Chapitre 2 : Neurosciences cognitives

L'étude des processus biologiques et des facteurs qui sous-tendent le fonctionnement cognitif est au centre du domaine scientifique connu sous le nom de neurosciences cognitives, Les parties du cerveau jouent un rôle important dans ce secteur. Les neurones jouent le rôle le plus vital, car le point principal est d'établir une compréhension de la cognition d'un point de vue neuronal, ainsi que des différents lobes du cortex cérébral.

Les méthodes appliquées en neurosciences cognitives comprennent des méthodes expérimentales de psychophysique et de psychologie cognitive, de neuroimagerie fonctionnelle, d'électrophysiologie, de génomique cognitive et de génétique comportementale.

Les études de patients présentant des déficits cognitifs dus à des lésions cérébrales constituent un aspect important des neurosciences cognitives. Les dommages dans les cerveaux lésés fournissent un point de départ comparable en ce qui concerne des cerveaux sains et pleinement fonctionnels. Ces dommages modifient les circuits neuronaux du cerveau et provoquent un dysfonctionnement au cours des processus cognitifs de base, tels que la mémoire ou l'apprentissage. Les gens ont des troubles d'apprentissage et de tels dommages, peuvent être comparés à la façon dont les circuits neuronaux sains fonctionnent, et éventuellement tirer des conclusions sur la base des processus cognitifs affectés. Parmi les exemples de troubles d'apprentissage dans le cerveau, citons les endroits dans l'aire de Wernicke, le côté gauche du lobe temporal et l'aire de Brocca près du lobe frontal.

De plus, les capacités cognitives basées sur le développement du cerveau sont étudiées et examinées dans le sous-domaine des neurosciences cognitives du développement. Cela montre le développement du cerveau au fil du temps, en analysant les différences et en concoctant des raisons possibles pour ces différences.

Les approches théoriques comprennent les neurosciences computationnelles et la psychologie cognitive.

Les neurosciences cognitives sont un domaine d'étude interdisciplinaire qui a émergé des neurosciences et de la psychologie. Ces domaines sont passés par un certain nombre d'étapes, chacune d'entre elles ayant entraîné un changement distinct dans la façon dont les chercheurs abordent leurs travaux, conduisant finalement à l'établissement du domaine dans son ensemble.

Bien que la tâche des neurosciences cognitives soit de décrire les mécanismes neuronaux associés à l'esprit, elle a historiquement progressé en étudiant comment une certaine zone du cerveau soutient une faculté mentale donnée. Cependant, les premiers efforts pour subdiviser le cerveau se sont avérés problématiques. Le mouvement phrénologue n'a pas réussi à fournir une base scientifique à ses théories et a depuis été rejeté. La vue de terrain agrégée, c'est-à-dire que toutes les zones du cerveau ont participé à tous les comportements, la théorie de la Gestalt, la neuropsychologie et la révolution cognitive ont été des tournants majeurs dans la création des neurosciences cognitives en tant que domaine, rassemblant des idées et des techniques qui ont permis aux chercheurs d'établir plus de liens entre le comportement et ses substrats neuronaux.

Les philosophes se sont toujours intéressés à l'esprit : « l'idée que l'explication d'un phénomène implique la compréhension du mécanisme qui en est responsable a des racines profondes dans l'histoire de la philosophie, depuis les théories atomiques du Ve siècle av. J.-C. jusqu'à sa renaissance aux XVIIe et XVIIIe siècles dans les ouvres de Galilée, Descartes et Boyle. Entre autres, c'est l'idée de Descartes que les machines construites par les humains pourraient fonctionner comme des modèles d'explication scientifique. Par exemple, Aristote pensait que le cerveau était le système de refroidissement du corps et que la capacité d'intelligence était située dans le cour. Il a été suggéré que la première personne à croire le contraire était le médecin romain Galien au deuxième siècle après JC, qui a déclaré que le cerveau était la source de l'activité mentale, L'un des prédécesseurs de la neuroscience cognitive était la phrénologie, une approche pseudoscientifique qui affirmait que le comportement pouvait être déterminé par la forme du cuir chevelu. Franz Joseph Gall et J. G. Spurzheim étaient deux scientifiques qui, au début du 19ème siècle, croyaient que le cerveau humain pouvait être divisé en environ 35 régions distinctes. Dans son livre, L'anatomie et la physiologie du système nerveux en général, et du cerveau en particulier, Gall a affirmé qu'une bosse plus grande dans l'une de ces zones signifiait que cette zone du cerveau était utilisée plus fréquemment par cette personne. Cette théorie a attiré l'attention du public, ce qui a conduit à la publication de revues de phrénologie et à la création de phrénomètres, qui mesuraient les bosses sur la tête d'un sujet humain. Bien que la phrénologie soit restée un élément incontournable des foires et des carnavals, elle n'a pas été largement acceptée par la communauté scientifique.

Le point de vue localisateur s'inquiétait de la localisation des capacités mentales dans des zones spécifiques du cerveau plutôt que de leurs caractéristiques et de la façon de les mesurer. C'était crucial pour la connaissance future des lobes cérébraux.

La vue de terrain agrégée soutient que toutes les régions du cerveau sont impliquées dans la performance de chaque activité mentale.

Peut-être que les premières tentatives sérieuses de localiser les fonctions mentales à des endroits spécifiques du cerveau ont été faites par Broca et Wernicke. Cela a été obtenu en grande partie grâce à la recherche de l'impact des dommages causés à diverses zones du cerveau sur les fonctions psychologiques.

En 1870, les médecins allemands Eduard Hitzig et Gustav Fritsch ont publié leurs observations concernant le comportement des animaux. Hitzig et Fritsch ont mené une expérience sur un chien dans laquelle ils ont fait passer un courant électrique à travers le cortex cérébral du chien. L'expérience a provoqué la contraction de divers muscles en fonction des parties du cerveau du chien stimulées par le courant électrique. Pour cette raison, la proposition selon laquelle les fonctions individuelles sont localisées dans des régions spécifiques du cerveau plutôt que dans le cerveau dans son ensemble, comme le suggère la vue de terrain agrégée, a émergé à la suite de la recherche. Brodmann était également une figure importante dans la cartographie cérébrale ; ses expériences basées sur les techniques de coloration des tissus de Franz Nissl ont divisé le cerveau en cinquante-deux zones.

Au tournant du XXe siècle, des attitudes pragmatiques ont prévalu aux États-Unis, ce qui a entraîné une préférence pour le comportementalisme comme approche principale en psychologie. Cette préférence dura pendant la majeure partie du siècle. J.B. Watson a été une figure importante en raison de la méthode stimulus-réponse qu'il a développée. Il voulait être capable de prévoir et de réguler le comportement, c'est pourquoi il a mené des expériences sur des animaux pour tenter d'atteindre cet objectif. Le béhaviorisme a finalement échoué en raison du fait qu'il n'a pas été en mesure de fournir une psychologie réaliste de l'action et de la pensée humaines. Au lieu de cela, son accent principal a été mis sur les associations stimulus-réponse, au détriment de l'explication de phénomènes tels que la pensée et l'imagination. Cela a conduit à ce que l'on appelle souvent la « révolution cognitive ».

Au début du XXe siècle, Santiago Ramón y Cajal et Camillo Golgi ont commencé à travailler sur la structure du neurone.

Golgi a développé une méthode de coloration à l'argent qui pouvait colorer entièrement plusieurs cellules dans une zone particulière, ce qui l'a amené à croire que les neurones étaient directement connectés les uns aux autres dans un cytoplasme.

Cajal a contesté ce point de vue après avoir coloré des zones du cerveau qui avaient moins de myéline et découvert que les neurones étaient des cellules distinctes.

Cajal a également observé que les cellules transfèrent l'information électrique le long du neurone d'une seule manière.

En 1906, le prix Nobel de physiologie ou de médecine a été décerné à Golgi et Cajal en reconnaissance de leurs contributions à la doctrine des neurones.

Plusieurs découvertes au XXe siècle ont continué à faire progresser le domaine, telles que la découverte des colonnes de dominance oculaire, l'enregistrement de cellules nerveuses uniques chez les animaux et la coordination des mouvements des yeux et de la tête. La psychologie expérimentale a également joué un rôle important dans la fondation des neurosciences cognitives. Parmi les résultats particulièrement importants, citons la démonstration que certaines tâches sont accomplies via des étapes de traitement discrètes, l'étude de l'attention et la notion que les données comportementales ne fournissent pas suffisamment d'informations par elles-mêmes pour expliquer les processus mentaux. En conséquence, certains psychologues expérimentaux ont commencé à étudier les bases neuronales du comportement. Wilder Penfield a créé des cartes des zones sensorielles et motrices primaires du cerveau en stimulant le cortex des patients pendant la chirurgie. Les travaux de Sperry et Gazzaniga sur des patients à cerveau divisé dans les années 1950 ont également joué un rôle déterminant dans les progrès du...