Histoire des neurosciences cognitives, domaines d'études et applications

Le neuroscience cognitive est une discipline qui étudie comment le cerveau reçoit, intègre et traite les informations. Analyser scientifiquement les processus sous-jacents de l'activité mentale.

Plus précisément, il se concentre sur la façon dont les mécanismes neuronaux donnent lieu à des fonctions cognitives et psychologiques, qui se manifestent par le comportement.

À partir de cette analyse, elle tente d'expliquer à la fois la relation du sujet avec son environnement, ainsi que d'autres aspects sous-jacents: les émotions, la résolution de problèmes, l'intelligence et la pensée.

La relation entre le cerveau et l'esprit est l'une des questions philosophiques les plus importantes de tous les temps. Les neurosciences cognitives tentent de répondre à une question fondamentale: Comment un état mental peut-il provenir d'un ensemble de cellules possédant certaines propriétés électrophysiologiques et chimiques?

Cette discipline étudie le fonctionnement du cerveau dans une perspective scientifique et ouverte. Une partie de l'analyse cellulaire et moléculaire pour comprendre les fonctions supérieures telles que le langage et la mémoire.

La neuroscience cognitive est une discipline relativement récente, issue de la convergence des neurosciences et de la psychologie cognitive. Les avancées scientifiques, en particulier le développement des techniques de neuroimagerie, ont permis l'émergence d'une science interdisciplinaire dans laquelle les connaissances se complètent.

En fait, il englobe des connaissances de différentes disciplines telles que la philosophie, la psychobiologie, la neurologie, la physique, la linguistique, etc.

L'objet d'étude de la neuroscience cognitive a fait que chaque jour plus d'intérêt pour la société se réveille. Cela se reflète dans l’augmentation des groupes de recherche dédiés à ce domaine, avec pour conséquence une augmentation des publications scientifiques.

Antécédents historiques

Les origines de la neuroscience cognitive pourraient être placées dans la philosophie ancienne, période pendant laquelle les penseurs se préoccupaient beaucoup de l'esprit.

Aristote croyait que le cerveau était un organe inutile et qu'il ne servait qu'à refroidir le sang. Ce philosophe attribue au cœur l'origine de la fonction mentale.

Il semble que ce soit Galen au deuxième siècle de notre ère qui affirmait que le cerveau était à l'origine de l'activité mentale. Bien qu'il croyait que la personnalité et l'émotion étaient générées dans d'autres organes.

Cependant, c'est le docteur hollandais Andreas Vesalio au XVIe siècle qui a noté que le cerveau et le système nerveux sont le centre de l'esprit et des émotions. Ces idées ont eu une grande influence sur la psychologie et ont contribué au développement des neurosciences cognitives.

Un autre tournant dans l’histoire de la neuroscience cognitive a été l’émergence de la phrénologie au début du XIXe siècle. Selon cette pseudoscience, le comportement humain pourrait être déterminé par la forme du crâne.

Ses principaux représentants, Franz Joseph Gall et J.G. Spurzheim a soutenu que le cerveau humain était divisé en 35 sections différentes. La phrénologie a été critiquée car ses prémisses n'étaient pas scientifiquement prouvées.

À partir de ces idées, deux courants de pensée ont été créés, appelés localizationists et anti-localizationists (théorie des champs agrégés). Selon le premier, les fonctions mentales sont situées dans des zones spécifiques du cerveau.

Les contributions de Broca et Wernicke étaient essentielles pour la neuroscience cognitive. Ils ont étudié les zones qui contrôlent le langage et la manière dont les blessures peuvent produire de l'aphasie. Grâce à eux, une vision de localisation a été élargie.

Selon la théorie de la localisation ou du champ agrégé, toutes les zones du cerveau participent aux fonctions mentales. Le physiologiste français Jean Pierre Flourens a mené plusieurs expériences sur des animaux qui lui ont permis de conclure que le cortex cérébral, le cervelet et le tronc cérébral fonctionnent dans leur ensemble.

Dans cette évolution, la doctrine du neurone développée par Santiago Ramón y Cajal est fondamentale. Selon cette doctrine, les neurones sont la partie la plus fondamentale du système nerveux. Ce sont des cellules discrètes, c'est-à-dire qu'elles ne se connectent pas pour former un tissu, mais sont génétiquement et métaboliquement différentes des autres cellules.

Au 20ème siècle, les progrès de la psychologie expérimentale étaient également très importants pour la neuroscience cognitive. En particulier la démonstration que certaines tâches sont effectuées à travers des phases de traitement discrètes.

De même, les études sur les soins sont pertinentes. Au cours de cette période, on a commencé à penser que le comportement observable n'était pas suffisant pour étudier complètement les fonctions cognitives. Au contraire, il est devenu nécessaire d'étudier davantage le fonctionnement du système nerveux, les mécanismes sous-jacents au comportement.

Les hypothèses théoriques de cette discipline ont été formulées entre les années 1950 et 1960, à partir des approches de la psychologie expérimentale, de la neuropsychologie et de la neuroscience.

Le terme "neuroscience cognitive" a été inventé par George Miller et Michael Gazzaniga à la fin des années 1970. Il est issu d'un cours qu'ils ont organisé au Cornell Medical College sur les bases biologiques de la cognition humaine.

Son but était de mettre en évidence la compréhension de ceci, arguant que la meilleure approche était d'étudier des sujets humains sains avec des techniques à la fois de la science du cerveau et des sciences cognitives.

Cependant, ce n'est probablement qu'en 1982 que le premier écrit avec ce terme a été publié. Il s'appellait "Neuroscience Cognitive: développements vers une science de la synthèse" de Posner, Pea et Volpe.

L'informatique a apporté d'importantes contributions aux neurosciences cognitives. Plus précisément, l'intelligence artificielle a donné à cette discipline le langage nécessaire pour expliquer le fonctionnement du cerveau.

L'intention de l'intelligence artificielle étant de construire des machines ayant un comportement intelligent, la première étape pour y parvenir consiste à déterminer les processus de comportement intelligent pour programmer la hiérarchie de ces processus.

L'informatique est étroitement liée à la cartographie du cerveau. Par conséquent, l'émergence de la technologie de cartographie cérébrale était un aspect fondamental de l'avancement de la méthodologie des neurosciences cognitives. Surtout, le développement de la résonance magnétique fonctionnelle et de la tomographie par émission de positons.

Cela a permis aux psychologues cognitifs de créer de nouvelles stratégies expérimentales pour étudier la fonction cérébrale.

Neuroscience et psychologie cognitive

La psychologie cognitive est apparue au milieu du vingtième siècle en réaction au comportementisme dominant. Le comportementalisme a fait valoir que, bien que les processus mentaux ne puissent être observés, ils pourraient être étudiés scientifiquement indirectement par des expériences concrètes.

Certaines variables, telles que l'exécution des tâches ou les temps de réaction, ont généré des preuves sur les fonctions psychiques. De là, une source de connaissances a évolué à partir de différents modèles théoriques.

Pendant un certain temps, la neuropsychologie cognitive et les neurosciences ont progressé de différentes manières. Étant donné que le premier a mis l'accent sur le comment et non le, laissant l'étude des structures anatomiques entre les mains des neurophysiologistes.

Redolar (2013) déclare que cette distinction est similaire à celle entre les logiciels et le matériel dans un système informatique. Un programme informatique possède une logique de fonctionnement indépendante du matériel ou du système matériel dans lequel il est fabriqué.

Le même programme informatique peut être installé sur différents ordinateurs, sans la nature du matériel décrivant le fonctionnement du logiciel. Ce point de vue est très simpliste et a conduit certains psychologues à penser que l'analyse des systèmes neuronaux ne fournit aucune information sur la fonction psychologique.

Cette perspective a été faussée par les dernières avancées scientifiques. Actuellement, il est affirmé qu'une vision multidisciplinaire de la neuroscience cognitive conduit à un plus grand développement de celle-ci. Les neurosciences et la psychologie cognitive sont des disciplines complémentaires plutôt qu'exclusives.

Les données obtenues à partir des techniques de neuroimagerie sont des variables qui génèrent plus de valeur que celles déjà existantes. Ainsi, lors de l'étude d'une fonction mentale, des valeurs telles que la réponse électromyographique des muscles, la connectivité électrique de la peau, etc. sont comptées.

La tomographie par émission de positrons et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle permettent d'évaluer les changements hémodynamiques dans le cerveau. En plus des autres données fournies par les techniques de magnétoencéphalographie.

De même, il a été démontré que l’approche cognitive traditionnelle est insuffisante pour décrire tout le fonctionnement mental complexe. Il n'est donc pas possible de faire une distinction radicale entre le logiciel et le matériel, car il existe de nombreuses relations qui rendent nécessaire l'approche multidisciplinaire fournie par les neurosciences cognitives.

De même, la psychologie cognitive a beaucoup à apporter à la neuroscience. Elle enrichit et contribue à l’approche théorique des données issues d’un scanner cérébral.

La neuroscience cognitive n'est donc pas une étude anatomique et physiologique du cerveau. Au contraire, son objectif est de décrire la base matérielle des processus cognitifs et émotionnels.

La psychologie a d'excellents outils et modèles théoriques pour expliquer le comportement humain et l'activité mentale, ce qui peut grandement contribuer à la neuroscience. Ainsi, l'ensemble des données peut être expliqué à partir d'une théorie cohérente, ce qui peut conduire à de nouvelles hypothèses servant d'étude.

Champs d'étude des neurosciences cognitives

- Analyse moléculaire: Pour connaître en détail le fonctionnement des processus mentaux, il est nécessaire d'étudier le rôle des molécules et de leurs interactions. La neuroscience cognitive cherche à décrire les bases moléculaires de l'influx nerveux, la physiologie des neurotransmetteurs, ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans les substances addictives.

- Analyse cellulaire: Les neurosciences cognitives ont pour principale cellule d'étude le neurone. Il est important de connaître son fonctionnement, ses types, son interaction avec les autres neurones, leur développement tout au long de la vie, etc.

- Analyse des réseaux de neurones: est l'étude de l'ensemble des neurones qui constituent les réseaux d'activité, qui sont à la base des processus cognitifs et émotionnels. Les circuits neuronaux liés aux systèmes circulatoire, visuel, auditif, moteur, etc. sont analysés.

- Analyse comportementale: Nous décrivons ici le fonctionnement des systèmes neuronaux qui permettent des comportements complexes tels que la mémoire, les comportements motivés tels que la faim ou le sexe, la vigilance ou le sommeil, etc.

- Analyse cognitive: Cette analyse implique la compréhension des processus neuronaux qui permettent la réalisation de fonctions mentales supérieures telles que le langage, le raisonnement, le contrôle exécutif, l'imagination, etc.

L'étude des patients présentant des déficits cognitifs causés par des lésions cérébrales est également fondamentale pour la neuroscience cognitive. Ceci est utile pour comparer les cerveaux en bonne santé avec ceux qui ont des troubles. Ainsi, des conclusions peuvent être tirées sur les processus cognitifs affectés et intacts et les circuits neuronaux impliqués.

Applications de la neuroscience cognitive

Les neurosciences cognitives jouent un rôle fondamental dans la compréhension de l'esprit humain.

La connaissance des fonctions cognitives associées au fonctionnement physique du cerveau nous permet de créer de nouvelles théories sur le fonctionnement de l’esprit humain.

Cela permet de savoir ce qui se produit lorsqu'un trouble ou une lésion spécifique apparaît et affecte une fonction cognitive.

Cet accroissement des connaissances permet également de perfectionner les méthodes de traitement des troubles tels que: difficultés d'apprentissage, schizophrénie, anxiété, psychopathie, troubles du sommeil, trouble bipolaire, problèmes de mémoire, etc.

D'autre part, la neuroscience cognitive est utile en recherche simplement pour savoir comment les processus cognitifs sont produits et séquencés.

De nombreux professionnels utilisent ces connaissances pour programmer de meilleures stratégies éducatives dans les écoles (neuroéducation), pour concevoir des publicités qui nous captivent (neuromarketing), ou même pour améliorer les performances sportives.

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