Bilişsel bilim, zihin ve zekânın işleyişini ele alan, zeki sistemlerin dinamiklerini ve yapılarını araştıran disiplinler arası bir yaklaşımdır. Çok geniş bir alanı kapsamasından ötürü bilişsel bilim alanında çalışan araştırmacıların bilişsel psikoloji, dil bilimi, sinir bilimi, yapay zekâ, antropoloji ve felsefe gibi alanlarda temel bilgilere sahip olması beklenir.
Yapay sinir ağları (YSA), insan beyninin bilgi işleme tekniğinden esinlenerek geliştirilmiş bir bilgi işlem teknolojisidir. YSA ile basit biyolojik sinir sisteminin çalışma şekli taklit edilir. Yani biyolojik nöron hücrelerinin ve bu hücrelerin birbirleri ile arasında kurduğu sinaptik bağın dijital olarak modellenmesidir. Nöronlar çeşitli şekillerde birbirlerine bağlanarak ağlar oluştururlar. Bu ağlar öğrenme, hafızaya alma ve veriler arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarma kapasitesine sahiptirler. Diğer bir ifadeyle, YSA'lar, normalde bir insanın düşünme ve gözlemlemeye yönelik doğal yeteneklerini gerektiren problemlere çözüm üretmektedir. Bir insanın, düşünme ve gözlemleme yeteneklerini gerektiren problemlere yönelik çözümler üretebilmesinin temel sebebi ise insan beyninin ve dolayısıyla insanın sahip olduğu yaşayarak veya deneyerek öğrenme yeteneğidir.
İnsan beyninde beş lob bulunur. Bunlar:
- Frontal lob—Akıl yürütme, problem çözme, karar verme, plan yapma, davranış ketleme, dikkati yönlendirme, kendini izleme, duyguları kontrol etme, motor beceriler; zarar görmesi durumunda ruh hali, hissiyat değişikliği olabilir.
- Parietal lob—Duyuları işleme, şekil ve renkleri algılama, uzaysal algı, görme algısı ve aritmetik yetenekleri kontrol eder.
- Oksipital lob—Görsel bilgiyi işleyen lobdur. Ayrıca okuma da bu lob kontrolü altında gerçekleşir. Hafif zarar görmesi halüsinasyonlara sebep olur.
- Temporal lob—Ses ve kokunun algılanması, aynı zamanda da yüzler, mekanlar gibi karmaşık uyaranların işlenmesi bu lob tarafından sağlanır. Uzun süreli bellek, işitsel öğrenme, müzik farkındalığı, konuşma ve duyma, kelimeleri yeniden düzenleme ve dili anlama burada kontrol edilir.
- Limbik lob—Limbik lob bir dizi karmaşık duygusal tepkide rol oynar. Adrenalin temelli savaş ya da kaç tepkisinin oluşmasında görev aldığı bilinmektedir.
Bellek ya da hafıza, yaşananları, öğrenilen konuları, bunların geçmişle ilişkisini bilinçli olarak zihinde saklama gücüdür.
Düşünce ya da fikir, dünya modellerinin var oluşuna izin veren ve böylece etkin olarak onların amaçlarına, planlarına, sonlarına ve arzularına bağlı olan uğraştır. Kelimeler bilmeye, sezgiye, bilince, idealarına ve imgeleme içeren benzer kavramların ve süreçlerine başvurur.
İrin veya cerahat; organizmanın herhangi bir yerinde yangılanma sonunda ölmüş göze artıklarından ve bozulmuş akyuvarlardan oluşan, mikroplu ya da mikropsuz, genellikle sarımtırak renkte koyuca sıvı, cerahat. İrin farklı hayvan türlerinde değişik renklerle tanımlanmaktadır. Örneğin köpeklerde yaygın olarak rengi çikolata renginde ve koyu iken insanlarda ve geviş getirenlerde genellikle sarımtırak tondadır. İrinin temel bir özelliği de pH değerinin asit olmasıdır. Bu özelliği ile birlikte irin bulunan bölgeler anesteziye duyarsız hale de gelirler. Başka önemli bir özellik irin sınırlandırılarak kapsül içine alınır ve apse halini alır. İrin daima fistülize olma eğilimindedir. Yani bulunduğu bölgeyi bir şekilde terk etmek ister ki bu fistül denilen kanal/delik vasıtası ile olur. İrin, çok sayıda ölü nötrofillerden, mikroorganizmalardan ve fibrinden oluşan bir çeşit enkazdır. Bazen irin, bulunduğu bölgeden dolaşıma katılarak vücudun farklı yerlerine taşınıp orada apselere neden olabilir ki bu duruma Piyemi adı verilir. Piyeminin en korkulan sonucu beyine sirayet etmesi ve purulent meningitis, meningoencephalitis purulenta gibi ölüme neden olacak komplikasyonlardır.
Kısa süreli bellek, kısa bir süre için aktif, hazır bir durumda az miktarda bilgiyi işlemeden akılda tutma yetisidir. Örneğin, kısa süreli bellek, kısa bir süre önce söylenen bir telefon numarasını hatırlamak için kullanılabilir. Kısa süreli hafızanın süresinin saniyeler düzeyinde olduğuna inanılmaktadır. En çok bahsedilen kapasite, Miller'ın kendisinin figürün "bir şakadan biraz daha fazlası" olarak tasarlandığını belirtmesine rağmen, Büyülü Sayı Yedi, Artı veya Eksi İki' dir ve Cowan'ın (2001) daha gerçekçi bir figürün 4 ± 1 birim olduğuna dair kanıt sağlamıştır. Buna karşılık, uzun süreli bellek bilgileri süresiz olarak tutabilir.
Uzun süreli bellek ya da Uzun dönemli hafıza, iki depolama hafıza modeli teorisinin bir parçası olarak, öğeler arasındaki ilişkilerin depolandığı bellektir. Teoriye göre uzun süreli bellek, kısa süreli bellekten farklı işlevlere sahiptir. Bu da kısa süreli belleğin 20 ila 30 saniye içerisindeki bilgileri çağırmasından farklı olarak, depolanmış bilgileri uzun sürelerde tekrar, tekrar çağırabilmesidir. Bu iki bellek arasında bir fark görünmüyor gibi olsa da, her ikisi bilgiyi farklı yer ve alanlarda depolamaları bağlamında modelleri farklıdır.
Çalışma belleği, bellekte işlemlerin geçici olarak tutulduğu ve üzerlerinde değişikliklerin yapıldığı bellek bileşenidir.
Hermann Ebbinghaus, unutma eğrisi ve aralık etkisinin keşfi ile tanınan, deneysel hafıza çalışmalarına öncülük eden Alman psikolog. Öğrenme eğrisini tanımlayan ilk kişidir. Ünlü yeni Kantçı filozof Julius Ebbinghaus'un babasıdır.
Retrograd amnezi (RA), bir hastalık ya da yaralanma öncesi yaşanan olayların ve öğrenilen bilgilerin hafızadan silinmesidir. Retrograd amnezi Ribot Kanunu ile bağlantılı görülmektedir. Buna göre hastaların travmaya yakın olayları hafızadan silmeleri eski anılara oranla daha muhtemeldir.
Limbik sistem, talamusun her iki yanında, serebrum'un sağ altında bulunan beyin yapılarının tümü. Nörologlar arasında 21.yüzyılda bu sistem pek benimsenmemesine rağmen "paleomammalian beyin" olarak da bilinmektedir. Aynı zamanda telensefal (üstbeyin), diensefalon (arabeyin), mezensefalon (ortabeyin) bölümlerinin bütününü oluşturur. Bu bölümler; hipokampus, hipotalamus, amigdala, ön talamik nükleus, forniks, forniks kolonu, mammiller cisim, septum pellusidiyum, habenular komissür, singular girus, parahipokampal girüs, limbik korteks ve limbik orta beyin alanlarını içerir.
Bilişsel nöropsikoloji, beynin yapısı ve işlevinin belirli psikolojik süreçlerle nasıl ilişkili olduğunu anlamayı amaçlayan bilişsel psikolojinin bir dalıdır. Bilişsel psikoloji, zihinsel süreçlerin yeni anılar saklama ve üretme, dil üretme, insanları ve nesneleri tanıma, akıl ve problem çözme yeteneğimizin bilişsel yeteneklerimizden nasıl sorumlu olduğunu inceleyen bilimdir. Bilişsel nöropsikoloji, normal bilişsel işlevsellik modellerinin çıkarımını sağlamak amacıyla beyin hasarı veya nörolojik hastalığın bilişsel etkilerini incelemeye özel bir vurgu yapar. Kanıtlar, beyin bölgelerinde eksiklik gösteren ve çift ayrışma sergileyen hastaların beyin hasarlı bireysel vaka çalışmalarına dayanmaktadır. Çifte ayrışma iki hasta ve iki görevi içerir. Bir hasta bir görevde bozulmuş, diğerinde normal iken diğer hasta ilk görevde normal, diğerinde ise bozulmuştur. Örneğin, A hastası basılı sözcükleri okumada başarısız olmasına rağmen konuşulan sözcükleri normal şekilde anlıyor olabilir. Öte yandan B hastası yazılı sözcükler anlamada normal ve konuşulan sözcükleri anlamada başarısız olacaktır. Bilim insanları bu bilgiyi, sözcük anlama için nasıl tek bir bilişsel modülün olduğunu açıklamak için yorumlayabilirler. Bunun gibi çalışmalardan araştırmacılar, beynin farklı alanlarının son derece uzmanlaşmış olduğunu ortaya koyuyor. Bilişsel nöropsikoloji, beyin hasarlı hastalarla da ilgilenen bilişsel sinirbilimden ayırt edilebilir, ancak bilişsel süreçlerin altında yatan sinirsel mekanizmaları ortaya çıkarmaya odaklanmıştır.
Bilişsel nöropsikoloji, beynin yapısı ve işlevinin belirli psikolojik süreçlerle nasıl ilişkili olduğunu anlamayı amaçlayan bilişsel psikolojinin bir dalıdır. Bilişsel psikoloji, zihinsel süreçlerin yeni anılar saklama ve üretme, dil üretme, insanları ve nesneleri tanıma, akıl ve problem çözme yeteneğimizin bilişsel yeteneklerimizden nasıl sorumlu olduğunu inceleyen bilimdir. Bilişsel nöropsikoloji, normal bilişsel işlevsellik modellerinin çıkarımını sağlamak amacıyla beyin hasarı veya nörolojik hastalığın bilişsel etkilerini incelemeye özel bir vurgu yapar. Kanıtlar, beyin bölgelerinde eksiklik gösteren ve çift ayrışma sergileyen hastaların beyin hasarlı bireysel vaka çalışmalarına dayanmaktadır. Çifte ayrışma iki hasta ve iki görevi içerir. Bir hasta bir görevde bozulmuş, diğerinde normal iken diğer hasta ilk görevde normal, diğerinde ise bozulmuştur. Örneğin, A hastası basılı sözcükleri okumada başarısız olmasına rağmen konuşulan sözcükleri normal şekilde anlıyor olabilir. Öte yandan B hastası yazılı sözcükler anlamada normal ve konuşulan sözcükleri anlamada başarısız olacaktır. Bilim insanları bu bilgiyi, sözcük anlama için nasıl tek bir bilişsel modülün olduğunu açıklamak için yorumlayabilirler. Bunun gibi çalışmalardan araştırmacılar, beynin farklı alanlarının son derece uzmanlaşmış olduğunu ortaya koyuyor. Bilişsel nöropsikoloji, beyin hasarlı hastalarla da ilgilenen bilişsel sinirbilimden ayırt edilebilir, ancak bilişsel süreçlerin altında yatan sinirsel mekanizmaları ortaya çıkarmaya odaklanmıştır.
Yeniden yapılandırılan bellek, hatırlama eyleminin algı, hayal gücü, semantik bellek ve inançlar gibi çeşitli bilişsel süreçler tarafından etkilendiği bir anı hatırlama teorisidir. İnsanlar bir anıyı hatırlarken epizodik belleklerinin tutarlı ve doğru olduğuna; hatırlama anında bakış açılarının hatasız olduğuna inanmaktadır. Halbuki, hatırlamanın yeniden yaratım süreci, bireysel algılar, sosyal etkiler ve genel kültür gibi yeniden yaratma sürecinde hatalara sebep olabilecek etkenlerce bozulmaktadır.
Henry Gustav Molaison, yaygın adıyla H.M., epilepsisinin tedavisi için beyninin iki yarımküresinden medial temporal lobektomi geçiren; bu operasyonla ön hipokampüslerinin üçte ikisi, parahipokampal korteksleri, entorhinal korteksleri, piriform korteksleri ve amigdalaları alınan Amerikalı hasta. Ameliyatın, Molaison'un epilepsisini kontrol altına almakta kısmi bir başarısı olsa da, hastaya yeni bellek edinme yetisini kaybettirmesi gibi büyük bir yan etkisi vardı.
Geçmişe dönüş ya da istemsiz tekrar eden bellek, bireylerin eski deneyimleri ya da eski deneyimlerin ögelerini ani ve genellikle güçlü bir şekilde yeniden deneyimlediği psikolojik fenomendir. Bu deneyimler sevindirici, üzgün, heyecan verici veya herhangi başka bir duygu olabilir. Geçmişe dönüş terimi, özellikle, anı istemsiz hatırlandığında ve/veya bu anı insanın tekrar yaşayabileceği kadar yoğun olduğunda, bunun gerçek zamanda yaşanmadığını, sadece bir anı olduğunu fark edemeyeceği durumlarda kullanılır.
Motor öğrenme, genel olarak, bir organizmanın sinir sisteminin yapısındaki ve işlevindeki değişiklikleri yansıtan hareketlerindeki değişiklikleri ifade eder. Motor öğrenme, değişen zaman ölçeklerinde ve karmaşıklık derecelerinde gerçekleşir: insanlar yıllar boyunca yürümeyi veya konuşmayı öğrenir, ancak yaşamları boyunca boy, kilo, güç vb. değişikliklere uyum sağlamaya devam eder. Motor öğrenme, hayvanların yeni beceriler kazanmasını sağlar ve bazı durumlarda refleksler gibi basit hareketleri kalibre ederek hareketlerin düzgünlüğünü ve doğruluğunu geliştirir. Motor öğrenme araştırması genellikle motor program oluşumuna, hata algılama süreçlerinin duyarlılığına ve hareket şemalarının gücüne katkıda bulunan değişkenleri dikkate alır. Uygun şekilde yanıt verme yeteneği kazanıldığı ve korunduğu için motor öğrenme "nispeten kalıcıdır". Uygulama sırasında veya bazı rahatsızlıklara yanıt olarak performansta elde edilen geçici kazanımlar, genellikle geçici bir öğrenme biçimi olan motor adaptasyon olarak adlandırılır. Motor öğrenme üzerine sinirbilim araştırması, beynin ve omuriliğin hangi bölümlerinin hareketleri ve motor programları temsil ettiği ve sinir sisteminin bağlantı ve sinaptik güçleri değiştirmek için geri bildirimi nasıl işlediğiyle ilgilenir. Davranışsal düzeyde araştırma, motor öğrenmeyi yönlendiren ana bileşenlerin yani uygulamanın yapısı ve geri bildirimin tasarımına ve etkisine odaklanır. Uygulamanın zamanlaması ve organizasyonu, örneğin görevlerin nasıl alt bölümlere ayrılabileceği ve uygulanabileceği bilgilerin tutulmasını etkileyebilir ve geri bildirimin kesin biçimi, hareketin hazırlanmasını, öngörülmesini ve yönlendirilmesini etkileyebilir.
İşlemsel (prosedürel) hafıza, önceki deneyimlerin bilinçli farkındalığı olmadan belirli türdeki görevlerin yerine getirilmesine yardımcı olan bir tür örtük bellektir.
Çoklu Mağaza veya Modal Model olarak da bilinen Atkinson-Shiffrin Modeli, 1968 yılında psikolog Richard Atkinson ve Richard Shiffrin tarafından önerilen bir bellek modelidir. Modele göre insan hafızasının üç ayrı bileşeni vardır:
- Duyusal Kayıt adı verilen duyusal bilgilerin belleğe girdiği bileşen
- Hem duyusal kayıttan hem de uzun vadeli bellekten girdi alan ve tutan Kısa Süreli Depo
- Kısa süreli depoda tekrarlayarak, prova yaparak hatırlanan, bilgilerin süresiz olarak tutulduğu Uzun Süreli Depo