Neuroshkenca

Neuroshkenca është studimi shkencor i sistemit nervor (ku përfshihen truri, palca kurrizore dhe sistemi nervor periferik), i funksioneve dhe i çrregullimeve të ndryshme të këtij sistemi. Është një shkencë që kombinon fusha si fiziologjia, anatomia, biologjia molekulare, biologjia zhvillimore, citologjia, psikologjia, fizika, shkencat kompjuterike, kimia, mjekësia, statistikat dhe modelimin matematikor për të kuptuar vetitë themelore dhe emergjente të neuroneve, qelizave gliale dhe tërë rrjeteve nervore. Kuptimi i bazës biologjike të të mësuarit, kujtesës, sjelljes, perceptimit dhe vetëdijes është përshkruar nga Eric Kandel (fitues i çmimit Nobel) si "sfida epike" e shkencave biologjike.

Shtrirja e neuroshkencës është zgjeruar me kalimin e kohës për të përfshirë qasje të ndryshme të përdorura për të studiuar sistemin nervor në shkallë të ndryshme. Teknikat e përdorura nga neuroshkencëtarët janë zgjeruar jashtëzakonisht, nga studimet molekulare dhe qelizore të neuroneve individuale deri te imazhet të matura teksa personat të ndryshëm merren me detyrashqisore, motorike apo dhe njohëse/kognitive.

 Historia 
djathtas|parapamje|250x250px| Ilustrim nga Anatomia e Greit (1918) e një pamje anësore të trurit të njeriut, që paraqet hipokampusin midis veçorive të tjera neuroanatomike
Studimi më i hershëm i sistemit nervor daton që në Egjiptin e lashtë. Trepanimi ka qenë një praktikë kirurgjikale e shpimit ose gërvishtjes së një vrime në kafkë me qëllim të shërimit të lëndimeve të kokës ose çrregullimeve mendore, ose lehtësimit të presionit kranial. Ajo u regjistrua për herë të parë gjatë periudhës neolitike, dhe dorëshkrimet që datojnë në 1700 para Krishtit tregojnë se egjiptianët kishin disa njohuri për simptomat e dëmtimit të trurit . 

Pikëpamjet e hershme mbi funksionin e trurit e konsideronin atë si një lloj "mbushje kraniale", pa funksione të vecanta. Në Egjipt, nga fundi i Mbretërisë së Mesme e tutje, truri hiqej rregullisht në përgatitje të mumifikimit. Në atë kohë besohej se zemra ishte qëndra e inteligjencës. Sipas Herodotit, mumifikimi niste me "marrjen e një cope hekuri të shtrembër dhe me të nxjerrja e trurit përmes vrimave të hundës, duke hequr qafe një pjesë, ndërsa kafka pastrohet nga pjesa tjetër duke u shpëlarë me ilaçe".

Pikëpamja se zemra ishte burimi i vetëdijes nuk u sfidua deri në kohën e mjekut grek Hipokratit. Ai besonte se truri nuk ishte i përfshirë vetëm me ndjesinë – pasi shumica e organeve të specializuara (p.sh. sytë, veshët, gjuha) ndodhen në kokë afër trurit - por ishte gjithashtu qendra e inteligjencës. Platoni gjithashtu spekuloi se truri ishte qendra e pjesës racionale të shpirtit. Aristoteli, megjithatë, besonte se zemra ishte qendra e inteligjencës dhe se truri rregullonte sasinë e nxehtësisë nga zemra. Kjo pikëpamje u pranua përgjithësisht derisa mjeku romak Galeni, një ndjekës i Hipokratit dhe mjek i gladiatorëve romakë, vuri re se pacientët e tij humbnin aftësitë e tyre mendore kur kishin pësuar dëmtime në trur.

Abulcasis, Averroes, Avicena, Avenzoar dhe Maimonides, kanë qenë aktivë në botën myslimane mesjetare duke përshkruar një numër problemesh mjekësore që lidhen me trurin. Në Evropën e Rilindjes, Vesalius (1514-1564), René Descartes (1596-1650), Thomas Willis (1621-1675) dhe Jan Swammerdam (1637-1680) gjithashtu dhanë kontribute për themelimin e dijes së lidhur me neuroshkencën.
djathtas|parapamje| Njolla Golgi fillimisht lejoi vizualizimin e neuroneve individuale.
Puna pioniere e Luigi Galvani në fund të viteve 1700 nisi studimet me observimet mbingacmueshmërisë elektrike të muskujve dhe neuroneve. Në 1843 Emil du Bois-Reymond demonstroi natyrën elektrike të sinjalit nervor, shpejtësinë e së cilit Hermann von Helmholtz arriti të maste, dhe në 1875 Richard Caton studioi fenomene elektrike në hemisferat cerebrale të lepujve dhe majmunëve. Adolf Beck botoi në 1890 vëzhgime të ngjashme të aktivitetit elektrik spontan të trurit të lepujve dhe qenve. Studimet u bënë më të sofistikuara pas shpikjes së mikroskopit dhe zhvillimit të një procedure ngjyrosjeje nga Camillo Golgi gjatë fundit të viteve 1890. Në procedurë përdorej një kripë kromat argjendi për të zbuluar strukturat e ndërlikuara të neuroneve individuale. Teknika e tij u përdor më tej nga Santiago Ramón y Cajal dhe çoi në formimin e doktrinës së neuroneve, hipotezën se njësia funksionale e trurit është neuroni. Golgi dhe Ramón y Cajal ndanë çmimin Nobel në Fiziologji ose Mjekësi në 1906 për vëzhgimet, përshkrimet dhe kategorizimet e tyre të gjera të neuroneve në trur.

Paralelisht me këto hulumtime, në 1815 Jean Pierre Flourens shkaktoi prerje/dëmtime të lokalizuara të trurit te kafshët e gjalla për të vëzhguar efektet e tyre në lëvizshmëri, ndjeshmëri dhe sjellje. Puna me pacientë të dëmtuar nga truri nga Marc Dax në 1836 dhe Paul Broca në 1865 sugjeroi se disa zona të trurit ishin përgjegjëse për funksione të caktuara. Në atë kohë, këto gjetje u panë si një konfirmim i teorisë së Franz Joseph Gall se gjuha ishte e lokalizuar dhe se disa funksione psikologjike ishin të lokalizuara në zona specifike të korteksit cerebral .   Hipoteza mbi vendndodhjen e funksioneve u mbështet nga vëzhgimet mbi pacientët epileptikë të kryera nga John Hughlings Jackson, i cili konkludoi saktë organizimin e korteksit motorik duke parë përparimin e krizave nëpër trup. Carl Wernicke zhvilloi më tej teorinë e specializimit të strukturave specifike të trurit në të kuptuarit dhe prodhimin e gjuhës. Kërkimet moderne përmes teknikave të neuroimazherisë, ende mund të përdorin hartën citoarkitektonike cerebrale Brodmann (duke iu referuar studimit të strukturës qelizore) në vazhdimësi të përkufizimeve anatomike nga kjo epokë. Këto praktika ndjekin idenë se zona të dallueshme të korteksit aktivizohen në ekzekutimin e detyrave specifike. 

Gjatë shekullit të 20-të, neuroshkenca filloi të njihet si një disiplinë e veçantë akademike, dhe jo si studim i sistemit nervor brenda disiplinave të tjera. Eric Kandel dhe bashkëpunëtorë të tij kanë përmendur David Rioch, Francis O. Schmitt dhe Stephen Kuffler si ata që kanë luajtur role kritike në krijimin e fushës. Rioch filloi integrimin e kërkimit bazë anatomik dhe fiziologjik me psikiatrinë klinike në Institutin e Kërkimeve të Ushtrisë Walter Reed, duke filluar në vitet 1950. Gjatë së njëjtës periudhë, Schmitt krijoi një program kërkimor neuroshkencës brenda Departamentit të Biologjisë në Institutin e Teknologjisë në Massachusetts, duke bashkuar biologjinë, kiminë, fizikën dhe matematikën. Departamenti i parë i pavarur i neuroshkencës (atëherë i quajtur Psikobiologji) u themelua në vitin 1964 në Universitetin e Kalifornisë, Irvine nga James L. McGaugh. Kjo u pasua nga Departamenti i Neurobiologjisë në Shkollën Mjekësore të Harvardit, i cili u themelua në vitin 1966 nga Stephen Kuffler. 
parapamje| Modele 3-D shqisore dhe motorike homunculus në Muzeun e Historisë Natyrore, Londër
Në procesin e trajtimit të epilepsisë, Wilder Penfield prodhoi harta të vendndodhjes së funksioneve të ndryshme (motorike, shqisore, memorie, shikimi) në tru.Wilder Penfield redrew the map of the brain — by opening the heads of living patients Ai i përmblodhi gjetjet e tij në një libër të vitit 1950 të quajtur Korteksi Cerebral i Njeriut. Wilder Penfield dhe bashkë-hetuesit e tij Edwin Boldrey dhe Theodore Rasmussen konsiderohen të jenë krijuesit e homunculus kortikal.

Kuptimi i neuroneve dhe i funksionit të sistemit nervor u bë gjithnjë e më i saktë dhe molekular gjatë shekullit të 20-të. Për shembull, në vitin 1952, Alan Lloyd Hodgkin dhe Andrew Huxley paraqitën një model matematikor për transmetimin e sinjaleve elektrike në neuronet e aksonit gjigant të një kallamari, të cilin ata e quajtën "potencialet e veprimit", dhe se si ato nisin dhe përhapen në neurone, të njohur si modeli Hodgkin-Huxley . Në 1961–1962, Richard FitzHugh dhe J. Nagumo thjeshtuan Hodgkin–Huxley, në atë që quhet modeli FitzHugh–Nagumo. Në vitin 1962, Bernard Katz modeloi neurotransmetimin në hapësirën midis neuroneve të njohur si sinapse. Duke filluar nga viti 1966, Eric Kandel dhe bashkëpunëtorët ekzaminuan ndryshimet biokimike në neuronet që lidhen me të mësuarit dhe ruajtjen e kujtesës në Aplysia . Në vitin 1981 Catherine Morris dhe Harold Lecar i kombinuan këto modele në modelin Morris-Lecar. Një punë e tillë gjithnjë e më sasiore dha shkas për modele të shumta biologjike të neuroneve dhe modele të procesimit nervor.

Si rezultat i interesit në rritje për sistemin nervor, disa organizata të shquara të neuroshkencës janë formuar për të ofruar një forum për të gjithë neuroshkencëtarët gjatë shekullit të 20-të. Për shembull, Organizata Ndërkombëtare e Kërkimit të Trurit u themelua në 1961, Shoqëria Ndërkombëtare për Neurokiminë në 1963, Shoqëria Evropiane e Trurit dhe Sjelljes në 1968, dhe Shoqëria për Neuroshkencën në 1969. Kohët e fundit, aplikimi i rezultateve të kërkimit të neuroshkencës ka krijuar gjithashtu disiplina të aplikuara si neuroekonomia, neuroedukimi,Zull, J. (2002). The art of changing the brain: Enriching the practice of teaching by exploring the biology of learning. Sterling, Virginia: Stylus Publishing, LLC neuroetika, dhe neuroligjshmëria.

Me kalimin e kohës, kërkimi i trurit ka kaluar nëpër faza filozofike, eksperimentale dhe teorike, me studime të vazhdueshme mbi implantet nervore dhe simulimin e trurit që parashikohet të jetë i rëndësishëm në të ardhmen.

 Neuroshkenca moderne 

parapamje| Sistemi nervor i njeriut
Studimi shkencor i sistemit nervor u rrit ndjeshëm gjatë gjysmës së dytë të shekullit të njëzetë, kryesisht për shkak të përparimeve në biologjinë molekulare, elektrofiziologjinë (e lidhur me ezhenë) dhe neuroshkencën kompjuterike. Kjo i ka lejuar neuroshkencëtarët të studiojnë sistemin nervor në të gjitha aspektet e tij: si është i strukturuar, si funksionon, si zhvillohet, si keqfunksionon dhe si mund të ndryshohet.

Për shembull, është bërë e mundur të kuptohen, deri në shumë detaje, proceset komplekse që ndodhin brenda një neuroni të vetëm. Neuronet janë qeliza të specializuara për komunikim me neuronet dhe llojet e tjera të qelizave të ndryshme që mbështesin procesimin korrekt të sinjaleve përmes kryqëzimeve të specializuara të quajtura sinapse, në të cilat sinjalet elektrike ose elektrokimike mund të transmetohen nga një qelizë në tjetrën. Shumë neurone nxjerrin një filament të gjatë të hollë të aksoplazmës (pjesë e trupit të tyre) të quajtur akson, i cili mund të shtrihet në pjesë të largëta të trupit dhe është i aftë të bartë me shpejtësi sinjale elektrike, duke ndikuar në aktivitetin e neuroneve të lidhura me të, dhe gjithashtu të muskujve ose gjëndrave të tjera në fund të këtyre lidhjeve. Një sistem nervor del nga grumbullimi i neuroneve që janë të lidhur me njëri-tjetrin.

Sistemi nervor i vertebrorëve mund të ndahet në dy pjesë: sistemi nervor qendror (i përcaktuar si truri dhe palca kurrizore) dhe sistemi nervor periferik. Në shumë lloje kafshësh - duke përfshirë të gjithë vertebrorët - sistemi nervor është sistemi më kompleks i organeve në trup, me kompleksitetin më të madh të shprehur në tru. Vetëm truri i njeriut përmban rreth njëqind miliardë neurone dhe njëqind trilion sinapse; ai përbëhet nga mijëra nënstruktura të dallueshme, të lidhura me njëra-tjetrën në rrjete sinaptike, ndërlikimet e të cilave sapo kanë filluar të zbulohen pas studimeve të gjata. Të paktën një në tre nga rreth 20,000 gjenet që i përkasin gjenomit njerëzor shprehet kryesisht në tru.

Për shkak të shkallës së lartë të plasticitetit të trurit të njeriut, struktura e sinapseve të tij dhe funksionet e tyre që rezultojnë ndryshojnë gjatë gjithë jetës.

Kompleksiteti i sistemit nervor është një sfidë e madhe kërkimore. Neuroshkencëtarët do të donin të kuptonin çdo aspekt të sistemit nervor, duke përfshirë mënyrën se si funksionon, si zhvillohet, si keqfunksionon dhe si mund të ndryshohet ose riparohet. Prandaj, analiza e sistemit nervor kryhet në nivele të shumëfishta, duke filluar nga nivelet molekulare dhe qelizore deri te sistemet dhe nivelet njohëse/kognitive. Temat që janë në fokusin kryesor të kërkimit ndryshojnë me kalimin e kohës, të nxitura nga një bazë gjithnjë e në zgjerim e njohurive dhe disponueshmëria e metodave teknike gjithnjë e më të sofistikuara. Përmirësimet në teknologji kanë qenë nxitësit kryesorë të progresit. Zhvillimet në mikroskopinë elektronike, shkencat kompjuterike, elektronikën, neuroimazherinë funksionale dhe gjenetikën dhe gjenomikën kanë qenë të gjithë shtytës të këtij progresit.

Ndoshta një nga problemet kryesore të pazgjidhura në neuroshkencën moderne është i ashtuquajturi problem "llojet e qelizave", i cili i referohet kategorizimit, përcaktimit dhe identifikimit të të gjitha llojeve të qelizave neuronale apo astrocitare (suportuese) në një organizëm. Zakonisht, kjo i referohet trurit të miut pasi të kuptuarit e trurit të miut shihet si një hap më afër të kuptuarit trurin e njeriut. Përparimet moderne në klasifikimin e qelizave neuronale janë mundësuar nga regjistrimet elektrofiziologjike, sekuencat gjenetike dhe mikroskopisë me cilësi të lartë, të cilat së fundi janë kombinuar në një metodë të vetme të quajtur Patch-seq në të cilin të tre metodat aplikohen njëkohësisht duke përdorur mjete në miniaturë. Efikasiteti i kësaj metode dhe sasia e madhe e të dhënave që gjenerohen i lejuan studiuesit të bënin disa përfundime të përgjithshme rreth llojeve të qelizave; për shembull që truri i njeriut dhe i miut kanë në thelb versione të ndryshme të llojeve të njëjta të qelizave. 

 Neuroshkenca molekulare dhe qelizore 
djathtas|parapamje|234x234px| Fotografi e një neuroni të njollosur në një embrion pule
Pyetjet themelore të adresuara në neuroshkencën molekulare përfshijnë mekanizmat me të cilët neuronet shprehin dhe përgjigjen ndaj sinjaleve molekulare dhe se si aksonet formojnë modele komplekse të lidhjes për komunikim. Në këtë nivel, përdoren mjete nga biologjia molekulare dhe gjenetika për të kuptuar se si zhvillohen neuronet dhe se si ndryshimet gjenetike ndikojnë në funksionet biologjike. Morfologjia, që përshkruan identitetin molekular dhe karakteristikat fiziologjike të neuroneve dhe mënyrën se si kjo mbështet sjellje të ndryshme, janë gjithashtu me interes të konsiderueshëm.

Pyetjet me të cilat merret neuroshkenca qelizore përfshijnë mekanizmat se si neuronet përpunojnë sinjalet fiziologjikisht dhe elektro-kimikisht. Këto pyetje përfshijnë se si sinjalet përpunohen nga neuritet dhe somat dhe si përdoren neurotransmetuesit (transmetuesit molekularë) dhe sinjalet elektrike për të përpunuar informacionin në një neuron. Neuritet janë zgjatime të holla nga një trup qelizor neuronal, i përbërë nga dendritet (të specializuar për të marrë inpute sinaptike nga neurone të tjerë) dhe aksonë (të specializuar për të kryer impulse nervore të quajtura potenciale veprimi). Somat janë trupat qelizor të neuroneve dhe përmbajnë bërthamën.

Një fushë tjetër kryesore e neuroshkencës qelizore është studimi i zhvillimit të sistemit nervor. Pyetjet përfshijnë modelimin dhe rajonalizimin e sistemit nervor, zhvillimin aksonal dhe dendritik, ndërveprimet trofike, formimin e sinapseve dhe implikimin e fraktoneve në qelizat burimore nervore, diferencimin e neuroneve dhe glisë (neurogjeneza dhe gliogjeneza) dhe migrimi neuronal.

Modelimi neurogjenetik kompjuterik ka të bëjë me zhvillimin e modeleve dinamike të neuroneve për modelimin e funksioneve të trurit në lidhje me gjenet dhe ndërveprimet dinamike midis gjeneve, në nivel qelizor (CNGM mund të përdoret gjithashtu për të modeluar sistemet nervore gjithashtu). 

 Qarqet dhe sistemet nervore 
parapamje| Organizimi i propozuar i qarqeve nervore motor-semantike për të kuptuarit e gjuhës së veprimit. Përshtatur nga Shebani et al. (2013).
Hulumtimi i neuroshkencës së sistemeve përqendrohet në arkitekturën strukturore dhe funksionale të trurit të njeriut në zhvillim, dhe funksionet e rrjeteve të trurit në shkallë të gjerë, ose sistemeve të lidhura funksionalisht brenda trurit. Krahas zhvillimit të trurit, neuroshkenca e sistemeve fokusohet gjithashtu në mënyrën se si struktura dhe funksioni i trurit mundëson ose kufizon përpunimin e informacionit ndijor, duke përdorur modele mendore të mësuara të botës, për të motivuar sjelljen.

Pyetjet në neuroshkencën e sistemeve përfshijnë mënyrën se si qarqet nervore formohen dhe përdoren në mënyrë anatomike dhe fiziologjike për të prodhuar funksione të tilla si reflekset, integrimi multisensorial, koordinimi motorik, ritmet cirkadiane, përgjigjet emocionale, të mësuarit dhe kujtesa. Me fjalë të tjera, kjo fushë e hulumtimit studion se si krijohen dhe shndërrohen lidhjet në tru, dhe efektin që ka në ndjesinë e njeriut, lëvizjen, vëmendjen, kontrollin frenues, vendimmarrjen, arsyetimin, formimin e kujtesës, shpërblimin dhe rregullimin e emocioneve.

Fushat specifike me interes përfshijnë vëzhgimet se si struktura e qarqeve nervore ndikon në përvetësimin e aftësive, si zhvillohen dhe ndryshojnë rajonet e specializuara të trurit (neuroplasticiteti) dhe zhvillimin e atlaseve të trurit, ose diagramet e lidhjeve të trurit individual në zhvillim. 

Fushat përkatëse të neuroetologjisë dhe neuropsikologjisë trajtojnë pyetjen se si substratet nervore nënvizojnë sjelljet specifike të kafshëve dhe njerëzve. Neuroendokrinologjia dhe psikoneuroimunologjia ekzaminojnë ndërveprimet midis sistemit nervor dhe sistemeve endokrine dhe imune, përkatësisht. Pavarësisht nga shumë përparime, mënyra se si rrjetet e neuroneve kryejnë procese dhe sjellje komplekse njohëse është ende e kuptuar jo në detaje.

 Neuroshkenca kognitive dhe e sjelljes 
Neuroshkenca njohëse/konjitive trajton pyetjet se si funksionet psikologjike prodhohen nga qarku nervor. Teknikave të reja të matjes si neuroimazheria (p.sh., fMRI, PET, SPECT ), EEG, MEG, elektrofiziologjia, optogjenetika dhe analiza gjenetike njerëzore e kombinuar me teknika eksperimentale të sofistikuara nga psikologjia njohëse/konjitive lejon neuroshkencëtarët dhe psikologët të adresojnë pyetje abstrakte si njohja dhe emocioni janë të lidhura me substrate nervore specifike. Megjithëse shumë studime ende mbajnë një qëndrim reduksionist në kërkim të bazës neurobiologjike të fenomeneve njohëse, hulumtimet e fundit tregojnë se ekziston një ndërveprim interesant midis gjetjeve neuroshkencore dhe kërkimit konceptual, duke kërkuar dhe integruar të dyja këndvështrimet. Për shembull, hulumtimi i neuroshkencës mbi ndjeshmërinë nxiti një debat interesant ndërdisiplinor që përfshin filozofinë, psikologjinë dhe psikopatologjinë. Për më tepër, identifikimi neuroshkencor i sistemeve të shumëfishta të kujtesës që lidhen me zona të ndryshme të trurit ka sfiduar idenë e kujtesës si një riprodhim i mirëfilltë i së kaluarës, duke mbështetur një pikëpamje të kujtesës si një proces gjenerues, konstruktiv dhe dinamik.

Neuroshkenca është gjithashtu aleate me shkencat sociale dhe të sjelljes, si dhe me fushat ndërdisiplinore të sapolindura. Shembuj të aleancave të tilla përfshijnë neuroekonominë, teorinë e vendimeve, neuroshkencën sociale dhe neuromarketingun për të adresuar pyetje komplekse në lidhje me ndërveprimet e trurit me mjedisin e tij. Një studim mbi përgjigjet e konsumatorëve për shembull përdor EEG për të hetuar korrelacionet nervore të lidhura me transportin narrativ në tregime rreth efiçencës së energjisë.

 Neuroshkenca kompjuterike 
Pyetjet në neuroshkencën kompjuterike mund të përfshijnë një gamë të gjerë nivelesh të analizës tradicionale, si zhvillimi, struktura dhe funksionet njohëse të trurit. Kërkimet në këtë fushë përdorin modele matematikore, analiza teorike dhe simulime kompjuterike për të përshkruar dhe verifikuar neuronet dhe sistemet nervore biologjikisht të besueshme. Për shembull, modelet biologjike të neuroneve janë përshkrime matematikore të neuroneve të që aktivizohen, të cilat mund të përdoren për të përshkruar si sjelljen e neuroneve të vetme, ashtu edhe dinamikën e rrjeteve nervore . Neuroshkenca kompjuterike shpesh quhet neuroshkencë teorike.

Nanogrimcat në mjekësi janë të gjithanshme në trajtimin e çrregullimeve neurologjike duke treguar rezultate premtuese në ndërmjetësimin e transportit të barnave përtej barrierës ndan trurin me kafkën. Zbatimi i nanogrimcave në barnat antiepileptike rrit efikasitetin e tyre mjekësor duke rritur bio-disponueshmërinë në qarkullimin e gjakut, si dhe duke ofruar një masë kontrolli në përqendrimin e kohës së lëshimit. Megjithëse nanogrimcat mund të ndihmojnë barnat terapeutike duke rregulluar vetitë fizike për të arritur efektet e dëshirueshme, rritja e paqëllimshme e toksicitetit shpesh ndodh në provat paraprake të barnave.  Për më tepër, prodhimi i nanomedicinës për provat e barnave është ekonomikisht konsumues, duke penguar përparimin në zbatimin e tyre. Modelet llogaritëse në nano-neuroshkencë ofrojnë alternativa për të studiuar efikasitetin e ilaçeve të bazuara në nanoteknologji në çrregullimet neurologjike, ndërkohë që zbusin efektet anësore të mundshme dhe kostot e zhvillimit.

Nanomaterialet shpesh veprojnë në shkallët e gjatësisë midis niveleve klasike dhe kuantike. Për shkak të pasigurive të lidhura në shkallët e gjatësisë që funksionojnë nanomaterialet, është e vështirë të parashikohet sjellja e tyre përpara studimeve in vivo. Klasikisht, proceset fizike që ndodhin nëpër neurone janë analoge me qarqet elektrike. Projektuesit fokusohen në analogji të tilla dhe modelojnë aktivitetin e trurit si një qark nervor. Suksesi në modelimin kompjuterik të neuroneve ka çuar në zhvillimin e modeleve stereokimike që parashikojnë me saktësi sinapset e bazuara në receptorët e acetilkolinës që funksionojnë në shkallë kohore mikrosekonde.

Nanogjilpërat ultrafine për manipulime qelizore janë më të holla se nanotubat e karbonit me një mur më të vogël. Kimia kuantike llogaritëse përdoret për të projektuar nanomateriale ultrafine me struktura shumë simetrike për të optimizuar gjeometrinë, reaktivitetin dhe stabilitetin. 

Sjellja e nanomaterialeve dominohet nga ndërveprime jo-lidhëse me rreze të gjatë. Proceset elektrokimike që ndodhin në të gjithë trurin gjenerojnë një fushë elektrike e cila mund të ndikojë pa dashje në sjelljen e disa nanomaterialeve.  Simulimet e dinamikës molekulare mund të zbusin fazën e zhvillimit të nanomaterialeve si dhe të parandalojnë toksicitetin nervor të nanomaterialeve pas provave klinike in vivo.  Testimi i nanomaterialeve duke përdorur dinamikën molekulare optimizon karakteristikat nano për qëllime terapeutike duke testuar kushte të ndryshme mjedisore, fabrikime të formës së nanomaterialeve, vetitë e sipërfaqes së nanomaterialeve, etj. pa pasur nevojë për eksperimente in vivo. Fleksibiliteti në simulimet dinamike molekulare i lejon mjekët të personalizojnë trajtimin. Të dhënat e lidhura me nanogrimcat nga nanoinformatika përkthimore lidhin të dhënat specifike të pacientit neurologjik për të parashikuar përgjigjen e trajtimit.

 Neuroshkenca dhe mjekësia 

 Neuroshkenca klinike 
Neurologjia, psikiatria, neurokirurgjia, psikokirurgjia, anesteziologjia dhe mjekësia e dhimbjes, neuropatologjia, neuroradiologjia, oftalmologjia, otolaringologjia, neurofiziologjia klinike, mjekësia e varësisë dhe mjekësia e gjumit janë disa specialitete mjekësore që trajtojnë në mënyrë specifike sëmundjet e sistemit nervor. Këto terma gjithashtu i referohen disiplinave klinike që përfshijnë diagnostikimin dhe trajtimin e këtyre sëmundjeve.

Neurologjia punon me sëmundjet e sistemit nervor qendror dhe periferik, si skleroza laterale amiotrofike (ALS) dhe goditjet në tru, dhe trajtimin e tyre mjekësor. Psikiatria fokusohet në çrregullimet afektive, të sjelljes, njohëse dhe perceptuese. Anesteziologjia fokusohet në perceptimin e dhimbjes dhe ndryshimin farmakologjik të vetëdijes. Neuropatologjia fokusohet në klasifikimin dhe mekanizmat themelorë patogjenë të sëmundjeve të sistemit nervor qendror dhe periferik dhe të muskujve, me theks në ndryshimet morfologjike, mikroskopike dhe kimikisht të vëzhgueshme. Neurokirurgjia dhe psikokirurgjia punojnë kryesisht me trajtimin kirurgjik të sëmundjeve të sistemit nervor qendror dhe periferik.

 Hulumtim përkthimor 
djathtas|parapamje| MRI parasagitale e kokës së një pacienti me makrocefali beninje familjare
Kohët e fundit, kufijtë midis specialiteteve të ndryshme janë zbehur, pasi të gjithë janë të ndikuar nga kërkimet bazë në neuroshkencë. Për shembull, imazheria e trurit mundëson një pasqyrë objektive biologjike për sëmundjet mendore, të cilat mund të çojnë në diagnozë më të shpejtë, prognozë më të saktë dhe monitorim të përmirësuar të përparimit të pacientit me kalimin e kohës.

Neuroshkenca integruese përshkruan përpjekjen për të kombinuar modele dhe informacione nga nivele të shumta kërkimi për të zhvilluar një model koherent të sistemit nervor. Për shembull, imazhi i trurit i shoqëruar me modelet fiziologjike numerike dhe teoritë e mekanizmave themelorë mund të hedhin dritë mbi çrregullimet psikiatrike. 

Një fushë tjetër e rëndësishme e kërkimit përkthimor janë ndërfaqet tru-kompjuter, ose makinat që janë në gjendje të komunikojnë dhe të ndikojnë në tru. Ndërfaqet tru-kompjuter (BCI) aktualisht po hulumtohen për potencialin e tyre për të riparuar sistemet nervore dhe për të rivendosur disa funksione njohëse. Megjithatë, disa konsiderata etike duhet të trajtohen përpara se të pranohen.

 Organizatat e neuroshkencës 
Organizata më e madhe profesionale e neuroshkencës është Society for Neuroscience (SFN), e cila është e bazuar në Shtetet e Bashkuara, por përfshin shumë anëtarë nga vende të tjera. Që nga themelimi i saj në 1969, SFN është rritur në mënyrë të qëndrueshme: që nga viti 2010 ka regjistruar 40,290 anëtarë nga 83 vende. Takimet vjetore, që mbahen çdo vit në një qytet të ndryshëm amerikan, tërheqin frekuentimin nga studiues, studentë postdoktorantë, studentë të diplomuar dhe studentë, si dhe institucione arsimore, agjenci financimi, botues dhe qindra biznese që ofrojnë produkte të përdorura në kërkime.

Organizata të tjera të mëdha të përkushtuara ndaj neuroshkencës përfshijnë Organizatën Ndërkombëtare të Kërkimit të Trurit (IBRO), e cila mban takimet e saj në një vend nga një pjesë e ndryshme e botës çdo vit, dhe Federata e Shoqërive Evropiane të Neuroshkencës (FENS), e cila mban një takim në një qytete të ndryshme evropiane çdo dy vjet. FENS përfshin një grup prej 32 organizatash të nivelit kombëtar, duke përfshirë Shoqatën Britanike të Neuroshkencës, Shoqërinë Gjermane të Neuroshkencës (, dhe .  Shoqëria e parë Kombëtare e Nderit në Neuroshkencë, Nu Rho Psi, u themelua në vitin 2006. Ekzistojnë gjithashtu shoqëri të shumta rinore të neuroshkencës që mbështesin studentët, të diplomuarit dhe studiuesit e hershëm të karrierës, të tilla si Simply Neuroscience  dhe Project Encephalon. 

Në vitin 2013, në SHBA u shpall Iniciativa BRAIN. Iniciativa Ndërkombëtare e Trurit  u krijua në 2017, aktualisht e integruar nga më shumë se shtatë iniciativa kërkimore të trurit në nivel kombëtar (SHBA, Evropë, Instituti Allen, Japoni, Kinë, Australi, Kanada, Kore, dhe Izraeli)  që përfshin katër kontinente.

 Edukimi dhe shtrirja e publikut 
Përveç kryerjes së kërkimeve tradicionale në mjedise laboratorike, neuroshkencëtarët janë përfshirë gjithashtu në promovimin e ndërgjegjësimit dhe njohurive për sistemin nervor midis publikut të gjerë dhe zyrtarëve qeveritarë. Promovime të tilla janë bërë si nga neuroshkencëtarë individualë ashtu edhe nga organizata të mëdha. Për shembull, neuroshkencëtarët individualë kanë promovuar edukimin e neuroshkencës midis studentëve të rinj duke organizuar International Brain Bee, i cili është një konkurs akademik për nxënësit e shkollave të mesme ose të mesme në mbarë botën. Në Shtetet e Bashkuara, organizata të mëdha si Shoqëria për Neuroscience kanë promovuar edukimin e neuroshkencës duke zhvilluar një abetare të quajtur Faktet e trurit, duke bashkëpunuar me mësuesit e shkollave publike për të zhvilluar konceptet thelbësore të neuroshkencës për mësuesit dhe studentët e K-12, dhe duke sponsorizuar një fushatë me Fondacionin Dana të quajtur Java e Ndërgjegjësimit të Trurit për të rritur ndërgjegjësimin e publikut për përparimin dhe përfitimet e kërkimit të trurit. Në Kanada, CIHR National Canadian Brain Bee mbahet çdo vit në Universitetin McMaster . 

Edukatorët e Neuroshkencës formuan Fakultetin për Neuroshkencën universitare (FUN) në 1992 për të ndarë praktikat më të mira dhe për të ofruar çmime udhëtimi për studentët që prezantojnë në takimet e Shoqatës për Neuroshkencë. 

Neuroshkencëtarët kanë bashkëpunuar gjithashtu me ekspertë të tjerë të arsimit për të studiuar dhe përmirësuar teknikat arsimore për të optimizuar të mësuarit midis studentëve, një fushë në zhvillim e quajtur neuroshkencë edukative .  Agjencitë federale në Shtetet e Bashkuara, si Instituti Kombëtar i Shëndetit (NIH)  dhe Fondacioni Kombëtar i Shkencës (NSF),  kanë financuar gjithashtu kërkime që kanë të bëjnë me praktikat më të mira në mësimdhënien dhe mësimin e koncepteve të neuroshkencës.

 Aplikimet inxhinierike të neuroshkencës 

 Çipa kompjuterikë neuromorfikë 
Inxhinieria neuromorfike është një degë e neuroshkencës që merret me krijimin e modeleve funksionale fizike të neuroneve për qëllime të llogaritjes së dobishme. Vetitë emergjente llogaritëse të kompjuterëve neuromorfikë janë thelbësisht të ndryshme nga kompjuterët konvencionalë në kuptimin që ata janë një sistem kompleks dhe se komponentët llogaritës janë të ndërlidhur pa asnjë procesor qendror. 

Një shembull i një kompjuteri të tillë është superkompjuteri SpiNNaker/[ citim i nevojshëm ]

Sensorët mund të bëhen gjithashtu të zgjuar me teknologjinë neuromorfike. Një shembull i kësaj është BrainScaleS e Kamera e Ngjarjeve (Llogaritja Shumëshkallëshe e frymëzuar nga truri në Sistemet Hibride Neuromorfike), një superkompjuter neuromorfik analog hibrid i vendosur në Universitetin e Heidelberg në Gjermani. Ai u zhvillua si pjesë e platformës kompjuterike neuromorfike të Projektit Human Brain dhe është plotësues i superkompjuterit SpiNNaker, i cili bazohet në teknologjinë dixhitale. Arkitektura e përdorur në BrainScaleS imiton neuronet biologjike dhe lidhjet e tyre në nivel fizik; përveç kësaj, duke qenë se komponentët janë bërë prej silikoni, këto neurone model veprojnë mesatarisht 864 herë (24 orë kohë reale janë 100 sekonda në simulimin e makinës) se të homologëve të tyre biologjikë. 

Përparimet e fundit në teknologjinë e mikroçipit neuromorfik kanë bërë që një grup shkencëtarësh të krijojnë një neuron artificial që mund të zëvendësojë neuronet e vërteta në sëmundje.  

 Referime 

Kategoria:Sistem nervor
Kategoria:Neurologji
Kategoria:Neuroshkencë
Kategoria:Faqe me adresa nga Wayback Machine që përdorin stampën e arkivës së rrjetit
Kategoria:Faqe me përkthime të pashqyrtuara