Kognitive Neurowissenschaft Geschichte, Studienrichtungen und Anwendungen

Die kognitive Neurowissenschaften ist eine Disziplin, die untersucht, wie das Gehirn Informationen empfängt, integriert und verarbeitet. Analysieren Sie wissenschaftlich die zugrunde liegenden Prozesse der geistigen Aktivität.

Im Speziellen geht es darum, wie neuronale Mechanismen zu kognitiven und psychologischen Funktionen führen, die sich im Verhalten manifestieren.

Aus dieser Analyse wird versucht, sowohl die Beziehung des Subjekts zu seiner Umwelt als auch andere zugrundeliegende Aspekte zu erklären: Emotionen, Problemlösung, Intelligenz und Denken.

Die Beziehung zwischen Gehirn und Geist ist eine der wichtigsten philosophischen Fragen aller Zeiten. Die kognitive Neurowissenschaft versucht eine grundlegende Frage zu beantworten: Wie kann ein psychischer Zustand aus einer Reihe von Zellen mit bestimmten elektrophysiologischen und chemischen Eigenschaften entstehen?

Diese Disziplin untersucht das Funktionieren des Gehirns aus einer wissenschaftlichen und offenen Perspektive. Teil der zellulären und molekularen Analyse, um übergeordnete Funktionen wie Sprache und Gedächtnis zu verstehen.

Kognitive Neurowissenschaften sind eine relativ junge Disziplin, die sich aus der Konvergenz von Neurowissenschaft und kognitiver Psychologie ergeben. Wissenschaftliche Fortschritte, insbesondere die Entwicklung bildgebender Verfahren, haben die Entstehung einer interdisziplinären Wissenschaft ermöglicht, in der das Wissen komplementär ist.

In der Tat umfasst es Wissen aus verschiedenen Disziplinen wie Philosophie, Psychobiologie, Neurologie, Physik, Linguistik, etc.

Das Untersuchungsobjekt der kognitiven Neurowissenschaften hat bewirkt, dass jeden Tag mehr Interesse an der Gesellschaft erwacht. Dies spiegelt sich in der Zunahme von Forschungsgruppen wider, die sich diesem Bereich widmen, mit der Folge, dass wissenschaftliche Publikationen vermehrt veröffentlicht werden.

Historischer Hintergrund

Die Ursprünge der kognitiven Neurowissenschaften könnten in der antiken Philosophie liegen, einer Zeit, in der Denker eine große Sorge um den Verstand hatten.

Aristoteles glaubte, dass das Gehirn ein nutzloses Organ sei und dass es nur dazu diente, das Blut zu kühlen. Dieser Philosoph schrieb dem Herzen den Ursprung der geistigen Funktion zu.

Es scheint, dass Galen im zweiten Jahrhundert n. Chr. Behauptete, dass das Gehirn der Ursprung geistiger Aktivität sei. Obwohl er glaubte, dass Persönlichkeit und Emotion in anderen Organen erzeugt wurden.

Es war jedoch der holländische Arzt Andreas Vesalio im sechzehnten Jahrhundert, der bemerkte, dass das Gehirn und das Nervensystem das Zentrum des Geistes und der Emotionen sind. Diese Ideen hatten großen Einfluss auf die Psychologie und haben ihrerseits zur Entwicklung der kognitiven Neurowissenschaften beigetragen.

Ein weiterer Wendepunkt in der Geschichte der kognitiven Neurowissenschaften war die Entstehung der Phrenologie zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Nach dieser Pseudowissenschaft könnte menschliches Verhalten durch die Form des Schädels bestimmt werden.

Seine Hauptvertreter, Franz Joseph Gall und J.G. Spurzheim argumentierte, dass das menschliche Gehirn in 35 verschiedene Abschnitte unterteilt war. Die Phrenologie wurde kritisiert, weil ihre Prämissen nicht wissenschaftlich bewiesen waren.

Aus diesen Ideen entstanden zwei Gedankenströme, die Lokalisierer und Anti-Lokalisierer (Aggregat-Feldtheorie). Nach dem ersten sind mentale Funktionen in bestimmten Bereichen des Gehirns lokalisiert.

Die Beiträge von Broca und Wernicke waren essentiell für die kognitiven Neurowissenschaften. Sie untersuchten die Bereiche, die die Sprache kontrollieren und wie Verletzungen in diesen eine Aphasie hervorrufen können. Dank ihnen wurde eine lokalisierende Vision erweitert.

Nach der Anti-Lokalisierungs- oder Aggregat-Feldtheorie sind alle Bereiche des Gehirns an mentalen Funktionen beteiligt. Der französische Physiologe Jean Pierre Flourens führte mehrere Experimente mit Tieren durch, die ihm die Schlussfolgerung zuließen, dass die Großhirnrinde, das Kleinhirn und der Hirnstamm als Ganzes funktionieren.

In dieser Entwicklung ist die von Santiago Ramón y Cajal entwickelte Neuronenlehre grundlegend. Laut dieser Lehre sind Neuronen der grundlegendste Teil des Nervensystems. Dies sind diskrete Zellen, dh sie verbinden sich nicht zu einem Gewebe, sondern unterscheiden sich genetisch und metabolisch von anderen Zellen.

Im 20. Jahrhundert waren Fortschritte in der experimentellen Psychologie auch sehr wichtig für die kognitive Neurowissenschaft. Vor allem die Demonstration, dass einige Aufgaben durch diskrete Verarbeitungsphasen ausgeführt werden.

Ebenso sind Studien zur Versorgung relevant. In dieser Zeit begann man zu denken, dass das beobachtbare Verhalten nicht ausreichte, um die kognitiven Funktionen vollständig zu untersuchen. Vielmehr wurde es notwendig, mehr über die Funktionsweise des Nervensystems, die zugrunde liegenden Mechanismen, zu untersuchen.

Die theoretischen Annahmen dieser Disziplin wurden zwischen den Jahren 1950 und 1960 aus den Ansätzen der experimentellen Psychologie, Neuropsychologie und Neurowissenschaften formuliert.

Der Begriff "kognitive Neurowissenschaften" wurde in den späten 1970er Jahren von George Miller und Michael Gazzaniga geprägt und entstammte einem Kurs, den sie am Cornell Medical College auf der Grundlage der menschlichen Kognition organisierten.

Sein Ziel war es, das Verständnis dafür zu unterstreichen und argumentierte, dass der beste Ansatz darin bestehe, gesunde menschliche Probanden mit Techniken sowohl aus der Wissenschaft des Gehirns als auch aus den kognitiven Wissenschaften zu studieren.

Jedoch war es wahrscheinlich nicht bis 1982, als das erste Schreiben mit diesem Begriff veröffentlicht wurde. Es wurde gerufen "Kognitive Neurowissenschaft: Entwicklungen zu einer Synthesewissenschaft" von Posner, Erbse und Volpe.

Die Informatik hat wichtige Beiträge zur kognitiven Neurowissenschaft geleistet. Insbesondere hat künstliche Intelligenz dieser Disziplin die Sprache für Erklärungen der Gehirnfunktion gegeben.

Da das Ziel der künstlichen Intelligenz darin besteht, Maschinen zu bauen, die ein intelligentes Verhalten aufweisen, besteht der erste Schritt darin, die Prozesse des intelligenten Verhaltens zu bestimmen, um die Hierarchie dieser Prozesse zu programmieren.

Das Rechnen ist eng mit der Gehirnkartierung verbunden. Daher war das Aufkommen der Gehirnkartierungstechnologie ein grundlegender Aspekt bei der Weiterentwicklung der Methodik der kognitiven Neurowissenschaften. Vor allem die Entwicklung der funktionellen Magnetresonanz- und Positronenemissionstomographie.

Dies hat es Kognitionspsychologen ermöglicht, neue experimentelle Strategien zur Untersuchung der Gehirnfunktion zu entwickeln.

Neurowissenschaften und kognitive Psychologie

Die kognitive Psychologie entstand Mitte des 20. Jahrhunderts als Reaktion auf den vorherrschenden Behaviorismus. Behaviorismus argumentierte, dass, obwohl mentale Prozesse nicht beobachtbar wären, wenn sie indirekt durch konkrete Experimente wissenschaftlich untersucht werden könnten.

Einige Variablen, wie z. B. Aufgabenleistung oder Reaktionszeiten, lieferten Hinweise auf psychische Funktionen. Daraus entstand eine Quelle von Wissen, die sich aus verschiedenen theoretischen Modellen entwickelt hat.

Die kognitive Neuropsychologie und Neurowissenschaften entwickelten sich seit einiger Zeit unterschiedlich. Seit der ersten hat sich auf das Wie und nicht das Wo konzentriert, das Studium anatomischer Strukturen in den Händen von Neurophysiologen überlassen.

Redolar (2013) stellt fest, dass diese Unterscheidung derjenigen zwischen Software und Hardware in einem Computersystem ähnelt. Ein Computerprogramm hat eine Betriebslogik, die unabhängig von der Hardware oder dem Materialsystem ist, in dem es erstellt wird.

Das gleiche Computerprogramm kann auf verschiedenen Computern installiert werden, ohne dass die Art der Hardware den Betrieb der Software beschreibt. Diese Ansicht ist sehr einfach und hat einige Psychologen zu der Annahme gebracht, dass die Analyse neuronaler Systeme keine Informationen über die psychologische Funktion liefert.

Diese Perspektive wurde durch die neuesten wissenschaftlichen Fortschritte verzerrt. Gegenwärtig wird bestätigt, dass eine multidisziplinäre Vision der kognitiven Neurowissenschaften zu einer größeren Entwicklung führt. Neurowissenschaften und kognitive Psychologie sind komplementäre und nicht ausschließliche Disziplinen.

Die Daten, die von bildgebenden Verfahren erhalten werden, sind Variablen, die mehr Wert erzeugen als die bereits existierenden. Bei der Untersuchung einer mentalen Funktion werden also Werte wie die elektromyographische Antwort der Muskeln, die elektrische Konnektivität der Haut usw. gezählt.

Positronen-Emissions-Tomographie und funktionelle Magnetresonanztomographie ermöglichen die Beurteilung hämodynamischer Veränderungen im Gehirn. Zusätzlich zu anderen Daten, die von Magnetenzephalographietechniken geliefert werden.

Ebenso wurde gezeigt, dass der traditionelle kognitive Ansatz nicht ausreicht, um die komplexen mentalen Funktionen zu beschreiben. Es ist daher nicht möglich, eine radikale Unterscheidung zwischen Software und Hardware zu treffen, da es viele Beziehungen gibt, die den multidisziplinären Ansatz der kognitiven Neurowissenschaften notwendig machen.

In gleicher Weise kann die kognitive Psychologie viel zur Neurowissenschaft beitragen. Es bereichert und trägt zur theoretischen Herangehensweise der Daten bei, die aus einem Gehirn-Scan erhalten werden.

Die kognitive Neurowissenschaft ist also nicht nur eine anatomische und physiologische Untersuchung des Gehirns. Im Gegenteil, sein Ziel ist es, die materielle Basis kognitiver und emotionaler Prozesse zu beschreiben.

Die Psychologie verfügt über großartige Werkzeuge und theoretische Modelle, um menschliches Verhalten und geistige Aktivität zu erklären, die einen großen Beitrag zur Neurowissenschaft leisten können. Somit kann der gesamte Datensatz aus einer kohärenten Theorie erklärt werden, was zu neuen Hypothesen führen kann, die als Studie dienen.

Studienbereiche der kognitiven Neurowissenschaften

- Molekulare Analyse: Um die Funktionsweise mentaler Prozesse im Detail zu verstehen, ist es notwendig, die Rolle der Moleküle und ihrer Wechselwirkungen zu untersuchen. Die kognitive Neurowissenschaft versucht, die molekularen Grundlagen des Nervenimpulses, die Physiologie von Neurotransmittern sowie die molekularen Mechanismen von Suchtmitteln zu beschreiben.

- Zelluläre Analyse: Die kognitive Neurowissenschaft hat das Neuron als Hauptstudienzelle. Es ist wichtig, dass man seine Funktionsweise, seine Typen, seine Interaktion mit anderen Neuronen, seine Entwicklung während des gesamten Lebens etc. kennt.

- Analyse neuronaler Netze: ist das Studium der Gruppe von Neuronen, die Netzwerke von Aktivität bilden, die die Grundlage für kognitive und emotionale Prozesse sind. Die neuronalen Schaltkreise, die mit den Kreislauf-, visuellen, auditiven, motorischen usw. Systemen in Beziehung stehen, werden analysiert.

- Verhaltensanalyse: Hier beschreiben wir die Funktionsweise von neuronalen Systemen, die komplexe Verhaltensweisen wie Gedächtnis, motivierte Verhaltensweisen wie Hunger oder Sex, Wachsamkeit oder Schlaf usw. ermöglichen.

- Kognitive Analyse: Diese Analyse beinhaltet das Verständnis der neuralen Prozesse, die die Realisierung überlegener mentaler Funktionen wie Sprache, Argumentation, exekutive Kontrolle, Imagination usw. ermöglichen.

Die Untersuchung von Patienten mit kognitiven Defiziten, die durch Hirnverletzungen verursacht werden, ist auch für die kognitiven Neurowissenschaften von grundlegender Bedeutung. Dies ist nützlich, um gesunde Gehirne mit denen zu vergleichen, die eine Störung haben. So können Rückschlüsse auf die betroffenen und intakten kognitiven Prozesse und die beteiligten neuronalen Schaltkreise gezogen werden.

Anwendungen der kognitiven Neurowissenschaften

Die kognitive Neurowissenschaft spielt eine fundamentale Rolle für das Verständnis des menschlichen Geistes.

Die Kenntnis der kognitiven Funktionen, die mit der physischen Funktionsweise des Gehirns verbunden sind und ergänzt werden, ermöglicht es uns, neue Theorien darüber zu entwickeln, wie der menschliche Geist funktioniert.

Dies ermöglicht zu wissen, was passiert, wenn eine bestimmte Störung oder Verletzung auftritt, die eine kognitive Funktion beeinflusst.

Dieser Wissenszuwachs ermöglicht es auch, die Behandlungsmethoden für Störungen wie Lernschwierigkeiten, Schizophrenie, Angstzustände, Psychopathie, Schlafstörungen, bipolare Störungen, Gedächtnisprobleme etc. zu perfektionieren.

Auf der anderen Seite ist die kognitive Neurowissenschaft nützlich in der Forschung, einfach um zu wissen, wie kognitive Prozesse produziert und sequenziert werden.

Viele Fachleute nutzen dieses Wissen, um bessere Bildungsstrategien in der Schule (Neuroedukation) zu programmieren, Werbung zu gestalten, die uns fesselt (Neuromarketing), oder sogar die sportliche Leistung zu verbessern.

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