Невронаука

Науката за нервниот систем претставува научното проучување на невниот систем. Традиционално, науката за нервниот систем е гранка на биологијата.Меѓутоа таа во моментов е интердисциплинарна наука која вклучува други дисциплини како што се когнитивна- и невропсихологија, компјутерски науки, статистика, физика, филозофија и медицина. Како резултат на тоа, се проширува полето на примената на науката за нервниот систем со вклучување на различни пристапи кои ги изучуваат молекуларните, развојните, структурните, функционалните, еволутивните, квантитативните и медицинските аспекти на нервниот систем. Техниките што се користат од невронаучниците се доста проширени од биофизичкото и молекуларното учење на поединечните нервни клетки, до претставување на перцептивните моторни задачи во мозокот. Неодамнешните теоретски напреднувања во науката за нервниот систем се употребуваат за користење на компјутерско моделирање на нервните мрежи. Терминот невробиологија обично може да се замени со терминот наука за нервниот систем, каде што претходниот се однесува на биолгијата на нервниот систем, а додека пак вториот се однесува на целата наука на нервниот систем. Со оглед на зголемениот број научници коишто го изучуваат нервниот систем, формирани се неколку важни организации за оваа наука, за обезбедување на форум на сите невронаучници и подучувачи. На пример, Меѓународната организација за мозочно испитување беше основана во 1960 -та, Европската заедница за механизмите на мозокот и однесувањето основана во 1968г, и Заедница за наука на нервниот систем во 1969г.
1 Историја
Проучувањето на нервниот систем поттекнува уште од стар Египет. Начинот трепанција, кој претставува хируршка пракса на дупчење или отворање на дупка во черепот со цел да се спречи главоболката, менталните пореметувања или ослободување на черепниот притисок, се вршела врз пациентите и датира уште од времето на неолитот и е пронајдена во повеќе култури ширум светот. Ракописите датираат од 1700 п.н.е. и укажуваат на тоа дека Египќаните имале познавања за симптомите на оштетувања во мозокот. Првите увиди за функцијата на мозокот се сметаат дека се видови од „черепни кутии“. Во Египет од доцното Средно Кралство па наваму, мозокот редовно бил префрлан за подготовка на мумификација. Тогаш се верувало дека срцето претставува место на интелегенција. Според Херодот, за време на првиот чекор на мумифицирање: „ Најсовршената пракса е да се извлече со железна јадица што е можно повеќе од мозокот, а она што јадицата нема да може да го достигне е измешано со лекови.“
Гледиштето дека срцето е извор на свеста не се разгледуваше сè до времето на Хипократ. Тој мислеше дека во мозокот не само што вклучено чувството, како и повеќе специфични органи ( очи, уши, јазик), коишто се во главата во близина на мозокот, туку исто така дека претставува место за интелегенција. Меѓутоа, Аристотел сметаше дека срцето е центар за интелегенција, а дека мозокот служи за да ја излади крвта. Ова гледиште беше општоприфатено сè до римскиот лекар Гален, следбеник на Хипократ и лекар на римските гладијатори, којшто забележал дека неговите пациенти ги загубиле своите ментални способности со оштетувањето на нивните мозоци.
Ал- Андалус, Абулакис, таткото на модерната хирургија, развил материјални и технички дизајни, коишто сè уште се користат во неврохирургијата. Аверос ја открил Паркинсовата болест и предлага фотопримателни својства на ретината( мрежницата). Авензоар го опишал манингитисот, меѓучерепен тромбофлембитис(воспаление на вените), медијастинален тумор, и направил придонеси за модерната неврофармакологија. Мајмонид пишувал за невропсихијатриските поретметувања и го објаснил беснилото и труењето од беладона(атропин, див тутун).Исто така во средна Европа, Весалиј (1514-1564) и Рене Декарт (1596-1650) направиле доста придонеси за науката за нервниот систем. Проучувањето на мозокот стана пософистицирано по откривањето на микроскопот и развивањето на постапката на боење на Камило Гољи за време на доцната 1890 каде што тој користел сол- сребрен хромат за да може да открие сложени структури на поединечни неврони. Неговата техника ја искористи Сантјаго Рамон и Кајал и водеше до формирањето на невронска доктрина, со хипотезата дека функционалната единка на мозокот е невронот. Гољи и Рамон и Кајал ја споделија Нобеловата награда за физиологија или медицина во 1906г. за нивните обемни набљудувања, описи и категоризации на невроните во мозокот. Хипотезите за невронската доктрина беа поддржани со експерименти следени од пионерската работа на Галвани за раздразливоста на мускулите и невроните. Во доцниот 19 век Дубојс –Рејмонд, Мулер и фон Хелмхолтц покажале дека невроните се раздразливи и дека нивната активност предвидливо влијае на електричната фаза на соседниот неврон.
Наспроти ова испитување, работењето на Пол Брока со пациенти со оштетен мозок, предлага дека одредени делови во мозокот се одговорни за одредени функции. Во времето на Брока наодите се согледуваат како потврдување на теоријата на Франц Џосеф Гал дека јазикот и одредени психолошки функции се сместени во кората на мозокот. Сместувањето на хипотезата за функцијата е остварено со испитување на пациенти болни од епилепсија од страна на Џон Хуглингс Џексон којшто правилно ја извел организацијата на моторната кора со набљудување на прогресијата што настанува со нападите на телото. Верник понатаму ја развивал теоријата за специјализација на посебни структури на мозокот за јазично разбирање и продукција. Модерните испитувања сè уште ги користат цитоархитектонски (се однесува на изучувањето на градбата на клетката) анатомските дефиниции на Бродман од оваа епоха за да можат понатаму да покажат дека различни делови од кората на мозокот дејтвуваат со извршување на различни задачи.
Основи на модерната наука за нервниот систем
Научното изучување на нервниот систем подлежи на значителен пораст во втората половина на XX век, посебно за време на настанувањата на молекуларната биологија, електрофизиологија, и квантитативната невронаука. Во повеќе детали, комплексниот процес што го остварува еден неврон станува сè појасен. Меѓутоа, сè уште не се знае како мрежата од неврони продуцира интелектуално однесување, разпознавање, емоција,психолошка обврска.
„Задачата на науката за нервите е да го објасни однесувањето на активностите на мозокот. Како мозокот ги средува милионите поединечни нервни клетки за да продуцираат однесување и како овие клетки се под влијание на околината ...? Последното соочување на биолошките науки - нивниот последен предизвик - е да ги разберат биолошките основи на свеста и менталните процеси со кои ние перципираме, делуваме, учиме и помниме.- Ерик Кандел, Основите на Науката за нервите, четврто издание.
Нервниот систем е составен од мрежа на неврони и други поддржувачки клетки (какви што се глиалните). Невронската форма составена од функционални кола, секоја е одговорна за одредена задача за однесувањето на организмот. Така, науката за нервниот систем може да се изучува на многу различни нивоа, почнувајќи од молекуларно ниво до клеточно ниво, од системско ниво до когнитивно ниво.
На молекуларно ниво, главните прашања наменети во молекуларната наука за нервниот систем ги вклучува механизмите со кои невроните ги изразуваат и им одговараат на молекуларните сигнали, и како формата на нервните влакна е сложена шема за поврзување. На ова ниво, инструментите од молекуларната биологија и генетиката се користат со цел да откриеме како невроните се развиваат и умираат, и како генетските промени влијаат врз биолошките функции. Морфологијата, молекуларниот идентитет и физиолошките одлики на невроните, а од посебен интерес е и тоа како тие се однесуваат на различни видови на однесување. (Начините со кои невроните и нивните врски се изменуваат со искуството се однесуваат на физиолошкото и когнитивното ниво.)
На клеточно ниво, основните прашања коишто се однесуваат на клеточната наука за нервниот систем се механизмите на процесот на невроните како се сигнализира физиолошки и електрохемиски. Тие упатуваат како сигналите се обработени преку дендритите, сомасот (перикарион) и нервното влакно, и како невротрансмитерите и електричните сигнали се користат за обработување на сигналите во невронот. Друга главна област во науката за нервниот систем се однесува на истражувањата за развивањето на нервниот систем. Овие прашања на нервниот развој ги вклучуваат начините и регионализацијата на нервниот систем, нервните матични клетки, диференцирањето на невроните и глијалната клетка, невронска миграција, развивање на дендритите и нервните влакна, трофични заемодејства, и создавање на синапс.
На системско ниво, прашањата посочени за системите на науката за нервниот систем вклучуваат тоа како колата се формираат и се користат анатомски или физиолошки за да ги оставруваат физиолошките функции, како што се: рефлексите, сетилните спојувања, моторната координација, ритамот циркадијан, емоционалните одговори, учењето и меморијата. Со други зборови, тие покажуваат како овие нервни кола функционираат и како се генерираат механизмите со однесувањата. На пример, анализите на системското ниво укажуваат на прашањата што се однесуваат за посебни моторни и сетилни модалитети: Како функционира визијата? Како птиците песници учат нови песни, и лилјаците се лоцираат со ултразвук? Како телесно-сетилниот систем тактилно ги остварува информациите? Особено поврзаноста со невроетологијата, ги одредува сложените прашања за тоа како нервните супстрати (слоеви) лежат во основата на посебните однесувања на животните.
На когнитивно ниво, когнитивната наука за нервниот систем ги објаснува прашањата како со нервните кола се продуцираат психолошкките/ когнитивните функции. Појавувањето од нови ефикасни мерни техники како што се нервните слики (ФМРИ, ПЕТ, СПЕЦТ), електрофизиологија и анализа на човечката генетика измешана со експериментални техники од когнитивната психологија им овозможува на невронаучниците и психолозите да одговараат на апстрактни прашања како што се: како човечката способност за спознавање и емоција се отсликуваат во посебни нервни кола.
Науката за нервниот систем е исто така поврзана со социјалната наука и науката за однесување (психобиологија) и развива интердисциплинарни полиња како што се: невроекономија, социјална наука за нервниот систем, теоријата за одлуки коишто се однесуваат на сложените прашања на интеракцијата на мозокот со околината што го опкружува.
2 Науката за нервниот систем и медицината
Неврологијата, психијатријата и невропатологијата се медицински специјалности кои попрецизно ги одредуваат болестите на нервниот систем. Овие специјалности исто така се однесуваат и на клиничките дисциплини вклучувајќи ги дијагнозата и третманот на овие болести. Неврологијата ги проучува болестите на централниот и периферниот нервен систем како што се амиотрофична латерална склероза (АЛС) и мозочен удар, додека психијатријата се фокусира на пореметувањето во однесувањето, распознавањето и чувствата. Невропатолгијата покрај тоа што ги проучува класифицирањето и подредувањето на патогенетскиот механизам на централниот и периферниот нервен систем и мускулните заболувања, посебно се фокусира на морфолшките, микроскопските и хемиските промени. Границите помеѓу овие специјалности избледе неодамна, и сега тие се под влијание на основните испитувања на науката за нервниот систем.
Интегративната наука на нервниот систем остварува врски со овие специјализирани области.
3 Важни гранки
Тековното изучување и испитување на науката за нервниот систем може да биде поделено во категории во следниве важни гранки, врз основа на предметот или степенот на системот во испитувањето како и на различните експериментални или наставни пристапи. Сепак поединечни невронаучници сè уште работат на прашањата кои се делат на неколку различни подобласти.
Гранка, Главни теми, Експериментални и теоретски методи
Молекуларна и клеточна наука за нервниот систем,, ред 1, Невроцитологија, глијална клетка, размена на белковини, задржување на јони, синапса, дејствен потенцијал, невротрансмитери, невроимунологија, ред 1, ПЦР, имунохистохемија, метод на локална фиксација на потенцијалот, удар со притисок, молекуларно клонирање, уништување на гените, биохемиски испитувања, анализа на спојување, флуоресцентна,хибридизација на свое место, јужна блот метода, зелена флуоресцентна белковина, калциумови слики, двофотонска - микроскопија, ХПЛЦ, микродијализа
Однесување на науката за нервниот систем или психобиологија, Генетика на однесување, биолошка психологија, ритам циркардијан, невроендрокринологија, невроетологија, оска на хипоталамусна-хипофизна –полово жлездна оска, хипоталамусна-хипофизна-надбубрежна оска,невротрансмитери, хомостаза, двообразно сексуално однесување, контола на моториката, процес на чувствување, фотопримање,организациски/активациски ефекти на хормоните, ефекти од дрога(лекови)/алкохол, Модели на животни (исфрлање на гените), хибридизација на свое место, боење на нервното ткиво Голгиев метод, ФМРИ, имунохистохемија,функционален генетски материјал, ПЕТ, начин на распознавање, ЕЕГ,МЕГ
Системи на науката за нервниот систем, Примарно визуелна кора, соматосензорски систем, перцепирање, аудицијата, сензорска инетграција,кодирање на населението, болка, спонтани и предизвикани дејства, визија за боја, мирис, вкус,моторниот систем, ’рбетен мозок, сон,хомостаза,внимание,возбудување, Единично снимање, претставување на внтарешниот сигнал, микро стимулација, потенциометриски бои( бои осетливи под напон), фМРИ, метод на локална фиксација на потенцијалот, генетски материјал, будно тренирање на однесувањето на животните, локално поле на потенцијал, РОЦ, ладење на кората на мозокот, калциумови слики, два – фотонска микроскопија
Развивањето на науката за нервниот систем, Клеточно размножување, неврогенеза, упатување на нервно влакно, развивање на дендрит, невронска миграција, фактори за раст, невромускуларно спојување, невротрофини, апоптоза, синаптогенеза,, Ксенопов ооцит, биохемија, генетски материјал, Дрозофилија, Хокс гени
Когнитивна наука за нервниот систем, Внимание, контрола на спознавање, генетика на однесување, донесување одлука, емоција, јазик, меморија, стимулирање, моторно учење, перцепирање, сексуално однесување, социјална наука за нервниот систем, Експерименталнен дизајн од когнитивната психологија, психометрија, ЕЕГ,МЕГ, фМРИ, ПЕТ, СПЕЦТ, единечно снимање, човечка генетика
Теоретска и компјутерска наука за нервниот систем, Кабел- теорија, Ходгкин-Хукслиев модел, невронски мрежи, тензија- затворен јонски канал Хебијаново учење, Марков синџир Монте Карло, симулиран ДНК, компјутери со високи изведби,парцијални диференцијални равенки, само-организирање на мрежи, шеми за препознавање, висока интелегенција,
Болести и стареење: Неврологија и Психијатрија, Деменција, периферна невропатија, повреда на ’рбетниот мозок, трауматски повреди на мозокот, автономен нервен систем, депресија, анксиознст, Паркинсонова болест, зависност, губење на меморијата, Клиничко испитување, наврофармакологија, длабока стимулација на мозокот, неврохирургија
Невронско инженерство, Невропростетика, мозочен приказ на компјтер (БЦИ), Сигнал преку стекнување ЕЕГ,ЕЦоГ, МЕГ, фМРИ, блиску до инфрацрвена спектоскопија, ЕМГ, обработка на сигнал преку модели на препознавање на алгоритми
Невролингвистика, Јазик, областа на Брока, усвојување на јазикот, перцепција на говор, правење на реченици, Сигнал преку стекнување ЕЕГ,ЕЦоГ, МЕГ, фМРИ, блиску до инфрацрвена спектоскопија, ЕМГ, обработка на сигнал преку модели на препознавање на алгоритми
Студии на науката за нервниот систем, Образование на науката за нервниот систем: додипломски модели, најдобри вежби, посредникот на науката за нервниот систем со сите слободни уметности, дисциплини, науки за нервниот систем и општеството, филозофијата на науката за нервниот систем, интердисциплинарно испитување, науката за нервниот систем и популарната култура, науката за нервниот систем и медиумите
Претставување на невроните, Претставување на структурата и на функцијата, Пресметана томографија, дифузно оптички слики, настан поврзан со оптички сигнал, претставување на магнетната резонанса, претставување на функционалната магнетна резонанса, позитрон- емисија томографија, томографија на еден фотон пресметана емисија
Забелешка: Во 1990 г невронаучникот Јак Панксеп го создал терминот „афективна наука за нервниот систем“, за да нагласи дека испитувањето на емоцијата би требало да биде гранка на науката за нервниот систем, да се разликува од областите како што се когнитивна наука за нервниот систем или психобиологијата. До скоро социјалните аспекти на чувствителниот мозок се внесени во она што се нарекува „социјална – афективна наука за нервниот систем“ или само социјална наука за нервниот систем.
Исто така објавени се и други испитувања тврдејќи дека некои аспекти на фер игра и златното правило можат да се стават и да се вкоренат во термините на невронаучните и невроетичките основи.
4 Јавно образование и достигнување
Изучувањето на науката на нервниот систем ги ангажира учениците од градинките преку колеџот за студирање на науката за нервниот систем и обезбедува тренинг на дипломираните студенти и пост-дипломските следбеници. Истражувачите од оваа област ги тестираат хипотезите кои се однесуваат на најдобрите пракси во предавањето и учењето на концептите на науката за нервниот систем, и можат да бидат финансирани од механизмите Р01 и Р25 од Националниот институт за здравство (НИХ), главните дозволи од НСФ, и други федерални и приватни механизми што се доделуваат. Писменоста на науката за нервниот систем вклучува напори за проширување на знаењето и свеста за нервниот систем и однесувањето на јавноста, како и јавните службеници, политичари, пратеници. Главните светски достигнувања како на изучувањето на науката за нервниот систем и писменоста за науката за нервниот систем вклучувајќи ја Недела за стручната свест спонзорирана од Друштвото за наука за нервниот систем и Дана алијанса за експертска иницијатива,така и на Меѓународната стручна средба која што е конкуренција на академијата.Главните концепти на науката за нервниот систем за К-12 наставници и студенти се остварени од членови на комитетот за јавна образование и комуникација на Друштвото на науката за нервниот систем. Стручните факти за преземениот основ на анатомијата и функцијата на човековиот мозок, моментално се преведени на шпански и на други светски јазици.