Introducción a la neurociencia cognitiva de la Universidad Internacional de la Rioja

Neurociencia Cognitiva

Índice

Esquema Ideas clave

1. Introducción y objetivos
2. ¿ Qué es la neurociencia cognitiva?
3. Antecedentes de la Neurociencia Cognitiva
4. Neurociencia cognitiva: un nuevo paradigma
5. Referencias bibliográficas

A fondo

The International Brain Initiative The coming decade of digital brain research Test@ Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)

Introducción a la Neurociencia Cognitiva

¿Qué es la neurociencia cognitiva?

Definición de la disciplina. Ámbito de acción. Diferencias con otros campos de la psicobiología.

Antecedentes de la Neurociencia Cognitiva

Neurociencia. Psicología cognitiva. Modelos computacionales.

Neurociencia Cognitiva: Un Nuevo Paradigma

Uso de modelos digitales. Human Brain Project. Futuro de la neurociencia cognitiva.

Esquema

Tema 1. Esquema

Neurociencia Cognitiva 3Ideas clave

1.1. Introducción y objetivos

Este tema trata de ser una introducción conceptual a la neurociencia cognitiva como disciplina de estudio dentro de la neurociencia. Aunque con similitudes y puntos en común con otros campos, la neurociencia cognitiva presenta ciertas particularidades que la diferencian de otros ámbitos de la psicobiología. Estas coincidencias y diferencias se tratan en este tema.

Una de las cuestiones más importantes para empezar a adentrarse en un campo de conocimiento es intentar definirlo. Así pues, el primer apartado del tema trata de definir qué es la neurociencia cognitiva tal y como se concibe actualmente entre los expertos en el asunto.

Luego, como no se puede saber a dónde se va sin saber de dónde se viene, se realiza un breve recorrido por los antecedentes históricos de esta disciplina, y se hace énfasis en los factores que contribuyeron a su aparición y adquisición de entidad propia.

Por último, se describe el modo en que la tecnología y los avances técnicos han desafiado el conocimiento histórico sobre el cerebro, creando la necesidad de plantear un paradigma actual que responda a la última evidencia científica disponible.

Al finalizar el tema, se habrán alcanzado los siguientes objetivos:

Conocer las particularidades de la neurociencia cognitiva en comparación con otras disciplinas psicobiológicas. Saber identificar las diferencias y comprender los aspectos que hacen de la neurociencia cognitiva un campo de estudio propio.

Conocer y comprender la influencia de distintas disciplinas y avances tecnológicos que dieron pie a la aparición de la neurociencia cognitiva como disciplina neurocientífica.

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Contexto Científico del Conocimiento Neurocognitivo

Comprender e identificar el contexto científico en el que se desarrolla el conocimiento neurocognitivo en la actualidad. Así como interiorizar la necesidad de dejar atrás visiones anteriores en aras de un estudio más certero del cerebro.

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1.2. ¿ Qué es la neurociencia cognitiva?

La neurociencia cognitiva es el campo científico que se ocupa del estudio de los procesos biológicos y los aspectos que subyacen a la cognición. El término cognición colectivamente se refiere a una variedad de procesos mentales superiores como pensar, percibir, imaginar, hablar, actuar y planificar. La neurociencia cognitiva estudia cómo el cerebro organiza e implementa estos procesos, así como los métodos que hacen posible el estudio de estos. De este modo, se convierte en una disciplina puente entre la psicología cognitiva, por un lado, y la biología y la neurociencia por otro.

El énfasis de esta disciplina se encuentra en las conexiones neuronales involucradas en los procesos mentales. Aborda las cuestiones de cómo las actividades cognitivas se ven afectadas o controladas por los circuitos neuronales del cerebro. Para ello, se basa en teorías de la ciencia cognitiva junto con la evidencia de la neurobiología y las ciencias de la computación.

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1.3. Antecedentes de la Neurociencia Cognitiva

La localización de las funciones cognitivas en el cerebro tiene una larga historia. El primer intento sistemático de relacionar la topografía cerebral con las funciones psíquicas corresponde a Franz Joseph Gall, conocido principalmente como fundador de la frenología. La frenología se puede entender como la neurociencia funcional del siglo XIX, ya que se centró en atribuir características mentales específicas a las diferentes regiones del cerebro. No obstante, a diferencia del localizacionismo más actual, los postulados de la frenología carecían por completo de fundamento empírico. Aun así, la idea básica de diferenciar las partes del cerebro que cumplen diferentes funciones allanó el camino para futuros desarrollos en el siglo XIX, de entre los cuales los más notables son los informes de Broca de dos pacientes con daño cerebral.

Un poco más tarde, John Hughlings Jackson describiría que las funciones sensoriales y motoras se hallaban ubicadas en diferentes zonas de la corteza y postularía un modelo de organización jerárquica del sistema nervioso, según el cual los niveles superiores controlan los inferiores y donde múltiples áreas cerebrales contribuyen a los procesos cerebrales complejos (Kosslyn y Andersen, 1992; Finger, 1994). Con esta idea, a Jackson se le puede considerar como un precursor de los postulados de la neurociencia cognitiva actual.

Los primeros estudios neurofisiológicos de registro de actividad unitaria en la corteza del mono demostraron la existencia de varias representaciones de la retina más allá de la corteza estriada. Paralelamente, los trabajos anatómicos de Semir Zeki sobre las conexiones entre V1 y otras áreas visuales (1978) significarían el inicio de dos décadas de investigación que llevarían a la propuesta de la existencia de dos vías segregadas de procesamiento en el córtex visual (DeYoe y Van Essen, 1988).

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Desarrollo de la Neurociencia Cognitiva

Simultáneamente, se iban descubriendo también múltiples zonas funcionales en otras áreas. Estos estudios condujeron a una aparente resolución del debate localizacionista/globalista, al poner de manifiesto que las funciones complejas, tales como la percepción, la memoria o el razonamiento, se llevan a cabo por un conjunto de procesos subyacentes de localización específica, cada uno de los cuales es por sí solo insuficiente para explicar la función. En este contexto se fue configurando la emergencia de la neurociencia cognitiva como la ciencia que debería dar respuesta a la cuestión de cual es el proceso más simple en el cerebro y de cómo estos interaccionan entre sí para sustentar las funciones complejas.

Mientras que los descubrimientos en las neurociencias continuaron a buen ritmo a lo largo de los siglos XIX y XX, la formación de la psicología como disciplina a fines del siglo XIX alejó el estudio de la mente de sus fundamentos biológicos. Esto no reflejaba una creencia en el dualismo. Se debió, en parte, a algunas limitaciones pragmáticas. Los primeros pioneros de la psicología, como William James y Sigmund Freud, estaban interesados en temas como la conciencia, la atención y la personalidad. La neurociencia no ha tenido prácticamente nada que decir sobre estos temas hasta hace muy poco tiempo.

Otra razón del cisma entre la psicología y la biología radica en la noción de que uno puede desarrollar teorías cognitivas coherentes y comprobables que no hacen afirmaciones sobre el cerebro. Los fundamentos modernos de la psicología cognitiva se encuentran en la metáfora informática del cerebro y en el enfoque de procesamiento de información, popular desde la década de 1950 en adelante. Por ejemplo, Broadbent argumentó que gran parte de la cognición consiste en una secuencia de etapas de procesamiento.

En su modelo simple, ocurren procesos de percepción seguidos de procesos de atención que transfieren información a la memoria a corto plazo y de allí a la memoria a largo plazo. Estos a menudo se dibujaban como una serie de diagramas

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Modelos de Cognición

de caja y flecha. La implicación era que uno podía entender el sistema cognitivo de la misma manera que podía entender la serie de pasos realizados por un programa de computadora y sin referencia al cerebro.

Input - Percepción Atención Memoria a corto plazo Output Patrones de respuesta + Unidades de representación interna Patrones estimulares Figura 1. Ejemplos de modelos de cognición de caja y flecha y conexionistas. Fuente: Ward, 2020.

Sin embargo, a finales del siglo XX se realizaron una serie de estudios que lograron iniciar la convergencia entre psicología y biología. Por un lado, se descubrió que las células corticales tienen propiedades de respuesta altamente selectivas. Y que estas células de propiedades similares se organizan en columnas corticales de especialización funcional, dando lugar al concepto de organización modular de la corteza cerebral.

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Modelos Digitales y Medicina

La simulación de modelos a nivel celular, molecular y/o de sistemas puede facilitar la prueba de hipótesis específicas o la predicción de propiedades de las estructuras cerebrales al integrar al mismo tiempo hallazgos de diferentes investigadores y obtenidos con diversas técnicas. Esto, a su vez, es fundamental para traducir los hallazgos de la neurociencia a la medicina digital, para proponer nuevas estrategias de intervención y para potenciar las tecnologías inspiradas en la neurología que aprovechan un creciente cuerpo de conocimientos sobre la percepción, la plasticidad, el aprendizaje y la memoria.

El segundo gran avance hacia la convergencia fue el descubrimiento de las correlaciones entre el movimiento y patrones específicos de actividad neuronal. Esto proporcionó una vía de entrada a propuestas que buscaran estudiar la representación mental de conductas específicas mediante el registro de actividad neuronal (Cowan et al., 2000).

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