認知への入門

認知は、注意、記憶、推論、言語などの現象に関連する精神的プロセスとして広く定義されています。認知科学者は、心理学的手法と生理学的手法を組み合わせて、認知の生物学的基盤を理解しています。この理解を通じて、科学者たちは認知障害のある患者を治療する新しい方法を開発したいと考えています。

このビデオでは、まず認知のいくつかの機能的属性を紹介します。次に、その分野での主要な質問と、それらに答えるために使用される方法について説明します。最後に、これらの手法を利用したいくつかの研究を見ていきます。

まず、現在行動科学者によって研究されている複雑な認知現象の個々の側面のいくつかを見てみましょう。

知覚は、脳が感覚情報を受け取り、理解し、理解する認知プロセスです。私たちの脳は、単なる感覚入力を超えて、物体、パターン、顔などの複雑な特性を知覚することができます。一方、目の錯覚は、脳の感覚情報の処理が必ずしも現実を反映しているわけではないことを示しています。

あなたの脳は常に知覚情報を受け取っていますが、注意力は私たちの知覚資源の焦点を合わせることを可能にする認知現象です。特定の刺激を「選択的に」認識し、他の刺激を同調させるこの能力は、選択的注意として知られています。多くの場合、日常生活では注意が分散されています:電話で話しながら車を運転することを考えてみてください。

集中して注意を向けると、ストレージが改善され、知覚された情報を思い出す能力が向上します。このプロセスはメモリと呼ばれます。特に、認知実験ではワーキングメモリをテストしますが、これには、人の電話番号などの情報を短期間保存し、この一時的な情報を処理してその人に連絡するなどのタスクを達成するなどの機能が含まれます。

科学者が研究に興味を持っているもう一つの認知機能は、言語の理解と表現です。興味深いことに、私たちは正式な訓練を受けずに、聞いたことを理解するスキルを習得し、どのように話すことを学ぶかを学びます。ブローカ野とウェルニッケ野の2つの脳領域が言語理解や発話に関与していることが研究で確認されており、言語障害につながる発達障害のメカニズムを解明したいと科学者が関心を寄せています。

最後に、多面的な認知プロセスである実行機能について説明します。この現象には、判断、推論、問題解決、意思決定、計画などのタスクが含まれます。実行機能は、組織と目標指向の行動にとって重要であり、他の多くの認知プロセスの管理システムとして機能します。

結論として、認知科学は、あなたの日々の活動の多くを支配する多数の精神的プロセスを研究することに焦点を当てた広大な分野です。したがって、それは行動神経科学研究の最も活発な分野の1つです。

認知コンポーネントの基本的な理解を踏まえて、この分野での重要な問題をいくつか検討してみましょう。

認知神経科学は、最も基本的なレベルでは、神経生物学と認知プロセスとの間の機能的関係を解明しようと試みます。これを研究する1つの方法は、特定の認知テスト中に脳のどの領域が活動しているかを調べることです。神経基盤を調べることは、認知障害を持つ患者のための新しい治療法の開発に役立つかもしれません。

認知能力は人生の早い段階で発達し、最終的には加齢とともに低下すると考えられており、多くの研究者がこの移行を研究することに興味を持っています。これらの研究には、乳児期から成人期にかけて脳が発達するにつれて認知能力がどのように獲得されるか、および加齢に伴う神経変性と認知機能低下とどのように相関するかを調べることが含まれます。

もう一つの基本的な質問は、私たちの遺伝子と環境が認知にどのような役割を果たしているのかということです。この問題に関心のある研究者は、認知発達における遺伝学と周囲の相対的な重要性を理解することを目指しています。研究の種類の1つである「双生児研究」と呼ばれるのは、異なる環境で育てられた一卵性双生児を観察することです。これらの遺伝的に同一の個人に対して認知テストを実施することにより、研究者は脳機能に対する環境の役割を研究することができます。

この分野でのいくつかの重要な問題を検討した後、今日の認知神経科学者が使用している著名な手法のいくつかを見てみましょう。

ますます一般的になりつつある技術の1つが、機能的脳イメージングです。機能的磁気共鳴画像法(fMRI)は、個々の認知プロセスに特異的な脳内の神経活動の代理として血流の変化を測定する技術です。陽電子放出断層撮影法(PET)は、放射性トレーサーの取り込みを測定して脳の活動を視覚化する同様の方法です。一方、脳磁図法または脳磁図は、頭皮に配置されたセンサーを使用して、ニューロンの発火によって生成される電場または磁場を直接測定します。読み出しを分析すると、特定の認知タスク中にどの脳領域が活動しているかがわかります。

科学者たちは、単なる観察だけでなく、脳の活動を的を絞った方法で調節し、その働きを理解しようと試みています。経頭蓋磁気刺激法(TMS)は、電磁誘導を使用してニューロンの活動を活性化または抑制します。この手法は、ヒト被験者の特定の脳領域を非侵襲的に摂動し、認知能力への影響を研究するために使用できます。

多くの認知実験で見られるもう一つの重要なツールは、アイトラッキングです。アイトラッキングは、注意力、視覚、言語処理などの認知機能を評価するために使用されます。アイトラッキング測定は、運転中に物体をどのように読み、顔を認識し、または選択的に注意を向けるかについての洞察を提供します。

最後に、特定の認知機能を評価する心理学的方法も同様に重要です。古典的な心理テストはストループタスクと呼ばれ、書かれた色の名前(この場合は赤)またはそれが表示される色(青)のいずれかを識別するように被験者に求めることにより、選択的注意力をテストします。Go or No-Goタスクと呼ばれる別のタスクも、反応時間を分析することにより、注意と反応制御を調べます。このタスクでは、ビデオ ゲームの “Friend” や “Enemy” など、さまざまな要素を区別する必要があります。

現在の方法とタスクのいくつかを見てきたところで、科学者が認知を研究するためにそれらがどのように適用されているかを見てみましょう。

多くの場合、脳活動のfMRI視覚化は、機能を特定の脳領域に局在化するための認知テストと組み合わされます。ここでは、研究者は被験者にfMRI装置内で次元カードソートタスクと呼ばれる実行機能のテストを行ってもらいます。このタスクでは、参加者は形状などの 1 つの特性に基づいてカードを並べ替え、次に色などの 2 つ目の特性で並べ替えるように切り替える必要があります。測定された脳活動は、実行機能に関与する脳領域の特定に情報を提供できます。

別の例では、科学者は失語症と呼ばれる言語障害に苦しむ患者の治療の一形態として、TMSを使用して特定の脳領域を刺激します。まず、研究者は患者のベースライン言語能力を決定し、次に刺激に最適な部位を特定しました。治療セッションを繰り返した後、患者の言語能力が再テストされました。

最後に、一部の科学者は、感情が認知に与える影響に注目しています。ここでは、研究者は被験者にワーキングメモリタスクを実行させ、3つの顔で構成されるメモを見せ、その後、感情的な画像が気を散らすものとして表示される遅延間隔を見せました。次に、被験者の最初の顔画像の想起をfMRIで評価しました。

JoVEの認知神経科学の紹介をご覧になりました。このビデオでは、認知のさまざまな側面、この分野で取り上げられている中心的な問題、今日の研究者が使用している著名な方法、そして最後にさまざまな技術を利用した現在の研究について説明しました。いつものように、ご覧いただきありがとうございます!