Neuroscience cognitive: histoire, domaines d'études et applications
Les neurosciences cognitives sont une discipline qui étudie comment le cerveau reçoit, intègre et traite l’information. Analyser scientifiquement les processus sous-jacents de l'activité mentale.
En particulier, il se concentre sur la manière dont les mécanismes neuronaux génèrent des fonctions cognitives et psychologiques, qui se manifestent par le comportement.
A partir de cette analyse, il tente d'expliquer à la fois la relation du sujet avec son environnement, ainsi que d'autres aspects sous-jacents: émotions, résolution de problèmes, intelligence et 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 naître 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 permet de comprendre des 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 progrès scientifiques, en particulier le développement de techniques de neuroimagerie, ont permis l’émergence d’une science interdisciplinaire dans laquelle les connaissances se complètent.
En fait, il englobe des connaissances issues de différentes disciplines telles que la philosophie, la psychobiologie, la neurologie, la physique, la linguistique, etc.
L’objet d’étude des neurosciences cognitives a suscité chaque jour davantage d’intérêt pour la société. Cela se traduit par l'augmentation du nombre de groupes de recherche consacrés à ce domaine, entraînant une augmentation du nombre de publications scientifiques.
Antécédents historiques
Les origines de la neuroscience cognitive pourraient être placées dans la philosophie ancienne, une période au cours de laquelle les penseurs se préoccupaient beaucoup de l’esprit.
Aristote pensait que le cerveau était un organe inutile et ne servait qu'à refroidir le sang. Ce philosophe a attribué au cœur l'origine de la fonction mentale.
Il semble que ce soit Galien au IIe siècle de notre ère qui prétendit 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 médecin néerlandais 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 à leur tour contribué au développement des neurosciences cognitives.
L’émergence de la phrénologie au début du XIXe siècle a été un autre tournant dans l’histoire des neurosciences cognitives. Selon cette pseudoscience, le comportement humain pourrait être déterminé par la forme du crâne.
Ses principaux représentants, Franz Joseph Gall et JG Spurzheim ont fait valoir que le cerveau humain était divisé en 35 sections différentes. La phrénologie a été critiquée parce que ses prémisses n’étaient pas scientifiquement prouvées.
À partir de ces idées, deux courants de pensée ont été créés, appelés localisateurs et anti-localisations (théorie des champs agrégés). Selon le premier, les fonctions mentales sont localisées dans des zones spécifiques du cerveau.
Les contributions de Broca et de Wernicke ont été essentielles pour les neurosciences cognitives. Ils ont étudié les zones qui contrôlent le langage et la manière dont les lésions en elles peuvent produire l'aphasie. Grâce à eux, une vision localisationniste a été étendue.
Selon la théorie anti-localisation ou de 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 qu'elles sont génétiquement et métaboliquement différentes des autres cellules.
Au 20ème siècle, les progrès de la psychologie expérimentale étaient également très importants pour les neurosciences cognitives. Surtout la démonstration que certaines tâches sont effectuées à travers des phases de traitement discrètes.
De même, les études sur les soins sont pertinentes. À cette époque, on commençait à penser que le comportement observable n'était pas suffisant pour étudier pleinement les fonctions cognitives. Au lieu de cela, il est devenu nécessaire d’enquêter davantage sur 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 des neurosciences.
Le terme "neuroscience cognitive" a été inventé par George Miller et Michael Gazzaniga à la fin des années 1970. Il vient d'un cours organisé par le Cornell Medical College sur les fondements biologiques de la cognition humaine.
Leur objectif était de mettre en évidence leur compréhension, en faisant valoir que la meilleure approche consistait à étudier simultanément des sujets humains sains à l'aide de techniques de la science du cerveau et des sciences cognitives.
Cependant, ce n’est probablement pas avant 1982 que la première écriture avec ce terme a été publiée. Il s’appelait "Neurosciences cognitives: évolution vers une science de 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'intelligence artificielle ayant pour objectif de construire des machines dotées d'un comportement intelligent, la première étape consiste à déterminer les processus de comportement intelligent permettant de 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 du progrès de la méthodologie de la neuroscience cognitive. Avant tout, le développement de la tomographie par résonance magnétique fonctionnelle et par émission de positrons.
Cela a permis aux psychologues cognitifs de créer de nouvelles stratégies expérimentales pour étudier le fonctionnement du cerveau.
Neuroscience et psychologie cognitive
La psychologie cognitive est apparue au milieu du XXe siècle en réaction au comportementalisme dominant. Le Behaviorism a soutenu que, bien que les processus mentaux ne puissent être observés, ils pourraient être scientifiquement étudiés indirectement par le biais d'expériences concrètes.
Certaines variables, telles que les performances sur les tâches ou les temps de réaction, ont généré des preuves sur les fonctions psychiques. A partir de là, une source de connaissances a été générée, qui évolue à partir de différents modèles théoriques.
Pendant un certain temps, la neuropsychologie cognitive et les neurosciences ont progressé de différentes manières. Depuis le premier s'est concentré sur le comment et pas le où, laissant l'étude des structures anatomiques dans les mains des neurophysiologistes.
Redolar (2013) affirme que cette distinction est similaire à celle qui existe entre logiciel et matériel dans un système informatique. Un programme d'ordinateur a 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 amené certains psychologues à penser que l'analyse des systèmes neuronaux ne fournit aucune information sur la fonction psychologique.
Cette perspective a été déformée 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 et non exclusives.
Les données obtenues par les techniques de neuroimagerie sont des variables qui génèrent plus de valeur que celles qui existent déjà. 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 d'autres données fournies par les techniques de magnétoencéphalographie.
De même, il a été démontré que l'approche cognitive traditionnelle est insuffisante pour décrire l'ensemble du fonctionnement mental complexe. Il n’est donc pas possible de faire une distinction radicale entre logiciel et matériel, car de nombreuses relations rendent nécessaire l’approche multidisciplinaire fournie par les neurosciences cognitives.
De la même manière, la psychologie cognitive a beaucoup à apporter aux neurosciences. Il enrichit et contribue à l'approche théorique des données obtenues à partir d'un scanner cérébral.
Les neurosciences cognitives ne sont donc pas simplement une étude anatomique et physiologique du cerveau. Au contraire, son objectif est de décrire la base matérielle des processus cognitifs et émotionnels.
La psychologie dispose d'excellents outils et modèles théoriques pour expliquer le comportement humain et l'activité mentale, qui peuvent apporter de grandes contributions aux neurosciences. Ainsi, l'ensemble des données peut être expliqué à partir d'une théorie cohérente, ce qui peut conduire à de nouvelles hypothèses qui servent d'étude.
Domaines d'études des neurosciences cognitives
- Analyse moléculaire: pour connaître en détail le fonctionnement des processus mentaux, il est nécessaire d'étudier le rôle des molécules et leurs interactions. La neuroscience cognitive cherche à décrire la base moléculaire de l'influx nerveux, la physiologie des neurotransmetteurs, ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans les substances provoquant une dépendance.
- Analyse cellulaire: les neurosciences cognitives ont le neurone comme cellule d'étude principale. Il est important de connaître ensuite son fonctionnement, ses types, ses interactions avec d'autres neurones, leur développement au cours de la vie, etc.
- Analyse des réseaux de neurones: est l’étude de l’ensemble des neurones qui constituent les réseaux d’activité, 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, des 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 l'exécution de fonctions mentales supérieures telles que le langage, le raisonnement, le contrôle de l'exécutif, l'imagination, etc.
L'étude des patients présentant des déficits cognitifs causés par des lésions cérébrales est également fondamentale pour les neurosciences cognitives. Ceci est utilisé pour comparer des cerveaux sains à ceux qui ont un trouble. Ainsi, des conclusions peuvent être tirées sur les processus cognitifs affectés et intacts et les circuits neuronaux impliqués.
Applications des neurosciences cognitives
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 passe lorsqu'un certain trouble ou une certaine blessure qui affecte une fonction cognitive apparaît.
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, troubles de la 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 une publicité qui nous captive (neuromarketing), voire pour améliorer les performances sportives.
