, как мысль и воображение. Это привело к тому, что часто называют «когнитивной революцией».
В начале 20 века Сантьяго Рамон-и-Кахаль и Камилло Гольджи начали работать над структурой нейрона. Гольджи разработал метод окрашивания серебром, который мог полностью окрашивать несколько клеток в определенной области, что привело его к мысли, что нейроны напрямую связаны друг с другом в одной цитоплазме. Кахал оспорил эту точку зрения после окрашивания областей мозга, в которых было меньше миелина, и открытия, что нейроны представляют собой отдельные клетки. Кахал также обнаружил, что клетки передают электрические сигналы по нейрону только в одном направлении. И Гольджи, и Кахал были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1906 году за эту работу по доктрине нейронов.
Некоторые открытия, сделанные в 20-м веке, продолжали продвигать области, такие как открытие столбцов окулярного доминирования, регистрация отдельных нервных клеток у животных и координация движений глаз и головы. Экспериментальная психология также сыграла важную роль в основе когнитивной нейробиологии. Некоторые особенно важные результаты заключались в демонстрации того, что некоторые задачи выполняются с помощью дискретных этапов обработки, изучения внимания и представления о том, что поведенческие данные сами по себе не предоставляют достаточно информации для объяснения психических процессов. В результате некоторые психологи-экспериментаторы начали исследовать нейронные основы поведения. Уайлдер Пенфилд создал карты первичных сенсорных и моторных областей мозга, стимулируя кору пациентов во время операции. Работа Сперри и Майкла Газзанига над пациентами с расщепленным мозгом в 1950-х годах также сыграла важную роль в развитии этой области. Сам термин «когнитивная нейробиология» был придуман Газзанигой и когнитивным психологом Джорджем Армитажем Миллером, когда он ехал в такси в 1976 году.
Новая технология картирования мозга, в частности фМРТ и ПЭТ, позволили исследователям исследовать экспериментальные стратегии когнитивной психологии, наблюдая за функцией мозга. Хотя об этом часто думают как о новом методе (большинство технологий появились относительно недавно), основной принцип восходит к 1878 году, когда кровоток впервые был связан с функцией мозга. Анджело Моссо, итальянец психолог 19-го века контролировал пульсацию мозга взрослого человека с помощью нейрохирургически созданных костных дефектов в черепах пациентов. Он отметил, что, когда испытуемые занимались такими задачами, как математические вычисления, пульсации головного мозга локально усиливались. Такие наблюдения привели Моссо к заключению, что кровоток в мозге следует за функцией.
11 сентября 1956 г. Масштабная встреча когнитивистов прошла в Массачусетском технологическом институте. Джордж А. Миллер представил свою статью «Магическое число семь, плюс или минус два », а Ноам Хомски и Ньюэлл Саймон представил свои открытия по информатике. Ульрик Нейссер прокомментировал многие открытия на этой встрече в своей книге 1967 года «Когнитивная психология». Термин «психология» начал сокращаться в 1950-х и 1960-х годах, в результате чего область стала называться «когнитивная наука». Бихевиористы, такие как Миллер, начали сосредотачиваться на представлении языка, а не на общем поведении. Дэвид Марр пришел к выводу, что нужно понимать любой когнитивный процесс на трех уровнях анализа. Эти уровни включают вычислительный, алгоритмический / репрезентативный и физический уровни анализа.
До 1980-х годов взаимодействие между нейробиологией и когнитивной наукой было ограниченным. Когнитивная нейробиология начала объединять недавно заложенные теоретические основы когнитивной науки, возникшие между 1950-ми и 1960-ми годами, с подходами в экспериментальной психологии, нейропсихологии и нейробиологии. (Нейробиология не была создана как единая дисциплина до 1971 года). В самом конце 20-го века появились новые технологии, которые сейчас составляют основу методологии когнитивной нейробиологии, включая TMS (1985) и fMRI (1991). Более ранние методы, используемые в когнитивной нейробиологии, включают ЭЭГ (ЭЭГ человека 1920) и MEG (1968). Иногда когнитивные нейробиологи используют другие методы визуализации мозга, такие как ПЭТ и ОФЭКТ. В ближайшее время в нейробиологии появится метод NIRS, который использует поглощение света для расчета изменений оксигемоглобина и дезоксигемоглобина в областях коры головного мозга. Для некоторых животных может использоваться запись по одному элементу. Другие методы включают микронейрографию, лицевую ЭМГ и отслеживание глаз. Интегративная нейробиология пытается объединить данные в базах данных и сформировать единые описательные модели из разных областей и масштабов: биологии, психологии, анатомии и клинической практики. В 2014 году Станислас Дехаен, Джакомо Риццолатти и Тревор Роббинс были удостоены премии Brain Prize за новаторские исследования механизмов высшего мозга. поддерживая такие сложные человеческие функции, как грамотность, умение считать, мотивированное поведение и социальное познание, а также за их усилия по пониманию когнитивных и поведенческих расстройств ". Бренда Милнер, Маркус Райхл и Джон О'Киф получил премию Кавли в области нейробиологии «за открытие специализированных мозговых сетей для памяти и познания», а О'Киф разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в в том же году с Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер «за открытие клеток, которые составляют систему позиционирования в мозге». В 2017 году Питер Даян и были удостоены премии Brain Prize «за междисциплинарный анализ механизмов мозга, которые связывают обучение с вознаграждением, что имеет далеко идущие последствия для понимания». нг человеческого поведения, включая нарушения принятия решений в таких условиях, как азартные игры, наркомания, компульсивное поведение и шизофрения ».,
В последнее время фокус исследований расширился с локализация областей мозга для определенных функций в мозге взрослого человека с использованием единой технологии, исследования расходятся в нескольких разных направлениях: изучение взаимодействия между различными областями мозга, использование нескольких технологий и подходов для понимания функций мозга и использование вычислительных подходов. Достижения в области неинвазивной функциональной нейровизуализации и связанных с ней методов анализа данных также сделали возможным использование высоко натуралистических стимулов и задач, таких как художественные фильмы, изображающие социальные взаимодействия, в исследованиях когнитивной нейробиологии.
Экспериментальные методы в конкретных областях психологии включают:
|
 | На Викискладе есть медиафайлы, связанные с когнитивной нейробиологией. |
Философский портал 
Психологический портал