Capitolo 2 : Neuroscienze cognitive

Lo studio dei processi biologici e dei fattori che sono alla base del funzionamento cognitivo è al centro del campo scientifico noto come neuroscienze cognitive, parti del cervello svolgono un ruolo significativo in questo settore. I neuroni svolgono il ruolo più vitale, poiché il punto principale è stabilire una comprensione della cognizione da una prospettiva neurale, insieme ai diversi lobi della corteccia cerebrale.

I metodi applicati nelle neuroscienze cognitive includono metodi sperimentali di psicofisica e psicologia cognitiva, neuroimaging funzionale, elettrofisiologia, genomica cognitiva e genetica comportamentale.

Gli studi su pazienti con deficit cognitivi dovuti a lesioni cerebrali costituiscono un aspetto importante delle neuroscienze cognitive. I danni nei cervelli lesionati forniscono un punto di partenza comparabile per quanto riguarda i cervelli sani e pienamente funzionanti. Questi danni modificano i circuiti neurali del cervello e ne causano il malfunzionamento durante i processi cognitivi di base, come la memoria o l'apprendimento. Le persone con difficoltà di apprendimento e tali danni possono essere confrontati con il funzionamento dei circuiti neurali sani e possibilmente trarre conclusioni sulla base dei processi cognitivi interessati. Alcuni esempi di difficoltà di apprendimento nel cervello includono luoghi nell'area di Wernicke, il lato sinistro del lobo temporale e l'area di Brocca vicino al lobo frontale.

Inoltre, le abilità cognitive basate sullo sviluppo del cervello sono studiate ed esaminate nel sottocampo delle neuroscienze cognitive dello sviluppo. Questo mostra lo sviluppo del cervello nel tempo, analizzando le differenze e inventando possibili ragioni per tali differenze.

Gli approcci teorici includono le neuroscienze computazionali e la psicologia cognitiva.

Le neuroscienze cognitive sono un'area di studio interdisciplinare che è emersa dalle neuroscienze e dalla psicologia. Questi campi hanno attraversato una serie di fasi, ognuna delle quali ha portato a un netto cambiamento nel modo in cui i ricercatori affrontano il loro lavoro, portando infine alla creazione del campo nella sua interezza.

Sebbene il compito delle neuroscienze cognitive sia quello di descrivere i meccanismi neurali associati alla mente, storicamente è progredito indagando su come una certa area del cervello supporti una data facoltà mentale. Tuttavia, i primi sforzi per suddividere il cervello si sono rivelati problematici. Il movimento frenologo non è riuscito a fornire una base scientifica per le sue teorie e da allora è stato respinto. La visione aggregata del campo, il che significa che tutte le aree del cervello hanno partecipato a tutti i comportamenti, la teoria della Gestalt, la neuropsicologia e la rivoluzione cognitiva sono stati i principali punti di svolta nella creazione delle neuroscienze cognitive come campo, riunendo idee e tecniche che hanno permesso ai ricercatori di stabilire più collegamenti tra il comportamento e i suoi substrati neurali.

I filosofi sono sempre stati interessati alla mente: "l'idea che spiegare un fenomeno implichi la comprensione del meccanismo che ne è responsabile ha radici profonde nella storia della filosofia, dalle teorie atomiche del V secolo a.C. alla sua rinascita nel XVII e XVIII secolo nelle opere di Galileo, Cartesio e Boyle. Tra le altre, è l'idea di Cartesio che le macchine costruite dagli esseri umani potrebbero funzionare come modelli di spiegazione scientifica. Ad esempio, Aristotele pensava che il cervello fosse il sistema di raffreddamento del corpo e che la capacità di intelligenza si trovasse nel cuore. È stato suggerito che la prima persona a credere il contrario sia stato il medico romano Galeno nel II secolo d.C., che dichiarò che il cervello era la fonte dell'attività mentale, Uno dei predecessori delle neuroscienze cognitive era la frenologia, un approccio pseudoscientifico che sosteneva che il comportamento poteva essere determinato dalla forma del cuoio capelluto. Franz Joseph Gall e J. G. Spurzheim erano due scienziati che, all'inizio del XIX secolo, credevano che il cervello umano potesse essere diviso in circa 35 regioni distinte. Nel suo libro, The Anatomy and Physiology of the Nervous System in General, and of the Brain in Particular, Gall sosteneva che una protuberanza più grande in una di queste aree significava che quell'area del cervello veniva utilizzata più frequentemente da quella persona. Questa teoria ha guadagnato una notevole attenzione da parte del pubblico, portando alla pubblicazione di riviste di frenologia e alla creazione di frenometri, che misuravano le protuberanze sulla testa di un soggetto umano. Mentre la frenologia rimase un appuntamento fisso nelle fiere e nei carnevali, non godette di un'ampia accettazione all'interno della comunità scientifica.

Il punto di vista localizzazionista riguardava la localizzazione delle abilità mentali in aree specifiche del cervello piuttosto che quelle che erano le caratteristiche delle abilità e come misurarle. Era fondamentale per la futura conoscenza dei lobi cerebrali.

La visione aggregata del campo sostiene che tutte le regioni del cervello sono coinvolte nell'esecuzione di ogni singola attività mentale.

Forse i primi seri tentativi di localizzare le funzioni mentali in posizioni specifiche del cervello furono di Broca e Wernicke. Questo è stato in gran parte ottenuto attraverso la ricerca sull'impatto del danno a varie aree del cervello sulle funzioni psicologiche.

Nel 1870, i medici tedeschi Eduard Hitzig e Gustav Fritsch pubblicarono le loro osservazioni sul comportamento degli animali. Hitzig e Fritsch hanno condotto un esperimento su un cane in cui hanno fatto passare una corrente elettrica attraverso la corteccia cerebrale del cane. L'esperimento ha causato la contrazione di vari muscoli a seconda di quali parti del cervello del cane sono state stimolate dalla corrente elettrica. Per questo motivo, l'ipotesi che le singole funzioni siano localizzate in regioni specifiche del cervello piuttosto che nel cervello nel suo insieme, come suggerisce la visione aggregata del campo, è emersa come risultato della ricerca. Brodmann è stato anche una figura importante nella mappatura del cervello; i suoi esperimenti basati sulle tecniche di colorazione dei tessuti di Franz Nissl divisero il cervello in cinquantadue aree.

All'inizio del XX secolo, negli Stati Uniti prevalevano atteggiamenti pragmatici, il che ha portato a una preferenza per il comportamentismo come approccio principale in psicologia. Questa preferenza durò per la maggior parte del secolo. J.B. Watson è stata una figura importante per il metodo stimolo-risposta che ha sviluppato. Voleva essere in grado di prevedere e regolare il comportamento, quindi condusse esperimenti sugli animali per cercare di raggiungere questo obiettivo. Il comportamentismo alla fine non ha avuto successo a causa del fatto che non era in grado di fornire una psicologia realistica dell'azione e del pensiero umano. Invece, la sua enfasi primaria è stata posta sulle associazioni stimolo-risposta, a scapito della spiegazione di fenomeni come il pensiero e l'immaginazione. Questo ha portato a quella che viene spesso definita la "rivoluzione cognitiva".

All'inizio del XX secolo, Santiago Ramón y Cajal e Camillo Golgi iniziarono a lavorare sulla struttura del neurone.

Golgi sviluppò un metodo di colorazione dell'argento in grado di colorare completamente diverse cellule in una particolare area, portandolo a credere che i neuroni fossero direttamente collegati tra loro in un citoplasma.

Cajal ha contestato questa visione dopo aver colorato le aree del cervello che avevano meno mielina e aver scoperto che i neuroni erano cellule discrete.

Cajal ha anche osservato che le cellule trasferiscono informazioni elettriche lungo il neurone in un solo modo.

Nel 1906, il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina fu conferito sia a Golgi che a Cajal in riconoscimento dei loro contributi alla dottrina dei neuroni.

Diverse scoperte nel XX secolo hanno continuato a far progredire il campo, come la scoperta delle colonne di dominanza oculare, la registrazione di singole cellule nervose negli animali e la coordinazione dei movimenti degli occhi e della testa. Anche la psicologia sperimentale è stata significativa nella fondazione delle neuroscienze cognitive. Alcuni risultati particolarmente importanti sono stati la dimostrazione che alcuni compiti vengono svolti attraverso fasi di elaborazione discrete, lo studio dell'attenzione e l'idea che i dati comportamentali non forniscono informazioni sufficienti da soli per spiegare i processi mentali. Di conseguenza, alcuni psicologi sperimentali hanno iniziato a indagare le basi neurali del comportamento. Wilder Penfield ha creato mappe delle aree sensoriali e motorie primarie del cervello stimolando le cortecce dei pazienti durante l'intervento chirurgico. Il lavoro di Sperry e Gazzaniga su pazienti con cervello diviso negli anni '50 è stato anche determinante per il progresso del campo.

Le nuove tecnologie di mappatura del cervello, in particolare la risonanza magnetica funzionale e la PET, hanno permesso ai ricercatori di studiare strategie sperimentali di psicologia cognitiva osservando la funzione cerebrale. Sebbene molte persone considerino questo un metodo relativamente nuovo (la maggior parte della tecnologia coinvolta ha solo pochi decenni), il concetto fondamentale alla base risale al 1878, quando il flusso sanguigno fu associato per la prima volta alla funzione cerebrale.

L'11 settembre 1956 il Massachusetts Institute of Technology ospitò un importante raduno di cognitivisti. L'evento ha visto la partecipazione di un gran numero di persone. George A. Miller...