인지신경과학

Cognitive neuroscience

인지신경과학생물학적 과정과 [1]인지의 기초가 되는 측면에 대한 연구와 관련된 과학 분야이며, 정신 과정에 관여하는 뇌의 신경 연결에 특정한 초점을 두고 있다.그것은 인지 활동이 뇌의 신경 회로에 의해 어떻게 영향을 받거나 통제되는지에 대한 질문을 다룬다.인지신경과학은 행동신경과학, 인지심리학, 생리심리학, 감정신경과학 [2]등의 분야와 겹치는 신경과학심리학의 한 분야이다.인지신경과학은 신경생물학과 컴퓨터 모델링[2]증거와 결합된 인지과학의 이론에 의존한다.

뇌의 일부분이 이 분야에서 중요한 역할을 한다.신경세포가 가장 중요한 역할을 하는 이유는 대뇌피질의 다른 잎들과 함께 신경학적 관점에서 인지하는 것을 확립하는 것이기 때문이다.

인지신경과학에서 사용되는 방법에는 정신물리학 및 인지심리학, 기능신경영상학, 전기생리학, 인지유전체학, 행동유전학 등의 실험절차가 포함된다.

뇌병변으로 인한 인지결손 환자에 대한 연구는 인지신경과학의 중요한 측면을 구성한다.레즈드 두뇌의 손상은 건강하고 완전하게 기능하는 두뇌에 관해 비슷한 출발점을 제공한다.이러한 손상은 뇌의 신경 회로를 변화시키고 기억이나 학습과 같은 기본적인 인지 과정 중에 오작동을 일으킨다.사람들은 학습 장애와 그와 같은 손상을 가지고 있으며, 건강한 신경 회로가 어떻게 기능하는지와 비교될 수 있고, 영향을 받는 인지 과정의 기초에 대한 결론을 도출할 수 있다.뇌의 학습 장애의 예로는 베르니케 영역, 측두엽의 왼쪽,[3] 전두엽에 가까운 브로카 영역이 있습니다.

또한 발달 인지 신경과학의 하위 분야 아래에서 두뇌 발달에 기초한 인지 능력을 연구하고 검사한다.이것은 시간 경과에 따른 뇌의 발달을 보여주며, 차이를 분석하고 그러한 차이에 대한 가능한 이유를 만들어냅니다.

이론적 접근법에는 컴퓨터 신경과학과 인지심리학포함된다.

역사적 기원

Timeline of development of field of cognitive neuroscience
분야 인지 신경과학의 출현을 이끈 과학의 주요 발전을 보여주는 연대표.

인지신경과학은 신경과학과 [4]심리학에서 생겨난 학문 간 분야이다.이러한 분야에는 연구자들의 연구 접근 방식을 바꾸고 그 분야가 완전히 확립되도록 만든 몇 가지 단계가 있습니다.

인지 신경과학의 임무는 마음과 관련된 신경 메커니즘을 설명하는 것이지만, 역사적으로 뇌의 특정 영역이 주어진 정신 능력을 어떻게 지원하는지 조사함으로써 발전해 왔다.그러나 뇌를 세분화하려는 초기의 노력은 문제가 있는 것으로 판명되었다.골상학 운동은 이론의 과학적 근거를 제공하는 데 실패했고 그 이후로 거부당했다.뇌의 모든 영역이 모든 [5]행동에 참여했다는 것을 의미하는 총체적 필드 뷰는 또한 Hitzig와 Fritch의 실험에서[6] 시작되었고 결국 양전자 방출 단층 촬영과 기능적 [7]자기 공명 영상 촬영과 같은 방법을 통해 발전된 뇌 매핑의 결과로 거부되었다.게슈탈트 이론, 신경심리학, 그리고 인지 혁명은 연구자들이 행동과 신경 기질 사이에 더 많은 연결을 만들 수 있게 하는 아이디어와 기술을 한데 모아주는 분야로서의 인지 신경과학의 창조에 있어 주요한 전환점이었습니다.

철학의 기원

철학자들은 항상 마음에 관심을 가져왔습니다: "현상을 설명하는 것은 현상에 책임이 있는 메커니즘을 이해하는 것을 포함한다는 생각은 기원전 5세기 원자 이론에서부터 갈릴레오, 데카르트와 보일의 작품에서 17세기와 18세기 그것의 재탄생에 이르기까지 철학의 역사에 깊은 뿌리를 두고 있습니다.그 중에서도 인간이 만드는 기계가 과학적 [8]설명의 모델이 될 수 있다는 것이 데카르트의 생각입니다.를 들어, 아리스토텔레스는 뇌가 신체의 냉각 시스템이고 지능을 위한 능력은 심장 안에 있다고 생각했다.AD 2세기 로마의 의사 갤런이 뇌를 정신 [9]활동의 원천이라고 선언했지만, 이것은 [10]알카이온에게도 인정되었다.하지만, 갤런은 성격과 감정은 뇌가 아니라 다른 장기에 의해 생성된다고 믿었다.해부학자이자 내과의사인 안드레아스 베살리우스는 뇌와 신경계가 마음과 [11]감정의 중심이라고 처음으로 믿었다.인지 신경과학에 기여하는 주요 분야인 심리학은 [12]정신에 대한 철학적 추론에서 나왔다.

19세기

골상학

미국 골상학 저널의 한 페이지

인지신경과학의 전신 중 하나는 두피의 모양에 의해 행동이 결정될 수 있다고 주장하는 의사 과학 접근법인 골상학이었다.19세기 초에 Franz Joseph Gal과 J. G. Spurzheim인간의 뇌가 대략 35개의 다른 부분으로 국지화된다고 믿었다.Gall은 그의 저서 "신경계 전반의 해부학과 생리학"에서, 특히 뇌의 이러한 부분들 중 하나가 더 큰 혹이 그 사람에 의해 더 자주 사용되었음을 의미한다고 주장했다.이 이론은 골상학 저널의 출판과 인간 피험자의 머리에 있는 돌기를 측정하는 골상계의 창시로 이어지면서 대중의 관심을 받았다.골상학은 박람회나 카니발에서 고정관념으로 남아있지만 과학계에서는 [13]널리 받아들여지지 않았다.골상학에 대한 주요 비판은 연구자들이 이론을 경험적으로 [4]실험할 수 없었다는 것이다.

현지화 뷰

국부론자의 견해는 능력의 특성이 무엇이고 [4]어떻게 그것들을 측정하는지에 대한 것이 아니라 뇌의 특정 영역에 대한 정신적인 능력의 국부화에 관한 것이었다.John Hughlings Jackson의 연구와 같은 유럽에서 수행된 연구는 이러한 관점을 뒷받침했다.잭슨은 뇌 손상 환자들, 특히 간질을 가진 환자들을 연구했다. 뇌전증그는 간질 환자들이 발작하는 동안 종종 같은 간질성, 강직성 근육의 움직임을 보인다는 것을 발견했고, 잭슨은 그들이 매번 뇌의 같은 장소에서 일어나는 것이 틀림없다고 믿게 만들었다.잭슨은 특정 기능이 뇌의 [14]특정 영역에 국한되어 있다고 제안했는데, 이는 뇌엽에 대한 미래의 이해에 매우 중요한 것이었다.

집약 필드 뷰

종합 필드 뷰에 따르면 뇌의 모든 영역이 모든 [5]정신 기능에 관여합니다.

프랑스 실험심리학자 피에르 플로렌스는 동물실험을 [4]통해 현지화 관점에 도전했다.그는 토끼와 비둘기에게서 소뇌(뇌)를 제거하면 근육의 협응력에 영향을 주고, 대뇌 반구가 제거되면 비둘기에게서 모든 인지 기능이 저하된다는 사실을 발견했다.이로부터 그는 대뇌피질, 소뇌, 뇌간전체적으로 [15]기능한다는 결론을 내렸다.그의 접근법은 테스트가 [4]존재한다면 선택적 적자를 알아차릴 만큼 민감하지 않다는 근거로 비판을 받아왔다.

신경심리학의 출현

아마도 정신 기능을 뇌의 특정 부위에 국한시키려는 첫 번째 진지한 시도는 브로카와 베르니케의해 이루어졌을 것이다.이것은 대부분 뇌의 다른 부분에 대한 부상의 심리적 [9]기능에 대한 영향을 연구함으로써 달성되었다.1861년, 프랑스의 신경과 의사 폴 브로카는 언어를 이해할 수 있지만 말을 할 수 없는 장애를 가진 남자를 우연히 만났다.그 남자는 "탄" 소리만 낼 수 있었다.이 남성은 현재 브로카 부위로 알려진 왼쪽 전두엽 부위가 손상된 것으로 나중에 밝혀졌다.독일의 신경과 의사인 칼 베르니케는 유창하게 말할 수 있지만 감각이 없는 환자를 발견했다.환자는 뇌졸중의 희생자가 되어 구어 또는 문어를 이해할 수 없었다.이 환자는 왼쪽 두정골과 측두엽이 만나는 부위에 병변이 있었는데 지금은 베르니케 부위로 알려져 있어요병변이 특정한 행동 변화를 일으킨다는 것을 암시하는 이러한 사례들은 국부주의적 관점을 강하게 지지했다.게다가, 아프시아는 폴 브로카에 의해서도 발견된 학습 장애이다.존스홉킨스 의과대학에 따르면 아프시아는 언어 [16]표현과 이해를 조절하는 뇌의 특정 부위의 손상으로 인한 언어 장애이다.이로 인해 종종 "워드 샐러드"라고 알려진 무의미한 단어를 말할 수 있습니다.

뇌의 맵핑

1870년, 독일의 의사 에두아르트 히치히트와 구스타프 프리치는 동물의 행동에 대한 그들의 발견을 발표했다.Hitzig와 Fritch는 개의 대뇌피질에 전류를 흘려 뇌의 어느 부위에 전기 자극을 받느냐에 따라 다른 근육이 수축하게 했다.이것은 종합 현장 뷰에서 [6]알 수 있듯이 개인의 기능이 대뇌 전체보다는 뇌의 특정 영역에 국한된다는 제안을 이끌어냈다.Brodmann은 또한 뇌 지도 제작에서 중요한 인물이었다; Franz Nissl의 조직 염색 기술에 기초한 그의 실험은 뇌를 52개의 영역으로 나누었다.

20세기

인지 혁명

20세기 초에, 미국의 태도는 실용주의에 의해 특징지어졌고, 이것은 심리학에서 행동주의를 가장 중요한 접근법으로 선호하게 되었다.J.B. 왓슨은 그의 자극-반응 접근법의 핵심 인물이었다.동물 실험을 함으로써 그는 행동을 예측하고 제어할 수 있는 것을 목표로 하고 있었다.행동주의는 인간의 행동과 사고의 현실적인 심리를 제공하지 못했기 때문에 결국 실패했다 – 그것은 주로 생각과 상상력과 같은 현상을 설명하면서 자극과 반응의 연관성에 초점을 맞췄다.이것은 종종 "인지적 혁명"[18]이라고 불리는 것을 이끌었다.

뉴런 교리

20세기 초에 산티아고 라몬 이 카할과 카밀로 골지는 뉴런의 구조에 대해 연구하기 시작했다.골지는 특정 영역의 여러 세포를 완전히 염색할 수 있는 은색 염색법을 개발했고, 이로 인해 그는 뉴런이 하나의 세포질에서 서로 직접적으로 연결되어 있다고 믿게 되었다.카잘은 미엘린이 적은 뇌의 영역을 염색하고 뉴런이 분리된 세포라는 것을 발견한 후 이 견해에 이의를 제기했다.카잘은 또한 세포가 뉴런을 따라 한 방향으로만 전기적 신호를 전달한다는 것을 발견했다.골지와 카잘은 뉴런 교리에 [19]대한 이 연구로 1906년 노벨 생리의학상을 받았다.

20세기 중엽

안구 우위 기둥의 발견, 동물의 단일 신경 세포의 기록, 눈과 머리의 움직임의 조정과 같은 20세기의 몇몇 발견들이 그 분야를 계속 발전시켰다.실험심리학은 인지신경과학의 기초에서도 중요한 역할을 했다.일부 특히 중요한 결과는 일부 작업이 이산 처리 단계, 주의 [20][21]연구, 행동 데이터 자체가 정신 과정을 설명하기에 충분한 정보를 제공하지 못한다는 개념 등을 통해 달성된다는 것을 입증한 것이다.그 결과, 일부 실험 심리학자들은 행동의 신경 기반을 조사하기 시작했다.와일더 펜필드는 수술 중 환자의 피질을 자극함으로써 뇌의 일차 감각과 운동 영역의 지도를 만들었다.1950년대 분할 뇌환자에 대한 SperryGazzaniga의 연구도 이 [9]분야의 발전에 중요한 역할을 했다.인지신경과학이라는 용어 자체는 1976년 [22]가자니가와 인지심리학자인 조지 아미티지 밀러에 의해 택시를 함께 타면서 만들어졌다.

브레인 맵핑

새로운 뇌 지도 기술, 특히 fMRI와 PET는 연구자들이 뇌 기능을 관찰함으로써 인지 심리학의 실험 전략을 조사할 수 있게 했다.비록 이것이 종종 새로운 방법으로 생각되지만(대부분의 기술은 비교적 최신이다), 근본적인 원리는 혈류가 뇌 [7]기능과 처음 연관되었던 1878년까지 거슬러 올라간다.19세기 이탈리아의 심리학자 안젤로 모소는 환자의 두개골에 생긴 골격 결함을 통해 성인의 뇌의 맥동을 관찰했다.그는 피실험자들이 수학적 계산과 같은 작업에 관여했을 때 뇌의 맥박이 국소적으로 증가했다고 언급했다.그러한 관찰을 통해 모소는 뇌의 혈류가 기능을 [7]따른다고 결론지었다.

새로운 학문의 출현

인지과학의 탄생

1956년 9월 11일 매사추세츠 공과대학에서 대규모 인지주의자들의 모임이 열렸다.조지 A. 밀러는 "The Magic Number Seven, Plus or Minus Two"라는[23] 논문을 발표했고, 노암 촘스키뉴웰 & Simon은 컴퓨터 과학에 관한 연구 결과를 발표했다.울릭 나이서는 1967년 의 책 인지심리학에서 이 회의에서 많은 발견에 대해 언급했다."심리학"이라는 용어는 1950년대와 1960년대에 쇠퇴하여 이 분야를 "인지과학"이라고 칭하게 되었다.밀러와 같은 행동학자들은 일반적인 행동보다는 언어의 표현에 초점을 맞추기 시작했다.David Marr는 3가지 분석 수준에서 인지 과정을 이해해야 한다고 결론지었다.이러한 수준에는 계산,[24] 알고리즘/표현 및 물리적 분석 수준이 포함됩니다.

신경과학과 인지과학의 결합

1980년대 이전에는 신경과학과 인지과학 사이의 상호작용이 [25]드물었다.인지신경과학은 1950년대와 1960년대 사이에 등장한 인지과학의 새로운 이론적 토대를 실험심리학, 신경심리학, 신경과학의 접근법과 통합하기 시작했다.(신경과학은 1971년까지[26] 통일된 학문으로 확립되지 않았다.)20세기 후반에 TMS(1985년)와 fMRI(1991년)를 포함한 인지신경과학 방법론의 주축이 된 새로운 기술이 진화했다.인지신경과학에서 사용된 초기 방법으로는 EEG와 MEG가 있다.때때로 인지신경과학자들은 PET나 SPECT와 같은 다른 뇌 이미징 방법을 사용한다.신경과학의 향후 기술은 피질 영역의 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈의 변화를 계산하기 위해 광흡수를 사용하는 NIRS이다.일부 동물에서는 단일 단위 기록을 사용할 수 있습니다.다른 방법으로는 현미경 촬영, 안면 EMG, 시력 추적 등이 있다.통합 신경과학은 데이터베이스의 데이터를 통합하고 생물학, 심리학, 해부학 및 임상 [27]실습 등 다양한 분야와 규모의 통합 기술 모델을 형성하려고 합니다.

ARTMAP의 개요

적응공명이론(ART)은 게일 카펜터와 스티븐 그로스버그가 1970년대 후반 뇌가 정보를 처리하는 방식에 대해 개발한 인지신경과학 이론이다.지도 학습 방법과 비지도 학습 방법을 사용하는 다수의 신경 네트워크 모델을 설명하고 패턴 인식 및 [28]예측과 같은 문제를 해결합니다.

2014년, 스타니스라스 데하네, 지아코모 리졸라티, 트레버 로빈스는 "식자율, 계산 능력, 동기 부여 행동 및 사회적 인식과 같은 복잡한 인간의 기능을 뒷받침하는 고등 두뇌 메커니즘에 대한 선구적인 연구와 인지 및 행동 장애를 이해하려는 그들의 노력으로" 뇌 상을 수상했다.[29]브렌다 밀너, 마르쿠스 Raichle과 존 오키프는 사업가 겸 자선 활동가로 상을 뇌 과학에서``기억에 대한 특화된 뇌 네트워크의 발견은은 위치 체제를 구성하는 세포를 발견한 cognition"[30]과 오키프와 같은 해에 May-Britt 모, 에드바르트 모서 국장과 함께 노벨상 생리 의학상을 공동 수상했다"for을 받았다.m나는'n뇌'[31]입니다.

2017년 울프람 슐츠, 피터 다얀, 레이 돌란은 "학습과 보상을 연결하는 뇌 메커니즘에 대한 다원적 분석"으로 뇌상을 수상했는데, 이는 도박, 약물 중독, 강박적 행동과 같은 조건에서의 의사결정 장애를 포함한 인간 행동의 이해에 광범위한 영향을 미친다.정신분열증"[32]이라고 한다.

최근의 동향

최근 연구의 초점은 단일 기술을 사용하여 성인 뇌의 특정 기능을 위한 뇌 영역의 국소화에서 확장되었다.연구는 여러 가지 다른 방향으로 분산되어 왔다: 다른 뇌 영역 간의 상호작용을 탐색하고, 뇌 기능을 이해하기 위해 여러 기술과 접근 방식을 사용하고, 그리고 컴퓨터 접근 [33]방식을 사용한다.비침습적 기능성 신경 영상 및 관련 데이터 분석 방법의 발전으로 인지 신경과학 [34]연구에서 사회적 상호작용을 묘사하는 장편 영화 같은 매우 자연주의적인 자극과 작업을 사용할 수 있게 되었다.

인지신경과학의 또 다른 최근 경향은 회로 기능과 [35]그 행동 결과를 탐구하기 위해 광유전학을 사용하는 것이다.

토픽

방법들

실험 방법에는 다음이 포함됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크

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