1: Введение в познание

Познание в широком смысле определяется как психические процессы, связанные с такими явлениями, как внимание, память, рассуждение и речь. Когнитивисты используют комбинацию психологических и физиологических методов, чтобы понять биологические основы познания. Благодаря этому пониманию ученые надеются разработать новые способы лечения пациентов с когнитивными нарушениями.

В этом видео сначала будут представлены несколько функциональных атрибутов познания. Затем мы обсудим ключевые вопросы в этой области, а также методы, используемые для ответа на них. Наконец, мы рассмотрим несколько исследований, использующих эти методы.

Для начала давайте рассмотрим некоторые отдельные аспекты феномена сложного познания, которые в настоящее время изучаются учеными-бихевиористами.

Восприятие — это когнитивный процесс получения, понимания и осмысления сенсорной информации мозгом. Помимо простой сенсорной информации, наш мозг способен воспринимать сложные черты, такие как объекты, узоры или лица. С другой стороны, оптические иллюзии демонстрируют, что обработка мозгом сенсорной информации не всегда отражает реальность.

В то время как ваш мозг постоянно получает перцептивную информацию, внимание является когнитивным феноменом, который позволяет сосредоточить наши ресурсы восприятия. Эта способность «избирательно» осознавать определенные стимулы, игнорируя другие, известна как избирательное внимание. Чаще всего в повседневной жизни ваше внимание разделено: представьте себе вождение в машине во время разговора по телефону.

Сфокусированное внимание может привести к улучшению хранилища и большей способности вспоминать воспринимаемую информацию. Этот процесс известен как память. В частности, когнитивные эксперименты проверяют рабочую память, которая включает в себя такие функции, как кратковременное хранение информации, например, номера телефона человека, а затем обработку этой временной информации для выполнения задачи, например, для связи с этим человеком.

Еще одна когнитивная функция, которую интересуют ученые, — это понимание и выражение речи. Интересно, как мы приобретаем навык понимать то, что слышим, и как учимся говорить, без всякой формальной подготовки. Исследования подтвердили, что две области мозга, область Брока и область Вернике, участвуют в понимании языка и производстве речи, и ученые заинтересованы в раскрытии механизма, лежащего в основе нарушений развития, приводящих к дефициту речи.

Наконец, мы поговорим об исполнительной функции, которая является многогранным когнитивным процессом. Это явление включает в себя такие задачи, как суждение, рассуждение, решение проблем, принятие решений и планирование. Исполнительная функция имеет решающее значение для организации и целенаправленного поведения, а также служит системой управления для многих других когнитивных процессов.

В заключение следует отметить, что когнитивная наука — это обширная область, сосредоточенная на изучении многочисленных психических процессов, которые управляют многими вашими повседневными действиями. Таким образом, это одно из самых активных направлений исследований в области поведенческой нейробиологии.

С этим базовым пониманием компонентов познания давайте рассмотрим некоторые ключевые вопросы в этой области.

На самом базовом уровне когнитивная нейронаука пытается определить функциональную связь между нейробиологией и когнитивными процессами. Один из способов изучить это — изучить, какие области мозга активны во время определенного когнитивного теста. Изучение нейронной основы может помочь в разработке новых методов лечения для пациентов с когнитивными нарушениями.

Считается, что когнитивные способности развиваются на ранних этапах жизни и в конечном итоге ухудшаются с возрастом, и многие исследователи заинтересованы в изучении этого перехода. Эти исследования включают в себя изучение того, как приобретаются когнитивные способности по мере развития мозга с младенчества до взрослой жизни, а также как связанная со старением нейродегенерация коррелирует со снижением когнитивных функций.

Еще один основной вопрос: какую роль играют наши гены и окружающая среда в познании? Исследователи, заинтересованные в этом вопросе, стремятся понять относительную важность генетики и окружающей среды для когнитивного развития. Один из типов исследований, называемый «исследованиями близнецов», включает в себя наблюдение за однояйцевыми близнецами, которые выросли в разных условиях. Проводя когнитивные тесты на этих генетически идентичных людях, исследователи могут изучить роль окружающей среды в работе мозга.

Рассмотрев некоторые ключевые вопросы в этой области, давайте рассмотрим несколько известных методов, используемых когнитивными нейробиологами сегодня.

Одним из методов, который становится все более распространенным, является функциональная визуализация мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография, или фМРТ, — это метод, который измеряет изменения в кровотоке в качестве показателя нейронной активности в мозге, которая специфична для отдельных когнитивных процессов. Позитронно-эмиссионная томография, или ПЭТ, является аналогичным методом, который измеряет поглощение радиоактивного индикатора для визуализации активности мозга. Электро- или магнитоэнцефалография, с другой стороны, использует датчики, размещенные на коже головы, для непосредственного измерения электрических или магнитных полей, создаваемых возбуждением нейронов. Анализ показаний показывает, какие области мозга активны во время выполнения определенных когнитивных задач.

В дополнение к наблюдениям, ученые пытаются целенаправленно модулировать активность мозга, чтобы понять, как он работает. Транскраниальная магнитная стимуляция, или ТМС, использует электромагнитную индукцию для активации или подавления активности нейронов. Этот метод может быть использован для возмущения определенных областей мозга у людей неинвазивным способом, а затем изучить его влияние на когнитивные способности.

Еще одним важным инструментом, обнаруженным во многих когнитивных экспериментах, является отслеживание движения глаз. Отслеживание взгляда используется для оценки когнитивных функций, таких как внимание, визуальное восприятие и обработка речи. Измерения с помощью отслеживания движения глаз могут дать представление о том, как мы читаем, распознаем лица или избирательно обращаем внимание на объекты во время вождения.

Наконец, не менее важны и психологические методы оценки конкретных когнитивных функций. Классический психологический тест называется задачей Струпа, который проверяет способность к избирательному вниманию, предлагая испытуемому определить либо написанное название цвета, который в данном случае красный, либо цвет, в котором оно отображается, то есть синий. Другая задача, называемая «Идти или не идти», также изучает внимание и контроль реакции, анализируя время реакции. Эта задача требует различения различных элементов, таких как «Друг» или «Враг» в видеоигре.

Теперь, когда вы рассмотрели некоторые из современных методов и задач, давайте посмотрим, как они применяются учеными для изучения познания.

Часто визуализация активности мозга с помощью фМРТ сочетается с когнитивными тестами для локализации функций в определенных областях мозга. Здесь исследователи просят испытуемых выполнить тест исполнительной функции, называемый задачей сортировки размерных карт внутри аппарата фМРТ. В этом задании участники должны отсортировать карточки по одному признаку, например по форме, а затем переключиться на сортировку по второму признаку, например по цвету. Измеренная активность мозга может помочь определить области мозга, которые играют роль в исполнительном функционировании.

В другом примере ученые используют ТМС для стимуляции определенной области мозга в качестве формы терапии у пациентов, страдающих от речевого расстройства под названием афазия. Сначала исследователи определили исходные языковые способности пациента, а затем определили оптимальное место для стимуляции. После повторных сеансов лечения языковые способности пациента были повторно протестированы.

Наконец, некоторые ученые изучают влияние эмоций на познание. Здесь исследователи попросили испытуемых выполнить задание на рабочую память, которое включало в себя показ им записок, состоящих из трех лиц, за которыми следовал интервал задержки, в течение которого эмоциональные образы демонстрировались в качестве отвлекающего фактора. Воспоминания испытуемых о первоначальных изображениях лиц затем оценивались с помощью фМРТ.

Вы только что посмотрели введение JoVE в когнитивную нейронауку. В этом видео были освещены различные аспекты познания, центральные вопросы, рассматриваемые в этой области, выдающиеся методы, используемые исследователями сегодня, и, наконец, текущие исследования с использованием различных техник. Как всегда, спасибо за просмотр!