1
Temat II
Teoretyczne podstawy
neuropsychologii poznawczej
Mózg, umysł i zachowanie
Neuropsychologia poznawcza
Cel neuropsychologii poznawczej:
badanie funkcjonalnej struktury procesów poznawczych
u zdrowych ludzi poprzez analizę deficytów
neuropsychologicznych
Ogólne właściwości neuropsychologii poznawczej:
Pojęcia i modele wywodzą się z teorii informacji
Metody wywodzą się z psychologii poznawczej (obiektywne
testy, analiza statystyczna)
2
Neuropsychologia poznawcza
Zbliżenie z psychologią poznawczą
Obiekt badań: procesy umysłowe i niekoniecznie ich
neuronalne podstawy
...to czy komuś się udało lub nie zlokalizować jakiś region w mózgu
nie ma znaczenia dla wniosków na temat organizacji procesów
poznawczych
(Coltheart, 2001)
Pojęcia neuropsychologii poznawczej
Kluczowe pojęcia neuropsychologii poznawczej
Funkcja mentalna
np. Funkcja = rozpoznanie słuchowe mowy
Dlaczego funkcja (pojęcie matematyczne, y = f(x)) ?
dźwięk słowa
”cat” (kot)
rozpoznanie słowa ”cat” (Kot
jest zwierzęciem, które ma 4
łapy, itd.)
Umysł - mózg
Procesy mentalne
rozpoznania
Y
X
Funkcja mentalna
3
Pojęcia neuropsychologii poznawczej
Moduł przetwarzania (np. jednostka przetwarzania)
dźwięk słowa
”cat” (kot)
rozpoznanie słowa ”cat” (Kot
jest zwierzęciem które ma 4
łapy, itd.)
Umysł - mózg
Procesy mentalne
rozpoznania
Moduł - system przetwarzania informacji, który działa na określonym
typie informacji (specyficzność) i który jest niezależny od innych
systemów przetwarzania informacji.
Pojęcia neuropsychologii poznawczej
Podobny do komputera, system poznawczy (umysł) jest
systemem przetwarzania informacji, w którym są różne
moduły i drogi przepływu informacji między tymi modułami
(ten system nazywany jest funkcjonalną architekturą)
Np.
Struktura komputera
Modele obliczeniowe stosowane są w neuropsychologii
poznawczej
Forward
4
Pojęcia neuropsychologii poznawczej
Back
Pojęcia neuropsychologii poznawczej
Przykład. Dwutorowy model czytania
słowo pisane
analiza wzrokowa
wzrokowe wejście leksykalne
graficzna / fonemowa
konwersja
semantyka
fonologiczne wyjście
leksykalne
ustna ekspresja
5
Teoretyczna baza:
Trójpodział Marr’a
Teoretyczne poziomy w teorii informacji (Marr, 1982)
Jaka funkcja? Æ Poziom obliczeniowy
y (nazwa obiektu) uzyskana z x (obraz obiektu) poprzez funkcję
y=f(x)
Jakie działania? Æ Poziom algorytmiczny
Funkcja y=f(x) jest przedstawiona poprzez działania działanie 1
(ekstrakcja wizualnych właściwości obiektu), działanie 2
(dopasowanie reprezentacji wzrokowej do zapamiętanego
wzorca), itd
Teoretyczna baza:
Trójpodział Marr’a
Który obszar mózgu? Æ Poziom zastosowania
Funkcja y=f(x) jest przypisana obszarowi k w mózgu
Poziom obliczeniowy Æ
Psychologia poznawcza
(kognitywna)
Neuropsychologia poznawcza
(podejście funkcjonalne)
Poziom algorytmiczny Æ
Sztuczna inteligencja
Poziom zastosowania Æ
Neuropsychologia (korelacje
anatomiczno - kliniczne)
Poznawcza neuronauka
(neuroscience)
6
Pojęcia neuropsychologii
poznawczej
Kluczowe pojęcia neuropsychologii poznawczej
Funkcja
Moduł przetwarzania (np. jednostka przetwarzania)
Reprezentacja
Procedura
Funkcjonalna architektura:
opis systemu przetwarzania
informacji - czym są moduły i jakie są drogi przepływu
informacji między tymi modułami
(Coltheart, 2001)
Pojęcia neuropsychologii
poznawczej
Model obliczeniowy
Podobnymi pojęciami posługuje się psychologia poznawcza
7
Pojęcia neuropsychologii
poznawczej
Przykład. Dwutorowy model czytania
słowo pisane
analiza wzrokowa
wzrokowe wejście
leksykalne
graficzna / fonemowa
konwersja
semantyka
fonologiczne wyjście
leksykalne
ustna ekspresja
Założenia neuropsychologii
poznawczej
Założenia neuropsychologii poznawczej (paradygmat
naukowy)
1) Modularność
(Marr, 1982; Fodor, 1983)
Każda złożony proces może być podzielony na serię elementarnych
operacji, prawie niezależnych, wyspecjalizowanych
(Marr, 1982)
Moduł - system przetwarzania informacji który działa na
określonym typie informacji (specyficzność) i który jest niezależny
od innych systemów przetwarzania informacji
8
Założenia neuropsychologii
poznawczej
Właściwości modułu:
Specyficzność obszaru wiedzy
Informacyjnie zamknięty
Automatycznie wyzwalany
Neuronalnie specyficzny
Wrodzony
Założenia neuropsychologii
poznawczej
Rozwija się w określonym porządku i
zaplanowanym czasie
automatyczny i szybki
funkcjonalna modularność i anatomiczna modularność
Surowa modularność
(Fodor, 1983)
vs. Słaba modularność
(Shallice,1988; Coltheart, 2001)
2) Jednolita funkcjonalna architektura wśród ludzi (Æ
uniwersalność)
9
Założenia neuropsychologii
poznawczej
3) Odejmowalność
(Coltheart, 2001)
:
funkcjonalna architektura
=
funkcjonalna
–
uszkodzone
uszkodzonego systemu
architektura
składniki
normalnego systemu
Żadne nowe moduły/składniki nie mogą się pojawić w wyniku lezji
(brak plastyczności…), chociaż strategie kompensacyjne mogły być
użyte (używając normalnych modułów w zaburzony sposób)
4) Oczywistość: istnieje jasny związek pomiędzy
uszkodzeniem mózgu D i funkcją F, która została
uszkodzona przez lezję
Założenia neuropsychologii
poznawczej
skutki D Æ deficyt F Æ ukazanie, że funkcja F istnieje
Ten wniosek wymaga, aby założenie odejmowalności było
prawdziwe
10
Krytyka założeń neuropsychologii
poznawczej
Neuropsychologowie poznawczy uważają te założenia za
prawdziwe, lub przynajmniej bliskie prawdy. To pozwala im
wyciągać wnioski dotyczące funkcjonalnej struktury umysłu
Nadal kilka z nich jest kwestionowanych/ może być
kwestionowanych:
Modularność: niekoniecznie musi być prawdziwym opisem
sposobu działania mózgu
W rzeczywistości wydaje się, że mózg pracuje jako wysoce
równoległy/globalny/dynamiczny system Æ Koneksjonizm i
Teoria przetwarzania równoległego i rozproszonego
Krytyka założeń neuropsychologii
poznawczej
Odejmowalność: mózg jest bardziej plastyczny niż myślimy.
Tak więc, w następstwie lezji, mózg może przejść istotną
reorganizację, nawet u dorosłych
Przykład
Lessard i in. (1999) pokazali, że osoby niewidome od urodzenia
lepiej sobie radzą z lokalizacją w przestrzeni (jednouszną) w
porównaniu z osobami zdrowymi
Odkryto, iż wynika to z zaangażowania obszarów potylicznych
(związanych głównie z przetwarzaniem wzrokowym) w
słuchowych zadaniach lokalizacji
(Leclerc et al., 2000)
11
Krytyka założeń neuropsychologii
poznawczej
Ponieważ odejmowalność może być kwestionowana, założenie
oczywistości też może być trudne do utrzymania
Inne współczesne kwestie dotyczące założeń neuropsychologii
poznawczej:
Nowe techniki obrazowania mózgu Æ od czysto funkcjonalnego
podejścia do poznawczej neuronauki (cognitive neuroscience).
Znajomość aktywacji mózgu podczas wykonywania zadań
poznawczych i percepcyjnych może ograniczyć rozwój modeli
funkcjonalnych
Inne nowe modele mózgu/umysłu: dynamiczne systemy