1: Wprowadzenie do poznania

Poznanie jest szeroko definiowane jako procesy umysłowe związane ze zjawiskami takimi jak uwaga, pamięć, rozumowanie i język. Kognitywiści wykorzystują kombinację technik psychologicznych i fizjologicznych, aby zrozumieć biologiczne podstawy poznania. Dzięki tej wiedzy naukowcy mają nadzieję opracować nowe sposoby leczenia pacjentów z zaburzeniami poznawczymi.

W tym filmie najpierw przedstawimy kilka funkcjonalnych atrybutów poznania. Następnie omówimy kluczowe pytania w tej dziedzinie, a także metody stosowane do udzielenia na nie odpowiedzi. Na koniec przyjrzymy się kilku badaniom wykorzystującym te techniki.

Na początek przyjrzyjmy się niektórym indywidualnym aspektom złożonego zjawiska poznawczego, które jest obecnie badane przez naukowców behawioralnych.

Percepcja to poznawczy proces odbierania, rozumienia i nadawania sensu informacjom sensorycznym przez mózg. Poza zwykłymi bodźcami sensorycznymi, nasze mózgi są w stanie dostrzec złożone cechy, takie jak przedmioty, wzory lub twarze. Z drugiej strony, złudzenia optyczne pokazują, że przetwarzanie informacji sensorycznych przez mózg nie zawsze odzwierciedla rzeczywistość.

Podczas gdy twój mózg stale otrzymuje informacje percepcyjne, uwaga jest zjawiskiem poznawczym, które pozwala na skupienie naszych zasobów percepcyjnych. Ta zdolność do bycia "selektywnie" świadomym pewnych bodźców przy jednoczesnym wyciszaniu innych jest znana jako selektywna uwaga. Częściej w życiu codziennym Twoja uwaga jest podzielona: pomyśl o jeździe samochodem podczas rozmowy przez telefon.

Skupiona uwaga może skutkować lepszym przechowywaniem i większą zdolnością do przypominania sobie postrzeganych informacji. Ten proces jest znany jako pamięć. W szczególności eksperymenty poznawcze testują pamięć roboczą, która obejmuje takie funkcje, jak przechowywanie informacji przez krótki czas, na przykład numeru telefonu osoby, a następnie przetwarzanie tych przejściowych informacji w celu wykonania zadania, takiego jak skontaktowanie się z tą osobą.

Inną funkcją poznawczą, którą naukowcy są zainteresowani, jest rozumienie i wyrażanie języka. Interesujące jest to, w jaki sposób nabywamy umiejętności rozumienia tego, co słyszymy, oraz jak uczymy się mówić, bez żadnego formalnego szkolenia. Badania potwierdziły, że dwa obszary mózgu, obszar Broki i obszar Wernickego, są zaangażowane w rozumienie języka i produkcję mowy, a naukowcy są zainteresowani ujawnieniem mechanizmu stojącego za zaburzeniami rozwojowymi prowadzącymi do deficytów językowych.

Na koniec omówimy funkcję wykonawczą, która jest wieloaspektowym procesem poznawczym. Zjawisko to obejmuje zadania takie jak osąd, rozumowanie, rozwiązywanie problemów, podejmowanie decyzji i planowanie. Funkcja wykonawcza ma kluczowe znaczenie dla organizacji i zachowania ukierunkowanego na cele oraz służy jako system zarządzania wieloma innymi procesami poznawczymi.

Podsumowując, kognitywistyka to rozległa dziedzina skupiająca się na badaniu licznych procesów umysłowych, które rządzą wieloma codziennymi czynnościami. Dlatego jest to jeden z najbardziej aktywnych obszarów badań neuronauki behawioralnej.

Mając to podstawowe zrozumienie składników poznawczych, przyjrzyjmy się kilku kluczowym pytaniom w tej dziedzinie.

Na najbardziej podstawowym poziomie neuronauka poznawcza próbuje określić funkcjonalny związek między neurobiologią a procesami poznawczymi. Jednym ze sposobów zbadania tego jest zbadanie, które obszary mózgu są aktywne podczas określonego testu poznawczego. Badanie podstaw neuronalnych może pomóc w opracowaniu nowych terapii dla pacjentów z niepełnosprawnościami poznawczymi.

Uważa się, że zdolności poznawcze rozwijają się we wczesnych stadiach życia i ostatecznie pogarszają się wraz z wiekiem, a wielu badaczy jest zainteresowanych badaniem tego przejścia. Badania te obejmują przyjrzenie się, w jaki sposób zdolności poznawcze są nabywane wraz z rozwojem mózgu od niemowlęctwa do dorosłości, a także w jaki sposób neurodegeneracja związana ze starzeniem się koreluje ze spadkiem funkcji poznawczych.

Innym podstawowym pytaniem jest, jaką rolę odgrywają nasze geny i środowisko w poznaniu? Naukowcy zainteresowani tym pytaniem starają się zrozumieć względne znaczenie genetyki i otoczenia dla rozwoju poznawczego. Jeden z rodzajów badań, zwany "badaniami bliźniąt", polega na obserwacji bliźniąt jednojajowych, które wychowywały się w różnych środowiskach. Przeprowadzając testy poznawcze na tych genetycznie identycznych osobach, naukowcy mogą badać rolę środowiska w funkcjonowaniu mózgu.

Po zapoznaniu się z kilkoma kluczowymi pytaniami w tej dziedzinie, przyjrzyjmy się kilku wybitnym technikom stosowanym obecnie przez neurobiologów poznawczych.

Jedną z technik, która staje się coraz bardziej powszechna, jest funkcjonalne obrazowanie mózgu. Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) to technika, która mierzy zmiany w przepływie krwi jako wskaźnik aktywności neuronalnej w mózgu, która jest specyficzna dla poszczególnych procesów poznawczych. Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) to podobna metoda, która mierzy wychwyt radioaktywnego znacznika w celu wizualizacji aktywności mózgu. Z drugiej strony elektro- lub magnetoencefalografia wykorzystuje czujniki umieszczone na skórze głowy do bezpośredniego pomiaru pól elektrycznych lub magnetycznych wytwarzanych przez odpalanie neuronów. Analiza odczytu pokazuje, które obszary mózgu są aktywne podczas określonych zadań poznawczych.

Oprócz samych obserwacji, naukowcy próbują modulować aktywność mózgu w ukierunkowany sposób, aby zrozumieć, jak to działa. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną do aktywacji lub tłumienia aktywności neuronalnej. Technika ta może być wykorzystana do nieinwazyjnego zaburzania określonych obszarów mózgu u ludzi, a następnie badania jej wpływu na zdolności poznawcze.

Innym ważnym narzędziem znajdującym się w wielu eksperymentach poznawczych jest śledzenie ruchu gałek ocznych. Śledzenie ruchu gałek ocznych służy do oceny funkcji poznawczych, takich jak uwaga, percepcja wzrokowa i przetwarzanie języka. Pomiary śledzenia ruchu gałek ocznych mogą zapewnić wgląd w to, jak czytamy, rozpoznajemy twarze lub selektywnie zwracamy uwagę na obiekty podczas jazdy.

Wreszcie równie istotne są psychologiczne metody oceny konkretnych funkcji poznawczych. Klasyczny test psychologiczny nazywa się zadaniem Stroopa, który testuje zdolność selektywnej uwagi, prosząc badanego o zidentyfikowanie albo pisanej nazwy koloru, która w tym przypadku jest czerwona, albo koloru, w którym jest wyświetlana, czyli niebieskiego. Inne zadanie, zwane zadaniem Go or No-Go, również bada kontrolę uwagi i reakcji, analizując czas reakcji. To zadanie wymaga rozróżnienia między różnymi elementami, takimi jak "Przyjaciel" lub "Wróg" w grze wideo.

Teraz, gdy przyjrzałeś się niektórym z obecnych metod i zadań, zobaczmy, jak są one stosowane przez naukowców do badania poznania.

Często wizualizacja aktywności mózgu za pomocą fMRI jest łączona z testami poznawczymi w celu zlokalizowania funkcji w określonych obszarach mózgu. W tym przypadku naukowcy proszą badanych o wykonanie testu funkcji wykonawczej zwanego zadaniem sortowania kart wymiarowych wewnątrz maszyny fMRI. To zadanie wymaga od uczestników sortowania kart na podstawie jednej cechy, takiej jak kształt, a następnie przełączenia się na sortowanie ich według drugiej cechy, takiej jak kolor. Zmierzona aktywność mózgu może pomóc w identyfikacji regionów mózgu, które odgrywają rolę w funkcjonowaniu wykonawczym.

W innym przykładzie naukowcy używają TMS do stymulacji określonego regionu mózgu jako formy terapii u pacjentów cierpiących na zaburzenie językowe zwane afazją. Najpierw naukowcy określili podstawowe zdolności językowe pacjenta, a następnie określili optymalne miejsce do stymulacji. Po wielokrotnych sesjach terapeutycznych ponownie przetestowano zdolności językowe pacjenta.

Wreszcie, niektórzy naukowcy przyglądają się wpływowi emocji na poznanie. W tym przypadku naukowcy poprosili badanych o wykonanie zadania pamięci roboczej, które polegało na pokazaniu im memorandów składających się z trzech twarzy, po których nastąpił interwał opóźnienia, podczas którego obrazy emocjonalne były wyświetlane jako rozpraszacz. Przypomnienie sobie przez badanych początkowych obrazów twarzy zostało następnie ocenione za pomocą fMRI.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do neuronauki poznawczej. Ten film obejmował różne aspekty poznania, główne pytania poruszane w tej dziedzinie, wybitne metody stosowane obecnie przez badaczy, a wreszcie aktualne badania wykorzystujące różne techniki. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!