introductie cognitieve psychologie

• Empedocles (WWW)

400v.C., Griekse filosoof, vragen over visuele waarneming, emissietheorie

Emissietheorie, wie en wat?

Empedocles: we kunnen de buitenwereld waarnemen doordat onze ogen een innerlijk vuur bevatten dat naar buiten straalt -> doet objecten oplichten

Alhazen (WWW)

Arabische veelkundige, merkte de fouten in de theorie van Empedocles op, hij vormde op basis van de emissietheorie de imissietheorie

Imissietheorie

Alhazen: Objecten weerkaatsen licht in onze ogen en daaruit komt visuele perceptie voort. We nemen op passieve wijze signalen uit de buitenwereld waar. Vormt vandaag nog steeds de basis voor onze kennis over de werking van het oog

Associativisme

sensorische waarnemingen worden op 1 of andere wijze aan elkaar gelinkt, samen met al bestaande geheugensporen en ideeën worden op deze manier associaties gevormd, die de basis vormen voor complexere concepten

Pavlov welke conditionering

klassieke conditionering

• Thorndike welke conditionering

operante conditionering (straffen en belonen)

• Verschil klassieke en hedendaagse visie op waarneming

vroeger: alleen bottom-up -> we zijn passieve waarnemers van omgevingsprikkels, nu: zowel bottom-up als top-down -> actieve waarnemers

• Kahneman processen in cognitie

2 verschillende processen in cognitie:

1. Systeem 1: snel en onbewust

2. Systeem 2: traag en nauwkeurig

• Primingeffect

de verwerving van een woord gaat veel sneller als we kort daarvoor een gerelateerd woord hebben gezien

Einstellung

wanneer we ons instellen om een complex probleem op te lossen, zullen we te veel achter een simpel probleem zoeken, waardoor we de simpele oplossingen meteen afschrijven

• Diverse namen voor het vakgebied (4) + betekenissen

1. Psychologische functieleer: studie van menselijk gedrag

2. Experimentele psychologie: werd vervangen door "functieleer", ook andere disciplines in de psychologie zijn experimenteel

3. Psychonomie: benadrukt kwantitatief karakter + vaststellen van wetmatigheden in ons gedrag

4. Cognitieve psychologie: vermogen tot kennisverwerking en informatieverwerking

• Stadia van wetenschapsbeoefening

1. Formuleren mogelijke theorie

2. Hypothese opstellen

3. Experiment opzetten

4. Theorie goed: behouden, theorie niet goed: verwerpen of aanpassen

• Wat onderscheidt cognitieve psychologie van andere psychologische disciplines

focus op enerzijds de basisprocessen van het denken en doen en anderzijds op de experimentele methode

Convergerende operaties

verschillende methodes, ieder met hun eigen sterktes en zwaktes, leveren consistente resultaten -> we kunnen een beeld vormen van de werking van een cognitief proces

• Welk jaar wordt beschouwd als start vd psychologie en waarom

1879: Wilhelm Wundt doet eerste officiële laboratorium aan Leipzig

Waarop bouwde Wilhelm Wundt verder en welke vraag stelde hij?

bouwde voort op Weber en Fechner, vraag: 'wat is de essentie van bewuste ervaring?'

Weber en Fechner

psychofysische methode om wetmatigheden in onze visuele waarneming vast te stellen -> Weberfractie

Jules Van Biervliet

Eerste labo experimentele psychologie aan UGent: 1890-1891

• Gerard Heymans

richtte psychologisch labo op aan UGroningen: 1890-1891

• Introspectie

een methode waarbij een proefpersoon op een zo gestructureerd mogelijke wijze moet proberen een subjectieve ervaring te beschrijven -> vaak ontoereikend om de gezochte essentie van een bewuste ervaring te achterhalen

• Structuralisme

structurele benadering van de mens die veel bezig is met introspectie

• Behaviorisme

Het bestaan van een stimulus respons relatie. Ontstaan als reactie op het structuralisme. Waren tegen introspectie. Ze wilden mentale processen uit de wetenschap verbannen en enkel kijken naar strikt waarneembaar en observeerbaar gedrag -> geen black box

Watson

Stelde dat psychologie vooral de studie van menselijk gedrag dient te zijn en dat dit gedrag onder strikt gecontroleerde omstandigheden bestudeerd dient te worden, men moet niet speculeren over mentale processen

• Wanneer start van cognitieve revolutie

jaren 50

Waarom cognitieve revolutie in jaren 50

behaviorisme begon invloed te verliezen omdat ze er steeds minder in slaagden gedrag te verklaren. Ook werden de eerste computers uitgevonden die als metafoor voor menselijke informatieverwerking gingen functioneren

• Belangrijke ontwikkelingen in cognitieve revolutie

1. Computermetafoor

2. Spatiale navigatie en cognitieve kaart

3. Capaciteit korte termijn geheugen

4. Computermodel probleemoplossing

5. Conceptvorming vanuit cognitief perspectief

• Belangrijke ontwikkelingen in jaren 70

1. Mentale representatie theorie

2. Biases beïnvloeden onze beoordelingen en beslissingen

3. Model van ons werkgeheugen geformuleerd

4. Nieuwe ideeën over de neurale basis van aandacht

• Waar zorgde de opkomst van cognitieve neurowetenschappen voor

computermetafoor verliest oorspronkelijke invloed

Waarom verliest computermetafoor invloed tijdens opkomst van cognitieve neurowetenschappen

1. Discrepantie tussen taken waar computer goed in is en waar mensen goed in zijn

2. Cognitieve functies zijn onlosmakelijk verbonden met lichaamsfuncties

3. Cognitieve neurowetenschap stelt ons in staat om de relatie tussen hersenen en cognitie beter te bestuderen

Psychofysiologie belangrijke onderzoekslijnen

invloed van cognitieve processen op hartritme, de huidgeleiding en de pupildiameter

Op welk gebied vonden de meest invloedrijke ontwikkelingen in de psychofysiologie plaats

EEG-metingen -> veel bijgedragen in jaren 60-70 aan onze kennis over aandacht

Multidisciplinaire benadering

lokalisatie van hersenfuncties door middel van een groot scala aan hersenscantechnieken, samenwerking tussen: cognitief psychologen, neuropsychologen, cognitieve neurowetenschappers, informatici, linguïsten, fysici en filosofen

Replicatiecrisis in de psychologie

besef dat er een groot probleem was ontstaan in de wijze waarop wetenschap werd beoefend:
• selectieve publicatie
• p-waarde hacking
• te sterke focus op innovatief onderzoek
• te weinig replicaties van bestaande studies

3 redenen dat wetenschappelijke tijdschriften studies weigeren en ze dus niet erkend worden

1. Grote fouten

2. Wetenschappelijke reden: methode die gebruikt word om te testen of een experiment een effect heeft opgeleverd -> nulhypothese

3. Niet-wetenschappelijke reden

4 pijlers van de cognitieve psychologie

1. Cognitief gedragsonderzoek

2. Cognitieve neurowetenschappen

3. Neuropsychologie

4. Computationeel modelleerwerk

Belangrijkste uitdaging cognitief gedragsonderzoek

taken ontwikkelen die puur zijn -> mogen geen mix van verschillende processen bevatten

Sterktes cognitief gedragsonderzoek

1. Heeft basis gevormd voor ons begrip van menselijke cognitie

2. Cognitieve neuropsychologie heeft zich pas kunnen ontwikkelen nadat er hierdoor duidelijkheid ontstond over welke stoornissen theoretisch relevant zijn

3. Basis voor ontwikkelingen in cognitieve neurowetenschappen

Zwaktes cognitief gedragsonderzoek

1. Labogedrag kan sterk afwijken van dagelijks leven
   → gegevens moeilijk te generaliseren naar dagelijks leven

2. Kunnen enkel reactietijd en correctheid meten
   → enkel indirecte evidentie voor onderliggende cognitieve processen

3. Theorieën vaak heel vaag beschreven
   → kunnen moeilijk zeer specifieke predicties voor vervolgonderzoeken te genereren

4. Resultaten van een bepaalde taak/paradigma zijn heel erg specifiek
   → generaliseren nauwelijks naar andere experimenten = paradigmaspecificiteit

Herman von Helmholtz

eerste die er in slaagde de snelheid van een zenuwimpuls te meten

2 methoden om mentale chronometrie te meten

1. Substractiemethode

2. Additieve-factorenmethode

Substractiemethode

in 1ste experimentele conditie wel beroep te doen op het proces dat gemeten moet worden, in de 2de conditie niet
→ gemiddelde reactietijden van 2de conditie aftrekken van die van de 1ste conditie

Additieve-factorenmethode

slechts 1 taak die beroep doet op alle cognitieve processen waar de onderzoeker in geïnteresseerd is
→ tijdsduur kan geschat worden door 1 specifieke component van de taak te manipuleren

Computationeel modelleren

computerprogramma's die intelligent gedrag nabootsen
→ streeft om problemen op te lossen op de manier die overeenkomt met menselijke cognitieve processen

2 vormen van computationeel modelleren

1. Productiesysteem (oudste)

2. Neurale netwerken

Productiesysteem

zijn zelf in staat om productieregels aan te maken wanneer het programma nieuwe situaties tegenkomt
→ zijn dus in staat om te leren.
Het heeft ook een werkgeheugen
→ kan info tijdelijk opslaan

Productieregels

geven aan wat het programma moet doen wanneer er aan bepaalde voorwaarden voldaan is
→ "als-dan" zinnen (bv: ALS het licht rood is, DAN moet je op de rem drukken)

General problem solver

een van de belangrijkste computersystemen dat gebaseerd is op productieregels
→ ontwikkeld om probleemoplossingsstrategieën te genereren

Neuronale netwerken

bestaan uit simpele eenheden die met elkaar verbonden zijn → knopen → variabele die verschillende actiewaarden kan aannemen → iedere knoop is met een andere verbonden → verbindingen zijn activerend of inhiberend

Lagen van neuronaal netwerk

1. Inputlaag: stimulus wordt gecodeerd in vorm van activatiepatroon

2. Outputlaag: representeert een antwoordpatroon

3. Tussenlagen: inputpatroon wordt naar intermediair activatiepatroon getransformeerd

Cognitieve architecturen

computationeel model dat tracht een algemene beschrijving van de mens als geheel te geven

Cognitieve neuropsychologie

bestuderen gedrag dat wordt vertoond door patiënten met hersenbeschadiging
→ kan ons veel leren over normale cognitieve functies

Back-propagation

verschil tussen correcte output en gegeven output berekend en op basis daarvan worden vanaf de outputknoop alle verbindingen in het netwerk zodanig aangepast dat er een betere match ontstaat

Genetisch algoritme

een aantal variaties van het netwerk maken met steeds kleine variaties in de gewichten tussen knopen

Belangrijke assumpties van de cognitieve neuropsychologie

1. Functionele modulariteit

2. Anatomische modualriteit

3. Aftrekbaarheid

4. Functionele architectuur is uniform over individuen

Functionele modulariteit

het cognitieve systeem bestaat uit veel onafhankelijke functionele modules, die elk op zich domeinspecificiteit vertonen

Anatomische modulariteit

iedere functionele module is gelokaliseerd in een specifiek gebied in de hersenen

Aftrekbaarheid (neuropsychologie)

hersenbeschadiging kan alleen specifieke functionele modules of verbindingen tussen modules aantasten
→ patiënten kunnen geen nieuwe modules aanmaken ter compensatie

Dissociaties

deze vinden is 1 van de belangrijkste middelen om cognitieve processen te begrijpen vanuit hersenschade

Hoe dissociatie vaststellen?

wanneer een patiënt normaal presteert op de ene taak, maar een veel mindere prestatie laat zien op tweede taak
→ bv: normale score op taaltaak, slechte score op wiskunde taak → we kunnen vermoeden dat er een sterke deficiëntie is op rekenvlak

Dubbele dissociatie

kunnen we vinden door een 2de patiënt, met een verschillende stoornis, dezelfde taken te laten uitvoeren
→ bv: de 2de patiënt heeft de omgekeerde resultaten van de eerste → concluderen dat er substantiële verschillen zijn tussen taal en rekenen

Probleem dubbele dissociatie

kan resulteren in een overschatting van de modulariteit
→ bv: we weten niks over het spijsverteringssysteem, sommige mensen zijn allergisch aan pruimen en andere aan pinda's → dan zouden we kunnen veronderstellen dat ze door verschillende systemen verteerd worden

Cognitieve neurowetenschappen

gebruiken het brein niet als middel om cognitie te begrijpen, maar om de wisselwerking tussen cognitie en de hersenen te begrijpen

Werking van het brein op non-invasieve manieren in kaart brengen

1. EEG: elektromagnetische signalen die de hersenen produceren meten

2. MRI: verandering in doorbloeding van het hersenweefsel te meten

Technieken van cognitieve neurowetenschappen

1. Positronemmissietomografie (PET)

2. Megnetic resonance imaging (MRI)

3. MEG

4. TMS

5. EEG

Positronemissietomografie (PET)

meten van glucose-opname in verschillende hersengebieden
→ vast stellen waar in de hersenen de activiteiten toeneemt ten gevolge van cognitieve activiteiten

Magnetic resonance imaging (MRI)

Werkt op basis van magnetische- en radiopulsen en is ook instaat om zuurstofopname in de hersenen te meten
→ bepalen welke gebieden in de hersenen actiever worden ten gevolge van cognitieve processen

Spatiale en temporele resolutie

belangrijk criterium om te kiezen welke techniek best gebruikt wordt in de cognitieve neurowetenschappen

→ spatiaal = waar

→ temporeel = wanneer

Spatiale resolutie

geeft nauwkeurigheid weer waarmee een techniek kan vaststellen waar in het brein activatieveranderingen optreden

Temporele resolutie

geeft aan hoe nauwkeurig de techniek kan vaststellen wanneer in het brein een activatieverandering optreedt

Beperkingen technieken cognitieve neurowetenschappen

1. Meeste technieken zijn correlationeel van aard
   → geen oorzaak vaststellen, enkel verband

2. Nog geen adequate statistische methodes ontwikkeld
   → kanskapitalisatie

4 algemene principes die we bespreken

1. Associatie

2. Adaptatie

3. Integratie

4. Predictie

Stochastisch

aan ieder object dat in het model van onze omgeving gerepresenteerd wordt, wordt een zekere waarschijnlijkheid toegekend

Signaaldetectietheorie

een methode die ons in staat stelt het verschil tussen betekenisvolle informatiedragende patronen en betekenisloze ruispatronen te detecteren

Volume hersenen

1 dm³

Hoeveel neuronen in hersenen

100 miljard

Hoeveel gliacellen in hersenen

1 biljoen

Neuronen bestaan uit

1. Soma

2. Dendriet

3. Axon

Soma

cellichaam die vergelijkbaar is aan die van andere lichaamscellen

Dendriet

dunne uitsteeksels die vanuit het soma groeien en zich meerdere keren vertakken = dendrietenboom

Axon

enkelvoudige uitloper, die langer en dunner is dan de dendrieten en die onvertakt is (behalve uiteinde). Sturen elektrische pulsen door die overgedragen worden aan de dendrieten van andere neuronen (verbonden met relatief klein aantal neuronen)

Elektrische potentialen fasen

1. Rustpotentiaal

2. Refractoire periode

3. Depolarisatie periode

4. Actiepotentiaal

Rustpotentiaal

de celwand van neuronen is normaal een elektrische isolator maar heeft een speciaal mechanisme dat actief elektrisch geladen natriumionen de cel uitpompt en kaliumionen de cel in
→ 3 Na naar buiten per 2 K naar binnen
→ netto-potentiaalverschil = -70 millivolt

• Refractoire periode

periode na de depolarisatie waarin de cel herpolariseert en zijn rustpotentiaal tijdelijk voorbij schiet = hyperpolarisatie
→ de cel kan niet opnieuw gedepolariseerd worden

Depolarisatie periode

het rustpotentiaal wordt verstoord wanneer de celwand gedeeltelijk depolariseert → speciale poorten in de celwand gaan open → meer Na naar binnen en K naar buiten → snelle depolarisatie die kan doorschieten tot een positief potentiaalverschil

Actiepotentiaal

de lokale depolarisatie veroorzaakt een depolarisatie van de naburige locaties op de cel → kettingreactie → spanningspiek

Synapsen

spleet die neuronen van elkaar gescheiden houdt
→ actiepotentiaal kan niet rechtstreeks overgedragen worden (tussen uiteinde van het axon van de ene neuron en dendriet van het andere neuron)

Wat stimuleert het actiepotentiaal aan het uiteinde van de axon?

afgifte van neurotransmitters

Neurotransmitters

chemische stoffen die prikkeloverdracht tussen 2 neuronen mogelijk maken, ze veranderen de chemische balans op de ontvangen de cel
→ rustpotentiaal van die cel neemt toe of af

Excitatoire postsynaptische potentiaal

wanneer de rustpotentiaal toeneemt door ontvangst van neurotransmitter → negatieve potentiaalverschil neemt af → kans dat de cel een actiepotentiaal negeert neemt toe

Inhiberende postsynaptische potentiaal

het rustpotentiaal van de ontvangende cel neemt af → negatieve potentiaalverschil neemt toe → de kans dat de cel een actiepotentiaal negeert neemt af

Exciterende neurotransmitter

toenemen rustpotentiaal

Inhibitoire neurotransmitter

afnemen rustpotentiaal

Ionotropisch effect

neurotransmitter beïnvloedt de postsynaptische potentiaal direct door tijdelijk ionenkanaal te openen

Metabotropisch effect

neurotransmitter beïnvloedt de postsynaptische potentiaal indirect door biochemische verandering in de celwand te veroorzaken
→ langdurig effect

Wat gebeurt er met de neurotransmitters na afgifte?

ze worden ofwel afgebroken ofwel opnieuw opgenomen door de afgevende axon

Neuronen klassen op basis van anatomie

1. Unipolair

2. Bipolair

3. Multipolair

4. Anaxonisch

5. Pseudo-unipolair

Unipolaire neuronen

ze hebben maar 1 extensie: ofwel een axon ofwel een dendriet (vooral bij insecten)

Bipolaire neuronen

hebben 2 extensies: een dendriet en een axon

Multipolaire neuronen

1 axon en meerdere dendrieten