Bilişsel sinirbilim

Bilişsel sinirbilim, odak noktası mental süreçlerde görev alan beyindeki sinirsel bağlantılar olmak üzere, genel anlamda bilişin altında yatan biyolojik süreçleri inceleyen bilim alanıdır. Bilişsel aktivitelerin beyindeki sinirsel devreler tarafından nasıl etkiilendiği veya kontrol edildiği sorularını ele alır. Bilişsel sinirbilim, hem sinirbilim hem de psikolojinin bir dalıdır ve davranışsal sinirbilim, bilişsel psikoloji, fizyolojik psikoloji ve duyuşsal sinirbilim gibi disiplinlerle örtüşür. Bilişsel sinirbilim, bilişsel bilimdeki teorilere, nörobiyoloji ve hesaplama modellemesine dayanan kanıtlara dayanır.
Beynin bazı kısımları bu alanda önemli bir rol oynar. Nöronlar en hayati rolü oynarlar, çünkü asıl mesele, serebral korteksin farklı lobları ile birlikte nöral bir perspektiften bir biliş anlayışı oluşturmaktır.
Bilişsel sinirbilimde kullanılan yöntemler, psikofizik ve bilişsel psikoloji, fonksiyonel nörogörüntüleme, elektrofizyoloji, bilişsel genomik ve davranışsal genetik deneysel prosedürleri içerir.
Beyin lezyonlarına bağlı bilişsel eksiklikleri olan hastaların incelenmesi bilişsel sinirbilimin önemli bir yönünü oluşturmaktadır. Lezyonlu beyinlerdeki hasarlar sağlıklı ve tamamen işleyen beyinler açısından karşılaştırılabilir bir temel oluşturur. Bu hasarlar beyindeki sinirsel devreleri değiştirir ve hafıza veya öğrenme gibi temel bilişsel süreçler sırasında arızalanmasına neden olur. Hasar ile sağlıklı sinir devrelerinin nasıl çalıştığını karşılaştırabilir ve muhtemelen etkilenen bilişsel süreçlerin temeli hakkında sonuçlar çıkarabiliriz.
Ayrıca, beyin gelişimine dayalı bilişsel yetenekler gelişimsel bilişsel sinirbilim alt alanı altında incelenir ve incelenir. Bu, zaman içinde beyin gelişimini, farklılıkları analiz etmeyi ve bu farklılıkların olası nedenlerini hesaplamayı gösterir.
Teorik yaklaşımlar hesaplamalı sinirbilim ve bilişsel psikolojiyi içerir.
Tarihsel kökenler
Bilişsel sinirbilim, sinirbilim ve psikolojiden ortaya çıkan disiplinlerarası bir çalışma alanıdır. Bu disiplinlerde, araştırmacıların araştırmalarına yaklaşım tarzını değiştiren ve alanın tam olarak yerleşmesine yol açan birkaç aşama vardı.
Bilişsel sinirbilimin görevi beynin zihni nasıl yarattığını tanımlamak olsa da, tarihsel olarak beynin belirli bir alanının belirli bir zihinsel fakültesi nasıl desteklediğini araştırarak ilerlemiştir. Bununla birlikte, beyni alt bölümlere ayırma çabalarının sorunlu olduğu ortaya çıktı. Frenolog hareketi teorileri için bilimsel bir temel sağlayamadı ve o zamandan beri reddedildi. Beynin tüm alanlarının tüm davranışlara katıldığı anlamına gelen toplam alan görüşü, ayrıca Hitzig ve Fritsch'in deneyleriyle ve sonunda pozitron gibi yöntemlerle geliştirilen beyin haritalaması sonucu reddedildi. emisyon tomografisi (PET) ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI). Gestalt teorisi, nöropsikoloji ve bilişsel devrim, bir alan olarak bilişsel sinirbilimin yaratılmasında önemli dönüm noktalarıydı ve araştırmacıların davranış ve sinirsel alt tabakaları arasında daha fazla bağlantı kurmasını sağlayan fikir ve teknikleri bir araya getirdi.
Felsefedeki kökenleri
Filozoflar her zaman akılla ilgilenirler. Bir fenomeni açıklamanın, bundan sorumlu mekanizmanın anlaşılmasını içerdiği fikrinin felsefe tarihinde M. Ö. 5. yüzyılda atom teorilerinden 17. ve 18. yüzyılda (Galileo, Descartes ve Boyle'ın çalışmaları) yeniden doğuşuna kadar derin kökleri vardır.. Diğerlerinin yanı sıra Descartes'ın insanların inşa ettiği makinelerin bilimsel açıklama modelleri olarak çalışabileceği fikri de var. Örneğin, Aristoteles beynin vücudun soğutma sistemi olduğunu ve zeka kapasitesinin kalbinde olduğunu düşündü. Aksine inanan ilk kişinin, MS ikinci yüzyılda Roma doktoru Galen olduğu ve beynin zihinsel aktivitenin kaynağı olduğunu ilan ettiği öne sürülmüştür, bu da Alcmaeon'a akredite edilmiştir. Bununla birlikte Galen, kişilik ve duyguların beyin tarafından değil, diğer organlar tarafından üretildiğine inanıyordu. Bir anatomist ve doktor olan Andreas Vesalius, beynin ve sinir sisteminin aklın ve duyguların merkezi olduğuna inanan ilk kişi oldu. Psikoloji, bilişsel nörobilim katkı sağlayan temel bir alan, zihin konusundaki akıl ortaya çıktı.
19. yüzyıl
Frenoloji
Bilişsel nörobilimin öncüllerinden biri olan frenoloji, bir sözdebilimdir ve davranışın kafatasının şeklinden anlaşılabileceğini iddia etmiştir. 19. yüzyılın başlarında, Franz Joseph Gall ve JG Spurzheim insan beyninin yaklaşık 35 farklı bölüme yerleştiğine inanıyordu. Gall, Genel olarak Sinir Sisteminin ve Özellikle Beynin Anatomisi ve Fizyolojisi adlı kitabında, bu alanlardan birinde daha büyük bir yumru olduğunu, beynin o kişinin o kişi tarafından daha sık kullanıldığı anlamına geldiğini iddia etti. Bu teori, halkın dikkatini çekti ve frenoloji dergilerinin yayınlanmasına ve insan konusunun kafasındaki çarpmaları ölçen frenölçerlerin oluşturulmasına yol açtı. Frenoloji fuarlarda ve karnavallarda bir fikstür olarak kalırken, bilim camiasında geniş bir kabul görmüyordu. Frenolojinin en büyük eleştirisi, araştırmacıların teorileri ampirik olarak test edememesidir.
Yerelleştirici görüş
Yerelleştirici görüş, zihinsel yeteneklerin, yeteneklerin özelliklerinin ne olduğu ve nasıl ölçüleceğinden ziyade beynin belirli bölgelerine lokalize olmasıyla ilgiliydi. John Hughlings Jackson gibi Avrupa'da yapılan çalışmalar bu görüşü destekledi. Jackson beyin hasarı olan hastaları, özellikle epilepsili hastaları inceledi. Epileptik hastaların nöbetler sırasında sıklıkla aynı klonik ve tonik kas hareketlerini yaptığını keşfetti ve Jackson'ı her seferinde aynı yerde olması gerektiğine inanmaya yönlendirdi. Jackson, spesifik fonksiyonların beynin belirli bölgelerinde lokalize olduğunu öne sürdü, bu da beyin loblarının gelecekteki anlaşılması için kritikti.
Tüm alan görüşü
Tüm alan görüşüne göre, beynin tüm alanları her zihinsel işleve katılır.
Fransız deneysel psikolog Pierre Flourens, hayvan deneyleri kullanarak yerelleştirici görüşe meydan okudu. Tavşanlarda ve güvercinlerde serebellumun çıkarılmasının kas koordinasyonu duygusunu etkilediğini ve serebral yarım küreler çıkarıldığında güvercinlerde tüm bilişsel işlevlerin bozulduğunu keşfetti. Bundan, serebral korteks, beyincik ve beyin sapının bir bütün olarak birlikte çalıştığı sonucuna vardı. Yaklaşımı, testlerin mevcut olması durumunda seçici açıkları fark edecek kadar hassas olmamaları nedeniyle eleştirildi.
Nöropsikolojinin ortaya çıkışı
Belki de zihinsel işlevleri beyindeki belirli yerlere yerleştirmeye yönelik ilk ciddi girişim Broca ve Wernicke tarafından yapıldı. Bu çoğunlukla beynin farklı bölgelerindeki yaralanmaların psikolojik işlevler üzerindeki etkilerini inceleyerek başarıldı. 1861'de Fransız nörolog Paul Broca, dili anlayabilen ancak konuşamayan bir adamla karşılaştı. Adam sadece "tan" sesini üretebiliyordu. Daha sonra adamın, şimdi Broca bölgesi olarak bilinen sol ön lobunun bir bölgesine zarar verdiği keşfedildi. Bir Alman nörolog olan Carl Wernicke, akıcı ama mantıklı olmayan bir şekilde konuşabilen bir hasta buldu. Hasta inmenin kurbanı olmuş ve konuşulan ya da yazı dilini anlayamamıştı. Bu hastada sol parietal ve temporal lobların buluştuğu bölgede, şimdi Wernicke bölgesi olarak bilinen bir lezyon vardı. Lezyonların belirli davranış değişikliklerine neden olduğunu öne süren bu olgular lokalizasyoncu görüşü kuvvetle desteklemiştir.
Beyni haritalamak
1870'te Alman doktorlar Eduard Hitzig ve Gustav Fritsch hayvanların davranışlarıyla ilgili bulgularını yayınladılar. Hitzig ve Fritsch, bir köpeğin beyin korteksinden bir elektrik akımı geçirerek beynin hangi bölgelerinin elektriksel olarak uyarıldığına bağlı olarak farklı kasların kasılmasına neden oldu. Bu, bireysel alan fonksiyonlarının, toplam alan görüşünün önerdiği gibi, bir bütün olarak serebrumdan ziyade beynin belirli bölgelerine lokalize edilmesine yol açtı. Brodmann ayrıca beyin haritalamasında önemli bir figürdü; Franz Nissl'in doku boyama tekniklerine dayanan deneyleri beyni elli iki bölgeye ayırdı.
20. yüzyıl
Bilişsel devrim
20. yüzyılın başında, Amerika'daki tutumlar, psikolojide birincil yaklaşım olarak davranış tercihine yol açan pragmatizm ile karakterize edildi. JB Watson uyaran-cevap yaklaşımıyla kilit bir figürdü. Hayvanlar üzerinde deneyler yaparak davranışı tahmin etmeyi ve kontrol etmeyi amaçlıyordu. Davranışçılık nihayetinde başarısız oldu çünkü insan eylemi ve düşüncesinin gerçekçi psikolojisini sağlayamadı - öncelikle düşünce ve hayal gücü gibi fenomenleri açıklama pahasına uyaran-yanıt ilişkilerine odaklandı. Bu genellikle "bilişsel devrim" olarak adlandırılan şeye yol açtı.
Nöron doktrini
20. yüzyılın başlarında, Santiago Ramón y Cajal ve Camillo Golgi, nöronun yapısı üzerinde çalışmaya başladı. Golgi, belirli bir bölgedeki birkaç hücreyi tamamen lekeleyebilen gümüş boyama yöntemini geliştirdi ve bu da nöronların bir sitoplazmada doğrudan birbiriyle bağlantılı olduğuna inanmasına neden oldu. Cajal, beynin daha az miyelin içeren bölgelerini boyadıktan ve nöronların ayrık hücreler olduğunu keşfettikten sonra bu görüşe meydan okudu. Cajal ayrıca hücrelerin nörondan elektrik sinyallerini yalnızca bir yönde ilettiğini keşfetti. Golgi ve Cajal, 1906'da nöron doktrini üzerindeki bu çalışma için Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldü.
20. yüzyılın ortaları
20. yüzyılda oküler hakimiyet sütunlarının bulunması, hayvanlarda tek sinir hücrelerinin kaydedilmesi ve göz ve kafa hareketlerinin koordinasyonu gibi çeşitli bulgular alanı ilerletmeye devam etti. Deneysel psikoloji de bilişsel sinirbilimin kuruluşunda önemliydi. Bazı önemli sonuçlar, bazı görevlerin ayrık işleme aşamaları, dikkat çalışması, ve davranışsal verilerin zihinsel süreçleri açıklamak için yeterli bilgi sağlamadığı düşüncesi ile gerçekleştirildiğinin gösterilmesidir. Sonuç olarak, bazı deneysel psikologlar davranışların sinirsel temellerini araştırmaya başladı. Wilder Penfield, ameliyat sırasında hastaların kortekslerini uyararak beynin primer duyusal ve motor bölgelerinin haritalarını oluşturdu. Sperry ve Michael Gazzaniga'nın 1950'lerde bölünmüş beyin hastaları üzerindeki çalışmaları da alanın ilerlemesinde etkili oldu. Bilişsel sinirbilim terimi 1976'da bir taksiyi paylaşırken Gazzaniga ve bilişsel psikolog George Armitage Miller tarafından oluşturuldu.
Beyin haritalaması
Yeni beyin haritalama teknolojisi, özellikle fMRI ve PET, araştırmacıların beyin fonksiyonlarını gözlemleyerek bilişsel psikolojinin deneysel stratejilerini araştırmalarına izin verdi. Her ne kadar bu genellikle yeni bir yöntem olarak düşünülse de (teknolojinin çoğu nispeten yenidir), altta yatan ilke, kan akışının ilk olarak beyin fonksiyonu ile ilişkili olduğu 1878'e kadar uzanmaktadır. 19. yüzyılın İtalyan psikologu Angelo Mosso, yetişkin beyninin nabız atımlarını, hastaların kafataslarında nöroşirürjik olarak yaratılmış kemik kusurları ile izlemişti. Matematiksel hesaplamalar gibi görevlerde bulunduklarında beynin nabzının yerel olarak arttığını kaydetti. Bu tür gözlemler Mosso'nun beynin kan akışının işlevi takip ettiği sonucuna varmasına neden oldu.
Yeni bir disiplinin ortaya çıkışı
Bilişsel bilimin doğuşu
11 Eylül 1956'da Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde büyük ölçekli bilişselciler toplantısı yapıldı. George A. Miller " Büyülü Sayı Yedi, Artı veya Eksi İki " makalesini sunarken, Noam Chomsky ve Newell & Simon bilgisayar bilimi ile ilgili bulgularını sundular. Ulric Neisser, 1967 tarihli Bilişsel Psikoloji kitabında bu toplantıdaki bulguların çoğunu yorumladı. "Psikoloji" terimi 1950'lerde ve 1960'larda azalmaktaydı ve bu da alanın "bilişsel bilim" olarak adlandırılmasına neden oluyordu. Miller gibi davranışçılar genel davranıştan ziyade dil temsiline odaklanmaya başladılar. David Marr, herhangi bir bilişsel süreci üç analiz düzeyinde anlaması gerektiği sonucuna vardı. Bu seviyeler hesaplama, algoritmik / temsili ve fiziksel analiz seviyelerini içerir.
Sinirbilim ve bilişsel bilimi birleştirmek
1980'lerden önce sinirbilim ve bilişsel bilim arasındaki etkileşim çok azdı. Bilişsel sinirbilim, 1950 ve 1960'lar arasında ortaya çıkan bilişsel bilimde yeni ortaya konulan teorik zemini deneysel psikoloji, nöropsikoloji ve nörobilimdeki yaklaşımlarla bütünleştirmeye başladı. (Sinirbilim, 1971 yılına kadar birleşik bir disiplin olarak kurulmadı ). 20. yüzyılın sonlarında, şimdi TMS (1985) ve fMRI (1991) dahil olmak üzere bilişsel sinirbilim metodolojisinin temelini oluşturan yeni teknolojiler gelişti. Bilişsel sinirbilimde kullanılan önceki yöntemler arasında EEG (insan EEG 1920) ve MEG (1968) bulunmaktadır. Bazen bilişsel sinirbilimciler PET ve SPECT gibi diğer beyin görüntüleme yöntemlerini kullanırlar. Nörobilim yaklaşan bir tekniktir NIRS kortikal alanlarda oksi- ve deoksihemoglobin içinde hesapla değişikliklere ışık emilimini kullanır. Bazı hayvanlarda Tek ünite kaydı kullanılabilir. Diğer yöntemler arasında mikro nörografi, yüz EMG'si ve göz takibi bulunur. Bütünleştirici sinirbilim, veritabanlarındaki verileri birleştirmeye ve çeşitli alan ve ölçeklerden birleştirilmiş tanımlayıcı modeller oluşturmaya çalışır: biyoloji, psikoloji, anatomi ve klinik uygulama. 2014 yılında Stanislas Dehaene, Giacomo Rizzolatti ve Trevor Robbins, okuryazarlık, aritmetik, motive edilmiş davranış ve sosyal biliş gibi karmaşık insan işlevlerini destekleyen yüksek beyin mekanizmaları üzerindeki öncü araştırmaları ve bilişsel ve bilişsel anlama çabaları için Beyin Ödülü'ne layık görüldü. "davranış bozuklukları". Brenda Milner, Marcus Raichle ve John O'Keefe hafıza ve biliş için özel beyin ağlarının keşfi için Nörobilimde Kavli Ödülü'nü aldılar ve O'Keefe, Mayıs ayında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aynı yıl -Bittitt Moser ve Edvard Moser "beyinde bir konumlandırma sistemi oluşturan hücre keşiflerinden dolayı". Wolfram Schultz, Peter Dayan ve Ray Dolan, 2017 yılında, karar verme bozuklukları da dahil olmak üzere insan davranışlarının anlaşılması için geniş kapsamlı etkileri olan öğrenmeyi ödül ile ilişkilendiren beyin mekanizmalarının multidisipliner analizleri için Beyin Ödülüne layık görüldü. kumar, uyuşturucu bağımlılığı, zorlayıcı davranış ve şizofreni gibi koşullar ".,
Son trendler
Son zamanlarda araştırma odakları, tek bir teknoloji kullanarak yetişkin beynindeki belirli işlevler için beyin alanlarının lokalizasyonundan genişledi, çalışmalar birkaç farklı yönde ayrılıyor: farklı beyin alanları arasındaki etkileşimleri keşfetmek, çoklu teknolojiler ve yaklaşımlar kullanmak beyin fonksiyonlarını anlamak ve hesaplamalı yaklaşımları kullanmak. Non-invaziv fonksiyonel nörogörüntüleme ve ilişkili veri analizi yöntemlerindeki ilerlemeler, bilişsel sinirbilim çalışmalarında sosyal etkileşimleri tasvir eden uzun metrajlı uyarıcılar ve görev filmleri gibi görevleri de mümkün kılmıştır.
Başlıklar
Dikkat
Değişim körlüğü
Bilinç
Karar verme
Öğrenme
Hafıza
Dil
Ayna nöronları
Algı
Sosyal biliş
Duygular
Yöntemler
Spesifik psikoloji alanlarının deneysel yöntemleri şunları içerir:
Psikofizik
Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme
Elektroensefalografi
Elektrokortikografi
Transkraniyal Manyetik Stimülasyon
Hesaplamalı Modelleme