Когнитивная нейронаука
Когнитивная нейронаука изучает, как мозг порождает такие психические процессы, как восприятие, память, внимание, язык и принятие решений. Она связывает уровень поведения и познания с уровнем нейронов, цепей и крупномасштабных мозговых сетей, используя исследования поражений, нейровизуализацию, электрофизиологию и вычислительное моделирование, чтобы понять, как физическая активность мозга порождает разум.
Definition
Когнитивная нейронаука — это междисциплинарное исследование нейронных механизмов, лежащих в основе познания, интегрирующее психологию, нейробиологию, а также вычислительные методы и методы визуализации для соотнесения психических функций с активностью в идентифицируемых системах мозга.
Scope
Эта область знакомит читателя с когнитивной нейронаукой как справочной областью в рамках нейронаук. Она представляет ее основной вопрос, ее главные методы и основные когнитивные домены, рассматриваемые в дочерних темах: системы памяти и консолидация, исполнительная функция и префронтальная кора, языковые и речевые сети, вознаграждение и принятие решений, а также пространственное познание и навигация. Это скорее краткая карта области, чем исчерпывающее описание какой-либо одной системы.
Sub-topics
Core questions
- Как конкретные области мозга и распределенные сети поддерживают различные когнитивные функции, такие как память, язык и принятие решений?
- Какие методы позволяют делать выводы от наблюдаемой активности мозга к ненаблюдаемым психическим процессам, и каковы их ограничения?
- Как данные о нормальном познании способствуют пониманию неврологических и психических расстройств?
Key concepts
- Функциональная локализация и распределенная обработка
- Крупномасштабные мозговые сети
- Сеть пассивного режима работы мозга
- Вывод о поражении-дефиците
- Функциональная нейровизуализация (фМРТ, ПЭТ)
- Электрофизиология (ЭЭГ, МЭГ, регистрация активности отдельных нейронов)
- Картирование структуры-функции
- Воспроизводимость и статистический вывод в нейровизуализации
Mechanisms
Когнитивная нейронаука связывает познание с мозгом на нескольких уровнях. Классические исследования поражений-дефицитов выводят функцию области из дефицитов, которые следуют за ее повреждением; методы нейровизуализации, такие как функциональная МРТ и ПЭТ, картируют связанные с задачей изменения в региональной активности; а электрофизиологические методы, такие как ЭЭГ, МЭГ и регистрация активности отдельных нейронов, фиксируют нейронную динамику в более тонких временных масштабах. Центральная современная тема заключается в том, что познание возникает не из изолированных областей, а из скоординированной активности в крупномасштабных, анатомически распределенных сетях, организация которых может быть охарактеризована с помощью теоретико-графовых инструментов (Bullmore & Sporns, 2009; Bressler & Menon, 2010). Сеть пассивного режима работы мозга (default mode network), например, представляет собой набор областей, более активных во время внутренне направленного мышления, чем во время многих внешних задач (Buckner et al., 2008).
Clinical relevance
Знания, полученные в когнитивной нейронауке, помогают клиницистам и исследователям понять когнитивные последствия инсульта, черепно-мозговой травмы, деменции и психических состояний, а также то, как когнитивное тестирование соотносится с пораженными системами мозга. Эта статья является образовательным справочником, описывающим, как познание связано с мозгом; она не предоставляет диагностических критериев или рекомендаций по лечению для какого-либо отдельного человека.
Evidence & guidelines
Обобщенные здесь данные основаны на конвергентных доказательствах из исследований поражений, нейровизуализации и электрофизиологии, консолидированных в стандартных текстах (Gazzaniga et al., 2018) и современных обзорах. Область также активно занимается вопросами статистической мощности и воспроизводимости, что подтверждается крупными усилиями по репликации в смежных психологических науках (Open Science Collaboration, 2015); эти методологические дебаты отмечаются в соответствующих дочерних темах.
History
Корни когнитивной нейронауки лежат в клинической неврологии девятнадцатого века, когда исследования поражений Поля Брока и Карла Вернике связали язык с определенными областями коры головного мозга. Сам термин был введен в конце 1970-х годов, когда когнитивная психология и нейронауки начали сближаться. Появление функциональной нейровизуализации в 1980-х и 1990-х годах, наряду с развитием электрофизиологии и вычислительного моделирования, превратило эту область из той, что в значительной степени основывалась на выводах о поражениях, в ту, что способна наблюдать за работой здорового мозга, а в последнее время — в сетевую и коннектомную структуру.
Key figures
- Michael Gazzaniga
- Brenda Milner
- Endel Tulving
- Marcus Raichle
- Stanislas Dehaene
Related topics
Seminal works
- bullmore-sporns-2009
- buckner-2008
- bressler-menon-2010
Frequently asked questions
- Чем когнитивная нейронаука отличается от когнитивной психологии?
- Когнитивная психология характеризует психические процессы в основном через поведение, в то время как когнитивная нейронаука дополнительно исследует, как эти процессы реализуются в мозге, используя нейровизуализацию, электрофизиологию и исследования поражений для связи познания с нейронными системами.
- Может ли исследование изображений мозга само по себе доказать, что область «выполняет» когнитивную функцию?
- Нет. Визуализация показывает, что активность области коррелирует с задачей, что необходимо, но недостаточно для причинно-следственных утверждений; для подтверждения причинной роли необходимы конвергентные данные из исследований поражений, стимуляции и электрофизиологических исследований.