علوم اعصاب شناختی
علوم اعصاب شناختی بر روی پروسه­ های بیولوژیک  و جنبه­ های زیستی که در فرایند شناخت در مغز اتفاق می­ افتد مطالعه دارد و توجه اصلی  آن روی ارتباطات نورونی داخل مغز است که این ارتباطات در فرایندهای ذهنی نقش دارند. علوم اعصاب شناختی به این سوال که فعالیت ­های شناختی که در مغز صورت می­ گیرد چگونه توسط مدارهای نورونی تأثیر می ­پذیرند یا کنترل می ­شوند، پاسخ می­ دهد. علوم اعصاب شناختی یک زیرشاخه از هر دو علم علوم اعصاب و روانشناسی است که در زمینه­ های مختلف مانند علوم اعصاب رفتاری، روانشناسی شناختی، روانشناسی فیزیولوژیک و علوم اعصاب احساسی با هم اشتراک دارند. علوم اعصاب شناختی بر پایه تئوری ­هایی در علوم شناختی است که با دلایل و مدارکی از علم عصب شناسی و مدل کردن محاسباتی تکمیل می ­شود.
بخش­ های زیادی از مغز در این رشته علمی و مطالعات آن نقش آفرینی می کنند. نورون ها در این بین حیاتی ترین نقش را دارند، چرا که هدف اصلی علوم اعصاب شناختی این است که پروسه شناخت آن نورون را از دیدگاه نورونی که در لوب­ های مختلف  در غشای مغزی وجود دارند؛ دریابد و آن را یاد بگیرد.
روش های به کارگرفته شده در این علم شامل روش های آزمایشگاهی از روانشناسی، روانشناسی شناختی، تصویربرداری عصبی عملکردی، الکتروفیزیولوژی، ژنومیک شناختی و ژنتیک رفتاری است.
مطالعات روی بیماران با ضایعه ­های مغزی و شناختی بخش مهمی از علوم اعصاب شناختی را تشکیل می­ دهد. آسیب هایی که در این مغز ها به وجود آمده باعث ایجاد یک تفاوت عظیم بین مغز های آسیب دیده و مغز هایی است که سالم هستند به خوبی و بدون هیچ مشکلی در حال کار کردن هستند. این آسیب ها باعث ایجاد تغییراتی در مدار های نورونی در مغز هستند و باعث می­ شوند تا در پروسه های پایه ای شناختی در عملکردشان مشکلی پیش بیاید و به خوبی کار نکنند. از این عملکرد های پایه ای میتوان به حافظه و یادگیری اشاره کرد.
یک زیررشته از این علم که بر توسعه دادن شبیه سازی مغز کار می کند، علوم اعصاب شناختی توسعه ای نام دارد. کار اصلی این رشته نشان دادن روند توسعه دادن شبیه سازی مغز و آنالیز کردن و آوردن دلایل برای توجیه تفاوت هایی است که وجود دارد.
مطالعات در این حوزه به مغز اشخاص سالم و در صورت نیاز مغز اشخاصی که آسیب مغزی دارند اختصاص دارد و در این مسیر از دستگاه‌های به روز مانند اف‌ام‌آرآی ، الکتروانسفالوگرافی، tdcs rtms و ... متکی است، به ویژه هنگامی که اشخاص سالم در حال انجام دادن تکالیف ذهنی باشند، فنون نوروایمیجینگ یا اسکن مغزی تصاویری را از مغز ارائه می‌دهند، مغزی که در حال فعالیت روی تکلیف ذهنی خاصی است.
علوم اعصاب شناختی، مطالعهٔ حوزهٔ بین رشته‌ای است که از تعدادی رشتهٔ دیگر پدید آمده‌است، شاید به‌طور قابل توجهی از علم اعصاب، روانشناسی و علم کامپیوتر پدید آمده باشد. مراحل متعددی در این رشته باعث شده که محققان روش تحقیق خود را تغییر دهند تا نتیجه‌ای صحیح و کامل بدست آید.
با اینکه وظیفه علم اعصاب شناختی توصیف چگونگی ساخت (ایجاد) ذهن (هوشیاری) مغز است، از منظر تاریخی این علم با مطالعه چگونگی کارکرد بخش های مشخصی از مغز هنگامی که یک کار ذهنی به نمونه آزمایش داده می­ شود، پیشرفت کرده. گرچه، تلاش های اولیه برای تقسیم بندی مغز به بخش های مختلف مشکل ساز بوده. برای مثال جنبش جمجمه شناسان نتوانستند برای تئوری هایی که ارائه کردند نتوانستند دلیل و مدرک موجه بیاورند و به همین دلیل از سوی جامعه علمی نظریه های آن ها رد شد. چشم انداز نظریه جامع اذعان داشت که تمام بخش های مغز به یک شکل عمل می کنند، این تئوری نیز با توجه به نگاشت مغزی رد شد. نگاشت مغزی توسط آزمایش های هیتزیگ و آغاز شد و در ابتدا با استفاده از روش هایی همچون توموگرافی گسیل پوزیترون و عملکرد تصویربرداری تشدید مغناطیسی و تئوری گشتالت و روانشناسی و انقلاب شناختی توسعه پیدا کرد و پیشرفت کرد. روش های یاد شده نقاط عطفی بودند برای تولید علوم اعصاب شناختی به عنوان یک رشته مجزا که ایده ها و تکنیک هایی که به محققان اجازه این را دادند که ارتباطات جدیدی بین رفتارها و بسترهای نورونی این رشته ایجاد کنند.
فیلسوفان همیشه در نحوه عملکرد مغز علاقه نشان داده اند: این ایده که توضیح دادن یک پدیده یا توضیح دادن یک رخداد نیازمند این است که مکانیسم و نحوه به وجود آمدن این رخداد درک شود ریشه های عمیقی در تاریخ فلسفه دارد. از نظریه های اتمی در قرن پنجم قبل از میلاد تا تولد دوباره فلسفه در قرن هفدهم و هجدهم میلادی در آثار گالیله و دکارت و بویل. در میان تمام نظریه ها، ایده رنه دکارت است که می گوید ماشین هایی که انسان ها درست می کنند می توانند به عنوان مدل هایی که می توانند توضیح علمی ارائه کنند، عمل کنند. برای مثال، ارسطو گمان داشت که مغز مرکز خنک کننده بدن است و . گفته می شود اولین کسی که خلاف این را بیان کرد پزشک رومی جالینوس بوده است که در قرن دوم پس از میلاد می زیسته و باور داشت که منبع فعالیت های ذهنی مغز است. لازم به ذکر است که این نظریه به آلکمیون نیز نسبت داده شده. در هر حال، جالینوس بر این باور بود که شخصیت و احساس توسط مغز تولید نمی‌شوند و اعضای دیگر بدن این وظیفه را بر عهده دارند. آندریاس وسالیوس، کالبدشناس و روانشناس، اولین فردی بود که بر این باور داشت که سیستم عصبی و مغز مرکز ذهن و احساس در بدن هستند. روانشناسی، که از رشته هایی است که بسیار به ایجاد علوم اعصاب شناختی کمک کرده، خود از منطق فیلسوفانه درباره ذهن نشأت گرفته است.
یکی از اجداد علوم اعصاب شناختی علم جمجمه شناسی بوده. یک سری از مطالعات در این زمینه که به عنوان شبه علم تلقی می شده میگوید که رفتار انسان می تواند توسط شکل جمجمه افراد تعیین شود. در اوایل قرن 19 میلادی، فرانتس یوزف گال و یوهان گاسپر اسپورزهایم بر این باور بودند که مغز انسان تقریباً به 35 ناحیه مختلف تقسیم می شود. گال در کتاب خود اذعان دارد که یک برآمدگی در هر ناحیه از جمجمه به این معنا است که فرد از آن قسمت از مغزش بیشتر استفاده کرده است. این نظریه در منظر عمومی توجهات زیادی را به خودش معطوف کرد. به طوری که میزان ژورنال هایی که درباره جمجمه شناسی بود افزایش انتشار داشت و حتی باعث اختراع دستگاه فشارسنج مخصوص مغز شد. این دستگاه مقدار پستی و بلندی های جمجمه یک فرد را اندازه گیری می کرد. با این حال که جمجمه شناسی در نمایشگاه ها و کارناوال های تفریحی با اقبال مردم مواجه شده بود، در مجامع علمی و تخصصی جایی نداشت و دانشمندان به آن اعتنایی نمی‌کردند. انتقاد اصلی جامعه علمی این بود که جمجمه شناسان نمی‌توانند به صورت تجربی تئوری های خود را ثابت کنند.
دیدگاه بومی سازی بر این موضوع تمرکز داشت که اختلالات ذهنی برای قسمت های خاصی از مغز اتفاق می افتد بدون اینکه این اختلالات را بررسی کنند یا آنها را اندازه گیری کنند. برخی از مطالعاتی که در اروپا صورت می گرفت، مانند مطالعات جان هیولینز جکسون، از این دیدگاه دفاع می کردند. جکسون روی بیمارانی با آسیب مغزی مطالعه می­ کرد به خصوص بیمارانی که دچار صرع بودند. او متوجه شد که بیماران صرعی انقباض و انبساط ها و اسپاسم های عضلانی داشتند که در طول زمان تشنجشان کاملاً شبیه به هم عمل می کردند، این مشاهده باعث شد که جکسون بر این باور باشد که این فعل و انفعالات در مغز همه در یک ناحیه اتفاق می افتند. این بیانات جکسون به شدت برای فهمیدن و درک لوب های مغزی در آینده استفاده شد.
این نظریه می گوید که تمام نواحی مغز در همه کارهایی که انسان به صورت ذهنی انجام می دهد شرکت دارند.
پییر فلورنس، روانشناس تجربی فرانسوی، کسانی که به نظریه بومی سازی اعتقاد داشتند را با استفاده از آزمایش هایی که روی حیوانات صورت داد به چالش کشید. او متوجه شد که با برداشتن مخچه خرگوش و کبوتر می توان روی درک هماهنگی عضلانی آن ها تأثیر گذاشت و مشاهده کرد که با برداشتن نیم کره های مغزی تمام اعمال شناختی در کبوترها دچار اختلال می شود. با این آزمایش نتیجه گرفت که غشای مغزی، مخچه و ساقه مغز همگی به صورت یک مجموعه کار می کنند. این مشاهدات با این دلیل مورد انتقاد قرار گرفت که آزمایش های او به اندازه کافی حساسیت نداشته.
شاید اولین تلاش های جدی برای بومی ساختن برخی از عملکردهای ذهنی در مغز توسط بروکا و ورنیکه انجام شد. این دستاورد بیشتر با مطالعه عملکرد مغز بعد از آسیب رساندن به قسمت های مختلفی از مغز صورت گرفته. در 1861 متخصص مغز و اعصاب فرانسوی، پاول بروکا، با مردی مواجه شد که می توانست زبان را یاد بگیرد ولی نمی توانست به آن زبان صحبت کند و تنها می توانست صدای tan از خودش تولید کند. بعدها متوجه شدند که این مرد به قسمت چپ لوب پیشانیش ضربه ای وارد شده که به این ناحیه، ناحیه بروکا گفته می شود. کارل ورنیکه یک متخصص مغز و اعصاب آلمانی، بیماری را پیدا کرد که روان ولی غیرمعقول تکلم می کرد. این بیمار قبلاً دچار یک سکته شده بوده و نمی توانست نوشتار یا گفتار دیگران را متوجه شود. وی یک زخم در محلی که دو لوب جداری و گیجگاهی به هم می رسند داشتکه امروزه به ناحیه ورنیکه معروف است. این موارد که افکار را به این سمت می­ برند که ضایعات مغزی باعث تغییرات به خصوص رفتاری در افتار می شود، به شدت دیدگاه بومی سازی مغز را پشتیبانی می کنند.
در سال 1870،  متخصصان مغز آلمانی به نام های ادوارد هیتزیگ و گوستاو فریشچ یافته های خود را درباره حیوانات منتشر کردند. هیتزیگ و فریشچ جریان الکتریکی را به غشای مغزی یک سگ متصل کردند که باعث می شد عضلات مختلفی بر اساس ناحیه ای از مغز که جریان الکتریسیته به آن رسیده واکنش نشان بدهند. این مشاهده باعث شد که به این نتیجه برسند که هر قسمت از مغز دارای تابع و عملکرد مختص به خودش است و کل مغز همه کارها را انجام نمی‌دهد. برادمن نیز شخصی بود که در این عرصه کارهای مهمی را انجام داده؛ آزمایش های او که بر اساس تکنیک های رنگ آمیزی بافت فرانتز نیسل بود مغز را به 52 قسمت متفاوت ناحیه بندی کرد.
در آغاز قرن بیستم، نگرش ها در آمریکا با عملگرایی مواجه شده بود و این خود باعث شد که نگرش رفتارگرایانه در روش های روانشناسی بر نگرش های دیگر اولویت داشته باشد. جان بی. واتسون با ابداع روش محرک-پاسخ یک شخصیت کلیدی در این زمینه به شمار می رفت. وی با انجام آزمایش هایی بر روی حیوانات قصد داشت که رفتار حیوانات را کنترل و پیشبینی کند. رفتارگرایی سرانجام به شکست انجامید چرا که نمی توانست روانشناسی واقع گرایانه و درستی از عمل و تفکر انسان ارائه کند؛ رفتارگرایی در درجه اول روی پیوستگی و مجموعه محرک-پاسخ تمرکز کرده بود و این کار را با هزینه رها کردن ارائه توضیحات برای پدیده هایی مانند تخیلات و افکار انجام میداد. که این پروسه در نهایت به عنوان انقلاب شناختی تعبیر می شود.
در اوایل قرن بیستم سانتیاگو رامون کَهَل و کامیلو گُلجی بر روی ساختار نورون مطالعات خود را آغاز کردند. گلجی روش رنگ­ آمیزی نقره را ابداع کرد که می توانست سلول هایی با تعداد زیاد در یک ناحیه را رنگ آمیزی کند تا بتواند از این رنگ آمیزی نتیجه بگیرد که نورون ها در یک سیتوپلاسم مستقیماً به یک دیگر متصل هستند. کهل این نتیجه را اینگونه به چالش کشید که پس از رنگ آمیزی در ناحیه ای از مغز که بافت چربی کمتری دارد متوجه شد نورون های سلول های گسسته و جدا از هم هستند. همچنین وی دریافت که سلول ها فقط به صورت یک طرفه جریان را به نورون ها ارسال می کنند. هر دوی این دانشمندان جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را در 1906 به دلیل تحقیقاتشان دریافت کردند.
کشفیات متعددی در قرن بیستم باعث پیشرف و حرکت رو به حلو در این رشته شدند. از این پیشرفت ها می توان به کشف ستون های تسلط چشم، ثبت سلول های تک عصب در حیوانات، هماهنگی چشم و حرکات سر در روانشناسی تجربی نیز از دستاوردهای قابل توجهی بود که در ابتدای پیدایش علوم اعصاب شناختی به دست آمد؛ اشاره کرد. برخی از نتایج که اهمیت ویژه ای داشتند، نشان دادن اینکه برخی از کارها به وسیله مراحل پردازش مجزا صورت می گیرند، بررسی توجه کردن انسان به یک موضوع و این نظریه که داده های رفتاری به تنهایی نمی‌توانند آنقدر اطلاعات به ما بدهند که بتوان روند پروسه های ذهنی را توضیح داد، را می توان مثال زد. به عنوان نتیجه برخی از روانشناسان تجربی آغاز به تحقیق در مورد پایه های رفتاری نورون ها کردند. وایلدر پنفیلد توانست با استفاده از تحریک کردن قشرهایی از مغز بیماران در طول زمان جراحی نقشه هایی از ناحیه های حسی اولیه و حرکتی مغز تهیه کند. همچنین همکاری اسپِری و مایکل گاتزانیگا روی بیمارانی که مغزشان آسیب شدیدی دیده و اصطلاحاً خورد شده در دهه 1950 میلادی در پیشرفت این رشته نقش بزرگی داشته. عبارت علوم اعصاب محاسباتی اولین بار توسط گاتزانیگا و دانشمند متخصص مغز و اعصاب، جورج آرمیتاژ میلر در حالی که در سال 1976 سوار یک تاکسی شده بودند استفاده شده.
تکنولوژی جدید تصویربرداری از مغز، به خصوص fMRI و PET، به محققان اجازه این را می داد که استراتژی های تجربی روانشناسی شناختی را با کمک نگاه کردن به نحوه عملکرد مغز؛ رصد کنند. گرچه از این روش به عنوان یک روش نوین یاد می شود ( بیشتر این تکنولوژی های یاد شده در عصر معاصر تولید شده اند)، مبنا و پایه های این روش ها تا سال 1878 میلادی به عقب بر می گردد یعنی زمانی که برای اولین بار جریان خون را مرتبط با عملکرد مغز دانستند. آنجلو موسو، متخصص مغز و اعصاب ایتالیایی در قرن 19، پالس هایی که مغز یک انسان بالغ تحت عمل جراحی بود را مورد بررسی قرار داد و متوجه شد که هنگامی که بیمار اعمال ریاضی انجام می دهد این ضربان ها به صورت منطقه ای در مغز افزایش پیدا می کنند، پس نتیجه گرفت که جریان خون در مغز تابع دستورهایی است که مغز ارسال می کند.
در 11 سپتامبر 1956 یک دورهمی بزرگ از شناخت­ گرایان در دانشگاه MIT برگزار شد. جورج آرمیتاژ میلر مقاله ای تحت عنوان عدد جادویی هفت، به علاوه یا منهای دو در کنار ارائه های نوام چامسکی و آلن نیوول و هربرت الکساندر سیمون درباره علوم کامپیوتر را به حاضرین ارائه داد. اولریک نیسر نظرات خود را در کتابش که در سال 1967 چاپ شد، روانشناسی شناختی، درباره این ارائه ها آورده است. عبارت روانشناسی در دهه های 50 و 60 میلادی در حال کمرنگ شدن بود، و همین باعث این شد که این رشته به اسم علوم شناختی تعریف بشود. رفتارگرایان مانند میلر تمرکز خود را بر ارائه و نمایش دادن زبان گذاشته بودند به جای اینکه روی رفتار عادی تحقیق کنند. دیوید مار طی تحقیقاتش به این نتیجه رسید که هر شخص باید پروسه شناخت را در سه مرحله آنالیز درک کند. این مراحل شامل مرحله محاسباتی، الگوریتمیک و آنالیز مراحل فیزیکی انجام عمل می شود.
قبل از دهه 1980، تعاملات بین علوم شناختی و روانشناسی خیلی کم بود. علوم اعصاب شناختی آغاز بع ادغام کردن زمینه نظری و محاسباتی تازه تأسیس شده در علوم شناختی شد، که بین دهه های 50 و 60 میلادی منتشر شده بود. این زمینه جدید رویکردهایی در روانشناسی تجربی، روانشناسی اعصاب و علوم اعصاب را شامل می شد. (علوم اعصاب به عنوان یک علم جدید تا سال 1971 به رسمیت شناخته نشده بود). در اواخر قرن 20 تکنولوژی های جدیدی تکامل یافت که امروزه تکیه گاه اصلی برای روش شناسی علوم اعصاب شناختی است. از این تکنولوژی ها می توان TMS (1985) و fMRI (1991) را مثال زد. روش هایی که تا قبل از این در علوم اعصاب شناختی استفاده می شد شامل EEG ( EEG انسانی 1920) و MEG (1968) بود. گاهی دانشمندان علوم اعصاب شناختی متدهای عکسبرداری دیگری که برای مغز استفاده می شود را به کار می گیرند مانند PET و SPECT.  یک تکنیک که از آن در علوم اعصاب استفاده می­ شود NIRS نام دارد. این تکنیک از جذب نور برای محاسبه تغییرات در اوکسی هموگلوبین و دی اوکسی هموگلوبین ها در مناطق غشایی استفاده می کنند. در بعضی از حیوانات، می توان از رصد تک-واحدی استفاده کرد. برخی دیگر از این متدها شامل microneurography، نوار عصب و عضله صورت و ردیابی چشم می شوند.
علوم اعصاب یکپارچه سعی بر این دارد که داده را در دیتاست محکم سازی کند، و مدل های توصیفی یکپارچه ای از زمینه ها و مقیاس های مختلف تشکیل دهد که رشته هایی مانند: زیست شناسی، روانشناسی، آناتومی بدن و درمان بالینی را شامل می شود.
در سال 2014، استانیسلاس دوآن، جاکومو ریتزولاتی و ترور رابینز را به خاطر تحقیقات پیشگامشان در زمینه مکانیسم های بلندپایه مغز که زیربنای عملکردهای پیچیده انسانی مانند سواد، ریاضیات ابتدایی، رفتار با انگیزه و شناخت اجتماعی و به خاطر تلاش آنان برای درک اختلالات شناختی و رفتاری انجام دادند؛ دریافت کردند.
برندا میلنر، مارکوس رایشل و جان اوکیف جایزه کاولی در علوم اعصاب را به خاطر کشف کردن شبکه های مغزی خصوصی سازی شده برای مغز در زمینه های حافظه و شناخت را توانستند دریافت کنند. همچنین در همان سال اوکیف جایزه نوبل را در زمینه روانشناسی یا پزشکی با می-بریت موزر و ادوارد موزر به صورت مشترک برای اکتشاف سلول هایی که در مغز یک شبکه موقعیت یابی تشکیل می دهند برنده شدند.
در سال 2017، وولفرام شولتز، پیتر دایان و ری دولان جایزه مغز را به علت تجزیه و تحلیل چند رشته ای از مکانیسم های مغز که یادگیری را با پاداش مرتبط می کند، که این دستاورد پیامدهای گسترده ای برای درک رفتار انسان دارد، از جمله اختلالات تصمیم گیری در شرایطی مانند قمار، اعتیاد به مواد مخدر، رفتارهای اجباری و اسکیزوفرنی.
اخیراً کانون تحقیقات از محلی­ سازی نواحی مغز در مغز یک فرد بزرگسال با استفاده از یک تکنولوژی فراتر رفته، مطالعات در جهت های مختلفی شعبه شعبه شده، به عنوان مثال: بررسی تعاملات بین مناطق مختلف مغز، استفاده از چندین فناوری و رویکرد برای درم عملکردهای مغز و استفاده از رویکردهای محاسباتی از این دست شاخه های مطالعاتی هستند.
پیشرفت ها در تصویربرداری عصبی عملکردی غیر تهاجمی و روش های تجزیه و تحلیل داده های مرتبط هم این را برای ما ممکن کرده است که محرک ها و وظایف طبیعی گرایانه مانند فیلم هایی که تعاملات اجتماعی را به تصویر می کشند در مطالعات علوم اعصاب شناختی استفاده کنیم.