1: Introduzione alla cognizione

La cognizione è ampiamente definita come i processi mentali associati a fenomeni come l'attenzione, la memoria, il ragionamento e il linguaggio. Gli scienziati cognitivi stanno utilizzando una combinazione di tecniche psicologiche e fisiologiche per comprendere le basi biologiche della cognizione. Attraverso questa comprensione, gli scienziati sperano di sviluppare nuovi modi di trattare i pazienti con disturbi cognitivi.

Questo video introdurrà innanzitutto diversi attributi funzionali della cognizione. Quindi, discuteremo le domande chiave sul campo, nonché i metodi utilizzati per rispondere. Infine, esamineremo alcuni studi che utilizzano queste tecniche.

Per iniziare, diamo un'occhiata ad alcuni dei singoli aspetti del complesso fenomeno cognitivo attualmente studiato dagli scienziati comportamentali.

La percezione è il processo cognitivo del cervello che riceve, comprende e dà un senso alle informazioni sensoriali. Oltre al mero input sensoriale, il nostro cervello è in grado di percepire tratti complessi, come oggetti, modelli o volti. D'altra parte, le illusioni ottiche dimostrano come l'elaborazione delle informazioni sensoriali da parte del cervello non rifletta sempre la realtà.

Mentre il cervello riceve costantemente informazioni percettive, l'attenzione è il fenomeno cognitivo che consente di concentrare le nostre risorse percettive. Questa capacità di essere "selettivamente" consapevoli di determinati stimoli mentre se ne sintonizzano altri è nota come attenzione selettiva. Più spesso, nella tua vita quotidiana la tua attenzione è divisa: pensa a guidare in auto mentre parli al telefono.

L'attenzione focalizzata può comportare una migliore memorizzazione e una maggiore capacità di richiamare le informazioni percepite. Questo processo è noto come memoria. In particolare, gli esperimenti cognitivi testano la memoria di lavoro, che coinvolge funzioni come la memorizzazione di informazioni a breve termine, ad esempio il numero di telefono di una persona, e quindi l'elaborazione di queste informazioni transitorie per svolgere un compito, come contattare quella persona.

Un'altra funzione cognitiva che gli scienziati sono interessati a studiare è la comprensione e l'espressione del linguaggio. È interessante come acquisiamo l'abilità di comprendere ciò che ascoltiamo e come impariamo a parlare, senza alcuna formazione formale. Gli studi hanno confermato che due regioni del cervello, l'area di Broca e l'area di Wernicke, sono coinvolte nella comprensione del linguaggio e nella produzione del linguaggio, e gli scienziati sono interessati a rivelare il meccanismo alla base dei disturbi dello sviluppo che portano a deficit del linguaggio.

Infine, parleremo della funzione esecutiva, che è un processo cognitivo multiforme. Questo fenomeno comprende compiti come il giudizio, il ragionamento, la risoluzione dei problemi, il processo decisionale e la pianificazione. La funzione esecutiva è fondamentale per l'organizzazione e il comportamento orientato all'obiettivo e funge da sistema di gestione per molti altri processi cognitivi.

In conclusione, le scienze cognitive sono un vasto campo incentrato sullo studio dei numerosi processi mentali che governano molte delle tue attività quotidiane. Pertanto, è una delle aree più attive della ricerca sulle neuroscienze comportamentali.

Con questa comprensione di base delle componenti cognitive, esaminiamo alcune domande chiave nel campo.

Al suo livello più elementare, le neuroscienze cognitive tentano di determinare la relazione funzionale tra neurobiologia e processi cognitivi. Un modo per studiare questo è esaminare quali aree del cervello sono attive durante un particolare test cognitivo. L'esame delle basi neurali potrebbe aiutare a sviluppare nuove terapie per i pazienti con disabilità cognitive.

Si ritiene che le capacità cognitive si sviluppino durante le prime fasi della vita e alla fine si degradino con l'età, e molti ricercatori sono interessati a studiare questa transizione. Questi studi includono l'esame di come le capacità cognitive vengono acquisite mentre il cervello si sviluppa dall'infanzia fino all'età adulta, nonché di come la neurodegenerazione correlata all'invecchiamento sia correlata al declino cognitivo.

Un'altra domanda fondamentale è: quali ruoli giocano i nostri geni e l'ambiente nella cognizione? I ricercatori interessati a questa domanda mirano a comprendere l'importanza relativa della genetica e dell'ambiente sullo sviluppo cognitivo. Uno dei tipi di studi, chiamati "studi sui gemelli", prevede l'osservazione di gemelli identici che sono stati cresciuti in ambienti diversi. Eseguendo test cognitivi su questi individui geneticamente identici, i ricercatori possono studiare il ruolo dell'ambiente sulla funzione cerebrale.

Dopo aver esaminato alcune domande chiave nel campo, diamo un'occhiata ad alcune delle principali tecniche utilizzate oggi dai neuroscienziati cognitivi.

Una tecnica che sta diventando sempre più comune è l'imaging cerebrale funzionale. La risonanza magnetica funzionale, o fMRI, è una tecnica che misura i cambiamenti nel flusso sanguigno come proxy per l'attività neurale nel cervello, che è specifica per i processi cognitivi individuali. La tomografia a emissione di positroni, o PET, è un metodo simile che misura l'assorbimento di un tracciante radioattivo per visualizzare l'attività cerebrale. L'elettro o la magnetoencefalografia, invece, utilizzano sensori posti sul cuoio capelluto per misurare direttamente i campi elettrici o magnetici creati dall'attivazione neuronale. L'analisi della lettura mostra quali aree cerebrali sono attive durante specifici compiti cognitivi.

Oltre alle semplici osservazioni, gli scienziati tentano di modulare l'attività del cervello in modo mirato per capire come funziona. La stimolazione magnetica transcranica, o TMS, utilizza l'induzione elettromagnetica per attivare o sopprimere l'attività neuronale. Questa tecnica può essere utilizzata per perturbare specifiche regioni del cervello in soggetti umani in modo non invasivo e quindi studiarne l'effetto sulle capacità cognitive.

Un altro strumento importante che si trova in molti esperimenti cognitivi è l'eye tracking. L'eye tracking viene utilizzato per valutare funzioni cognitive come l'attenzione, la percezione visiva e l'elaborazione del linguaggio. Le misurazioni dell'eye tracking possono fornire informazioni sul modo in cui leggiamo, riconosciamo i volti o prestiamo selettivamente attenzione agli oggetti durante la guida.

Infine, i metodi psicologici di valutazione di specifiche funzioni cognitive sono altrettanto critici. Un classico test psicologico è chiamato compito di Stroop, che verifica la capacità di attenzione selettiva chiedendo al soggetto di identificare il nome del colore scritto, che in questo caso è il rosso, o il colore in cui viene visualizzato, che è il blu. Un altro compito, chiamato Go or No-Go task, esamina anche l'attenzione e il controllo della risposta analizzando il tempo di reazione. Questo compito richiede la discriminazione tra diversi elementi, come "Amico" o "Nemico" in un videogioco.

Ora che hai esaminato alcuni dei metodi e dei compiti attuali, vediamo come vengono applicati dagli scienziati per studiare la cognizione.

Spesso, la visualizzazione fMRI dell'attività cerebrale è combinata con test cognitivi per localizzare le funzioni in particolari regioni del cervello. Qui, i ricercatori hanno fatto eseguire ai soggetti un test di funzione esecutiva chiamato compito di smistamento dimensionale delle carte all'interno della macchina fMRI. Questo compito richiede ai partecipanti di ordinare le carte in base a una caratteristica, come la forma, e poi passare a ordinarle in base a una seconda caratteristica, come il colore. L'attività cerebrale misurata può informare l'identificazione delle regioni cerebrali che svolgono un ruolo nel funzionamento esecutivo.

In un altro esempio, gli scienziati usano la TMS per stimolare una specifica regione del cervello come forma di terapia nei pazienti che soffrono di un disturbo del linguaggio chiamato afasia. In primo luogo, i ricercatori hanno determinato la capacità linguistica di base di un paziente, seguita dall'identificazione del sito ottimale per la stimolazione. Dopo ripetute sessioni di trattamento, le abilità linguistiche del paziente sono state ritestate.

Infine, alcuni scienziati stanno esaminando l'impatto delle emozioni sulla cognizione. Qui, i ricercatori hanno chiesto ai soggetti di eseguire un compito di memoria di lavoro, che consisteva nel mostrare loro un memorandum composto da tre volti, seguito da un intervallo di ritardo durante il quale le immagini emotive sono state mostrate come distraenti. Il ricordo dei soggetti delle immagini iniziali del volto è stato quindi valutato con la risonanza magnetica funzionale.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle neuroscienze cognitive. Questo video ha coperto vari aspetti della cognizione, le questioni centrali affrontate nel campo, i metodi di spicco utilizzati dai ricercatori oggi e, infine, gli studi attuali che utilizzano diverse tecniche. Come sempre, grazie per la visione!