Introducción a la ciencia cognitiva

La ciencia cognitiva pretende simular el funcionamiento del cerebro humano. Este campo, inicialmente limitado por el conductismo, avanzó considerablemente con la llegada de las computadoras digitales, fundamentales para comprender y modelar los procesos cerebrales.

El profesor Polk lo lleva a un rápido recorrido por la anatomía del cerebro. Además de examinar estructuras importantes y su ubicación dentro del cerebro, también aprenderá sobre su función. Verá de primera mano dónde se produce la visión, cómo se comunica la información entre los hemisferios y las regiones cerebrales implicadas en el sueño, el control motor y la memoria.

Explore el fascinante proceso cognitivo del lenguaje humano, una de nuestras herramientas más poderosas. Descubra algunas de las características clave de las lenguas naturales y cómo las adquirimos. Le sorprenderá saber que uno de los aspectos más significativos del lenguaje que utilizamos a diario es... adivinar.

Conozca al paciente francés Louis Victor Leborgne y a su médico Paul Broca. Descubra cómo el trabajo de Broca sentó las bases para comprender que una lesión en una región cerebral no tiene por qué mermar la función cognitiva en otras áreas. Aunque la neurobiología de las lenguas humanas aún no se comprende del todo, explore el modelo de doble flujo del procesamiento del lenguaje.

Las redes neuronales artificiales desempeñan un papel fundamental en la ciencia cognitiva. Aprenda cómo estas redes simulan el procesamiento excitatorio e inhibitorio de las neuronas reales, y cómo los científicos entrenan las redes utilizando sofisticados algoritmos de aprendizaje. Este tipo de modelado sienta las bases para el desarrollo de ChatGPT y otras aplicaciones de IA.

Conozca el paradigma de la violación de expectativas, que permite a los investigadores estudiar la cognición infantil con resultados a menudo sorprendentes. Desde el razonamiento físico al psicológico, pasando por el moral, los científicos han determinado que los bebés y los niños muy pequeños entienden mucho más sobre el mundo de lo que habíamos pensado hasta ahora.

Únase al profesor Polk en experimentos para explorar las facetas de la memoria de trabajo, que retiene información temporalmente para tareas específicas. Comprenda los distintos sistemas de memoria de trabajo que se utilizan a diario y descubra las teorías de los científicos cognitivos sobre su aplicación en el cerebro.

La memoria episódica nos permite recordar acontecimientos vitales personales, pero no siempre es exacta. Con el tiempo, estos recuerdos pueden distorsionarse debido a diversos procesos psicológicos, neurológicos y computacionales. A pesar de la enorme cantidad de información que podemos almacenar, los errores en nuestros recuerdos surgen de cambios sutiles que a menudo pasan desapercibidos.

Todos mantenemos una enorme base de datos de información que hemos aprendido a lo largo de nuestra vida, nuestra memoria semántica. Conozca los últimos modelos de la ciencia cognitiva en los que la memoria semántica se organiza por modalidades, con algunas regiones del cerebro que representan características perceptivas y otras que representan características funcionales.

Los experimentos con animales sugieren que algunas especies pueden aprender señas manuales y tener conciencia de sí mismas, rasgos vinculados al lenguaje y la conciencia en los humanos. Los científicos cognitivos tienen hallazgos que cuestionan las percepciones comunes de la cognición y la conciencia animal.

Aunque nos gusta pensar que somos criaturas racionales, ¿por qué con tanta frecuencia tomamos decisiones que parecen irracionales? Conozca el Teorema de Bayes, que nos indica la forma correcta de calcular una probabilidad condicional, así como los "heurísticos de la representatividad y la disponibilidad" que tan a menudo nos hacen juzgar mal.

¿Cómo tomamos decisiones a nivel neuronal? Explore un fascinante experimento con monos que nos permite ver cúales neuronas se activan mientras el animal toma una decisión real. También explorará la sincronización de la administración de dopamina a medida que el mono se familiariza con una actividad gratificante.

¿Podrían nuestro cerebro y mente estar diseñados como motores de cálculo bayesiano? En lugar de tratar con absolutos en blanco o negro, ¿es posible que nuestros cerebros estén siempre actualizando la probabilidad condicional de varias hipótesis basándose en pruebas y estimaciones base? Explore las pruebas de esta posibilidad y los comportamientos que los científicos esperarían ver si así fuera.

¿Las emociones provocan cambios fisiológicos en el cuerpo o son los cambios fisiológicos los que provocan las emociones? ¿Cada cambio fisiológico está asociado a una única emoción? Quizá le sorprendan las respuestas a estas preguntas mientras aprende sobre las teorías de la cognición y la emoción y explora el fascinante caso del paciente "SM".

Nuestra percepción del mundo no es un reflejo directo de la realidad, sino una construcción del cerebro, influenciada por nuestras expectativas. A través de ejemplos visuales, aprendemos cómo nuestro cerebro procesa y crea las imágenes que vemos, y cómo estas percepciones pueden verse profundamente alteradas por lo que esperamos ver.

Conozca uno de los modelos computacionales más influyentes del sistema visual del cerebro y cómo condujo al desarrollo de las redes neuronales convolucionales, las CNN. Las CNN revolucionaron la visión de la computadora, pero ¿podría este tipo de red neuronal conducir también a una mejor comprensión del sistema visual en el cerebro biológico?

Históricamente, los neurocientíficos han estudiado a personas con lesiones cerebrales para conocer mejor su funcionamiento. Algunos ejemplos son Phineas Gage, "DB", y John, cuyas singulares lesiones cerebrales ayudaron a revelar información significativa sobre el funcionamiento normal del cerebro.

Profundice en la psiquiatría computacional, el campo que aúna informática, matemáticas y neurociencia para simular los procesos neuronales que contribuyen a los trastornos psiquiátricos. Explore cómo muchos síntomas de la depresión y la ansiedad tienen sentido cuando se ven a través del lente de la teoría bayesiana de la decisión.

Descubra cómo los científicos cognitivos están desarrollando teorías y modelos computacionales para explicar los comportamientos asociados a estos tres trastornos. Explore las últimas teorías que explican las obsesiones y compulsiones del TOC y las recientes investigaciones sobre el impacto del sistema del glutamato en la esquizofrenia.

¿Cuál es la naturaleza de la conciencia y cómo se implementa en el cerebro humano? ¿Surge inevitablemente la conciencia cuando se alcanza un determinado umbral de inteligencia? Éstas son algunas de las preguntas más profundas que se ha planteado el ser humano. Explore lo que la ciencia cognitiva ha aportado al estudio tanto del contenido como del nivel de la conciencia humana.

Investigue ACT-R, una de las arquitecturas cognitivas mejor desarrolladas que existen en la actualidad en la búsqueda de una teoría unificada de la cognición. Aprenda cómo ACT-R implementa una teoría específica sobre cómo las diferentes partes de la mente trabajan juntas para dar lugar a la cognición. Con la guía del Profesor Polk, caminará a través de una computación "simple" modelada por ACT-R.

La IA, especialmente a través de las redes neuronales profundas y el aprendizaje supervisado, influye significativamente en la ciencia cognitiva al rivalizar con el rendimiento humano en la generación de arte y la predicción de estructuras de proteínas, lo que repercute en ámbitos como la biología y la medicina.

Los recientes descubrimientos sobre la cognición han influido notablemente en la educación, mejorando las estrategias de enseñanza y aprendizaje. Esta ciencia orienta los tiempos y métodos de estudio óptimos, mejorando la retención de la información. Además, el impacto de la ciencia cognitiva se extiende a campos como el derecho y el diseño, donde ha dado forma a las mejores prácticas.

¿Se ha preguntado qué pasaría si desarrolláramos la capacidad de construir inteligencias artificiales que rivalizaran con la nuestra o la superaran? Los científicos ya no creen que la cuestión sea "si", sino cuándo. Considere las cuestiones del transhumanismo junto con los efectos positivos actuales y las preocupaciones con respecto a la IA. ¿Qué nos depara el futuro?