تصویربرداری شناختی

تصویربرداری شناختی از بسیاری جهات انقلابی در مطالعه علوم اعصاب شناختی ایجاد کرد ، رشته ای که سعی در تعیین مکانیسم های عصبی فرآیندهای شناختی دارد. مطالعات اولیه در مورد روابط مغز و رفتار ، به یک آزمایش دقیق عصبی متکی بود.  ظهور تصویربرداری شناختی و ساختاری مغز ، ابتدا با توموگرافی رایانه ای و بعداً با تصویربرداری رزونانس مغناطیسی(ام ار ای) ، زمینه را برای محلی سازی دقیق آناتومیکی نقایص شناختی که پس از آسیب مغزی آشکار می شود ، هموار کرد. تصویربرداری عصبی عملکردی ، که به طور کلی به عنوان تکنیک هایی ارائه می شود که اقدامات فعالیت مغز را ارائه می دهد ، توانایی ما را برای مطالعه اساس عصبی رفتار بیشتر افزایش می دهد. تصویربرداری عملکردی (اف ام ار ای) یک تکنیک بسیار قدرتمند است که وضوح مکانی و زمانی بسیار خوبی دارد و به سرعت به برجسته ترین ابزار در علوم اعصاب شناختی تبدیل شده است.

اختلالات روانپزشکی در سراسر جهان شایع است و علت اصلی ناتوانی است. اختلال در اتصال به عملکرد مغز می تواند منجر به اختلال در عملکرد مغز شود که در عملکرد شناختی مختل شده و علائم بالینی ایجاد می شود. ماده سفید اساس اتصال آناتومیک را تشکیل می دهد. تصویربرداری تنسور دیفیوژن(DTI) ابزاری مفید برای بررسی و کمی سازی ریزساختار ماده سفید است. مطالعات تحقیقات بالینی در مورد اعتیاد به الکل ، عفونت HIV-1 ، افسردگی سالمندان و اسکیزوفرنی با استفاده از DTI ناهنجاری هایی را در ریزساختار ماده سفید نشان داده است. استفاده از روشهای تصویربرداری مکمل ممکن است در توصیف بیشتر این ناهنجاریها مفید باشد. سایر اختلالات روانپزشکی نیز ممکن است درگیر ماده سفید باشند که قابل مطالعه با DTI است. برای پیشرفت بیشتر در این زمینه ، پیشرفت در روش های تجزیه و تحلیل لازم است.

تصویربرداری عصبی عملکردی می تواند مناطقی از مغز را که به طور معمول به چالش های شناختی پاسخ می دهند ، شناسایی کند و اکنون از تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) به طور گسترده ای برای بررسی پایه عصبی نقص شناختی در افسردگی استفاده می شود. برخی از مطالعات بر چالش های تصویربرداری شناختی مبتنی بر حوزه های عصب روانشناختی کلاسیک (به عنوان مثال ، عملکرد اجرایی ، حافظه) متمرکز شده اند. دیگران مکانیسم های شناختی اختلال عاطفی (به عنوان مثال ، سوگیری منفی ، پاسخ به شکست) را کشف کرده اند.

زمینه تصویربرداری عصبی ، با استفاده از fMRI ، به سطح بالایی از بلوغ و پیچیدگی روش رسیده است. تصویربرداری عصبی اکنون نه تنها دانشمندان علوم مغز و اعصاب شناختی بلکه زمینه های مختلفی را مورد توجه قرار می دهد. در نتیجه ، ما شاهد ظهور یک همزیستی قوی بین تصویربرداری عصبی عملکردی و طیف وسیعی از رشته های دیگر هستیم ، از جمله ژنتیک و زیبایی شناسی. تصویربرداری عملکردی همان چیزی را درک کرد که قبلاً هرگز امکان پذیر نبود: یعنی توصیف آناتومی عملکردی مغز دست نخورده بدون آشفتگی آسیب شناسی و احتمالاً سازماندهی مجدد در نتیجه آن پاسخ به بیماری یا ناهنجاری های رشد. همچنین ، تصویربرداری عصبی عملکردی نشان داد که حتی کارهای ساده مناطق گسترده تری از مغز را درگیر می کند. این امر منجر به ایده پردازی غنی تری از چگونگی عملکرد مغز نه تنها از نظر تمایز عملکردی (محلی سازی) بلکه از نظر ادغام عملکردی (عملکرد توزیع شده) می شود.

در تصویربرداری شناختی ، متغیرهای کلیدی آنهایی هستند که برای واسطه گری در این تحول پیشنهاد شده اند ، به عنوان مثال یک سیگنال خطای پیش بینی زیربنای یادگیری مبتنی بر پاداش یا مجازات است. این متغیرها سپس در برابر داده های fMRI برای تعیین مناطق مغز که نمایانگر یک پروفایل پاسخ سازگار با متغیرهای مدل هستند ، در ارتباط هستند. مزیت کلیدی این رویکردهای مبتنی بر مدل از این واقعیت ناشی می شود که آنها به چگونگی اجرای یک فرایند شناختی خاص در یک منطقه خاص مغز برخلاف شناسایی محل به وجود آمدن آن می پردازند.

موقعیت غالب تصویربرداری عصبی عملکردی در علوم اعصاب بعید است در آینده نزدیک تغییر کند. این امر نه تنها عدم وجود هرگونه رقابت نوظهور در برابر فن آوری های موجود بلکه ضرورت توصیف سطح سیستم در زمینه پردازش شناختی را نشان می دهد ، صرف نظر از اینکه فرد چگونه عملکرد مغز را تصور می کند. با این حال ، گفتمان فزاینده بین علوم اعصاب تصویربرداری و متخصصان رشته هایی مانند علوم اعصاب محاسباتی و نظری و همچنین کسانی که در سطح ریز مدار هستند ، اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. تا حد زیادی پتانسیل استفاده نشده از تصویربرداری عصبی عملکردی برای ارائه توصیف غنی تر فرآیندهای نابجا در اختلالات روانپزشکی احتمالاً از اهمیت فزاینده ای برخوردار است.

نمونه ای از علوم اعصاب شناختی چیست؟ یک آزمایش اخیر برنده جایزه نقش دوپامین ، یک انتقال دهنده عصبی مرتبط با احساس رضایت ، عملکرد مغز و تصمیم گیری را کشف کرد. تصمیم گیری نمونه ای از یک فرآیند بیولوژیکی است که بر فرآیندهای شناختی تأثیر می گذارد.

دانشمندان علوم اعصاب شناختی می توانند مغز را با چه مواردی بررسی کنند؟ سه روش تصویربرداری از مغز که معمولاً برای رشد در کودکان عادی استفاده می شود ، پتانسیل های مربوط به رویداد (ERP) ، تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) و طیف سنجی مادون قرمز (NIRS) است.

چرا علوم اعصاب شناختی مفید است؟ یکی از اهداف مهم علوم اعصاب شناختی شناسایی کمبودهای عصبی است که نشانه های مختلف روانپزشکی و اختلالات تخریب عصبی است. از این اطلاعات شناسایی روشهای مبارزه با چنین کمبودهایی به طور بالقوه امکان پذیر است.