خلاصه مباحث نشست اول کتابخوانی / فصل 1 - معرفی علوم اعصاب شناختی

فصل 1: معرفی علوم اعصاب شناختی

در سالهای 1928 تا 1957 میلادی بود که پنفیلد و همکارانش ، آزمایش هایی را درمغز بیش از 400 انسان زنده انجام دادند. در این آزمایش ها که از مغز جراحی شده ی افراد دچار صرع صورت گرفت ، سوالاتی از این افراد می شد و پنفیلد نواحی از مغز را برای یافتن نواحی مختص "حس" و "حرکت" تحریک الکتریکی می کرد در حالیکه این افراد هوشیار بودند. هرچند این تحریکات بدون درد بودند ولیکن بیماران تجارت شگفت انگیزی را گزارش کردند؛ مثلا پس از تحریک نواحی قشر اکسیپتال ، بیماران می گفتند "انگار ستاره ای به سمت بینی من آمد" .یا مثلا پس از تحریک نواحی نزدیک به شیار مرکزی قشر مخ، انگار که انگشتان دست و شست می پرید و یا پس از تحریک قشر تمپورال مغز این افراد می گفتند:"من موسیقی را شنیدم که شبیه صدای رادیو بود "

همه ی این ها، پس از تحریکات الکتریکی بود که بیماران حتی از زمان شروع تحریک بی خبر بودند و هیچ ایده ای نیز راجع به آن نداشتند و در واقع این تحریک های الکتریکی مغز منجر به عملی شناختی می شد.

این کتاب داستان مغز را بازگو می کند! داستانی که در آن چگونگی فرایند های ذهنی ، مانند افکار، خاطرات و حافظه ، ادراک و نقش مغز در چگونگی سازماندهی و اجرای آن ها بررسی می شود. و اینکه چه راه هایی وجود دارد تا ما بتوانیم مغز و ذهن را مطالعه کنیم و بدانیم راجع به اینکه چگونه می دانیم!

اصطلاح "شناخت" در مجموع به فرایندهای ذهنی از قبیل فکر کردن، حس کردن و درک کردن، تصور کردن، صحبت کردن،حرکت کردن و برنامه ریزی اشاره دارد. "علوم اعصاب شناختی" پلی است بین علوم شناختی و روانشناسی شناختی و از طرفی علوم اعصاب و بیولوژی، این علم اخیرا با ظهور روش های پشرفته ی ایمن برای مطالعه مغز انسان در آزمایشگاه، پدیدار شده است. درحالیکه شاید روش هایی مثل تحریک الکتریکی تهاجمی مغز انسان، دیگر مسیر اصلی نباشد و چشم به روش هایی دیگری باید دوخت.

این فصل از کتاب ،رویکردهای فلسفی و علمی در چشم انداز تاریخی مطالعه ی ذهن و مغز را بیان می کند. مطالب این فصل پوشش انتخابی دارد و دانشجویان علاقه مند می بایست برای شرح مبسوط و جامع خود اقدام به مطالعه بیش تر نمایند.

علوم اعصاب شناختی در چشم انداز تاریخی:

رویکردهای فلسفی به ذهن و مغز.

فیلسوفان نیز همانند دانشمندان علاقه مند به کشف مغزی هستند که دنیای ذهنی ما را می سازد.

چگونه یک ماده ی فیزیکی می تواند موجب حس ها،افکار و هیجانات ما شود؟ این به اصطلاح "مسئله ی ذهن_بدن" است ویا مسئله ی ذهن_مغز نیز می نامند، چراکه مغز عضو کلیدی و مهمی از بدن برای شناخت است.

یک دیدگاه فلسفی قائل به این است که ذهن و مغز از دو چیز مجزا و متفاوت ساخته شده اند اگرچه می توانند با هم تعامل کنند، نام این دیدگاه "دوگانه انگاری یا دوالیسم" و بنیان گذارش رنه دکارت است . دکارت باور داشت که ذهن غیرمادی و فناناپذیر است درحالیکه مغز مادی و فناپذیر می باشد. به پیشنهاد او تعامل بین ذهن و مغز از طریق غده ی پینه آل است که واقع در مرکز مغز و جزئی از دستگاه غدد درون ریز می باشد.

باتوجه به اینکه در علوم اعصاب شناختی روش های علوم زیستی و فیزیکی نمی توانند به دنیای غیر فیزیکی وارد شوند پس بنابراین امید کمی وجود دارد که بتوان دوالیسم را از این منظر اثبات کرد.

از طرفی اسپینوزا قائل بود که مغز و ذهن دو سطح از بیان یک چیز هستند و نه دو چیز متفاوت، این تفکر را به اصطلاح "نظریه ی دوطرفه " می نامند. می توان مقایسه ای داشت با آنچه در فیزیک به خاصیت دوگانه موج _ ذره موسوم است مثلا الکترون می تواند توصیفی موجی و یا ذره ای داشته باشد.

"فروکاست گرایی" رویکردی دیگر به مسئله ی ذهن_بدن است که توسط عده ی زیادی از دانشمندان معاصر تایید شده است .طبق این تفکر، شناخت و مفاهیم مبتنی بر ذهن برای اکتشافات علمی مفیدند و می توان نهایتا این مفاهیم را به مفاهیم محض زیستی تقلیل داد(مانند الگوی شلیک نورونی و آزادسازی نوروترامسیترها) همانطوری که روانشناسی را نیز رفته رفته با افزایش دانش بشر از مغز می توان به بیولوژی تقلیل داد. حامیان این تفکر می گویند در تاریخ ، نمونه های فراونی از ساختارهای علمی وجود داشت که با توضیحات بهتر ، رها شدند. برای مثال برخلاف این روزها که می دانیم اکسیژن در فرایند شیمیای سوختن نیاز است ، در قرن هفدهم میلادی داشمندان باور داشتند ماده ای به نام فلوجیستن از آتش رها می شود و درواقع آتش در کنار آب و خاک و هوا از عناصر اصلی است. فروکاست گرایان قائلند مفاهیم مبتنی بر ذهن و خصوصا تجربیات آگاهانه ، در آینده ی مغز پژوهی مانند فلوجیستن است و رد خواهد شد. هرچند قائلین به نظریه ی دوطرفه ، اشاره به این امر دارند که احساس هیجانات از این امر مستثنی است و نمی توان به طور کامل آن ها را تقلیل به مفاهیم مبتنی بر ذهن داد، هرچند تمام پایه های عصبی هیجانات را کشف کنند.

رویکردهای علمی به ذهن و مغز.

در نگاهی تاریخی می توان گفت دانش مغز در قرن نوزدهم میلادی پدیدار شد، هرچند بینش های مهمی در گذشته نیز ایجاد شده بود، از نظر ارسطو نسبت اندازه ی مغز به بدن در گونه های باهوش تر ، مثل انسان، بزرگ تر است. متاسفانه ارسطو دچار اشتباهی شده بود و مرکز شناخت را قلب می دانست و نه مغز. او فکر می کرد مغز سیستم خنک کننده ای بیش نیست. در عهد روم باستان ، گالن در مشاهده ی مغز آسیب دیده ی گلادیاتورهای مجروح ، اظهار داشت عصب هایی از و به مغز می روند. با این وجود تجارب ذهنی را وی ناشی از بطن های مغزی می دانست. این باور تا 1500 سال ادامه داشت تا اینکه وسالیوس، پدر آناتومی مدرن ، صفحاتی از مغز جدا شده را منتشر کرد: بطن های مغز به طور دقیق با جزئیات کشیده شده بودند درحالیکه قشر مغز به سختی و شماتیک کشیده شده بود.دیگران نیز این سنت را دنبال کردند و اغلب سطوح مغز را شبیه روده می کشیدند و احتمالا این طرز کشیدن به دلیل بی علاقگی به سطح قشر مغز بود

"فرنولوژی" یا جمجه خوانی، یک رویکرد علمی بود که دو فرض کلیدی داشت: اول اینکه نواحی مختلف مغز عملکردهای مختلفی داردند و هرکدام با رفتاری در ارتبط اند و دوم اینکه اندازه ی این نواحی ، اعوجاج هایی در شکل جمجمه ایجاد می کند و در نتیجه در ارتباط با تفاوت های افراد در شناخت و شخصیتشان می گردد. با استفاده از این دو ایده ی فرنولوژی ، مفهموم "تخصیص عملکردی" در مغز به علوم اعصاب شناختی تحمیل شد و سالها این مفهوم با چالش هایی روبرو شد. نتایج مشاهدات پنفیلد و همکارانش، شواهد سفت و سختی برای این باور بود.هرچند تخصیص عمکردها در فرنولوژی برگرفته از تحقیقات تجربی نبود و توسط نظریه های شناختی محدود نمی شد. می توان گفت این ایده ی تخصیص عملکردها راه بروکا را هموار ساخت، پیشرفتی که در قرن نوزدهم میلادی برخاسته از مطالعه بر مغز دو بیمار بود. بروکا دریافت ، زبان مناطق خاصی را در مغز به خود اختصاص داده است. مطالعات بعدی توسط تیم ورنیکه بود که نشان داد زبان در مغز نواحی دیگری نیز دارد که مسئول تشخیص و تولید زبان و همچنین دانش مفهومی است. بیماران دچار ضایعه ی برخی نواحی مغز بودند که توانایی خوبی در ایجادو تولید زبان داشتند ولی در فهم زبان ضعیف بودند و بیماران دیگری نیز برعکس. این موارد منجر به این شد که دربابند ، حداقل دو ناحیه در مغز وجود دارد که مسئول تولید و درک زبان است و آسیب به این نواحی این عملکردها را مختل می کند. و این گامی بس بزرگ بود که توانست در مطالعه ی ذهن و مغز اولا آجرهای ساختمان شناخت را با مطالعات تجربی مشخص کند و ثانیا مدل های شناختی را ارتقا دهند. این رویکرد که از مغز آسیب دیده ی بیماران، برای مطالعه ی چگونگی شناخت در افراد سالم استفاده کنند، "عصب روانشناسی شناختی " نام دارد و امروزه نیز با تاثیرات فراوانش در گسترش دانش، پابرجاست و در علوم اعصاب شناختی نیز استفاده می شود.

علوم اعصاب با سرعت در قرن نوزدهم و بیستم میلادی در حال اکتشافات خود بود درحالیکه روانشناسی به عنوانی یکی از حوزه هایش در اواخر قرون نوزدهم میلادی از پایه های زیستی خود را دور کرد. البته این بدان معنا نیست که این رویکرد را ناشی از تفکر دوگانه انگاری بدانیم، بلکه ناشی از برخی محدودیت های عملی و پراگماتیسمی بود. پیشگامان اولیه ی روانشناسی نظیر ویلیام جیمز و زیگموید فروید، علاقه ی زیادی به مباحثی همچون آگاهی، توجه و شخصیت نشان دادند و علوم اعصاب تا چندی پیش، در این زمینه ها حقیقتا چیزی برای گفتن نداشت. دلیل دیگر انشقاق بین روانشناسی و بیولوژی این بود که روانشناسی می توانست راجع به نظریه های شناختی ادعاهای قابل آزمایش و مرتبطی را بیان کند درحالیکه نمی توانست ادعایی راجع به مغز داشته باشد. پایه های مدرن روانشناسی شناختی در تشبیه های کامپیوتر از مغز انسان و همچنین رویکرد "پردازش اطلاعات" قرارد دارد و در دهه ی 1950 میلادی رونق گرفت. برای مثال برودبنت در سال 1958 اظهار داشت که غالبا شناخت متشکل از توالی مراحل پردازش است. در مدل ساده ی وی فرایندهای ادراکی به دنیال فرایندهای توجهی رخ می دهد که اطلاعات را به حافظه ی کوتاه مدت و پس از آن به حافظه ی بلند مدت انتقال می دهد.این مفهوم بدین صورت است که شناخت در انسان نیز همانطور که در کامپیوتر های با انجام یک سری مراحل مختلفی ایجاد می شود در انسان هم همانگونه است و هیچ اشاره ای به مغز ندارد. ایده ی ذهن نیز همراه با کامپیوتر پیشرفت هایی در برهه ی پیشرفت های تاریخی علوم کامپیوتر داشته است.مثلا بسیاری از مدل ها شامل عناصری از پردازش موازی و تعاملی بوده اند. "تعامل" اشاره به این حقیقت دارد که مراحل پردازش، ممکن از جدا از یکدیگر نباشند و اینکه مراحل جدید می توانند قبل از به پایان رسیدن مرحله ی قبلی، شروع شوند و علاوه بر این مراحل جدید می توانند بر خروجی مراحل قبلی تاثیر بگذارند(پردازش از بالا به پایین). "پردازش موازی" اشاره به این دارد که اطلاعات مختلف می توانند به طور همزمان پردازش شوند (برخلاف پردزاش سری). هرچند این مدل های کامپیوتری ایجاد شده ، پیچیده تر از مدل های نمورداری است که توسط جعبه ها و پیکان هایی نمایش داده می شوند و البته وجه تشابهی باهم دارند و آن اشاره نکردن به علوم اعصاب است.

تولد علوم اعصاب شناختی

پیشرفت های بزرگ در فناوری های تصویر برداری توانست نیروی حرکت برای علوم اعصاب شناختی مدرن امروزی را فراهم کند. باید به نکته توجه داشت که این پیشرفت ها با بدون روانشناسی شناختی دست یافتنی نبودند. روانشناسان شناختی با طراحی آزمایشات و ارائه ی مدل های پردازش اطلاعات متناسب با روش های جدید، کمک شایان توجهی کردند. ذکر این نکته ضروری است که پیشرفت های جدید تصویربرداری به تنهایی منجر به گسترش و رشد تصویربرداری عملکردی نشد بلکه نواحی آسیب دیده ی مغزی این توانایی را برای مطالعه ی مغز با کمک این روش ها ایجاد کرد که پیش از این غیر ممکن بود. این روزها علوم اعساب شناختی از روش های متنوع گسترده ای بهره می گیرد که در فصل های بعدی به تفصیل بحث خواهند شد. در این مقطع مقایسه ی روش های مختلف می تواند مفید واقع شود. تفاوت میان روش های ثبت و ضبط و روش های تحریکی در علوم اعصاب شناختی بحثی بس مهم است. روش های تحریک الکتریکی مستقیم مغز به ندرت در مطالعات انسانی انجام می شوند و روش های هم ارز غیر تهاجمی همچون تحریک فراجمجمه ای بیش تر انجام می شوند ، این روش ها شامل TMS و tDCS هستند. روش های الکتروفیزولوژی نظیر EEG/ERP و یا ثبت تک سلولی و روش های مغناطیسی نظیر MEG مشخصات الکتریکی ومغناطیسی فعالیت نورون ها را دنبال می کنند. در مقابل روش های تصویر برداری عملکردی نظیر fMRI و PET تغییرات فیزیولوژیکی مرتبط با خون رسانی به مغز را دنبال می کنند و به مراتب کندتر هستند، و نام روش های همودینامیک موسم اند.

روش های علوم اعصاب شناختی می توانند از ابعاد مختلفی بررسی گردند:

"رزولوشن زمانی " اشاره به دقت اندازه گیری زمان وقوع اتفاق دارند.

"رزولوشن مکانی" اشاره به دقت اندازه گیری مکان وقوع اتفاق دارند.

همچنین تهاجمی بودن روش نیز اشاره به این دارد که چقدر روش و تجهیزات در داخل و یا خارج بدن انجام می شود.

آیا روانشناسی شناختی به مغز نیاز دارد؟

همانطور که ذکر شد روانشناسی شناختی در دهه ی 1950 میلادی اساسا توسعه یافت و با کمک مدل های پردازش اطلاعاتی بود که از مغز سخنی نگفته بوند. اگر این راه موفقیتش پایدار و پابرجا بود ، پس چرا تغییر کرد؟ البته دلیل مشخصی نمی توان برای این تغییر مسیر ذکر کرد. ادعایی مبنی بر جایگزینی علوم اعصاب شناختی به جای روانشناسی شناختی نیست(هرچند عده ای بر این باورند.) بلکه صرفا نظریه های روانشناسی شناختی می توانند موجب آگاهی بخشی برای نظریه های علوم اعصاب باشند و برعکس.

یکی از سوالات مطرح در این زمینه این است که آیا علوم اعصاب شناختی در تئوری و یا کاربرد از دیتای تصویربرداری عصبی استفاده کند تا بتواند تصمیم های نظری برای سطوح شناختی اتخاذ نماید (مثلا برای مدل های پردازش اطلاعات)؟ هنسن (2005) بر این باور است که جواب این سوال مثبت است و با روش هایی از قبیل تصویربرداری عملکردی،زمان واکنش،نرخ اشتباهات، سطح تعرق پوست، الکترومایوگرافی و الکتروانسفالوگرافی و یا پاسخ های همودینامیک مغز شدنی است. با تحقیقات مختلفی که دانشمندان با این رویکرد انجام دادند توانستند نواحی از مغز مرتبط با بعضی عملکردهای شناختی را بدست آوردند.

سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر مثالی است برای اینکه بتوان همین مفهوم را در انسان تعمیم داد در حالیکه می دانیم این مقایسه موجب سوبرداشت هایی خواهد شد.

روانشناسی شناختی ممکن است برای اینکه ما بدانیم ساختار پردازش اطلاعات چگونه است کافی باشد ، اما برای پاسخ به پرسش های عمیق تر که چرا پردازش اطلاعات از مسیر خاصی انجام می شود ، پاسخی ندارد.

آیا علوم اعصاب به روانشناسی شناختی نیاز دارد؟

اینکه ما بگوییم پیشرفتهایی نظیر تصویربرداری عملکردی موجب انقلابی در دانش مغز شد، هیچ مبالغه ای نیست. از قرن نوزدهم بود که روزنامه ها مقالاتی را منتشر کردند که ریشه ی برخی از اعمالمان در مغز نظیر حال و حوصله ، هوش و میل جنسی کشف شد.

باتمام قول های موافق و مخالف مفاهیمی نظیر مساله ی ذهن بدن و فروکاست گرایی بایستی گفت :

آینده باید بگوید که مفاهیم مبتنی بر ذهن قابل تقلیل به مغز هستند یا خیر درحالیکه اکنون مفاهیم شناختی و ذهن محور نقش اساسی در علوم اعصاب شناختی دارند.

ترجمه و تلخیص: محمدحسین سرایانی، دبیر کارگروه علوم اعصاب شناختی

دریافت فایل ارائه ی فصل 1 _ معرفی علوم اعصاب شناختی