我们需要研究大脑的理解吗?

大脑是已知的宇宙中最复杂的对象。大约1000亿个神经元释放数以百计的神经递质和肽在动态生成时间尺度从微秒到一生。由于这种复杂性,神经生物学家可以花富有成效的职业学习一个受体。心理学家可能更有成效地理解大脑完全由大脑忽略了?

马尔(1977)研究表明,心理过程可能在三个层次的分析:计算(过程)的目标,算法(方法)和实现(硬件)。分离意味着相同的计算目标和算法可以通过人脑或一台电脑,和物理medium-neuron或硅是无关紧要的。这个概念是认知科学运动的基础,并允许其从业者舒服地忽略了大脑。但它已经严重挑战:一个高级计算(例如,决定下一步国际象棋游戏)可以实现在一个几乎无限数量的方法。建立一个计算机模型,完成了计算目标说对它是否以同样的方式,一个人。硬件提供了关键的限制可能的空间模型。

讨论我们是否需要研究大脑理解思想正在进行网络全世界成千上万的科学家和学者。新兴共识似乎是该实现是很重要的。有趣的是,逆问题也被neurobiologists-do问我们需要考虑大脑思维理解吗?——肯定的回答很大程度上越来越多。

我们可以学到很多关于大脑不知道从一个星形胶质细胞神经元。我常常重复自己,偶尔给别人,“如果你想理解人类的性能,研究人类的性能。“但大脑数据提供的信息,不能从即使是最谨慎的行为研究。简而言之,大脑数据提供了物理基础,限制了无数otherwise-plausible认知模型。他们给我们的直接窗口,心理过程包括相似和不同的神经生物学过程,允许我们使用生物学的雕刻大自然的关节和理解心理过程的结构(Kosslyn, 1994)。大脑功能还提供了一个共同的语言直接比较和对比过程,否则苹果和橘子,如注意力和情绪。这个共同的语言基础知识的集成不同类型的research-basic和临床、人类和非人类。

一般使用的神经影像已经雄辩地讨论了在其他地方,我关注的这几个例子的功能性磁共振成像(fMRI)一直是有用的在我的工作(见密切相关,娘家姓的,&伯曼,2006)。另外,每种方法都有其局限性,我讨论的一些缺陷使得心理推断从神经影像数据。

人使用我已经理解情感和执行控制过程的结构,和认知控制的方式在情感和nonemotional情况下运作。我和我的同事问:疼痛是不同的从悲伤和愤怒等负面情绪,还是他们在一个共同的主题变体?在荟萃分析中,我们发现,痛苦和消极情绪激活不同的大脑网络,但共享特性,比如前扣带与更广泛的类和额叶皮质的活动的过程,包括注意力(打赌&巴雷特,2004;赌,阅读&密切相关,2004)。相比之下,不同种类的负面情绪参与很大程度上重叠网络。因此,疼痛似乎不同于消极情绪,但共性显示方式可以共享底层过程,如高度关注。

心理过程的相似性和特殊性问题一直是心理学的核心自成立以来,但一直难以捉摸的明确的答案。推论是主要基于性能的相关性任务(或生理反应,情感)。但性能数据相对信息贫乏:两个任务需要大约只要完成说小过程是否在选择反应是相同的。特异性的生理反应受到类似的问题。神经成像提供了更加丰富的信息来源:如果两个任务激活相同的大脑区域在相同的程度上,他们可能会涉及到类似的过程。这个逻辑提供了一种方法来评估心理过程的结构相似性的基础上他们的大脑活动模式。在基于这些原则的一项研究中,我们问是否不同的执行控制任务涉及到一个共同的大脑基质(打赌,et al ., 2005)。大量重叠激活建议选择常见的网络控制响应。

虽然机制问题更难以解决,神经成像可以在这里的信息。功能磁共振成像研究的疼痛,我和我的同事发现预期的疼痛引起安慰剂进行额叶皮层和中脑缓解疼痛的机制(赌et al ., 2004)。额维持认知语境激活显示了一个共同的衬底形状知觉/电机和情感过程,和中脑激活表明阿片类止痛剂系统的参与。这种直接证据预期影响疼痛的机制将是困难没有研究大脑。

研究还指出神经成像的一个额外的好处:在自我报告可能不准确的情况下,成像可以提供融合直接刺激中央处理的措施。而预期可能会影响疼痛报告无趣的原因与认知报告偏差,影响持续的疼痛处理的预期提供的证据融合证据表明他们形状的痛苦经验。

是的,有很多方法在神经影像数据可以被误用或误解。总水平的区域的大脑活动在某些情况下可能不提供信息的心理任务的相似性:两个不同的任务可能涉及相同的区域,但不同人群的神经元之间的连接或涉及不同的模式。两个相似的任务可能包括不同地区但涉及相同类型的计算。神经活动可能会错过,观察成像信号间接反映神经活动,并观察成像激活可能不是必不可少的任务。

最大的缺陷之一是观察大脑活动和推断的诱惑的心理状态的例子,来推断情景记忆检索从海马活动,害怕杏仁核的活动,或视觉处理的视觉皮层的活动(巴雷特&打赌,2006;波特拉克,2006;赌et al .,在出版社)。这些推断忽略过程的范围可能激活每一个领域,涉及谬误的推理:“如果内存然后海马”并不等同于“如果海马记忆。“事实上,一些大脑区域,包括视觉皮层,是致力于一个进程意味着自我报告仍然是黄金标准评估情感体验和思想的内容(舒勒&熊,2006)。对于那些希望这是一个严重的挑战,例如,评估你的品牌偏好或从脑部扫描你的政治立场。(并不是只是更容易问?)

这些问题很重要,但没有完美法思想的理解必须使用融合证据从协调努力摆脱所有的工具。上面的许多问题被解决通过先进的数据采集和分析方法,积累更多的数据在大脑结构和心理之间的映射函数,和更微妙的视图的什么样的推论是合理的。我相信随着该领域的成熟,青春的繁荣将让位于更冷静的观点当和神经影像如何通知我们。我们所学到的东西已经是相当大的,以及加速跨领域集成更加复杂和真实的模型。

引用

巴雷特,L.F.打赌,杰(2006)。情感的结构:从神经影像学研究的证据。电流方向在《心理科学》,15,79 - 83。
密切相关,J。,娘家姓的D.E.伯曼,M.G. (2006)。功能性神经影像告诉我们了什么想法?那么多的例子,所以小空间。皮质,42岁,414 - 427。
Kosslyn, s m (1994)。雕刻系统的关节。在图像和大脑:心理意象的解决争论。剑桥,麻州:麻省理工学院出版社。
马尔,d和小山,t (1977)。从理解理解神经回路计算。神经科学Res学监公牛15470 - 488。
波特拉克,R.A. (2006)。认知过程可以推断从神经影像数据吗?认知科学趋势,1059 - 63。
舒勒,M.G.、熊、年报(2006)。在初级视觉皮层奖励时机。科学,311,1606 - 1609。
赌,杰和巴雷特,L.F. (2004)。从影响控制:功能专业化动机和脑岛的监管。
赌,杰、阅读。密切相关,j . (2004)。神经影像学研究转移注意力:一个荟萃分析。神经,22岁,1679 - 1693。
赌,杰,et al。(2005)。常见的反应抑制和独特的组件通过fMRI显示。科学杂志27,323 - 340。
赌,杰et al。(新闻)。功能神经影像学的元素。在j . Cacioppo R.J.戴维森(主编),手册的心理生理学。马萨诸塞州,剑桥:剑桥大学出版社。
赌,杰,et al。(2004)。Placebo-induce的功能磁共振成像的变化预期和痛苦的经验。科学,303,1162 - 1167。