عملکرد مغز به چه چیزهایی بستگی دارد؟
نرمش هوازی
مزایای فعالیت بدنی و ورزش هوازی بر عملکرد شناختی و سلامت مغز در حال تبدیل شدن به بحث‌های مهم در هر دو جامعه علمی و عموم مردم شده‌است. با وجود فراوانی شواهد علمی، محققان توصیه‌های بهداشت عمومی مشخص در این رابطه ندارند که بخشی از این مشکلات مربوط به عدم آگاهی و دانش کافی در مورد مکانیسم‌های دقیق اعمال تابع مغز است. علاوه بر این، یک نگرانی در این مطالعات به سبب دشواری تشخیص فعالیت‌های مغزی منحصر به فرد ناشی از ورزش است، به عنوان مثال این رفتارهای مغزی در ارتباط با تغییرات در دیگر عوامل سبک زندگی، مانند عادات غذایی و خواب نیز می‌باشد که همین مورد کار را برای محققان سخت‌تر می‌کند. مغز
برخی افراد با وجود سن بالا، از قدرت حافظه و تمرکز بالایی برخوردارند و بعضی دیگر به محض ورود به دهه ششم زندگی، به مرور با مشکلات حافظه مواجه می‌شوند. علاوه بر مسایل ژنتیکی، برخورداری از مغز سالم و قدرت تفکر تا پایان عمر، به ترک عادت‌های غلط مرتبط است.مغز نسبت به آسیب‌ها بسیار حساس است و نورون‌ها نمی‌توانند بیش از پنج دقیقه در برابر ایسکمی مقاومت کنند. نورون‌ها در انسان بالغ قادر به تکثیر سلولی نیستند. جراحی مغز و اعصاب یک عمل فوق تخصصی جراحی است که با اعمال جراحی روی دستگاه عصبی بدن پاره‌ای از آسیب‌های مغز و اعصاب را می‌تواند بهبود بخشیده یا از ادامه روند آسیب جلوگیری نماید. از بین رفتن بافت میلین، بیماری‌های مادرزادی و ضربه از دیگر آسیب‌های مختلف مغز هستند. غلاف میلین در اثر از بین رفتن نورون‌های پشتیبان تخریب می‌شوند (به دلیل آن‌که یکی از کارهای نورون‌های پشتیبان ساختن غلاف میلین می‌باشد) مغز انسان
اگرچه مغز انسان تنها ۲٪ از وزن بدن را شامل می‌شود، اما ۱۵٪ از حجم خون خروجی قلب، ۲۰٪ از کل اکسیژن مصرفی بدن و ۲۵٪ از کل گلوکز بدن را دریافت می‌کند. مغز بیشتر از گلوکز برای انرژی استفاده می‌کند و محرومیت از گلوکز، همان گونه که در هیپوگلیسمی اتفاق می‌افتد، می‌تواند منجر به از دست دادن هوشیاری شود. مصرف انرژیِ مغز در طول زمان تغییر زیادی نمی‌کند، اما مناطق فعال مغز، مانند کورتکس، انرژی بیشتری نسبت دیگر مناطق مغز مصرف می‌کنند؛ که اساس روش‌های تصویربرداریِ عصبیِ عملکردیِ برش‌نگاری با گسیل پوزیترون و FMRI است. این روش‌های تصویربرداری، تصویری سه بعدی از فعالیت متابولیک مغز ارائه می‌دهند. مطالعات اولیه نشان داد که فعالیت‌های متابولیکی مغزِ انسان در حدود پنج سالگی به حداکثر خود می‌رسد. چرخش ذهنی
برخی مطالعات نشان داده‌است که میان عملکرد مردان و زنان در فعالیت‌های چرخش ذهنی تفاوت وجود دارد. جهت تشریح نمودن این تفاوت فعال شدن مغز در جریان فعالیت‌های چرخش ذهن مورد مطالعه قرار گرفت. یک مطالعه در سال ۲۰۱۲ میلادی، روی افرادی که از علوم طبیعی یا علوم انسانی فارغ شده بودند انجام شد. مردان و زنان درخواست گردید تا یک فعالیت چرخش ذهنی را انجام دهند و فعالیت مغز آنها توسط fMRI ثبت شد. محققین به یک تفاوت در فعالیت مغز پی‌بردند: ناحیه‌ای از مغز مردان که برای اتمام فعالیت چرخش ذهنی استفاده می‌شد دارای فعالیت قوی‌تری بود.
مغز انسان
تفاوت در ساختار مغز را می‌توان در برخی از اختلالات، به ویژه اسکیزوفرنی و زوال عقل، نسبت به حالت طبیعی به وسیلهٔ روش‌های تصویربرداری اندازه‌گیری کرد. یکی از منابع کلیدی جمع‌آوری اطلاعات در مورد عملکرد نواحی مغز، بررسی موارد آسیب دیده آن بخش‌ها است. همچنین رویکردهای بیولوژیکی مختلف با استفاده از تصویربرداری، درک بهتری را در مواردی مانند اختلالات افسردگی و اختلال وسواس فکری-جبری به محققان داده‌است. پیشرفت‌ها در تصویربرداری عصبی، بینش عینی را در مورد اختلالات روانی امکان‌پذیر کرده‌است که منجر به تشخیص سریع‌تر، پیش‌آگهی دقیق‌تر و نظارت بهتر می‌شود. آمیگدال
در برخی پژوهش‌ها برای مشخص شدن عملکرد یک ناحیه از مغز، آنرا تحریک یا تخریب می‌کنند. عملکردهایی که با این روش در مورد آمیگدال مشخص شده عبارتند از: مرکز هیجانی مغز، اطلاعاتی که جنبهٔ هیجانی دارند ازآمیگدال می‌گذرند و حافظه مربوط به آن‌ها بهتر ذخیره می‌شود و نیز آمیگدال نقش اصلی را در شروع پاسخ به ترس دارد. آمیگدال تثبیت و ذخیره کردن حافظه‌ها را در نواحی دیگر مغز تحت تأثیر قرار می‌دهد. آمیگدال در بیان یا به یاد آوردن حافظه‌های هیجانی نقشی مهم دارد؛ بنابراین آمیگدال جزئی از یک سیستم است که به عنوان تنظیم کنندهٔ قدرت حافظه‌ها با توجه به اهمیت هیجانی آن‌ها عمل می‌کند. به عبارت دیگر، در یادگیریهایی که با هیجان همراه باشند با توجه به اینکه آمیگدال فعال می‌شود، ذخیرهٔ آن‌ها بهتر صورت می‌گیرد. مغز انسان
قشر جلوی مغز نقش مهمی در میانجیگری عملکردهای اجرایی دارد. برنامه‌ریزی شامل فعال‌سازی قشر پیش پیشانی پشتی جانبی (DLPFC)، قشر کمربندی قدامی، قشر جلوی پیشانی زاویه‌دار، قشر جلوی پیشانی راست و شکنج فوق‌مارژینال است. دستکاری حافظه کاری شامل DLPFC، شکنج فرونتال تحتانی و نواحی قشر جداری می‌شود. کنترل مهاری شامل چندین نواحی از قشر جلوی مغز و همچنین هسته دمی و هسته زیر تالاموس می‌شود. مغز انسان
شریان‌های بزرگتر در سراسر مغز خون را به مویرگ‌های کوچکتر می‌رسانند. این کوچک‌ترین رگ‌های خونی در مغز، با سلول‌هایی پوشانده شده‌اند که با اتصالات محکم به هم متصل شده‌اند و بنابراین مایعات به همان درجه‌ای که در مویرگ‌های دیگر وجود دارد، داخل یا خارج نمی‌شوند که باعث ایجاد سد خونی مغزی می‌شود. پریسیتز نقش عمده ای در تشکیل اتصالات محکم دارند. این مانع برای مولکول‌های بزرگتر نفوذپذیری کمتری دارد، اما همچنان در برابر آب، دی‌اکسید کربن، اکسیژن و بیشتر مواد محلول در چربی (از جمله بیهوش کننده‌ها و الکل) نفوذپذیر است. سد خونی مغزی در اندام‌های دور بطنی که ساختارهایی در مغز هستند که ممکن است نیاز به واکنش به تغییرات در مایعات بدن داشته باشند مانند غده کاجی، ناحیه پوسترما، و برخی از نواحی هیپوتالاموس وجود ندارد. سد خونی مایع مغزی نخاعی مشابهی وجود دارد که همان هدف سد خونی مغزی را دارد، اما به دلیل ویژگی‌های ساختاری متمایز بین دو سیستم مانع، انتقال مواد مختلف به مغز را تسهیل می‌کند. سامانه پاداش مغز
سیستم پاداش به گروهی از ساختارهای مغزی اشاره دارد که در برابر محرک‌های تقویت‌کننده یا لذت بخش نظیر مواد مخدر و داروهای اعتیاد آور فعال می‌شوند. هنگامی که افراد در معرض محرکی لذت بخش قرار می‌گیرند، مغز شروع به افزایش آزادسازی نُرُترنسمیتر (پیام آور عصبی) دوپامین می‌کند و فعالیت مناطق مغزی مرتبط با دوپامین افزایش می‌یابد. مسیر دوپامینی مزولیمبیک مهم‌ترین منطقهٔ مغری مرتبط با لذت و پاداش است. این مسیر ناحیهٔ تگمنتوم شکمی را به هسته‌های آکامبنس متصل می‌کند. سیستم پاداش مغز مسئولیت تحریک (برای مثال «خواستن»، میل و تمایل به پاداش)، یادگیری مشارکتی (در درجهٔ اول تقویت مثبت و شرطی شدن کلاسیک) و احساس مثبت، به خصوص برای حالت‌هایی که لذت را به عنوان یک مؤلفهٔ اصلی می‌شناسند (برای مثال شادی، سرخوشی و اشتیاق) را بر عهده دارد. چرتکه
با حرکت مهره توسط دست چپ و راست، منجر به توسعه همه جانبه ذهن از طریق ارسال پیام های دست چپ و راست به نیمکره های چپ و راست مغز می‌شود. با توجه به تمرین مداوم شنوایی، محاسبه و نوشتن، بینایی، شنوایی، حس لامسه و دیگر اندام های حسی برای ترویج توسعه مغز را به همکاری وا میدارند. این فرآیند، منجر به کارکرد قوه بصری، شنوایی، لمسی و اندام های حسی می گردد، سپس قدرت حافظه افزایش می یابد. نیمکره مغز هر دو سمت چپ و راست عمل می کند و انتقال اطلاعات متقابل صورت می‌گیرد. می گردد. و هم چنین باعث ورزش اعصاب، آموزش سرعت، پاسخ، گوش دادن و محاسبه کردن میشود. سازوکار اوتیسم
الگوهای مربوط به ASD در عملکرد کم و فعال بودن نابجا مغز، بسته به اینکه مغز وظایف اجتماعی یا غیر اجتماعی را انجام می دهد متفاوت است. در اوتیسم شواهدی مبنی بر کاهش ارتباط عملکرد شبکه پیش فرض (یک شبکه مغزی در مقیاس بزرگ که در پردازش های اجتماعی و عاطفی دخیل است) ، با اتصال دست نخورده شبکه مثبت کار (در توجه پایدار و تفکر هدفمند استفاده می شود) وجود دارد. در افراد مبتلا به اوتیسم ، این دو شبکه از نظر زمانی همبستگی منفی ندارند و این نشان دهنده عدم تعادل در تغییر وضعیت بین این دو شبکه است که احتمالاً نشان دهنده اختلال در تفکر خود ارجاعی است . کس سانستاین
سیستم خودکار سریع است و شامل کارهای غریزی می‌شود و شامل کارهایی که معمولاً وابسته به تفکر کردن هستند، نمی‌شود. زمانی که شما جاخالی می‌دهید چون یک توپ به‌طور غیرمنتظره به سمت شما پرتاب می‌شود، یا وقتی که از متلاطم شدن هوا و تکان خوردن هواپیما عصبی و مضطرب می‌شوید، یا وقتی که با دیدن یک سگ بامزه لبخند می‌زنید، شما در حال به‌کارگیری سیستم خودکار هستید. دانشمندان مغز می‌گویند که بسیاری از فعالیت‌های سیستم خودکار به وسیلهٔ پیرترین قسمت مغز انجام می‌شود. باور نادرست ده درصد از مغز
باور نادرست استفاده از ده درصد مغز یک باور پذیرفته شده به‌طور گسترده در بین مردم است که می‌گوید همه یا اکثر انسان‌ها تنها از ۱۰ درصد یا مقدار کم دیگری از مغزشان استفاده می‌کنند. همچنین گفته شده‌است که افراد ممکن است از این قسمت دست نخورده بهره‌برداری کنند و هوش خود را افزایش دهند. این باور در مورد افرادی چون آلبرت اینشتین نیز به کار رفته‌است و گفته شده که آن‌ها توانسته‌اند از مقداری کمی بیشتر از مغزشان استفاده کنند و بدین ترتیب موفق به درک پدیده‌های پیچیده شده‌اند. باوجود اینکه هوشیاری را می‌توان با تمرین افزایش داد، این مطلب که بخش‌های بزرگی از مغز غیرفعال‌اند و ممکن است فعال شوند بیش از آنکه ریشهٔ علمی داشته باشد، باوری عامیانه در میان مردم است. هرچند هنوز کارکرد بخش‌های مختلف مغز به درستی روشن نشده‌است، پژوهش‌ها نشان می‌دهد که همه قسمت‌های مغز کارکردی دارند و غیرفعال نیستند. اعصاب مغزی
اعصاب مغزی، عملکرد حسی خالص یا حرکتی خالص یا عملکرد حسی-حرکتی دارند. عصب بویایی و بینایی فقط حسی هستند، درحالی که اعصاب مغزی مربوط به حرکات چشم (زوج‌های ۳٬۴٬۶)، زوج ۱۱ و زیرزبانی (عصب دوازدهم) فقط نقش حرکتی دارند. برخی از این اعصاب، همانند زوج‌های ۹٬۷٬۵ و ۱۰ مختلط (حسی-حرکتی) هستند. عصب هشتم مغز، اساساً یک عصب حسی است که در تعادل بدن نیز نقش دارد. حافظه کاری
حافظه کاری از جمله عملکردهای شناختی است که در سن بالا بیشتر در معرض افت قرار دارد. برای این افت در روانشناسی، توضیحات متعددی ارائه شده‌است. یکی از تئوری‌ها نظریه سرعت پردازش پیری شناختی توسط تیم سالتاس است. سالتاس بر پایه کشف کاهش عمیق فرایندهای شناختی همراه با افزایش سن، استدلال می‌کند که پردازش کندتر زمان بیشتری را برای محو کردن مختوای حافظه به دست میدهد، بنابراین ظرفیت مؤثر را کاهش می‌دهد. با این حال، کاهش ظرفیت حافظه کاری را نمی‌توان به‌طور کامل به کند شدن ربط داد، به این دلیل که در پیری ظرفیت بیشتر از سرعت کاهش می یابد . یکی دیگر از پیشنهادها، فرضیه مهار توسط لین هاشور و رز زک‌ها است. این نظریه فقدان کلی توانایی مهار اطلاعات بی ربط و یا در حال حاضر بی ربط را در سالمندی مطرح می‌کند. بنابراین، حافظه کاری تمایل دارد که با محتویات نامناسب مواجه شود که ظرفیت مؤثر محتوای مربوط را کاهش می‌دهد. فرضیه فقدان مهار در سالخوردگی حمایت زیادی را از مطالعات تجربی به دست آورده‌است ، اما تا کنون معلوم نیست که کاهش توانایی مهار بتواند به‌طور کامل کاهش ظرفیت حافظه کاری را توضیح دهد. توضیح در مورد سطح عصبی کاهش حافظه کاری و سایر عملکردهای شناختی در دوران پیری توسط وست ارائه شده‌است. او استدلال کرد که حافظه کاری به میزان زیادی بستگی به قشر پره فرونتال دارد که با افزایش سن بیش از دیگر مناطق مغز تحلیل میرود. مغز انسان
عملکردهای خودمختار مغز شامل تنظیم یا کنترل ریتمیک ضربان قلب و تعداد تنفس و حفظ هموستازی است. نشانگان قفل‌شدگی
دو قسمت نیمکره‌های مخ و دستگاه فعال‌کننده مشبک در حفظ هوشیاری نقش دارند. قسمت بیشتری از دستگاه فعال‌کننده مشبک در ساقه مغز قرار دارد. اگر این دستگاه صدمه ببیند، براساس آسیب ایجاد شده منجربه درجاتی از اختلال هوشیاری می‌گردد. خودتنظیمی جریان خون مغز
این تنظیم جریان خون مغزی در درجه اول توسط شریان های کوچک انجام می شود ، که تحت تأثیر چندین سیستم کنترل فیزیولوژیکی پیچیده ، گشاد شده یا منقبض می شوند. اختلال در این سیستم ها ممکن است رخ دهد.مثلاً در اثر سکته مغزی ، تروما یا بیهوشی ، نارس بودن نوزادان و... . اندازه گیری غیر تهاجمی سیگنال های فیزیولوژیکی مربوطه مانند جریان خون مغزی ، فشار داخل جمجمه ، فشار خون ، میزان CO2 ، مصرف اکسیژن مغزی و غیره چالش برانگیز است. در مورد فیزیولوژی کنترل جریان خون و بهترین مداخلات بالینی برای بهینه سازی نتیجه بیمار هنوز ناشناخته است. هوش هیجانی
البته افراد از نظر توانایی‌های خود در هر یک از این حیطه‌ها، با یکدیگر تفاوت دارند و ممکن است بعضی از ما برای نمونه در کنار آمدن با اضطراب‌های خود به‌طور کامل موفق باشیم، اما در تسکین دادن نا آرامی‌های دیگران چندان کار آمد نباشیم. بدون شک، زیر بنای اصلی سطح توانایی ما، عصب است اما مغز به طرز چشمگیری شکل‌پذیر است و همواره در حال یادگیری است. علوم اعصاب رفتاری
MEG - مگنتوآنسفالوگرافی عملکرد مغز انسان را از طریق اندازه گیری فعالیت الکترومغناطیسی نشان می دهد. اندازه گیری میدان های مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان الکتریکی جریان یافته در سلول های عصبی ، فعالیت مغز مرتبط با عملکردهای مختلف انسان را در زمان واقعی ، با دقت فضایی میلی متر شناسایی می کند. پزشکان می توانند بدون تهاجم داده هایی را برای ارزیابی اختلالات عصبی و برنامه ریزی درمان های جراحی به دست آورند. خودتنظیمی جریان خون مغز
خود تنظیمی مغزی به مکانیسم های فیزیولوژیکی گفته می شود که در هنگام تغییر فشار خون ، جریان خون را در یک سطح مناسب حفظ می کنند. اما با توجه به تأثیرات مهم سطح دی اکسید کربن شریانی ، میزان متابولیک مغزی ، فعال شدن عصبی ، فعالیت سیستم عصبی سمپاتیک ، وضعیت بدن و همچنین سایر متغیرهای فیزیولوژیکی ، خود تنظیمی مغزی غالباً شامل محدوده وسیع تر تنظیم جریان خون مغزی است. این زمینه شامل مناطقی از قبیل واکنش CO2 ، اتصال عصبی عروقی و سایر جنبه های همودینامیک مغزی است. حافظه کاری
سوء مصرف الکل می‌تواند منجر به آسیب مغزی شود که حافظه کاری را مختل می‌کند. الکل تأثیری بر پاسخ خون وابسته به اکسیژن (BOLD) دارد. پاسخ BOLD افزایش اکسیژن خون را با فعالیت مغز مرتبط می‌کند که این پاسخ را یک ابزار مفید برای اندازه‌گیری فعالیت‌های نورونی می‌کند. در صورت انجام یک کار حافظه، پاسخ BOLD بر ناحیه مغز مانند گانگلیون‌های پایه و تالاموس تأثیر می‌گذارد. نوجوانانی که شروع به نوشیدن می‌کنند در سن جوانی کاهش پاسخ BOLD در این مناطق مغز نشان میدهند. زنان جوان وابسته به الکل در هنگام انجام یک وظیفه حافظه کاری فضایی، به‌طور خاص یک پاسخ BOLD کمتر در قشرهای پاریتال و فرونتال دارند. به ویژه نوشیدن، همچنین می‌تواند بر کارایی یک فرد در وظایف حافظه کاری، به ویژه حافظه کاری بصری تأثیر بگذارد. علاوه بر این، به نظر می‌رسد تفاوت جنسیتی در مورد چگونگی تأثیر الکل بر حافظه کاری وجود دارد. در حالی که زنان بعد از مصرف الکل در مقایسه با مردان نسبت به وظایف حافظه کاری کلامی بهتر عمل می‌کنند، به نظر می‌رسد که وظایف حافظه کاری فضایی در آنان بدتر است که با فعالیت کمتر مغز مشخص می‌شود. در نهایت، سن به نظر می‌رسد یک عامل اضافی باشد. بزرگسالان سالمند نسبت به اثرات الکل در حافظه کاری بیشتر حساس هستند. واسط مغز و رایانه
عقل انسان را می‌توان از نظر سازمانی به سه بخش کلی تقسیم کرد: ساقهٔ عقل، مخچه و غشای عقل. ساقهٔ عقل عملاً امتداد و جزئی از نخاع و بخشی از عقل است که پیش از همه تکامل می‌یابد و ساختاری به نام بصل النخاع را دربردارد که سامانه‌های تنظیم‌کننده لازم برای ادامهٔ حیات را شامل می‌شود، مثل سامانه‌های تنفس، ضربان قلب و تنظیم دمای بدن. در بالای ساقهٔ عق، تودهٔ ویژه‌ای به نام مخچه وجود دارد. این پردازشگر سیگنال جالب توجه، در حفظ تعادل و انجام حرکات آرام و هماهنگ نقش حیاتی دارد. تالاموس به عنوان یک نقطه انتخاب اولیه برای تمام اطلاعات حسی (بینایی، شنوایی و حس‌های پیکری) که در نهایت به بخش پیچیده‌تر بیرونی مغز یعنی قشر می‌رسند، عمل می‌کند. بخشی از عقل که سطح آن از همه بالاتر و حجیم‌تر است، مخ نامیده می‌شود و از دو نیم‌کره عقلی راست و چپ تشکیل می‌شود. غشا عقلی لایهٔ سطحی هر نیم‌کره را تشکیل می‌دهد. گرچه عملکرد ساختار پیچیده غشای عقل به‌طور کامل درک نشده‌است ولی می‌توان آن را به لوب‌های زیر از نظر کاری که انجام می‌دهند تقسیم کرد: همان‌طور که مشاهده می‌شود هر سانتیمتر مربع از عقل، از نظر عملکردی مشخص و متمایز نشده‌است. بخش‌های باقی‌مانده را معمولاً نواحی وابسته می‌نامند. بعضی اظهار داشته‌اند که این نواحی در گردآوری اطلاعات از دیگر بخش‌ها برای اصلاح فرایندهای عصبی نقش دارد. در شکل ۳ این نواحی را روی عقل نشان داده شده‌است. حافظه کاری
یکپارچه کردن عملکرد پراکنده نواحی مغز دخیل در حافظه کاری وابسته به وظایفی است که می‌توانند این عملکردها را تشخیص دهند. بیشتر مطالعات تصویربرداری مغز از حافظه کاری، از وظایف شناختی مانند تشخیص تأخیر یک یا چند محرک و یا وظیفه n-back استفاده کرده اند، که هر محرک جدید در یک سری طولانی باید با یک ردیف n قبلی ارائه شده در این سری مقایسه شود . مزیت وظایف شناسایی این است که آن‌ها نیاز به حداقل حرکت (فقط با فشار دادن یکی از دو کلید)، دارند که ثبات سر را در اسکنر آسان تر می‌کند. تحقیقات تجربی و تحقیق بر روی تفاوت‌های فردی در حافظه کاری، به‌طور گسترده ای از وظایف یادآوری (به عنوان مثال،   وظیفه دامنه خواندن، نگاه کنید به زیر) استفاده کرده‌اند. روشن نیست که وظایف شناخت و یادآوری تا چه حد همان فرایندها و همان محدودیت‌های ظرفیت را بازتاب می‌دهند. ذهن‌خوانی
طبق مطالعات، کامپیوترها برای رمزگشایی تصاویر به دو نوع سیگنال مغزی نیاز دارند: پتانسیل وابسته به رخداد و تغییرات طیفی پهنای باند. پتانسیل وابسته به رخداد یک ویژگی (تیز) در سلول‌های مغز است که زمانی که مغز به هر محرکی واکنش و پاسخ نشان می‌دهد، ظاهر می‌شود. در حالیکه تغییرات طیفی پهنای باند توسط الکترود‌ها به عنوان تغییرات کلی توان در کل ناحیهٔ مغز تشخیص داده می‌شود. انعطاف‌پذیری عصبی
مطالعات اخیر همچنین نشان داده‌است که یادگیری چندین زبان نه تنها باعث تغییر ساختار مغز می‌شود بلکه باعث افزایش قابلیت انعطاف‌پذیری مغز می‌شود. یک مطالعه اخیر نشان داد که چند زبانی نه تنها بر روی ماده خاکستری بلکه روی ماده سفید مغز نیز تأثیر می‌گذارد. ماده سفید از آکسونهای میلین شده تشکیل شده‌است که تا حد زیادی با یادگیری و ارتباط ارتباط دارد. زبان شناسان عصبی برای تعیین شدت ماده سفید سفید بین دو زبانه و دو زبانه از روش اسکن تصویربرداری تنسور انتشار (DTI) استفاده کردند. افزایش میلیناسیون در مجاری ماده سفید در افراد دوزبانه مشاهده می‌شود که به‌طور فعال از هر دو زبان در زندگی روزمره استفاده می‌کنند. تقاضای استفاده از بیش از یک زبان به اتصال کارآمدتری در مغز نیاز دارد، که منجر به تراکم ماده سفید بیشتر برای چند زبان می‌شود. روان‌شناسی
موضوع روان‌شناسی اعصاب هم بررسی افراد سالم و هم افراد بیمار است که استنتاج تئوری‌های عملکرد عادی ذهن و مغز می‌باشد. فعالیت این رشته به‌طور عادی شامل مشاهده تفاوت‌های موجود در زمینه‌های توانائی باقی‌مانده (که بنام «عملکرد عدم همکاری» شناخته می‌شود) است که می‌تواند پاسخی به این سؤال باشد که آیا توانائی‌ها از عملکردهای جزئی تری تشکیل شده یا توسط یک مکانیسم شناخت‌گرای واحد کنترل می‌گردند. حافظه کاری
تحقیقاتی که در بالا در مورد شلیک مداوم نورون‌های خاص در دوره تأخیر از کارهای حافظه کاری نشان داده شده‌است نشان می‌دهد که مغز دارای مکانیسم نگهداری بازنمایی‌های فعال بدون ورودی خارجی است. با این حال، اگر این کار نیاز به حفظ بیش از یک تکه از اطلاعات داشته باشد فعال نگه داشتن بازنمایی‌ها کافی نیست. علاوه بر این، اجزاء و ویژگی‌های هر تکه باید با یکدیگر مرتبط گردند تا مانع از مخلوط شدن آن‌ها شوند. به عنوان مثال، اگر یک مثلث قرمز و مربع سبز را باید در یک زمان به یاد داشته باشید، باید مطمئن شوید که "قرمز" به "مثلث" و "سبز" به "مربع" مرتبط شده‌است. یکی از راه‌های ایجاد چنین اتصالی، آن است که نورونهایی که ویژگی‌های یک تکه واحد را بازنمایی می‌کنند همزمان فعالیت کنند، و آن‌هایی که ویژگی‌های متعلق به تکه‌های مختلف را بازنمایی می‌کنند به صورت غیر همزمان فعالیت کنند. در مثال، نورون‌هایی که قرمز را نشان می‌دهند، همزمان با نورون‌هایی که شکل مثلثی دارند، فعالیت میکنند، اما با آن‌هایی که مربع را بازنمایی می‌کنند هماهنگ نیستند. تاکنون شواهد مستقیم وجود ندارد که حافظه کاری از این مکانیسم اتصال استفاده کند و مکانیزم‌های دیگری نیز ارائه شده‌است. حدس زده شده‌است که شلیک همزمان از نورون‌هایی که در حافظه کاری فعال هستند با فرکانس باند تتا (4 تا 8 هرتز) انجام میگیرد. در واقع، قدرت فرکانس تتا در EEG با بار حافظه کاری افزایش می یابد، و نوسانات اندازه‌گیری شده در گروه تتا در قسمت‌های مختلف جمجمه زمانی که فرد تلاش می‌کند اتصال بین دو جزء اطلاعات را به یاد آورد، هماهنگ است. مغز زنانه (کتاب)
این کتاب کوشیده‌است به مدد یافته‌های عصب شناختی، زیست شناختی، ژنتیک و روان شناختی به خواننده کمک کند تا باورهای خویش را دربارهٔ دنیای زیست- روان شناختی زنان دوباره محک بزند و برخی از آن‌ها را راستی آزمایی کند. این کتاب با توجه به مراحل مختلف رشد در طول چرخه زندگی، از شکل‌گیری نطفه تا پیری، نوشته شده‌است. نویسنده با ظرافت و البته پشتوانه علمی قوی، به تبیین رفتارهای زنانه براساس بنیادهای عصب شناختی و زیست شناختی می‌پردازد. تصویربرداری عصبی کارکردی
PET، FMRI، NIRSIمی‌توانند تغییرات موضعی شار خون مغزی مربوط به فعالیت‌های خنثی را اندازه‌گیری کنند. این تغییرات به فعالیت‌ها مربوط می‌شود. مناطق مغز که در زمان فعالیت به خصوص یک عضو فعال می‌شوند ممکن است نقشی در محاسبات عصبی ایفا کنند که در رفتار شرکت دارد. برای مثال، فعالیت گستردهٔ لب occipital معمولاً در فعالیت‌هایی دیده می‌شود که شامل تحریک بینایی ست (در مقایسه با کارهایی که انجام نمی‌دهد). این قسمت از مغز سیگنال‌ها را از شبکیهٔ چشم دریافت می‌کند و اعتقاد بر این است که در درک بینایی نقش دارد. حافظه کاری
ظرفیت حافظه کاری با نتایج یادگیری سواد و محاسبه مرتبط است. شواهد اولیه برای این رابطه از ارتباط بین ظرفیت حافظه کاری و درک مطلب نتیجه شده‌است، همانطور که ابتدا توسط دانمن و کارپنتر (1980) و در بررسی بعدی متاآنالیز چندین مطالعه تأیید شد. مطالعات بعدی نشان داد که عملکرد حافظه کاری در دانش آموزان ابتدایی به‌طور دقیق عملکرد در حل مسائل ریاضی را پیش‌بینی می‌کند. یک مطالعه طولی نشان داد که حافظه کاری کودک در 5 سالگی پیش‌بینی‌کننده خوبی از موفقیت دانشگاهی نسبت به IQ است. بصل النخاع
این دستگاه عصبی علاوه بر نقش ارتباطی بین مغز و نخاع، اعمال خودکار و غیرارادی مهمی را کنترل می‌کند. از جمله گردش خون (تعداد ضربان قلب)، تنفس (مثل سرفه و عطسه و دم و بازدم) و اعمال دستگاه گوارش (بلع، تهوع و استفراغ)، پیاز مغز به دلیل اینکه مرکز کنترل بخش عصبی خود مختار می‌باشد در تنظیم و هماهنگی بین ۳ دستگاه گوارش و گردش مواد و همچنین دستگاه تنفسی نقش مهمی ایفا می‌کند به عنوان مثال دریچه اپی گلوت در دستگاه تنفسی که بر روی نای قرار دارد باید در هنگام بلع بسته شود این بخش از مغز این کار را انجام می‌دهد و منجر به هماهمنگی خوب این دو دستگاه می‌شود. ‎ علوم اعصاب شناختی
فیلسوفان همیشه در نحوه عملکرد مغز علاقه نشان داده اند: این ایده که توضیح دادن یک پدیده یا توضیح دادن یک رخداد نیازمند این است که مکانیسم و نحوه به وجود آمدن این رخداد درک شود ریشه های عمیقی در تاریخ فلسفه دارد. از نظریه های اتمی در قرن پنجم قبل از میلاد تا تولد دوباره فلسفه در قرن هفدهم و هجدهم میلادی در آثار گالیله و دکارت و بویل. در میان تمام نظریه ها، ایده رنه دکارت است که می گوید ماشین هایی که انسان ها درست می کنند می توانند به عنوان مدل هایی که می توانند توضیح علمی ارائه کنند، عمل کنند. برای مثال، ارسطو گمان داشت که مغز مرکز خنک کننده بدن است و . گفته می شود اولین کسی که خلاف این را بیان کرد پزشک رومی جالینوس بوده است که در قرن دوم پس از میلاد می زیسته و باور داشت که منبع فعالیت های ذهنی مغز است. لازم به ذکر است که این نظریه به آلکمیون نیز نسبت داده شده. در هر حال، جالینوس بر این باور بود که شخصیت و احساس توسط مغز تولید نمی‌شوند و اعضای دیگر بدن این وظیفه را بر عهده دارند. آندریاس وسالیوس، کالبدشناس و روانشناس، اولین فردی بود که بر این باور داشت که سیستم عصبی و مغز مرکز ذهن و احساس در بدن هستند. روانشناسی، که از رشته هایی است که بسیار به ایجاد علوم اعصاب شناختی کمک کرده، خود از منطق فیلسوفانه درباره ذهن نشأت گرفته است. بیماری لی
بخشی از علائم و مشخصات بیماری لی به سببِ ضایعاتِ موضعی در ساقه مغز، عقده‌های قاعده‌ای مغز، مخچه و سایر نواحی مغز است. این ضایعات موضعی به اَشکالِ گوناگون همچون، دِمیلینه‌شدن، اسفنجی‌شدن، گلایوز، نکروز و رشد مویرگی است. دِمیلینه‌شدن، عبارت است از «از دست رفتنِ غلاف میلینِ اطراف آکسون در سلول‌های عصبی» که منجر می‌شود این سلول‌ها نتوانند با یکدیگر ارتباط عصبی داشته باشند. ساقهٔ مغز انسان در اعمال حیاتی اولیه و مهمی چون تنفس، بلع و گردش خون نقش دارد. عقده‌های قاعده‌ای مغز، مخچه در حرکات بدن و تعادل نقش دارند. آسیب به این نواحی، موجب اختلال در عملکردهای مهم آنان می‌شود. دلیل اسیدوز لاکتیک، تجمع مادهٔ پیرووات به دلیل اختلال در فسفریلاسیون اکسیداتیو است. پیرووات اضافی، دو سرنوشت دارد: یا توسط آنزیم آلانین آمینوترانسفراز به آلانین مبدل می‌شود؛ یا آنکه توسط آنزیم «لاکتات دِهیدروژناز» به اسید لاکتیک تبدیل می‌شود. در پایان، هر دوی این محصولاتِ نهایی، در بدن تجمع می‌یابند. مغز انسان
یکی از ویژگی‌های مغز چین خوردگی قشری است که به نام چرخش شناخته می‌شود. برای کمی بیش از پنج ماه از رشد قبل از تولد، قشر صاف است. در سن ۲۴ هفته حاملگی، مورفولوژی چروکیده که شکاف‌هایی را نشان می‌دهد که شروع به مشخص کردن لوب‌های مغز می‌کند، مشهود است. چرایی چین و چروک و چین‌خوردگی قشر مغز به خوبی درک نشده‌است، اما ژیفیکاسیون با هوش و اختلالات عصبی مرتبط و تعدادی از تئوری‌های ژیریفیکاسیون ارائه شده‌است. این تئوری‌ها شامل آنهایی است که بر اساس کمانش مکانیکی، کشش آکسونی، و انبساط مماسی دیفرانسیل است. آنچه واضح است این است که چرخش یک فرایند تصادفی نیست، بلکه یک فرایند پیچیده از پیش تعیین شده‌است که الگوهای چین‌خوردگی را ایجاد می‌کند که بین افراد و بیشتر گونه‌ها سازگار است. مخچه
مخچه از قدیم یک «ناحیه ساکت مغز» خوانده شده‌است و این موضوع به‌طور عمده به این دلیل است که تحریک الکتریکی این ساختار هیچ گونه احساسی تولید نمی‌کند و به ندرت موجب حرکت می‌شود. با این وجود حذف مخچه واقعاً موجب غیرطبیعی شدن شدید حرکت ما می‌شود. مخچه به ویژه برای کنترل فعالیت‌های عضلانی بسیار سریع از قبیل دویدن، ماشین نویسی، نواختن پیانو و حتی صحبت کردن اهمیت حیاتی دارد. نبود این ناحیه از مغز موجب ناهماهنگ شدن تقریباً کامل این فعالیت‌ها می‌شود. با وجودی که نبود مخچه موجب فلج شدن هیچ عضله‌ای نمی‌شود. اما چگونه مخچه می‌تواند تا این حد مهم باشد در حالی که هیچ گونه توانایی مستقیمی برای ایجاد انقباض عضله ندارد؟ پاسخ این است که مخچه به برنامه‌ریزی متوالی (حرکت پشت سر هم) فعالیت‌های حرکتی کمک کرده و هم چنین فعالیت‌های حرکتی بدن را به‌طور مرتب کنترل می‌کند و آن‌ها را تصحیح می‌کند تا این حرکات با پیام‌هایی که از طرف مغز دیکته می‌شود، مطابقت پیدا کند. مایع مغزی-نخاعی
مغز قادر به ذخیره مواد غذایی نمی‌باشد و به‌طور مداوم به اکسیژن نیاز دارد. این نیاز مغز با جریان خون مغزی تأمین می‌شود. مغز تقریباً ۱۵ درصد از برون ده قلبی یا ۷۵۰ میلی لیتر خون در هر دقیقه دریافت می‌کند. مسیر خون مغزی منحصر به فرد می‌باشد زیرا جریان آن مخالف نیروی گراویتی است؛ سرخرگ‌های آن از زیر و سیاهرگ‌های آن از بالا تخلیه می‌شوند. در مقایسه با دیگر اندام‌ها که ممکن است کاهش در جریان خون را بخاطر گردش دوشادوش و نزدیک به هم کافی خود تحمل نمایند، مغز فاقد جریان خونی دوشادوش و موازی است و زمانی که جریان خون حتی برای دوره کوتاه زمانی مسدود شود ممکن است به آسیب بافت غیرقابل برگشت منجر گردد. مغز انسان
مخ، توسط ساقه مغز به طناب نخاعی متصل شده که خود دارای سه بخش میان‌مغز، پل مغز و بصل النخاع است. مخچه توسط سه جفت نوار عصبی به نام پایک‌های مخچه‌ای به ساقه مغز متصل می‌شود. در مخ، دستگاه بطنی شامل چهار بطن به هم متصل، قرار دارد که در آن‌ها مایع مغزی-نخاعی تولید شده و به گردش در می‌آید. زیرِ قشر مخ، ساختارهای مهم و متعددی مانند تالاموس، اپی‌تالاموس، غده پینه‌آل، هیپوتالاموس، غده هیپوفیز، ساب‌تالاموس، ساختارهای لیمبیک (شامل آمیگدال و هیپوکامپ)، کلاستروم، هسته‌های مختلف از عقده‌های قاعده‌ای (شامل ساختارهای قاعده‌ای مغز قدامی و سه عضو دور بطنی) قرار دارد. سلول‌های مغز شامل نورون‌ها و سلول‌های گلیال پشتیبان هستند. بیش از ۸۶ میلیارد نورون در مغز وجود دارند و تعداد سایر سلول‌های مغز نیز عددی کم و بیش برابر با همین مقدار است. فعالیت مغزی به دلیل اتصالات بین نورونی و آزاد شدن ناقلان عصبی از آن‌ها، در پاسخ به پتانسیل عمل شکل می‌گیرد. نورون‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا مسیرهای نورونی، مدارهای عصبی و سامانه‌های شبکه‌ای را تشکیل دهند؛ نتیجه این ساختار، مداری است که براساس فرایند انتقال عصبی عمل می‌کند. مغز انسان
مغز بیش از ۲۰ درصد از انرژی مورد استفاده بدن انسان را، بیش از هر اندامی دیگر، مصرف می‌کند. در انسان، گلوکز موجود در خون منبع اصلی تأمین انرژی بیشتر سلول‌های بدن است و برای انجام عملکردهای طبیعی در بسیاری از بافت‌ها، از جمله مغز، حیاتی است. متابولیسم مغز به‌طور معمول به گلوکز خون به عنوان یک منبع انرژی متکی است، اما در زمان پایین بودن گلوکز خون (مانند ابتدای صبح، حین ورزش‌های استقامتی یا مصرف محدود کربوهیدرات)، مغز از اجسام کتونی و مقدار کمتری گلوکز به عنوان سوخت استفاده می‌کند؛ همچنین می‌تواند از لاکتات در حین ورزش برای تأمین انرژی خود استفاده کند. مغز گلوکز را به شکل گلیکوژن، در مقادیر بسیار کمتر نسبت به کبد و ماهیچه‌های اسکلتی، ذخیره می‌کند. اسیدهای چرب بلند زنجیر نمی‌توانند از سد خونی-مغزی عبور کنند، به همبن دلیل کبد آن‌ها را تجزیه کرده و اجسام کتونی تولید کند؛ با این حال، اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (به عنوان مثال اسید بوتیریک، پروپیونیک اسید و استیک اسید) و اسیدهای چرب با زنجیرهٔ متوسط (مانند اکتانوئیک اسید و هپتانوئیک اسید)، می‌توانند از سد خونی مغزی عبور کرده و توسط سلول‌های مغزی متابولیزه شوند. انسان
مغز در انسان به عنوان مرکز دستگاه عصبی، نقش اصلی کنترل سیستم عصبی خارجی را بر عهده دارد. مغز کنترل‌کننده فعالیت‌های سطح پایین و غیرارادی بدن مانند هضم و تنفس است و از طرفی وظیفه کنترل فعالیت‌های سطح بالا و خودآگاه مانند تفکر و استدلال را نیز بر عهده دارد. این فعالیت‌های شناختی مغز و همچنین نتایج رفتاری آن‌ها مبنای تحقیقات در علم روان‌شناسی را تشکیل می‌دهد. نورومورفیک
مهندسی نورومورفیک به دلیل ایده‌هایی که از دانش‌مان در مورد ساختار و عملکرد مغز می‌گیرد، برجسته می‌شود. مهندسی نورومورفیک آن‌چه را که در مورد عملکرد مغز می‌دانیم به سیستم‌های کامپیوتری ترجمه می‌کند. کار در این زمینه بیشتر بر روی تکرار ماهیت آنالوگ محاسبات زیستی و نقش نورون‌ها در شناخت متمرکز شده است. مغز انسان
مخچه توسط سه جفت از نوارهای عصبی به نام پایک‌های مخچه‌ای به ساقه مغز وصل شده‌اند. جفت پایک‌های فوقانی به میان‌مغز، جفت پایک‌های میانی به بصل النخاع و جفت پایک تحتانی نیز به پل مغزی متصل می‌شوند. مخچه شامل بخشی از بصل النخاعِ داخلی از جنس ماده سفید و یک قشر خارجی از جنس ماده خاکستری که غنی از چین‌خوردگی است. به نظر می‌رسد که لوب‌های قدامی و خلفی مخچه در هماهنگ‌کردن و هموار سازی حرکات پیچیده و لوب فلوکولوندولار نیز در حفظ تعادل نقش ایفا می‌کند گرچه که اختلاف نظرهایی در مورد عملکردهای شناختی، رفتاری و حرکتی آن وجود دارد. مغز انسان
اختلالات روانی مانند افسردگی، اسکیزوفرنی، اختلال دوقطبی، اختلال استرس پس از سانحه اختلال کم‌توجهی - بیش‌فعالی، اختلال وسواس فکری-عملی، سندرم تورت و اعتیاد، با عملکرد مغز ارتباط دارند. درمان اختلالات روانی ممکن است شامل روان‌درمانی، روانپزشکی، مداخله اجتماعی و بازیابی شخصی یا رفتاردرمانی شناختی باشد. مسائل اساسی و پیش آگهی‌های مرتبط بین افراد به‌طور قابل توجهی متفاوت است. مخچه
هر نیمه از مخچه، همان طرف بدن را کنترل می‌کند، از این نظر عملکرد مخچه مغایر عملکرد سایر بخش‌های مغز است، زیرا در اکثر موارد، هر قسمت از مغز، بخش مخالف (طرف مقابل) خود را در بدن کنترل می‌کند. اعمال عمده‌ای که مخچه انجام می‌دهد عبارتند از: ضایعات مخچه‌ای (ترمورها و آتاکسی ارثی) دارای یک سری علایم و نشانه‌ها می‌باشند که در مجموع به نام سندرم مخچه‌ای نامیده می‌شوند، علایم این سندرم عبارتند از: - هیپوتونی (ضعف عضلانی و کاهش تونیسیتهٔ عضلات) - intention Tremors (حرکات غیرارادی در نتیجهٔ انقباضات متناوب عضلات متقابل که توسط آزمایش‌های finger-nose و Hell-knee مشخص می‌شود) - Adiadochokinesia یا ناتوانی در انجام حرکات هم آهنگ و یکنواخت و سریع و مکرر نظیر سوپیناسیون و پروناسیون - دودوئک Nystagmus یا حرکات آونگی یا چرخی مداوم کرهٔ چشم - scanning speech (گویایی منقطع و با تقطیع سخن گفتن) - ataxic gait یا راه رفتن نامنظم و بی‌ثبات و لرزان - علایم دیگر نظیر زانوی آونگی (pendular knee) و حرکات جهشی و ارتجاعی ضایعات بخش میانی مخچه یا کرمینه باعث بی نظمی در وضعیت تعادلی بدن می‌شود، نظیر آتاکسی تنه‌ای (truncal ataxia) و ضایعات بخش جانبی مخچه یا نیمکره‌های مخچه‌ای باعث ناهماهنگی در حرکات ارادی بدن می‌شود. مهارت شناختی
عملکرد شناختی اشاره به توانایی‌های فرد برای پردازش (افکار) دارد که باید در یک فرد سالم باشد و به صورت «توانایی‌های یک فرد برای انجام فعالیت‌های مختلف ذهنی که بیشتر مرتبط با یادگیری و حل مسئله است.» تعریف می‌شود. به‌طور مثال مواردی همچون مهارت‌های کلامی، محیطی، روانشناختی و پردازش سریع می‌باشد معمولاً شناخت به چیزهایی مانند حافظه، توانایی یادگیری اطلاعات جدید، گفتار، درک مطالب نوشته شده، اشاره دارد. افزایش سن و بیماری ممکن است روی عملکرد شناختی تأثیر بگذارد و باعث از دست دادن حافظه و مشکل در انتخاب کلمات مناسب در حین صحبت کردن یا نوشتن شود. برای مثال، تصلب بافت چندگانه (MS) در نهایت می‌تواند باعث از دست رفتن حافظه، ناتوانی در درک مفاهیم و اطلاعات جدید و سرخوردگی کلامی شود. علوم اعصاب شناختی
مطالعات روی بیماران با ضایعه ­های مغزی و شناختی بخش مهمی از علوم اعصاب شناختی را تشکیل می­ دهد. آسیب هایی که در این مغز ها به وجود آمده باعث ایجاد یک تفاوت عظیم بین مغز های آسیب دیده و مغز هایی است که سالم هستند به خوبی و بدون هیچ مشکلی در حال کار کردن هستند. این آسیب ها باعث ایجاد تغییراتی در مدار های نورونی در مغز هستند و باعث می­ شوند تا در پروسه های پایه ای شناختی در عملکردشان مشکلی پیش بیاید و به خوبی کار نکنند. از این عملکرد های پایه ای میتوان به حافظه و یادگیری اشاره کرد. حافظه کاری
برخی محققان معتقدند ظرفیت حافظه کاری نشانگر کارآیی عملکرد اجرایی است، به ویژه توانایی حفظ بازنمایی‌های مربوط به وظایف چندگانه در مواجهه با اطلاعات بی ربط منحرف کننده. و به نظر می‌رسد که چنین وظایفی منعکس‌کننده تفاوت‌های فردی در توانایی تمرکز و حفظ توجه است، به ویژه هنگامی که رویدادهای دیگر برای جلب توجه عمل می‌کنند. هر دو حافظه کاری و عملکرد اجرایی به شدت، هر چند نه به‌طور انحصاری، به مناطق مغزی فرونتال وابسته هستند . قشر پیش‌پیشانی
در چند دهه گذشته، سیستم‌های تصویربرداری مغز برای تعیین حجم مغز و اتصالات عصبی استفاده شده‌است. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که کاهش حجم و ارتباطات لوب پیشانی با سایر مناطق مغز در بیماران مبتلا به اختلالات روانی مشاهده شده‌است و آنتی‌بیوتیک‌های قوی تجویز شده‌است. کسانی که تحت تأثیر عوامل استرس زا تکراری قرار گرفتند؛ خودکشی؛ کسانی که زندانی شده‌اند؛ مجرمان؛ جامعه شناسان؛ کسانی که مسمومیت با سرب را مبتلا می‌کنند؛ و مصرف‌کنندگان روزانه حشیش مذکر (تنها ۱۳ نفر مورد آزمایش قرار گرفتند). اعتقاد بر این است که حداقل برخی از توانایی‌های انسان برای احساس گناه یا پشیمانی و تفسیر واقعیت، وابسته به این است که قشر پیش‌پیشانی خوب کار کند. همچنین به‌طور گسترده‌ای اعتقاد دارد که اندازه و تعداد اتصالات در قشر پیش‌پیشانی به‌طور مستقیم به احساسات مربوط می‌شود، چراکه قشر پیش‌پیشانی در انسان نسبت به سایر حیوانات درصد بیشتری از مغز را اشغال می‌کند. و نظریه این است که با سه برابر شدن اندازه مغز در طول بیش از ۵ میلیون سال تکامل انسان، قشر پیش‌پیشانی شش برابر شده‌است است. رویکردهای بیزی برای عملکرد مغز
بسیاری از مطالعات نظری می‌پرسند که چگونه سیستم عصبی می‌تواند الگوریتم‌های بیزی را پیاده‌سازی کند. نمونه‌های آن کارهای Pogget , Zemel , Deneve , Latham , Hinton و Dayan است. جورج و هاوکینز مقاله ای را منتشر کردند که یک مدل از پردازش اطلاعات قشر به نام حافظه زمانی سلسله مراتبی را ایجاد می‌کند که مبتنی بر شبکه بیزی زنجیره‌های مارکوف است. آنها بیشتر این مدل ریاضی را به دانش موجود در مورد معماری قشر می‌پردازند و نشان می‌دهند که چگونه نورونها می‌توانند الگوهای خود را با استنباط سلسله مراتبی بیزی تشخیص دهند. ایکاگ
علاوه بر کاربردهای بالینی برای محلی سازی مناطق عملکردی جهت پشتیبانی از جراحی مغز و اعصاب ، نقشه برداری مغز عملکردی زمان حقیقی با ECoG برای حمایت از تحقیقات در مورد سوالات اساسی در علوم اعصاب توجه را جلب کرده است.به عنوان مثال ، یک مطالعه در سال 2017 مناطق موجود در مناطق پردازش صورت و رنگ را کشف کرد و دریافت که این مناطق زیرکانه کمک های ویژه ای به جنبه های مختلف بینایی می کند.مطالعه دیگری نشان داد که فعالیت با فرکانس بالا از 70 تا 200 هرتز منعکس کننده فرآیندهای مرتبط با تصمیم گیری گذرا و پایدار است.کارهای دیگر مبتنی بر ECoG رویکرد جدیدی را برای تفسیر فعالیت مغز ارائه داد ، که نشان می دهد هر دو قدرت و فاز به طور مشترک بر پتانسیل ولتاژ لحظه ای تأثیر می گذارند ، که مستقیماً تحریک پذیری قشر را تنظیم می کند.مانند کار برای رمزگشایی گفتار و موسیقی تصوری ، این دستورالعمل های تحقیقاتی شامل نقشه برداری عملکردی مغز زمان حقیقی نیز دارای پیامدهای عملی بالینی است ، از جمله جراحی مغز و اعصاب و سیستم های BCI. سیستمی که در بیشتر این نشریات نقشه برداری عملکردی زمان حقیقی استفاده شده است ، "CortiQ" میباشد. برای تحقیقات و کاربردهای بالینی استفاده شده است. علوم اعصاب شناختی
تکنولوژی جدید تصویربرداری از مغز، به خصوص fMRI و PET، به محققان اجازه این را می داد که استراتژی های تجربی روانشناسی شناختی را با کمک نگاه کردن به نحوه عملکرد مغز؛ رصد کنند. گرچه از این روش به عنوان یک روش نوین یاد می شود ( بیشتر این تکنولوژی های یاد شده در عصر معاصر تولید شده اند)، مبنا و پایه های این روش ها تا سال 1878 میلادی به عقب بر می گردد یعنی زمانی که برای اولین بار جریان خون را مرتبط با عملکرد مغز دانستند. آنجلو موسو، متخصص مغز و اعصاب ایتالیایی در قرن 19، پالس هایی که مغز یک انسان بالغ تحت عمل جراحی بود را مورد بررسی قرار داد و متوجه شد که هنگامی که بیمار اعمال ریاضی انجام می دهد این ضربان ها به صورت منطقه ای در مغز افزایش پیدا می کنند، پس نتیجه گرفت که جریان خون در مغز تابع دستورهایی است که مغز ارسال می کند. لوب‌های مغز
هر کدام از این نواحی پردازش بخشی از اطلاعاتی که از اندام‌های حسی می‌آیند را برعهده دارند؛ مثلاً اطلاعات بینایی در لوب پس سری (که در عقب جمجمه است) و اطلاعات شنوایی در لوب گیج‌گاهی پردازش می‌شوند. هر لوب ممکن است به مناطق دیگری که عملکردهای ویژه‌ای را کنترل می‌کند تقسیم شود. دانستن این که هر لوب مغزی به تنهایی فاقد عملکرد مطلوب است بسیار حائز اهمیت می‌باشد. مایع مغزی-نخاعی
غلظت چند جزء مهم مایع مغزی نخاعی دقیقاً با غلظت آن‌ها در مایع خارج سلولی سایر قسمت‌های بدن یکسان نیست. به علاوه، بسیاری از مولکول‌های درشت به مقدار ناچیزی از خون وارد مایع مغزی نخاعی یا مایعات میان بافتی مغز می‌شوند، در حالیکه همین مواد به آسانی وارد مایعات معمول میان بافتی بدن می‌گردند؛ بنابراین گفته می‌شود که سدهایی به نام سد خونی-مایع مغزی نخاعی (blood–cerebrospinal fluid barrier) و سد خونی-مغزی (blood-brain barrier) به ترتیب بین خون و مایع مغزی نخاعی، و خون و مایع مغزی وجود دارد. این سدها هم در شبکهٔ مشیمیه‌ای و هم در غشای مویرگ‌های بافتی تقریباً تمام نواحی پارانشیم مغز به جز برخی از نواحی هیپوتالاموس، غدهٔ پینئال(pineal gland)، و ناحیهٔ پوسترما (area postrema) وجود دارند؛ در این قسمت‌ها مواد به آسانی به درون فضاهای بافتی انتشار می‌یابند. سهولت انتشار در این نواحی از آن جهت مهم است که آن‌ها دارای گیرنده‌های حسی پاسخ دهنده به تغییرات مختلف مایعات بدن نظیر تغییرات اسمولالیته و غلظت گلوکز هستند، و نیز گیرنده‌هایی برای هورمون‌های پپتیدی تنظیم‌کنندهٔ تشنگی مانند آنژیوتانسین II. همچنین سد خونی-مغزی دارای مولکول‌های خاص ناقل است که انتقال هورمون‌هایی مانند لپتین را از خون به هیپوتالاموس تسهیل می‌کنند؛ در آنجا هورمون‌ها به گیرنده‌های خاص کنترل‌کنندهٔ اعمال دیگر نظیر اشتها و فعالیت دستگاه عصبی سمپاتیک متصل می‌شوند. کارکردهای اجرایی
فرایندهایی چون تمرکز، توجه، برنامه‌ریزی، کنترل افکار ورفتار، سازماندهی استدلال و حافظه که خاستگاه مغز است از جمله کارکردهای شناختی هستند که انسان به واسطه این فرایندها می‌تواند فعالیت‌های هوشمندانه داشته باشد. گاتری در پژوهشی که در سال ۲۰۰۹ انجام دادند وظایف زیر را به شرح ذیل مطرح کرد: کارکردهای اجرایی این وظایف را به کمک یک سری کارکردها و نیروهای مهم از جمله حافظه فعال، انعطاف‌پذیری، بازداری پاسخ، استدلال، برنامه‌ریزی و توجه انجام می‌دهد. مغز انسان
اندازه مغز و هوش افراد ارتباط قوی با هم ندارند. مطالعات تمایل دارند همبستگی‌های کوچک تا متوسط (به‌طور متوسط حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴) بین حجم مغز و IQ را نشان دهند. ثابت‌ترین ارتباط‌ها در لوب‌های فرونتال، گیجگاهی و آهیانه، هیپوکامپی و مخچه مشاهده می‌شود، اما اینها تنها مقدار نسبتاً کمی از واریانس در IQ را نشان می‌دهند، که خود فقط یک رابطه جزئی با هوش عمومی و عملکرد جهانی واقعی دارد. دستگاه عصبی
سامانهٔ عصبی سه وظیفه اصلی دارد: دریافت پیام‌های حواس، ترکیب داده‌ها و اعمال حرکات. این فعالیت‌های عصبی به‌طور کلی در سه حالت عصبی و شیمیایی و هورمونی و به دو جهت انجام می‌گیرند: تنظیم فعالیت‌های درونی بدن و تنظیم موقعیت جانور نسبت به محیط اطراف. البته در اغلب موارد، هر دو نوع تنظیم عصبی داخلی و خارجی با هم کار می‌کنند.دریافت حواس هنگامی اتفاق می‌افتد که بدن از راه نورون‌ها، گلیا و سیناپس‌ها به گردآوری اطلاعات و داده‌ها می‌پردازد. دستگاه عصبی از سلول‌های عصبی قابل تحریک و سیناپس‌هایی پایه‌ریزی می‌گردد که سلول‌ها را به یکدیگر یا به مراکز سراسری یا به دیگر نورون‌ها متصل می‌کنند. کارکرد این نورون‌ها بر پایه تحریک و بازدارندگی است. روش ارتباط میان سلول‌های عصبی است که تعیین‌کننده کارکرد آن‌ها می‌باشد. مغز انسان
تا سال ۲۰۱۷، کمتر از ۲۰۰۰۰ ژن کد کننده پروتئین در انسان بیان شد بود، و حدود ۴۰۰ مورد از این ژن‌ها، مختص مغز تشخیص داده شدند. داده‌هایی که در مورد بیان ژن در مغز ارائه شده‌است به تحقیقات بیشتر در مورد تعدادی از اختلالات کمک کرده‌است. به عنوان مثال، استفاده طولانی مدت از الکل، بیان ژنِ تغییر یافته و تغییرات خاص سلولی در مغز را نشان داده‌است که ممکن است به اختلال مصرف الکل وابستگی داشته باشد. این تغییرات در ترنسکریپتومیکس سیناپسی در قشر جلوی مغز مشاهده شده‌است و به عنوان عاملی برای وابستگی به الکل و همچنین سایر سوءمصرف‌های مواد دیده می‌شود. باور نادرست ده درصد از مغز
تاکنون چندین کتاب، فیلم و داستان‌های کوتاه، در رابطه با این باور نادرست تولید شده‌اند. برای مثال رمان زمینه تاریک The Dark Fields , و انطباق فیلم بی حد و حصر با آن رمان (که در آن به ۲۰٪ از کاربرد مغز نسبت به ۱۰٪ اشاره شده بود)، و نیز فیلم لوسی. در همه این آثار به مفهوم دسترسی به بقیه بخش‌های مغز توسط دارو یا انواع مواد اشاره شده‌است. شخصیت لوسی شخصی را به تصویر می‌کشد که توانایی‌های فزاینده خداگونه‌ای را با یکبار دسترسی به فراتر از ۱۰٪ به دست آورده‌است. هر چند این فیلم نشان می‌دهد که استفاده ۱۰ درصدی از مغز، جایگزین ظرفیت کلی مغز در یک زمان خاص است و استفاده بیشتر از ظرفیت مغز، منوط به استفاده بیشتر از دارو می‌باشد. رویکردهای بیزی برای عملکرد مغز
این زمینه از مطالعه، ریشه‌های تاریخی خود را در رشته‌های متعددی از جمله یادگیری ماشین، روان‌شناسی تجربی و آمار بایسیان دارد. در دهه ۱۸۶۰، با کار هرمان هلمهولتز در روان‌شناسی تجربی، توانایی مغز برای استخراج اطلاعات ادراکی از داده‌های حسی در قالب تخمین احتمالی مدل‌سازی شد. ایده کلی این است که سیستم عصبی نیاز به سازماندهی داده‌های حسی از دنیای خارج در یک مدل داخلی دقیق، دارد. نگاشت مغزی
در سال ۱۹۶۲ تحقیقات نگاشت مغزی در اوهایو آغاز شد و در بیمارستان Columbus state ادامه یافت. بیش از ۵۰۰ نمونه توسط دستگاه ثبت امواج الکتریکی مغز به وسیلهٔ برق با فرکانس بالا که توسط دولت آمریکا ثبت شده بود اسکن شدند. یک گزارش دقیق نگاشت مغزی توسط انستیتو حافظهٔ Battelle با نام «دریچهٔ تازه به مغز انسان» منتشر شد. ژورنال جامعهٔ پزشکی آمریکا نیز گزارشی در رابطه با این تحقیق منتشر کرد: " آیا دستگاه عصبی مبتنی بر دامنه است یا فرکانس؟". JAMA گزارش داده است: «یکی از نکاتی که اکثر نورولوژیست‌ها دربارهٔ آن توافق دارند، این است که دستگاه عصبی مبتنی بر دامنه است. اکنون یک نظریهٔ جدید دقیقاً نظری مخالف را ارائه می‌دهد، به این معنا که دستگاه عصبی مبتنی بر فرکانس است.» در نتیجهٔ تحقیقات نگاشت مغزی، روانپزشکان توانستند بیماری‌هایی مانند اپیلپسی، سایکوموتور اپیلپسی، توهم، و شیزوفرنی را به وسیلهٔ کاهش دادن فعالیت‌های عصبی در سیستم فعال سازی شبکه‌ای که در ساقهٔ مغز قرار دارد، درمان کنند. به علاوه، وظیفهٔ رویاپردازی و وظایف یکتای هر نیمکرهٔ مغز نیز مشخص شدند که این کشف بعدها به وسیله تولد دختری با یک نیمکره مغز نیز اثبات گردید. هماهنگی حرکتی
این فرضیه مطرح می‌کند که کنترلر (مغز) در فضای متغیرهای عنصری فعالیت می‌کند (به عنوان مثال چرخش‌های تقسیم شده درحرکات شانه، آرنج و مچ دست) و در فضای منیفولدها انتخاب می‌کند (مثلاً مقادیر زاویه ای را با توجه به موقعیت نهایی انتخاب می‌کند). این فرضیه تاییدمی‌کند که تغییرات همیشه در حرکات انسان نشان داده می‌شود و آن را به دو گونه دسته‌بندی می‌کند: ۱)تغییرپذیری بد و ۲)تغییرپذیری خوب. تغییرپذیری بد روی متغیرهای عملکردی مهم تأثیر می‌گذارد و به خطاهای بزرگ در نتیجه نهایی یک وظیفه حرکتی منجر می‌شود و یک تغییرپذیری خوب، وظیفه عملکردی را بدون تغییر نگه‌می‌دارد و نتیجه موفق را حفظ می‌کند. مغز مصنوعی
دلایل خوبی برای باور داشتن وجود دارد که، صرف نظر از استراتژی پیاده‌سازی، پیش‌بینی‌های انجام مغز مصنوعی در آینده نزدیک خوشبین هستند. به ویژه مغز (از جمله مغز انسان) و شناخت در حال حاضر به خوبی درک نمی‌شود، و مقیاس محاسبات مورد نیاز ناشناخته است. یکی دیگر از محدودیت‌های نزدیک مدت این است که تمام رویکردهای فعلی برای شبیه‌سازی مغز نیاز به سفارش مصرف انرژی بزرگتری نسبت به مغز انسان دارد. مغز انسان حدود ۲۰ را مصرف می‌کند W از قدرت در حالی که ابر رایانه‌های فعلی ممکن است تا مقدار ۱ استفاده کنید MW یا سفارش ۱۰۰٬۰۰۰ بیشتر. حافظه کاری
شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه عملکرد بهینه حافظه کاری با توانایی عصبی برای تمرکز توجه بر اطلاعات مرتبط با وظیفه و نادیده گرفتن حواس پرتی مرتبط است و بهبودهای مرتبط با تمرین در حافظه کاری به دلیل افزایش این توانایی‌ها است. تحقیقات، ارتباط بین ظرفیت حافظه کاری یک فرد و توانایی برای کنترل جهت‌گیری توجه به محرک‌ها در محیط را نشان می‌دهد. چنین کنترلی اشخاص را قادر می‌سازد به اطلاعات مهم برای اهداف فعلی خود توجه کنند و از محرک‌های بی ربط به هدف که به علت برجستگی حسی (مانند آژیر آمبولانس) توجه‌شان را جلب می‌کند دوری کنند. جهت دهی توجه به اهداف خود، وابسته به سیگنال‌های "بالا به پایین" از قشر پری-فرونتال (PFC) که پردازش در مناطق قشری پشتی را سوگیری می‌کند ناشی می‌شود. تصور می‌شود که توجه به محرک‌های برجسته بر اثر سیگنال‌های "پایین به بالا" ی به دست آمده از ساختارهای زیر قشری و قشرهای حسی اولیه است. توانایی رد کردن توجه "بالا به پایین" بین افراد متفاوت است و این تفاوت با عملکرد آن‌ها در یک آزمون حافظه کاری برای اطلاعات بصری قابل بررسی است. با این حال مطالعه دیگر، هیچ ارتباطی بین توانایی برتری گرفتن جلب توجه و اندازه‌گیری از ظرفیت کلی حافظه کاری پیدا نشد. حافظه کاری
ترکل کلینبرگ اولین کسی بود که تأثیر مفید آموزش شدید حافظه کاری را بر دیگر عملکردهای شناختی بررسی کرد. مطالعه پیشگامانه او نشان داد که حافظه کاری می‌تواند توسط آموزش در بیماران ADHD از طریق برنامه‌های کامپیوتری بهبود یابد. این مطالعه نشان داده است که یک دوره آموزش حافظه کاری طیف وسیعی از توانایی‌های شناختی و نمرات آزمون‌های IQ را افزایش می‌دهد. مطالعه دیگری از همان گروه نشان داده است که بعد از آموزش، فعالیت مغزی اندازه‌گیری شده مربوط به حافظه کاری در قشر پیشانی افزایش یافته‌است، این دامنه ای است که بسیاری از محققان آن را با کارکرد حافظه کاری مرتبط میدانند. در یک مطالعه نشان داده شده‌است که آموزش حافظه کاری چگالی گیرنده‌های دوپامین را در پره فرونتال و پاریتال (به ویژه DRD1 ) در افراد آزمون افزایش می‌دهد. با این وجود، کار بعدی با همان برنامه آموزشی موفق به تکرار اثرات مفید آموزش در عملکرد شناختی نشده‌است. خلاصه متا آنالیز از تحقیق با برنامه آموزشی کلینگبرگ تا سال 2011 نشان می‌دهد که این آموزش در بهترین حالت تأثیر ناچیزی بر تست هوش و توجه دارد هوش
محققان موفق به شناسایی دو خوشه ژنی شده‌اند که عامل هوش و توانایی شناختی مغز است؛ از طرفی این دو خوشه در صورت جهش می‌تواند منجر به بیماری صرع شود. مطالعات محققان کالج سلطنتی لندن نشان می‌دهد که دو خوشه ژنی به نام‌های M1 و M3، در هوش و توانایی‌های ذهنی از جمله حافظه، تمرکز، سرعت پردازش، استدلال و عملکرد اجرایی مؤثر هستند. این دو خوشه ژنی متشکل از صدها ژن هستند و تصور می‌شود که توسط به اصطلاح یک سوییچ مرکزی کنترل می‌شوند. مغز انسان
به وسیلهٔ همونکلوس حرکتی بخش‌های درگیرِ مغز در حرکت هر کدام از اندام‌های بدن را توصیف می‌کنند. واسط مغز و رایانه
تا کنون تحقیقات بسیاری روی میمون‌ها، خفاش و گربه انجام شده‌است که به اختصار به بعضی از آن‌ها اشاره شده‌است. از جمله حرکت دست رباتی توسط یک میمون در سال ۲۰۰۸ در دانشگاه پیتزبرگ(University of Pittsburgh Medical Center) یا حرکت نشانه گر موس روی صفحه فقط از طریق خواندن امواج عقلی میمون از پوسته سر عقل او و دادن فیدبک از طریق بینایی به حیوان (در این روش کم‌کم به حیوان می‌آموزند تا چگونه نشانه گر را روی صفحه کامپیوتر جابه‌جا کند). در سال ۱۹۶۹ در دانشگاه واشینگتن(University of Washington School of Medicine) نشان داده شد که میمون می‌تواند به راحتی کار کردن با یک دست رباتی را یاد بگیرد و در سال ۱۹۷۰ نیز نشان داده شد که اگر حیوان با دادن جایزه‌هایی تشویق شود می‌تواند الگوی عقلی خاصی را تولید کند. در دهه ۸۰ میلادی Apostolos Georgopoulos در دانشگاه جان هاپکینز نشان داد که رابطه‌ای ریاضی بین سیگنال‌های عقلی میمون رزوس (نوع خاصی میمون که در خیلی از مناطق زندگی می‌کند و عقل او تطبیق زیادی با عقل انسان دارد) و جهت حرکت دستهای او، بر اساس تابع کسینوس وجود دارد. او همچنین نشان داد که فعالیت‌های ارادی میمون را می‌توان توسط نورون‌هایی که در بخش‌های مختلف عقل میمون وجود دارد نیز ثبت کرد اما در هر لحظه فقط باید در یک نقطه این اندازه‌گیری انجام شود. البته این نتیجه‌گیری به دلیل محدودیت فیزیکی دستگاه‌های او بود. در دستگاه اعصاب میلیاردها نورون وجود دارند که پیام‌های عصبی را به صورت امواج الکتریکی ملایم منتقل می‌سازند. اما پیام‌های عصبی تنها از یک نورون به نورون دیگر منتقل نمی‌شوند. داندریت‌ها و انتهای آکسونها به چند شاخه منشعب می‌شوند و این شاخه‌ها با چندین نورون ارتباط پیدا می‌کنند، به‌طوری‌که هر نورون با چندین نورون مجاور مرتبط می‌گردد. تعداد ارتباطات نورونی در سراسر دستگاه اعصاب فوق‌العاده زیاد است. مسیرهای متفاوتی که هر پیام عصبی می‌تواند انتخاب کند تقریباً پایان ناپذیرند. اندیشه‌ها، احساسات و یادهای ما به عنوان الگوهای ویژه پیام‌های عصبی باقی می‌مانند و دائماً از طریق چند مسیر معین به عقل انتقال داده می‌شوند. هر پیام از میان میلیاردها آکسون و داندریت فقط یک مسیر خاص را انتخاب می‌کند. مغز انسان
هیپوتالاموس در دی انسفالون، در تنظیم بسیاری از عملکردهای بدن نقش دارد. عملکردها شامل تنظیم عصبی غدد درون ریز، تنظیم ریتم شبانه‌روزی، کنترل سیستم عصبی خودمختار، و تنظیم مایعات و مصرف غذا است. ریتم شبانه‌روزی توسط دو گروه سلولی اصلی در هیپوتالاموس کنترل می‌شود. هیپوتالاموس قدامی شامل هسته سوپراکیاسماتیک و هسته پره اپتیک بطنی جانبی است که از طریق چرخه‌های بیان ژن، یک ساعت شبانه‌روزی تقریباً ۲۴ ساعته ایجاد می‌کند. در روز شبانه‌روزی، یک ریتم اولترادیا کنترل الگوی خواب را به دست می‌گیرد. خواب یک نیاز ضروری برای بدن و مغز است و باعث بسته شدن و استراحت سیستم‌های بدن می‌شود. همچنین یافته‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد تجمع روزانه سموم در مغز در طول خواب حذف می‌شود. در هنگام بیداری مغز یک پنجم کل انرژی مورد نیاز بدن را مصرف می‌کند. خواب لزوماً این استفاده را کاهش می‌دهد و برای بازیابی ATP انرژی زا زمان می‌دهد. آثار کم خوابی نیاز مطلق به خواب را نشان می‌دهد. تحقیقات در زمینه تجربه نزدیک به مرگ
نظریه‌های فیزیولوژیک تمرکز بر توضیحات جسمی، بیولوژیکی یا دارویی برای NDE دارند، اغلب با تأکید بر فیزیولوژی مغز. متغیرهایی که مورد توجه قرار می‌گیرند و اغلب توسط محققان خلاصه می‌شوند، عبارتند از: هیپوکسی مغزی؛ هیپرکاربیا؛ اندورفین؛ سروتونین یا انتقال دهنده‌های عصبی مختلف؛ اختلال در عملکرد لوب گیجگاهی یا تشنج. گیرنده NMDA؛ فعال سازی سیستم لیمبیک؛ دارو؛ ایسکمی شبکیه؛ و فرآیندهای مرتبط با خواب سریع حرکت چشم (REM) یا پدیده‌های ایجاد شده در مرز بین خواب و بیداری. تصویربرداری فراصوت عملکردی
مغز از حدود 86 میلیارد نورون (یاخته های عصبی انگیزش پذیر) و تقریبا همان تعداد نوروگلی (یاخته های عصبی انگیزناپذیر) تشکیل شده است. همچنین هر کدام از این نورون­ها با بعضی از نورون­ های دیگر از طریق ساختاری زیستی به نام سیناپس در ارتباط می­باشد. در مغز میلیاردها نورون باهم در ارتباط­ اند و پیام­ های الکتریکی را به یکدیگر منتقل می­کنند. هر دسته از نورون ­ها در مغز فعالیت خاصی را انجام می­دهند و می توان آنها را به صورت شبکه های عصبی جداگانه ای در نظر گرفت که هر کدام برای انجام فعالیتی مشخص در طول زمان فرگشت پیدا کرده اند. برای مثال یک دسته به درد و یک دسته به حرکات , یک دسته به حس بویای و همین طور یک دسته به بینایی و... اختصاص داده شده اند البته باید خاطرنشان کرد که ساختار مغز خیلی پیچیده تر از این­ها می­باشد. هماهنگی حرکتی
یکی از تئوری‌های بدیهی برای این عملکرد وجود یک طرح هماهنگ است که زمان موردنیاز برای اجرای هر وظیفه جداگانه را محاسبه می‌کند و آن را با استفاده از یک مکانیزم فیدبک هماهنگ می‌کند. چندین ناحیه از مغز برای هماهنگی زمانی اندام‌های موردنیاز برای وظایف دودستی کشف شده‌است و این نواحی شامل premotor cortex (PMC), parietal cortex, مویرگ
مویرگ‌های مغز تنها مویرگهایی هستند که هیچ منفذی در سطح خود ندارند؛ تا بدین ترتیب خیلی از موادی که در متابولیسم سلول‌های مغزی نقش ندارند و همچنین میکروب‌ها نتوانند وارد مغز شوند. (ایجاد سد خونی – مغزی برای محافظت بیشتر از مغز) توجه کنید که گلوکز و اکسیژن به راحتی می‌توانند توسط پروتئین‌های ویژه از مویرگ‌های مغزی عبور کنند و به سلول‌های مغزی بروند. بیشتر مویرگها از ابتدا توسط دریچه‌ای از جنس بافت ماهیچه‌ای صاف حلقوی به سرخرگ متصل است. این دریچه که تحت فرمان نخاع می‌باشد، دارای دو نقش می‌باشد: هر مویرگ از انتها نیز توسط دریچه‌ای به سیاهرگ متصل و مربوط می‌شود. مغز
پردازش اطلاعات در صورت نیاز پاسخ ایجاد می‌کند. مغز از دو بخش خاکستری (شامل جسم سلولی و رشته‌های فاقد میلین) و بخش سفید (شامل رشته‌های میلین دار) ساخته شده‌است که ضخامت بخش خاکستری کمتر و بخش خاکستری پیرامون بخش سفید قرار دارد. علوم شناختی
مطالعات BCI بیشتر بر روی ابزارهای کاشته شده در مغز حیواناتی انجام شده‌است که دچار نقص حرکتی، بینایی یا شنوایی بوده‌اند، ولی در سال‌های اخیر در مورد انسان‌هایی که دچار نقص بینایی، شنوایی یا حرکتی شده‌اند نیز کاشت ابزار صورت گرفته‌است. طراحی این ابزارها بر اساس مطالعات علوم‌اعصاب شناختی صورت می‌گیرد. بر این اساس، مغز با ابزاری که بتواند از نظر دریافت و ارسال سیگنال‌ها به آن کمک کند سازگار می‌شود و بدین ترتیب، اندام‌های مصنوعی از طریق ابزارهای رایانه‌ای به نحوی کنترل می‌شوند که گویی توسط مغز کنترل شده باشند. هدف نهایی BCI آن است که مغز به رایانه وصل شود، به گونه‌ای که قابلیت‌های بیشتری از آن به‌دست‌آورد. مایع مغزی-نخاعی
سرعت طبیعی ساخت مایع مغزی نخاعی تقریباً ثابت است. به‌طوری‌که تغییرات ساخت مایع به ندرت عاملی برای کنترل فشار مایع است. در مقابل، عملکرد پرزها شبیه دریچه‌هایی است که به مایع و محتویات آن اجازه عبور آسان به درون خون سینوس‌های سیاهرگی را می‌دهند و در عین حال مانع از جریان برگشتی در جهت عکس می‌شوند. در حالت طبیعی این عمل دریچه‌ای پرزها اجازه می‌دهد زمانی که فشار مایع مغزی نخاعی به حدود ۱٫۵ میلی‌متر جیوه بالاتر از فشار خون سینوس‌های سیاهرگی رسید، مایع شروع به جریان به درون خون کند. از آن پس هرچه فشار مایع مغزی نخاعی بالاتر رود، دریچه‌ها بازتر می‌شوند، به‌طوری‌که در شرایط طبیعی فشار مایع مغزی نخاعی تقریباً هیچگاه بیش از چند میلی‌متر جیوه بالاتر از فشار سینوس‌های سیاهرگی مغز نیست. در مقابل گاهی اوقات در حالات بیماری، پرزها بر اثر ذرات بزرگ، فیبروز، یا حتی سلول‌های خونی زائد که در بیماری‌های مغزی به درون مایع مغزی نخاعی نشت کرده‌اند، مسدود می‌شوند. دستگاه عصبی
هم‌چنین، سلول‌های پوششی دیوارهٔ مویرگ‌های مغزی، فاقد منافذی هستند که در سایر بافت‌ها دیده می‌شود. در نتیجه بسیاری از مواد که در متابولیسم سلول‌های مغز نقشی ندارند و نیز میکروب‌ها معمولاً نمی‌توانند وارد مغز شوند. به این عامل حفاظت‌کننده سد خونی مغزی می‌گویند. نورون‌های دستگاه عصبی مرکزی به وسیلهٔ انواعی از سلول‌های غیرقابل تحریک که نوروگلی نامیده می‌شوند حمایت می‌شوند. مغز انسان
مغز دارای سه فرایند محافظتی به نام‌های جمجمه، مایع مغزی-نخاعی و سد خونی-مغزی است. جمجمه، مغز را از آسیب‌های احتمالی حفظ می‌کند، مایع مغزی-نخاعی، مغز را در استخوان جمجمه ثابت نگه می‌دارد و سد خونی-مغزی دارای مویرگ‌های پیوسته بوده و مغز را از جریان عمومی خون جدا می‌کند. با این حال، مغز هنوز هم در معرض آسیب، بیماری و عفونت قرار دارد. آسیب ممکن است توسط تروما یا فقدان تغذیه خونی ناشی از سکته باشد. مغز نسبت به اختلالات زوال آسیب‌پذیر است، این اختلالات شامل بیماری آلزایمر، MS و HAND می‌شود. تصور بر این است که بسیاری از بیماری‌های روانی مانند اسکیزوفرنی و افسردگی بالینی با بدعملکردی‌های مغزی مرتبط باشد. همچنین ممکن است مغز، محل تومورهای خوش‌خیم و بدخیم شود که عمدهٔ این تومورها از متاستاز سایر نقاط بدن ایجاد می‌گردد. واحد پردازش مرکزی
عملکرد یا سرعت یک پردازنده بستگی به فاکتورهایی از جمله سرعت ساعت (به‌طور کلی، به صورت مضرب‌هایی از هرتز داده می‌شود) و "تعداد دستورالعمل‌ها در هر کلاک" (instructions per clock, IPC) دارد، که مجموعاً با یکدیگر، معیار "تعداد دستورالعمل‌های انجام شده در هر ثانیه"(instructions per second, IPS) را تشکیل می‌دهند. بسیاری از مقادیر IPS گزارش شده، نشان دهند ی نرخ اجرای «حداکثری» بر روی توالی‌های دستورالعمل ساختگی با انشعابات معدود هستند، در حالیکه بار کاری واقعی، شامل ترکیبی از دستورالعمل‌ها و اپلیکیشن‌هایی می‌شود که مدت زمان اجرای برخی از آنها نسبت به بقیه بیشتر است. کارایی سلسله مراتب حافظه نیز به میزان زیادی روی کارایی پردازنده تأثیر می‌گذارد. این موضوع به ندرت در محاسبات میپس لحاظ شده‌است. به خاطر این مشکلات، تست‌های استاندارد مختلفی که معمولاً برای این هدف محک(benchmark) نامیده می‌شوند- همچون SPECint- ابداع شده‌اند، تا بتوانند کارایی واقعی را در موارد رایج اندازه‌گیری کنند. مغز انسان
داده‌های مربوط به ساختار و کارکرد مغز انسان از روش‌های آزمایشی گوناگون، بر روی حیوانات و انسان‌ها به دست می‌آید. اطلاعات بیماران مبتلا به ضربه و سکته مغزی اطلاعاتی در مورد عملکرد بخش‌هایی از مغز و اثرات آسیب مغزی ارائه کرده‌است. تصویربرداری عصبی برای تجسم مغز و ثبت فعالیت مغز و الکتروفیزیولوژی برای اندازه‌گیری، ثبت و نظارت بر فعالیت الکتریکی قشر مغز مورد استفاده قرار می‌گیرد. اندازه‌گیری‌ها ممکن است بر روی پتانسیل میدانی موضعی قشر مغز یا بر روی تنها یک نورون صورت پذیرد. از الکتروانسفالوگرام نیز برای ثبت فعالیت الکتریکی قشر مغز استفاده می‌شود؛ در این روش با استفاده از الکترودهایی که به صورت غیر مخرب روی پوست سر قرار دارد، سیگنال‌های ارسالی، ناشی از کارکرد مغز، ثبت و آنالیز می‌شود. خودآگاهی
از اواخر قرن بیستم، خودآگاهی برای اولین بار به حوزهٔ علوم اعصاب پا نهاده و به عنوان محصول عملکرد پیچیده سیناپسی در سلول‌ها عصبی مطرح شد. امروزه بیان می‌شود که برای داشتن دریافت‌های آگاهانه از محیط، سه رویداد مغزی رخ می‌دهد. در قدم اول، داده‌های حسی از اندام‌های مختلف از طریق تالاموس وارد کورتکس می‌شوند. سپس، این داده‌ها به مناطق منتقل شده و در آن جا پردازش می‌شوند. در نهایت نیز شکل‌گیری یک موج پس نورد به سمت مناطق پس سری کورتکس، یک تجربه آگاهانه را سبب می‌شود. یکی از راه‌های مطالعه خودآگاهی در علوم اعصاب، بررسی مکانیسم اثر داروهای بیهوشی است. با مصرف این داروها رویدادهای فیزیولوژیک قابل توجهی از جمله غالب شدن امواج دلتا در مغز (فرکانس ۰٫۵ تا ۴ هرتز)، به حداقل رسیدن نرخ تنفس، فشار خون، ضربان قلب و خون‌رسانی به کورتکس مغز، رخ می‌دهد. هم چنین در سطح سلولی، پتانسیل عمل و نقل و انتقالات ویزیکولی در سلول‌های عصبی متوقف می‌شود. با وجود در دست بودن تمامی این اطلاعات، نحوهٔ عملکرد این داروها در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. در ابتدا، عنوان شد که این داروها بر شبکه‌های عصبی موجود در کورتکس، سیستم لیمبیک و نخاع اثر گذاشته و به ترتیب، سبب از بین رفتن خودآگاهی، اختلال در حافظه و عدم تحرک می‌شوند؛ ولی بررسی رفتار پارامسی که یک ارگانیسم تک سلولی فاقد هرگونه سیناپس و شبکه عصبی است، موجب نقض این فرضیه شد. این موجود دارای عملکردهای شناختی ساده است که در حضور داروهای بیهوشی مهار می‌شود؛ لذا می‌توان نتیجه گرفت که محل اثر این داروها درون سلولی است. مطالعات فیزیک و شیمیایی فراتر بر روی ساختار انواع داروهای بیهوشی نشان داده‌است که این مواد هیدروفوب بوده و از طریق برهم کنش‌های واندروالس لاندنی و ابرهای الکترونی به مناطق غیرقطبی سلول متصل می‌شود. از جمله این مناطق می‌توان به غشاهای سلولی و پاکت‌های هیدروفوبیک داخل پروتئینی اشاره کرد. با توجه به این که استریوایزومرهای این ترکیبات قابلیت بیهوش‌کنندگی ندارند، می‌توان نتیجه گرفت که غشاهای سلولی، هدف این ترکیبات نیستند، چرا که غشاهای سلولی قابلیت تفکیک بین ایزومرها را ندارند؛ لذا می‌توان نتیجه گرفت که پاکت‌های هیدروفوبیک پروتئین‌ها محل اثر این داروها هستند. مطالعات پروتئومیکس انجام شده نشان داد که قرار گرفتن در برابر داروهای بیهوشی به صورت مزمن سبب افزایش بیان سه نوع پروتئین می‌شود. از میان این پروتئین‌ها می‌توان به توبولین، زیرواحد پروتئین میکروتوبول اشاره کرد. مطالعات دینامیک مولکولی بر روی توبولین‌ها نشان داد که در آن نُه سایت اتصال برای انواع داروهای بیهوشی وجود دارد. اغلب این سایت‌ها در محل اتصال آلفا و بتا توبولین واقع شده‌اند، جایی که بر اساس مطالعات محاسباتی موجود دارای ویژگی‌های کوانتومی است. مطالعات کوانتومی اخیر توسط راجر پنرز و ستوارت همروف نشان داده‌است که در محل اتصال زیرواحدهای آلفا و بتا توبولین، هشت آمینواسید تریپتوفان یک شبکه هیدروفوبیک را تشکیل می‌دهند. تریپتوفان‌های این شبکه در فاصله ۱۰ تا ۴۰ انگستروم نسبت به یکدیگر واقع شده و به همین دلیل قابلیت ها را دارند. به عبارتی، تریپتوفان‌ها، بوده و الکترون‌ها در این شبکه به صورت موجی منتقل می‌شوند. هم چنین وجود ساختارهای ایندولی در تریپتوفان‌ها سبب رزونانس الکترون در این شبکه و تأخیر درانتقال الکترون به مدت ۶۰۰ فمتوثانیه می‌گردد. مطالعات محاسباتی نشان می‌دهد که داروهای بیهوشی در اثر برهم کنش با این شبکه، سبب اختلال در تونل شدن الکترون شده و از بین رفتن موقتی خودآگاهی را منجر می‌شوند. شناخت محاسباتی
چیزی که در مورد این رابطه روشن است این است که مغز به صورت موضعی و تابعی کار می‌کند و تقریباً می‌توان گفت بخش‌های مختلف مغز رفتارهای متفاوتی را منجر می‌شوند. انعطاف‌پذیری عصبی
انعطاف‌پذیری عملکردی به توانایی مغز در تغییر و انطباق با ویژگیهای عملکردی سلولهای عصبی اشاره دارد. این تغییرات می‌تواند در پاسخ به فعالیت قبلی (انعطاف‌پذیری وابسته به فعالیت) برای به دست آوردن حافظه یا در پاسخ به سوء عملکرد یا آسیب نورون‌ها (انعطاف‌پذیری واکنش پذیر) برای جبران یک رویداد آسیب شناختی رخ دهد. در حالت دوم، عملکردها از یک قسمت مغز به قسمت دیگری از مغز منتقل می‌شوند که تقاضای تولید روندهای رفتاری یا فیزیولوژیکی را دارند. با توجه به اشکال فیزیولوژیکی انعطاف‌پذیری وابسته به فعالیت، از آنهایی که شامل سیناپس هستند، به عنوان انعطاف‌پذیری سیناپسی یاد می‌شود. تقویت یا تضعیف سیناپس‌ها که منجر به افزایش یا کاهش میزان شلیک سلول‌های عصبی می‌شود، به ترتیب تقویت طولانی مدت (LTP) و افسردگی طولانی مدت (LTD) نامیده می‌شوند، و آنها به عنوان نمونه‌هایی از انعطاف‌پذیری سیناپسی مرتبط با حافظه در نظر گرفته می‌شوند. مخچه یک ساختار معمول با ترکیبی از LTP / LTD و افزونگی در داخل مدار است که اجازه می‌دهد پلاستیک در چندین محل باشد. اخیراً واضح تر شده‌است که انعطاف‌پذیری سیناپسی را می‌توان با شکل دیگری از انعطاف‌پذیری وابسته به فعالیت مرتبط با تحریک پذیری ذاتی نورون‌ها، که به عنوان انعطاف‌پذیری ذاتی نامیده می‌شود، تکمیل می‌شود. این، به عنوان مخالفت با انعطاف‌پذیری هومواستاتیک لزوماً فعالیت کلی یک نورون را در یک شبکه حفظ نمی‌کند، بلکه به رمزگذاری خاطرات کمک می‌کند. مغز انسان
تکنیک‌های تصویربرداری عصبی کارکردی تغییراتی را در فعالیت مغز نشان می‌دهند که به عملکرد نواحی خاص مغز مربوط می‌شود. یکی از روش‌های اف‌ام‌آرآی است که نسبت به روش‌های پیشین چون مقطع‌نگاری رایانه‌ای تک‌فوتونی و برش‌نگاری با گسیل پوزیترون مزیت‌های بیشتری دارد که به استفاده از مواد رادیواکتیو نیاز ندارد و وضوح بالاتری از فعالیت‌ها و ساختارهای مغز ارائه می‌دهد. روش دیگر طیف‌نگاری کارکردی فروسرخ نزدیک است. این روش‌ها بر پاسخ همودینامیک متکی هستند و اطلاعاتی از مغز که با تغییرات جریان خون مرتبط اند نشان می‌دهند. تصویر برداری مغز در نگاشت از عملکردهای مناطق مختلف مغز بسیار مفید است و اطلاعات مهمی را در اختیار محققان قرار می‌دهد. دیگر روش تصویر برداری، fMRI حالت استراحت، به بررسی تعامل بخش‌های مختلف مغز در زمان استراحت (زمانی که فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد مانند خواب) می‌پردازد. این روش همچنین برای نشان دادن شبکه حالت پیش‌فرض نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. مغز انسان
تردید در مورد امکان تبیین مکانیکی اندیشه، رنه دکارت و اکثر فیلسوفان دیگر همراه با او را به سوی دوآلیسم سوق داد: این باور که ذهن تا حدی مستقل از مغز است. با این حال، همیشه یک استدلال قوی در جهت مخالف وجود داشته‌است. شواهد تجربی واضحی وجود دارد که نشان می‌دهد دستکاری‌های فیزیکی یا آسیب‌های مغزی (به‌عنوان مثال توسط داروها یا ضایعات، به ترتیب) می‌توانند ذهن را به روش‌های قوی و صمیمی تحت تأثیر قرار دهند. در قرن نوزدهم، مورد فینیاس گیج، کارگر راه‌آهن که توسط میله آهنی محکمی که از مغزش می‌گذشت مجروح شد، هم محققان و هم مردم را متقاعد کرد که عملکردهای شناختی در مغز متمرکز شده‌اند. با پیروی از این خط فکری، مجموعه وسیعی از شواهد تجربی برای ارتباط نزدیک بین فعالیت مغز و فعالیت ذهنی، اکثر دانشمندان علوم اعصاب و فیلسوفان معاصر را به ماتریالیست سوق داده‌است و معتقدند که پدیده‌های ذهنی در نهایت نتیجه یا قابل تقلیل به پدیده‌های فیزیکی هستند. باور نادرست ده درصد از مغز
بری گوردون، متخصص مغز و اعصاب، این باور را غلط دانسته و توصیف می‌کند: «ما از تمامی قسمت‌های مغز استفاده می‌کنیم و بیشتر قسمت‌های مغز اکثر اوقات فعال هستند.» محقق علوم اعصاب، بری بویرشتاین، هفت دلیل برای رد این باور بیان می‌کند: مغز انسان
ده جفت از دوازده جفت اعصاب مغزی مستقیماً از ساقه مغز خارج می‌شوند. ساقه مغز همچنین حاوی بسیاری از هسته‌های عصبی جمجمه و هسته‌های اعصاب محیطی و همچنین هسته‌هایی است که در تنظیم بسیاری از فرآیندهای ضروری از جمله تنفس ، کنترل حرکات چشم و تعادل نقش دارند. سازند مشبک، شبکه‌ای از هسته‌هایی با شکل‌گیری نامشخص، در داخل و در طول ساقه مغز وجود دارد. بسیاری از تنه عصبی، که اطلاعات را به و از قشر مغز به بقیه بدن منتقل می‌کنند، از ساقه مغز عبور می‌کنند. نسبت وزنی مغز و بدن
در جانوران تصور می‌شود هرچه که مغز بزرگتر باشد، وزن مغزی بیشتری برای وظایف شناختی پیچیده‌تر در دسترس خواهد بود. با این حال، جانوران بزرگ نیاز به نورون بیشتری برای شکل دادن بدن خود و کنترل عضلات ویژه دارند؛ بنابراین، نسبت نسبی به جای اندازهٔ مطلق مغز، مآخذ رتبه‌بندی جانوران می‌شود که بهتر با پیچیدگی‌های مشاهده‌شدهٔ رفتار جانور مطابقت دارد. رابطه بین نسبت جرم مغز به بدن و پیچیدگی رفتار کامل نیست، زیرا عوامل دیگر نیز بر هوش، تأثیر می‌گذارند مانند تکامل اخیر قشر مغزی و درجه‌های مختلف تأخیر مغزی که سطح کورتکس را افزایش می‌دهد، که به لحاظ مثبت در انسان به اطلاعات ارتباط دارد. البته استثنائاتی در این موارد ذکر شده وجود دارد؛ مواردی هست که جانور از تورم مغز رنج می‌برد که این حالت نسبت را در سطح بالاتری قرار می‌دهد، ولی هوش را تغییر نمی‌دهد. آنوکسی
اندام‌های حیاتی بدن مانند قلب و مغز و کلیه‌ها برای عملکرد نیاز به اکسیژن دارند و آنوکسی از عملکرد آنها جلوگیری می‌کند.این وضعیت به سرعت پیش رونده بوده و ظرف مدت کوتاهی (بسته به شرایط جسمی بیمار و علت وقوع آنوکسی) سبب آسیب منتشر و غیرقابل بازگشت سلول‌های مغز (مرگ مغزی) می‌شود؛ بنابراین درمان آن یک فوریت اورژانسی است. واسط مغز و رایانه
های مختلفی می‌توانند باعث صدمه دیدن سیستم عصبی عضلانی که عقل از طریق آن قادر به ایجاد ارتباط و اعمال کنترل به محیط خارج است، شوند. بیماری‌هایی از قبیل سختیدگی جانبی فروافتادگی عضلات، حمله به ساقه عقل، آسیب‌های عقلی-نخاعی، فلج عقلی، دش ماهیچگی و فلج چندگانه مثال‌هایی از انواع بیماری‌هایی هستند که مسیر عصبی کنترل عضلات در آن‌ها آسیب می‌بیند. در شرایط حاد بیماری، فرد مبتلا ممکن است تمام حرکات ارادی خود را از دست بدهد. حتی ممکن است حرکات چشم و تنفس که اعمالی غیرارادی هستند نیز امکان‌پذیر نباشد. به این‌گونه بیماران، اصطلاحاً نشانگان قفل‌شدگی گفته می‌شود. در غیاب روش‌هایی برای جبران فیزیولوژیکی آسیب‌های وارده در اثر این بیماری‌ها، سه انتخاب برای بازآفرینی عملکرد طبیعی بیماران وجود دارد: خصوصیتی که این رابط‌های عقل و کامپیوتر را از سایر وسایل ارتباطی مجزا می‌کند، عدم نیاز به حرکتی آشکار در بدن به منظور انتقال اطلاعات می‌باشد. بدین ترتیب در حالتی ایده‌آل شخص باید بتواند بی حرکت در جای خود نشسته و با تمرکز بر برخی افکار و تولید امواج عقلی مناسب منظور خود را بیان کند. با توجه به عدم امکان تحرک در برخی بیماران، اهمیت این موضوع بیشتر نمایان می‌شود. مطالعات متعددی نشان دهنده تأثیر فعالیت‌ها و تصورات ذهنی گوناگون بر امواج عقلی بوده‌اند. به عنوان مثال، توان باند آلفا در هنگام عملیات لفظی در نیمکره چپ نسبت به نیمکره راست کمتر می‌شود. این در حالی است که دربارهٔ عمل تصور دوران سه بعدی این موضوع برعکس است. به این پدیده اصطلاحاً عدم تقارن باند آلفا می‌گویند. به عنوان مثالی دیگر، تصمیم به حرکت می‌تواند یک ریتم خاص به نام ریتم میو را در سیگنال عقلی کاهش داده یا بلوکه نماید. زوال عقل با اجسام لویی
عملکرد اجرایی فعالیت‌های توجهی و رفتاری، حافظه و انعطاف‌پذیری شناختی را توصیف می‌کند که به حل مسئله و برنامه‌ریزی کمک می‌کند. مشکلات کارکرد اجرایی غالباً در فعالیت‌هایی که نیاز به تحلیل و سازماندهی دارند، ایجاد می‌شود، این اختلالات می‌تواند در عملکرد شغلی، ناتوانی در پیگیری مکالمات، مشکل در انجام چند کار یا اشتباهات رانندگی مانند قضاوت نادرست مسافت یا گم شدن ظاهر شود. علوم اعصاب محاسباتی
مدل‌های محاسباتی مربوط به عمل‌کردهای مغز رواج فراوانی یافته‌اند و روز بروز بر اهمیت آن‌ها افزوده می‌شود. انگیزه‌ها و علل این امر را باید در تولید سریع مجموعه‌های حجیم داده‌های تجربی از یک سو، و پیشرفت‌های عمده در حوزه‌های فناوری و علوم محاسباتی نظیر هوش ماشینی، کاوش در داده‌ها، پایگاه‌های داده‌ها، و ظهور رایانه‌های سریع و پر قدرت از سوی دیگر جستجو کرد. از سوی دیگر، علاوه بر رویکرد، مدل‌سازی‌های محاسباتی به‌طور خاص تر به مطالعه در کارکردهای عالی تر مغز در سطوح کلان (بیشتر مرتبط با فرایندهای شناختی و شبکه‌های نورونی) یا سطوح خرد (سطح تک نورونی) می‌پردازد. عملیات ذهنی
براساس «نظریهٔ ساختار خرد» (نظریه SI) جی. پی. گیلفورد، عملکرد یک فرد در آزمایش‌های هوش بستگی به توانایی‌های ذهنی یا عوامل هوشی او دارد. نظریهٔ ساختار هوش، متشکل از چندین توانایی‌های ذهنی است که در امتداد سه بُعد یعنی عملیات، محتویات و محصولات تنظیم شده‌اند. ساختار هوش شامل شش عملیات یا فرایندهای عمومی هوشمندانه است: شناخت توانایی فهم، درک، کشف و آگاه شدن از معلومات. حافظه و توانایی دریافت معلومات، نگهداری حافظه و توانایی بازیافت معلومات. تولید مختلف یعنی توانایی پیدا کردن چندین راه حل برای یک مسئله؛ خلاقیت. تولید همگرا، یعنی توانایی استنتاج تنها یک راه حل برای یک مسئله؛ پیروی از قاعده یا حل مشکلات. ارزیابی، یعنی توانایی داوری در مورد این که آیا معلومات صحیح، سازگار یا معتبر است یا خیر. ساختار هوش حاوی پنج حوزه گسترده معلومات است که هوش انسان شش عملیات را روی آن انجام می‌دهد: بصری، یعنی معلوماتی که از طریق دیدن اخذ می‌گردد. شنیداری، یعنی معلومات که از طریق شنیدن اخذ می‌گردد. حرکتی، یعنی معلومات که از طریق عمل اخذ می‌گردد. نمادین، یعنی معلوماتی که بگونه نماد یا نشانه دریافت گردیده و خود به تنهایی معنی نمی‌دهند. مانند نمادهای اعداد یا حروف الفبا. معنایی یعنی معلوماتی که بگونه واژه یا جملات، چه شفاهی، نوشتاری یا صامت در ذهن یک شخص، دریافت می‌گردند. رفتاری یعنی معلومات که از کارهای مردم دریافت می‌گردد. همانگونه که از نام آن پیداست، این بعد، نتایج اِعمال عملیات مشخصی که بر روی محتویات بدست می‌آیند را دربردارد. مدل ساختار هوش حاوی شش تولید است که به ترتیب افزایش پیچیدگیشان مرتب شده‌اند: واحدهای منفرد دانش. طبقات، مجموعه واحدهای دارای مشخصات مشترک. روابط، واحدهایی که از لحاظ تقابل یا پیوستگی، ترتیب یا شباهت باهم مرتبط هستند. نظام‌ها، چندین رابطه باهم ارتباط درونی پیدا کرده و ساختارها یا شبکه‌هایی را می‌سازند. تبدیلات: تغییرات، نگرش‌ها، مکالمات یا جهش در دانش. دلالت‌ها، یعنی پیشگویی‌ها، استنتاجات، پیامدها، یا پیشبینی‌های دانش. رویکردهای بیزی برای عملکرد مغز
به گفته فروستون: "انرژی آزاد در نظر گرفته شده در اینجا حاکی از تعجب ذاتی در هرگونه تبادل با محیط، تحت انتظارات کدگذاری شده توسط دولت یا پیکربندی آن است. یک سیستم با تغییر پیکربندی خود می‌تواند انرژی آزاد را به حداقل برساند تا روش نمونه برداری از محیط یا تغییر انتظارات خود را تغییر دهد. این تغییرات به ترتیب با عمل و ادراک مطابقت دارند و منجر به تبادل تطبیقی با محیطی می‌شوند که ویژگی سیستم‌های بیولوژیکی است. این روش درمانی حاکی از آن است که وضعیت و ساختار سیستم الگویی ضمنی و احتمالی از محیط را رمزگذاری می‌کند. " این بخش از تحقیقات به طرز قابل فهم توسط لایه باز در مقاله ای در سال ۲۰۰۸ در New Scientist خلاصه شده‌است که یک نظریه واحد در مورد عملکرد مغز ارائه می‌دهد. فروستون ادعاهای زیر راجع به قدرت توضیحی این نظریه مطرح می‌کند: "این مدل از عملکرد مغز می‌تواند طیف گسترده‌ای از جنبه‌های آناتومیکی و فیزیولوژیکی سیستم‌های مغزی را توضیح دهد؛ به عنوان مثال استقرار سلسله مراتبی مناطق قشر مغز، معماری‌های مکرر با استفاده از اتصالات رو به جلو و عقب و عدم تقارن عملکردی در این اتصالات. از نظر فیزیولوژی سیناپسی، انعطاف پذیری انجمنی را پیش بینی می‌کند و برای مدل‌های پویا انعطاف پذیری وابسته به سنبله. از نظر الکتروفیزیولوژی، این اثرات مزرعه گیرنده کلاسیک و خارج از کلاسیک و اجزای طولانی مدت تأخیر یا درون زا در پاسخ قشر برانگیخته را تشکیل می‌دهد. این کاهش می‌دهد پاسخ‌های رمزگذاری خطای پیش بینی با یادگیری ادراکی و بسیاری از پدیده‌ها مانند سرکوب تکرار، عدم تطابق عدم تطابق و P300 در الکتروانسفالوگرافی را توضیح می‌دهد. از نظر روانی، آن را برای ارتباط رفتاری از این پدیده فیزیولوژیکی، به عنوان مثال، به حساب چیدن برگ رسیده تنباکو، و تقدم جهانی است. " «نشان می‌دهد که استنباط ادراکی و یادگیری نسبت به به حداقل رساندن انرژی آزاد یا سرکوب خطای پیش بینی بسیار ساده است.» سندرم خستگی مزمن
اختلال عملکرد شناختی به دلیل تأثیر منفی آن بر عملکرد شغلی و اجتماعی، یکی از جنبه‌های ناتوان کننده CFS است. ۵۰ تا ۸۰ تخمین زده می‌شود که افراد مبتلا به CFS از نظر شناختی دارای مشکلات جدی هستند. علائم شناختی عمدتاً به دلیل کمبود توجه، حافظه و زمان واکنش است. توانایی‌های شناختی اندازه‌گیری شده در زیر مقادیر طبیعی پیش‌بینی شده‌است و احتمالاً بر فعالیت‌های روزمره تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، افزایش اشتباهات رایج، فراموش کردن کارهای برنامه‌ریزی شده یا مشکل در پاسخ دادن هنگام صحبت با آنها مشاهده می‌شود. سرعت پردازش اطلاعات ساده و پیچیده مستلزم داشتن حافظه کاری در مدت زمان طولانی، متوسط تا بسیار کم نقص دارند. این کمبودها به‌طور کلی با ادراکات بیمار سازگار است. به نظر نمی‌رسد توانایی‌های ادراکی، سرعت حرکتی، زبان، استدلال و هوش تغییر چشمگیری داشته باشد. هنگامی که وضعیت بهداشت ضعیف تری گزارش می‌شود، ادراک شخص از مشکلات شناختی خود اغلب بیشتر است. عملکرد بدنی بهتر در مبتلایان به CFS با مشکل بینایی و ادراکی و شکایات مربوط به پردازش زبان کمتری همراه است. تکامل مغز
نویسنده ارشد بروس لان و همکارانش در مرکز پزشکی هوارد هوگز در دانشگاه شیکاگو گفته‌اند که ژن‌های خاصی وجود دارند که اندازه مغز انسان را کنترل می‌کنند. این ژن‌ها همچنان در تکامل مغز ایفای نقش می‌کنند، بدین معنی است که مغز همچنان در حال تکامل است. محققان این مطالعه را با ارزیابی ۲۱۴ ژن که در رشد مغز نقش دارند، آغاز کردند. این ژن‌ها از انسان‌ها، بوزینه دم کوتاه که به انسان شباهت دارد، موش‌های صحرایی و موش‌های آزمایشگاهی به دست آمده‌است. مغز انسان
مغز به‌طور کامل درک نشده‌است و تحقیقات بر روی آن همچنان در حال انجام است. امروزه دانشمندان علوم اعصاب و محققانی از رشته‌های دیگر، چگونگی کارکرد مغز انسان را مطالعه می‌کنند. مرزهای بین تخصص‌های علوم اعصاب، عصب‌شناسی و سایر رشته‌ها مانند روانپزشکی، دیگر وجود ندارد زیرا همه آنها بخشی از پژوهش‌های بنیادی مرتبط با علوم اعصاب به‌شمار می‌آیند که به بررسی فرایندهای موجود در مغز می‌پردازد. پل مغز
پل مغزی محدب است و در آن عناصر زیر وجود دارد: پل مغزی با اثر بر بصل‌النخاع میزان دم را کنترل می‌کند. همچنین در تنظیم خواب و ترشح اشک و بزاق هم نقش دارد. انعطاف‌پذیری عصبی
دانشمندان علوم مغز و اعصاب زمانی تصور می‌کردند که انعطاف‌پذیری عصبی فقط در دوران کودکی بروز می‌کند، اما تحقیقات در نیمه دوم قرن بیستم نشان داد که بسیاری از جنبه‌های مغز حتی تا بزرگسالی نیز قابل تغییر هستند (یا «منعطف» هستند). با این حال، مغز در حال رشد درجه بالاتری از انعطاف‌پذیری نسبت به مغز بزرگسالان را نشان می‌دهد. انعطاف‌پذیری وابسته به فعالیت می‌تواند پیامدهای قابل توجهی در رشد سالم، یادگیری، حافظه و بهبودی از آسیب مغزی داشته باشد. چرخش ذهنی
مطالعات تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) از فعال شدن مغز در جریان چرخش ذهنی همواره نشان دهنده فعالیت فزاینده لوب آهیانه‌ای، به ویژه شیار درون-آهیانه‌ای بود. که بسته به سختی وظیفه مورد نظر داشت. به‌طور کلی، به هر اندازه که زاویه چرخش بزرگتر باشد به همان اندازه فعالیت مغز هنگام آزمایش بیشتر می‌شود. البته این فعالیت فزاینده مغز معمولاً طویل تر شدن مدت زمان اتمام آزمایش و نرخ بالاتر اشتباه را به همراه دارد. محققین استدلال نموده‌اند که افزایش در فعالیت‌های مغزی، افزایش در مدت زمان اتمام فعالیت و افزایش در درصد اشتباه نشان می‌دهد که یک تناسب میان سخت بودن وظیفه و زاویه چرخش وجود دارد. قشر خلفی‌جانبی پیش‌پیشانی
یک عملکرد مهم بخش دی‌ال‌پی‌اف‌سی، کارکردهای اجرایی مانند ، ، برنامه‌ریزی، مهار و استدلال انتزاعی است.اما دی‌ال‌پی‌اف‌سی به‌صورت منحصربه‌فرد مسئول عملکردهای اجرایی نیست. تمامی فعالیت‌های ذهنی نیازمند مدارهای اضافی قشری و زیرقشری هستند که با بخش دی‌ال‌پی‌اف‌سی در ارتباط هستند. بخش دی‌ال‌پی‌اف‌سی هم‌چنین یکی از بالاترین سطح‌های نواحی قشری مغز است که در ، مقررات و سازمان‌دهی حرکتی درگیر است. هوش هیجانی
ابتدایی‌ترین بخش مغز در تمام گونه‌های عصبی شان، ساقه مغز است که قسمت فوقانی نخاع شوکی را احاطه کرده‌است. ریشهٔ مغز، اعمال حیاتی ابتدایی مانند تنفس و سوخت و ساز اندام‌های دیگر بدن را تنظیم می‌کند و کنترلِ واکنش‌ها و حرکات قالبی را بر عهده دارد. نمی‌توان گفت که این مغزِ ابتدایی، فکر می‌کند یا قدرت یادگیری دارد؛ بلکه بیشتر مجموعه‌ای از تنظیم‌کننده‌های از قبل برنامه‌ریزی شده‌است که بدن را آن‌گونه که باید به حرکت وامی‌دارد و به گونه‌ای واکنش نشان می‌دهد که ادامه حیات را ممکن سازد. بحث در مورد مغز بزرگ
نام کتابی در مورد علوم اعصاب است که توسط جان داولینگ استاد دانشگاه هاروارد نوشته شده است این کتاب به ۹۸ زبان ترجمه شده چاپ اول کتاب سال ۲۰۰۴ و بعد ۲۰۰۷ دوباره تجدید چاپ شد در ایران این کتاب توسط جواد رامزانی ترجمه شده است اینکه شخصیت ، هوش و رفتار ما به احتمال زیاد توسط محیط ما شکل بگیرد یا برنامه نویسی ژنتیکی ما باشد ، به سادگی یک سوال بیکار برای محققان امروزی نیست. برای درک نقش تعیین کننده ای که محیط و ژن ها در هر بازی دارند عواقب عظیمی دارد. نحوه پرورش و تربیت فرزندانمان ، نحوه برخورد با بیماریها یا شرایط مختلف روحی ، چگونگی مراقبت از سالخوردگان - این فقط برخی از موضوعاتی است که با درک بهتر پیشرفت مغز می توان آنها را آگاه کرد. بازتوانی شناختی
همچنین امروزه به‌طور وسیع از روش‌های بازتوانی شناختی برای ارتقاء سلامت، استعدادیابی و افزایش عملکرد دانش آموزان، ورزشکاران، مدیران و .. در حیطه‌ها و در سنین مختلف استفاده می‌شود. روش‌های بازتوانی شناختی کمک می کننند تا با کمک ابزارهای کامپیوتری با نقاط ضعف و قوت مغز فرد به‌طور جامع آشنا شد و به تقویت کارکرد مغز پرداخت. در واقع مغز در این روش‌ها کاملاً نقش فعال را دارد و به سمت خود تنظیمی هدایت می‌شود. سامانه پاداش مغز
پس از نزدیک به ۵۰ سال تحقیق دربارهٔ پاداش تحریک مغزی، متخصصان تأیید کرده‌اند که ده‌ها مکان در مغز تحریک منحصر به فرد خود را حفظ خواهند کرد. این مناطق شامل هیپوتالاموس جانبی و شاخه‌های پیشانی داخلی هستند. تحریک در این مناطق باعث فعال شدن فیبرهایی می‌شود که مسیرهای صعودی را شکل می‌دهند. مسیر صعودی شامل مسیر دوپامینی مزولیمبیک است که از ناحیهٔ تگمنتوم شکمی تا هستهٔ اکامبنس می‌باشد. توضیحات متعددی وجود دارد که نشان می‌دهد به چه دلیل مسیر دوپامینی مزولیمبیک به عنوان بخش مرکزی در مدارات مربوط به پاداش می‌باشد. اول از همه اینکه زمانیکه حیوانات در یک شبیه‌سازی که در آن یک الکترود به ناحیهٔ پاداش مغز آن‌ها وصل شده‌است شرکت می‌کنند، افزایش قابل توجهی در انتشار دوپامین از مسیر مزولیمبیک مشاهده می‌شود. مورد دوم، آزمایش‌ها به‌طور مداوم نشان می‌دهند که پاداش‌های وابسته به تحریک مغز موجب تقویت مسیرهایی می‌شوند که به صورت طبیعی توسط پاداش‌های طبیعی (اعتیاد رفتاری) فعال می‌شوند و پاداش با دارو یا با استفاده از الکترودهای وصل شده به ناحیه‌های پاداش مغز باعث ایجاد یک فعالسازی قوی تر در مکانیسم مرکزی پاداش می‌شود زیرا در این حالت مرکز مربوط به پاداش به صورت مستقیم تحریک می‌شود در حالیکه در پاداش‌های طبیعی این تحریک از طریق دستگاه عصبی پیرامونی می‌باشد. مورد سوم اینکه، زمانی که حیوانات از مواد مخدر استفاده می‌کنند یا در رفتارهای وابسته به پاداش‌های طبیعی از جمله خوردن غذا یا برقراری رابطهٔ جنسی شرکت می‌کنند، ترشح مشخصی از دوپامین در درون هستهٔ اکامبنس وجود دارد. اگرچه، دوپامین تنها ترکیب پاداش در مغز نمی‌باشد.