Khoa học thần kinh nhận thức
Khoa học thần kinh nhận thức nghiên cứu cách bộ não tạo ra các quá trình tinh thần như tri giác, trí nhớ, sự chú ý, ngôn ngữ và ra quyết định. Lĩnh vực này liên kết cấp độ hành vi và nhận thức với cấp độ tế bào thần kinh, mạch thần kinh và các mạng lưới não quy mô lớn, dựa trên các nghiên cứu tổn thương, hình ảnh thần kinh, điện sinh lý học và mô hình hóa tính toán để tìm hiểu cách hoạt động vật lý của não tạo ra tâm trí.
Definition
Khoa học thần kinh nhận thức là nghiên cứu liên ngành về các cơ chế thần kinh làm nền tảng cho nhận thức, tích hợp tâm lý học, sinh học thần kinh, và các phương pháp tính toán và hình ảnh để liên hệ các chức năng tinh thần với hoạt động trong các hệ thống não có thể xác định được.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về khoa học thần kinh nhận thức như một lĩnh vực tham chiếu trong các ngành khoa học thần kinh. Nó giới thiệu câu hỏi định hướng, các phương pháp chính và các lĩnh vực nhận thức lớn được đề cập trong các chủ đề con: hệ thống trí nhớ và củng cố, chức năng điều hành và vỏ não trước trán, mạng lưới ngôn ngữ và lời nói, phần thưởng và ra quyết định, và nhận thức không gian và định vị. Đây là một bản đồ ngắn gọn về lĩnh vực này hơn là một mô tả đầy đủ về bất kỳ hệ thống nào.
Sub-topics
Core questions
- Các vùng não cụ thể và mạng lưới phân tán hỗ trợ các chức năng nhận thức riêng biệt như trí nhớ, ngôn ngữ và ra quyết định như thế nào?
- Những phương pháp nào cho phép suy luận từ hoạt động não có thể quan sát được đến các quá trình tinh thần không thể quan sát được, và giới hạn của chúng là gì?
- Những phát hiện về nhận thức bình thường cung cấp thông tin như thế nào để hiểu các rối loạn thần kinh và tâm thần?
Key concepts
- Định vị chức năng và xử lý phân tán
- Mạng lưới não quy mô lớn
- Mạng lưới chế độ mặc định
- Suy luận tổn thương-khiếm khuyết
- Hình ảnh thần kinh chức năng (fMRI, PET)
- Điện sinh lý học (EEG, MEG, ghi điện thế đơn vị)
- Ánh xạ cấu trúc-chức năng
- Khả năng tái lập và suy luận thống kê trong hình ảnh thần kinh
Mechanisms
Khoa học thần kinh nhận thức liên hệ nhận thức với não ở nhiều cấp độ. Các nghiên cứu tổn thương-khiếm khuyết cổ điển suy luận chức năng của một vùng từ các khiếm khuyết sau tổn thương; các phương pháp hình ảnh thần kinh như fMRI và PET lập bản đồ các thay đổi liên quan đến nhiệm vụ trong hoạt động vùng; và các phương pháp điện sinh lý học như EEG, MEG và ghi điện thế đơn vị thu nhận động lực thần kinh ở các thang thời gian tinh vi hơn. Một chủ đề trung tâm đương đại là nhận thức không phát sinh từ các vùng riêng lẻ mà từ hoạt động phối hợp trong các mạng lưới quy mô lớn, phân bố về mặt giải phẫu mà tổ chức của chúng có thể được mô tả bằng các công cụ lý thuyết đồ thị (Bullmore & Sporns, 2009; Bressler & Menon, 2010). Ví dụ, mạng lưới chế độ mặc định là một tập hợp các vùng hoạt động mạnh hơn trong suy nghĩ hướng nội so với nhiều nhiệm vụ bên ngoài (Buckner et al., 2008).
Clinical relevance
Những hiểu biết từ khoa học thần kinh nhận thức cung cấp thông tin cho các nhà lâm sàng và nhà nghiên cứu về cách hiểu các hậu quả nhận thức của đột quỵ, chấn thương sọ não, sa sút trí tuệ và các tình trạng tâm thần, cũng như cách kiểm tra nhận thức liên hệ với các hệ thống não bị ảnh hưởng. Mục này là một tài liệu tham khảo giáo dục mô tả cách nhận thức liên quan đến não; nó không cung cấp tiêu chí chẩn đoán hoặc hướng dẫn điều trị cho bất kỳ cá nhân nào.
Evidence & guidelines
Các phát hiện được tóm tắt ở đây dựa trên bằng chứng hội tụ từ các nghiên cứu tổn thương, hình ảnh thần kinh và điện sinh lý học được củng cố trong các văn bản tiêu chuẩn (Gazzaniga et al., 2018) và các đánh giá đương đại. Lĩnh vực này cũng đã tích cực tham gia vào các câu hỏi về sức mạnh thống kê và khả năng tái lập, được minh họa bằng các nỗ lực tái tạo lớn trong các ngành khoa học tâm lý lân cận (Open Science Collaboration, 2015); những tranh luận về phương pháp luận này được ghi nhận trong các chủ đề con liên quan.
History
Nguồn gốc của khoa học thần kinh nhận thức nằm trong thần kinh học lâm sàng thế kỷ XIX, khi các nghiên cứu tổn thương của Paul Broca và Carl Wernicke liên kết ngôn ngữ với các vùng vỏ não cụ thể. Bản thân thuật ngữ này được đặt ra vào cuối những năm 1970 khi tâm lý học nhận thức và khoa học thần kinh hội tụ. Sự ra đời của hình ảnh thần kinh chức năng vào những năm 1980 và 1990, cùng với những phát triển trong điện sinh lý học và mô hình hóa tính toán, đã biến đổi lĩnh vực này từ một lĩnh vực chủ yếu dựa trên suy luận tổn thương thành một lĩnh vực có khả năng quan sát bộ não khỏe mạnh đang hoạt động, và gần đây hơn là thành một khuôn khổ mạng lưới và kết nối học.
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
- Khoa học thần kinh nhận thức khác với tâm lý học nhận thức như thế nào?
- Tâm lý học nhận thức mô tả các quá trình tinh thần chủ yếu thông qua hành vi, trong khi khoa học thần kinh nhận thức còn hỏi thêm về cách các quá trình đó được thực hiện trong não, sử dụng hình ảnh thần kinh, điện sinh lý học và các nghiên cứu tổn thương để kết nối nhận thức với các hệ thống thần kinh.
- Liệu một nghiên cứu hình ảnh não đơn thuần có thể chứng minh rằng một vùng 'thực hiện' một chức năng nhận thức không?
- Không. Hình ảnh cho thấy hoạt động của một vùng tương quan với một nhiệm vụ, điều này cần thiết nhưng không đủ cho các tuyên bố nhân quả; cần có bằng chứng hội tụ từ các nghiên cứu tổn thương, kích thích và điện sinh lý học để hỗ trợ vai trò nhân quả.