발달인지신경과학

Developmental cognitive neuroscience

발달 인지 신경 과학은 발달하는 유기체에서 심리적 과정과 그 신경학적 기반을 이해하는 데 전념하는 학제간 과학 분야입니다.아이들이 자라면서 마음이 어떻게 변하는지, 그것과 뇌가 어떻게 변하는지, 발달하는 마음과 뇌에 미치는 환경적, 생물학적 영향 등을 살펴봅니다.

발달인지신경과학은 신경과학(행동학, 시스템, 인지신경과학), 심리학(발달학, 인지학, 생체행동학, 생리심리학), 발달과학(심리학, 신경과학 외에 사회학, 인류학, 생물학을 포함), 인지과학(인지과학)의 경계에 있습니다.심리학 외에도 컴퓨터 과학, 철학, 동적 시스템 및 언어학을 사용하며, 사회 신경 과학 및 정의 신경 과학의 사회정서적 발달 및 발달 측면을 포함합니다.

최근 몇 년간 인지신경과학과 인간의 발달 사이의 과학적인 접점은 상당한 관심을 불러일으켰는데, 기술의 발전은 발달 중에 일어나는 뇌 구조의 변화를 자세히 지도화하는 것을 가능하게 하기 때문입니다.발달인지신경과학은 발달심리학, 발달신경심리학, 발달심리병리학, 발달신경과학 등의 분야와 다소 중복되지만 각각의 분야와도 구별됩니다.발달인지신경과학은 발달심리학자들이 연구하는 현상의 뇌 기저와 관련이 있습니다.발달신경심리학과 발달정신병리학은 주로 환자를 연구하는 데 전념하는 반면, 발달인지신경과학은 전형적인 발달과 비전형적인 발달을 연구하는 데 관심이 있습니다.발달신경과학은 주로 산전기에 뇌의 발달과정 연구에 전적으로 전념합니다.반면에 발달인지신경과학은 심리적 발달과 생물학적 발달 사이의 상호관계에 관심을 갖습니다.발달 인지 신경 과학자들은 태교기부터 [1][2][3][4][5][6][7][8][9]성인기까지 두뇌 발달과 인지, 사회, 정서 발달을 연구합니다.

더 최근에는 발달 인지 신경과학이 발달과 [10][11][12][13]인지에 있어서 유전자의 역할에 관심이 있습니다.따라서, 발달 인지 신경 과학은 구성주의와 신경 구성주의 이론뿐만 아니라 자연 대 양육 논쟁을 조명할 수 있습니다.발달적 인지 신경과학 연구는 발달적, 인지적,[14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25] 신경과학적 이론들에서 교대로 함께 섞이고, 명확하게 하고, 도전하고, 수정을 야기하는 데이터를 제공합니다.

학문의 기원

1989년 5월 20일부터 24일까지 펜실베이니아주 필라델피아, 슈가로프 컨퍼런스 센터의 고등 인지 기능 개발 및 신경 기초 참가자들.
위 사진과 같은 참가자 : 1.수잔 로즈, 2. 주디 드로치, 3. 윌리엄 오버먼, 4.네이선 폭스, 5, 캐서린 보이어, 6, 게리 스테파나토스, 7아서 시마무라, 8세 노라 뉴컴, 9세스튜어트 졸라 모건, 10살주디 체신, 11살.테레사 팬처, 12살.바바라 말라뮤트, 13세아델 다이아몬드, 14살.노먼 크라스네고르, 15살.마리 페리, 16세 짐 커밍스, 17세 린다 아크레돌로, 18세키스 넬슨, 19세.배리 스타인, 20살입니다.레이첼 클리프톤, 21살입니다리처드 나카니우라, 22살.잭슨 비티, 23살입니다조셉 페이건, 24살입니다수잔 크래프트, 25세.루이스 립싯, 26세.에릭 크누센, 27세.웬델 제프리, 28살입니다조나단 코언, 29세, 호아킨 퍼스터, 30세앤드류 멜트조프, 31세.다니엘 샥터, 32세.필립 베스트, 33세.마크 스탠튼, 34세.더글러스 프로스트, 35세.캐롤린 로비 콜리어, 36세 폴 솔로몬, 37세클레어 콥, 38세.린 나델, 39세.헬렌 네빌, 40세.에밀리 마커스, 41세.리처드 톰슨, 42세 폴라 탈랄, 43세로비 케이스, 44세헨리 뢰디거 3세 45세 제임스 랭크 주니어 46세 루스 콜윌 47세 48세 조셀린 바슈발리에 49세마이클 노첼, 50세 재닛 워커, 51세마이크 리처드슨, 52세 W 스튜어트 밀라, 53세스티븐 킬, 54세.장 맨들러

발달 인지 신경 과학 학문의 기원은 1989년 필라델피아에서 아델 다이아몬드가 주관한 NICD & NIMH가 공동 자금을 지원하여 개최한 컨퍼런스로 거슬러 올라갈 수 있는데, 이 컨퍼런스는 발달 심리학자, 인지 과학자, 신경 과학자들이 서로 대화를 나누는 과정을 시작했습니다.의사소통의 차이를 해소하기 위해, 연구자들은 서로의 연구에 대해 알지 못했지만, 동일한 실험 패러다임을 사용하여 동일한 행동을 연구하거나 상호 보완적인 방법으로 관련된 과학적 질문을 조사하고 있는 다른 분야의 연구자들을 초대했습니다.그들은 그들의 일에 대해 이야기하기 위해 다른 단어들을 사용했고, 그것에 대해 다른 생각을 가지고 있었지만, 구체적이고 관찰 가능한 행동들과 그 행동들이 일어나는 정확한 실험 조건들이 번역을 가능하게 하는 역할을 했습니다.참가자들은 발달 과학, 행동 신경 과학, 인지 과학의 지도자들 중 한 명이었습니다.이를 통해 여러 분야 간의 새로운 협업이 이루어졌는데, 이는 10년 후 옥스퍼드 대학 출판부가 회의 진행 과정의 책을 재발행할 수 있는 권리를 얻으려 했던 회의에서 나온 것의 가치를 입증하는 증거입니다.고등인지기능의 발달과 신경기초(원판 인쇄물은 뉴욕 과학 아카데미 연보호 이전이나 그 이후의 어떤 호보다도 빨리 매진되었습니다.)[26]

발달 심리학자들과 신경과학자들은 서로의 일에 대해 거의 알지 못하곤 했습니다.이 두 분야 사이에는 의사소통이 거의 없어서 50년 동안 두 분야의 과학자들은 본질적으로 동일한 행동 분석법을 사용했지만 그들은 그것을 알지 못했습니다. (발달 심리학자들은 이 측정법을 A-not-B 작업이라고 불렀지만 신경과학자들은 이 지연된 반응 작업이라고 불렀습니다.)1980년대 초, Diamond는 이 두 가지 작업이 동일한 발달 진행을 보여주었고 동일한 전전두엽 피질 영역에 의존한다는 것을 보여주었을 뿐만 아니라 인간 유아와 다른 [27][28]뇌 영역에 병변이 있거나 없는 유아 및 성인 원숭이에 대한 체계적인 일련의 연구를 통해 보여주었습니다.이 연구는 초기 인지 발달과 특정 뇌 영역의 기능 사이에 최초로 강력한 연관성을 확립했기 때문에 발달적 인지 신경과학 분야를 시작하는 데 절대적으로 중추적이었습니다.그것은 다른 사람들에게 뇌-행동 관계를 다루는 엄격한 실험 작업이 유아들에게 가능하다는 격려를 주었습니다.그것은 또한 발달 초기에 전전두엽 피질에 대한 과학적 이해를 근본적으로 바꾸었습니다; 분명히 그것은 받아들여진 지혜처럼 침묵하지 않았습니다.

마크 존슨(Mark Johnson)의 1997년 텍스트 개발 인지 신경과학은[9] 이 분야의 이름을 만드는 데 중요한 역할을 했습니다.

사용되는 도구 및 기법

아이들의 뇌 기능을 이해하는 데 절대적으로 중요한 것은 신경 영상 기술,[29][30][31][32][33] 첫 번째 뇌파 및 ERP,[34][35][36] 그리고 그 다음 fMRI,[37][38] 그리고 최근에는 기능을 보는 NIR,[39][40] MEG,[41][42] 그리고[43][44] 구조, 연결성 및 대사를 보는 MRI, DTI 및 MRS였습니다.기능적인 신경 영상 기술 이전에 과학자들은 기능 장애로 인한 기능을 이해하려고 노력하는 것(즉, 뇌가 손상되거나 손상되었을 때 어떤 결함이 발생하는지 보는 것으로부터 뇌가 어떻게 작동하는지 이해하려고 노력하는 것)에 국한되었습니다.발달적 인지 신경과학의 새로운 분야에 기술적 발전이 얼마나 중요한지를 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

뇌의 생체 내 분석을 할 때, 우리는 발달 인지 과정을 더 연구하기 위해 통찰력을 얻기 위해 신경 영상 기술을 사용할 수 있습니다.건강하지 못한 아이들뿐만 아니라 건강한 아이들의 기능을 측정하기 위해 이 기술들을 사용함으로써, 우리는 인간의 뇌와 행동 사이의 관계에 대한 우리의 더 많은 이해를 증진시킬 수 있는 연결성과 기능뿐만 아니라 뇌의 구조와 해부학을 연구합니다.발달적 신경 영상화를 위한 가장 흥미로운 각도는 어린 시절 내내 일어나는 뇌 시스템의 변화가 인지 능력의 발달에 어떤 영향을 미치는지에 대해 더 많이 배울 수 있는 능력입니다.또한 연구원들이 일반적으로 "자연" 대 "영양"으로 언급되는 질문들을 탐구할 수 있게 해줍니다.신경영상 기법을 사용함으로써 인지의 기초가 되는 생물학적 과정과 환경 노출, 학습, 집단생활 경험과 같은 다른 외부 요인들과의 관계를 이해할 수 있습니다.


EEG & ERPs: 1980년대 초중반, ERP(Event Related Potential)의 초기 구성요소는 유아의 감각기능을 연구하는 데 사용되었고, ERP의 후기 구성요소는 성인의 인지기능을 연구하는 데 사용되었습니다.그리고 나서 과학자들은 차별, 분류, 그리고 기억과 같은 다양한 과정에 대한 뇌의 관여에 대한 통찰력을 얻기 위해 인생 초기에 인지 기능을 연구하기 위해 ERP의 사용을 확대했습니다.

  • 시냅스 후 변화는 뇌 기능의 급격한 변화를 추적하는 것이 목표라면 이 방법론을 매우 최적으로 만드는 뇌파에 즉시 반영됩니다.이것은 효율적이고 비교적 저렴한 방법으로, 정상적이고 지속적인 행동을 극적으로 방해하지 않기 때문에 발달 변화를 연구하는 데 사용됩니다.EEG는 유아기와 유아기 동안 전기적 뇌 활동과 작업 기억 사이의 관계를 분석하고 유아기 동안의 기억 수행을 회상하는 인지 발달 연구에 사용되어 왔습니다.
  • 영상 촬영 방법으로서 EEG의 주요 장점은 실험 조건이 상대적으로 낮은 자연 감소율을 얻을 수 있도록 설계될 수 있다는 것입니다.유아의 경우 뇌파 캡 착용 거부나 캡 제거는 0~12%로 상당히 낮으며, 2~3세(30~45%)는 급증하지만, 기록 중 캡에 대한 내성이 강해지고 움직임이 적어지기 때문에 4세까지 다시 떨어집니다.


발달신경영상을 위한 뇌전도의 과제

  • 해상도:그러나, 개발 뇌파 연구에는 몇 가지 중요한 과제들이 있습니다.뇌파 신호는 시간 분해능이 우수한 반면, 공간 분해능은 매우 떨어집니다.두개골이 뇌파 모자와 뇌 사이의 장벽 역할을 하기 때문에, 그것은 뇌 활동을 왜곡하는데, 이것은 두피에서 기록된 어떤 신호도 넓은 영역에 걸쳐 뉴런들의 대규모 집단에 의해 생성되었을 가능성이 크다는 것을 의미합니다.이 모든 것은 전극이 비국소 뉴런 그룹의 전기적 활동을 감지할 가능성이 높다는 것을 의미합니다.밀도가 높은 전극 어레이를 사용하면 공간 해상도로 일부 우려를 완화할 수 있지만, 이로 인해 비용도 증가합니다.
  • 아티팩트:유물 식별에 상당한 시간을 할애해야 합니다.연구원은 데이터 분석 전에도 운동이나 눈 깜빡임으로 인해 "오염"되는 EEF 부분을 제거해야 합니다.뇌파 신호는 진폭이 매우 작기 때문에, 모터 움직임과 눈 깜빡임이 뇌파 신호를 압도하고, 효과적으로 뇌전도 신호를 쓸어 버립니다.이를 위한 몇 가지 해결책은 눈 깜빡임을 기록하는 EOG(electrooculogram)와 눈의 측면 움직임을 기록하는 근전도(emygram)와 근육의 움직임을 기록하는 근전도(emygram)입니다.눈 깜빡임 보정 알고리즘은 성인 뇌파 데이터에 자주 사용되지만, 이러한 알고리즘이 젊은 연구자의 성숙도 변화를 필터링할 수 있다는 우려가 있습니다.따라서 아티팩트가 없는 데이터를 선택하는 것이 더 좋으며, 이를 통해 더 정확한 뇌파 발달 기록을 제공할 수 있기를 바랍니다.


MEG: MEG는 신경 활동에 의해 발생하는 자기장을 기록하는 신경 영상 기술입니다.이 영상 기법의 주요 장점은 신경 사건의 높은 시간 해상도뿐만 아니라 우수한 공간 위치화를 제공한다는 것입니다.fMRI 및 뇌파/ERP와 같은 다른 일반적인 비침습적 기능성 신경영상 기술과 마찬가지로 유해한 영향, 부작용 및 장기적인 유해한 영향이 없습니다.이는 건강한 인구를 포함한 연구와 발달 연구 및 종적 발달 연구에 사용하기 위해 매력적인 사용을 의미합니다.

데이터 수집:개발 연구를 위한 MEG 데이터 수집에는 기술적 요소와 주제적 요소가 작용합니다.

  • 기술적 요인:어린 아이들이 깨끗한 데이터를 얻기 위해 노력할 때 가장 큰 어려움 중 하나는 움직임 인공물입니다.근육과 눈 깜빡임과 같은 것들을 포함하는 자발적인 움직임 아티팩트는 MEG만의 문제가 아닌 알려진 해결책으로 해결할 수 있는 과제이며, 생리적 움직임 아티팩트는 더 문제가 되는 것들입니다.어린 아이들은 목이 짧아지고 해부학적으로 심장과 폐가 MEG 센서에 더 가까이 놓여 있습니다.이는 심장 호흡 주기가 더 역동적이며 심장 및 호흡 속도가 더 높아 주파수와 매우 큰 움직임 인공물을 복합적으로 생성한다는 것을 의미합니다.목이 짧아지고 머리가 작다는 것은 머리 표면이 MEG 센서와 상당히 멀다는 것을 의미하기도 하는데, 이는 자기 신호가 거리와 부정적인 상관관계가 있기 때문에 상당한 어려움입니다.이를 고려하기 위해, 피검자의 머리는 관심 영역이 센서들에 가장 가깝게 위치하도록 전략적으로 배치될 수 있습니다.
  • 주제 요인: 발달적 신경 영상 기술에서 고려해야 할 큰 요인은 젊은 주제와 함께 일할 때 발생하는 문제들입니다.어린 아이들에게, 불안과 폐쇄공포증은 연구자들에게 상당한 경감을 주는 도전과제임이 증명되었습니다.

데이터 해석:MEG 데이터를 개발연구용으로 해석할 때는 풍부함과 복합적으로 작용하기 때문에 분석하는 방법이 많습니다.비록 관찰된 결과에 영향을 줄 수 있는 해부학적, 생리학적 발전이 있고 이러한 변화에 익숙하지 않을 경우 연구자가 잘못된 해석을 할 수 있습니다.


fMRI: 기능성 자기공명영상(fMRI)의 발달 인구에서의 사용은 지난 20년 동안 현저하게 증가했습니다.대부분의 발달 fMRI 연구는 단면적을 사용하여 어린이, 청소년 및 성인 간의 차이점과 유사성을 조사합니다.그러나, 인구 내에서 뇌 기능이 어떻게 성숙해 가는지에 대한 정보를 제공하는 능력은 단면 연구의 사용에 제한이 있습니다.따라서 종적 fMRI 연구를 사용하면 발달 과정을 연구하고 피험자 간 변동성을 제거할 수 있는 장점이 있습니다.그들은 또한 뇌와 행동의 관계에 대해 어떠한 가정도 하지 않는데, 이것은 그들이 발달적 변화를 연구하는 데 매우 적합하게 만듭니다.

  • 발달 신경 영상화를 위한 fMRI의 과제:하지만, 그들은 많은 도전들을 제시하기도 합니다.이러한 연구를 수행하는 것은 금전적인 비용과 시간적인 측면 모두에서 비용이 많이 듭니다.데이터를 캡처하는 데는 여러 해가 걸리며, 참가자 탈락률이 높으면 전체 연구에 영향을 미칠 수 있기 때문에 피실험자 보존 또한 매우 신중하게 관리해야 합니다.또한 종방향 fMRI 데이터 분석은 데이터의 특성 때문에 더욱 복잡해지고 많은 통계 패키지의 기초가 되는 독립성 가정을 위반합니다.또한, 유아는 일반적으로 fMRI 신경영상을 촬영하기 위해 완전히 잠을 자야 합니다.
  • 개발연구의 종단적 변화 모델링:기능적 신경 영상 데이터 세트의 그룹 분석을 수행할 때는 두 단계 접근 방식이 있습니다.첫 번째 수준 분석은 개별 수준의 피실험자를 중심으로 하고, 두 번째 수준 분석은 피실험자 간의 관심 효과를 검정하는 그룹 수준을 중심으로 합니다.분석의 두 번째 단계는 세로 방향 신경 영상 설계에 대한 특정한 통계적 과제를 야기하는 것입니다.표준-일반 선형 모형(GLM)은 피험자당 한 번의 스캔이 있는 설계에는 적합하지만, 주요 소프트웨어 통계 패키지의 기본 검정은 종단 데이터에는 적합하지 않습니다.

참고 항목

추가열람

  • Annette Karmiloff-Smith의 Beyond[45] Modularity.1992년에 출판되었을 때 획기적인 책인 Karmiloff는 Jerry Fodor가 제안한 모듈이 뇌에서 어떻게 구현될 수 있는지에 대해 생각합니다.그녀는 모듈이 뇌 발달의 결과로 나타난다고 주장하며, 장 피아제가 제안한 발달 이론과 흥미로운 연관성을 맺습니다.
  • 제프리 엘먼과 동료들의 순진성에[46] 대한 재고.이 영향력 있는 책은 1,000개 이상의 [47]인용을 받았고, "20세기 인지과학에서 가장 영향력 있는 100개의 작품"(미네소타 밀레니엄 프로젝트)[48]에 후보로 올랐습니다.1996년에 출판된 이 책은 생물학적으로 그럴듯하지 않다는 이유로 강경한 심리적 원주민주의자들(스티븐 핑커 등)의 주장을 반박하고 있습니다.
  • 발달 인지 신경 과학(3판 - 2010년)[9]은 무엇보다도 이 분야의 이름을 만드는 데 중요한 역할을 했습니다.
  • 데니스 마레샬과 동료들의 신경 구성주의[49].1권은 인지 발달을 평가할 때 뇌, 신체, 환경으로부터의 제약을 진지하게 고려하는 것이 필수적이라고 주장하는 이론적인 작업입니다.2권에는 개념적으로 흥미로운 신경망 모델들이 포함되어 있습니다.
  • 발달 인지 신경 [5]과학 핸드북, 두 판으로 되어 있습니다.
  • 사회신경과학 발달편람.뉴욕: 길포드 출판사.

참고문헌

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외부 링크