Neuroștiință

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Schiţă a celulelor cerebelului unei găini de S. Ramón y Cajal, în jur de 1905

Neuroștiința (în engleză neuroscience) se ocupă cu studiul sistemului nervos. Cuvintul neuroștiință este relativ nou, prima societate de neuroștiință fiind înființată abia în 1970. Ca domeniu, neuroștiința se ocupă cu structura, funcția, neuroevoluționismul, dezvoltarea, genetică, biochimia, fiziologia, farmacologia, informatica, neuroștiința computatională și patologia sistemului nervos. În mod tradițional a fost văzută ca o ramură a biologiei. Cu toate acestea, recentele contribuții precum și interesul arătat de mai multe discipline, cum ar fi psihologia cognitivă, informatică, statistică, fizică și medicină, au dus la o abordare interdisciplinară a domeniului.

Neuroștiința include acum orice investigare sistematică, științifică, experimentală și teoretică a sistemului central și/sau periferic nervos al oricărui organism biologic. Metodologiile empirice folosite de cercetătorii în domeniu s-au extins enorm, de la analiza biochimică și genetică a dinamicii neuronului și a constituenților moleculari pînă la reprezentări grafice ale creierului pentru diferite activități.

Vedere de ansamblu[modificare | modificare sursă]

Studiul stiințific al sistemului nervos a cunoscut o creștere importanta în a doua jumătate a secoluilui XX, în special datorită revoluției înregistrate în biologia moleculară, electro-fiziologie și neuroștiința computatională. A devenit posibilă înțelegerea, în detaliu, proceselor complexe care au loc în interiorul unui singur neuron. Cu toate acestea modul în care retelele de neuroni produc comportamentul intelectual, percepția, emoțiile sînt încă prea puțin înțelese.

Sarcina neuroștiinței este de a explica comportamentul în termeni activității creierului. Cum poate creierul sa își organizeze milioanele de neuroni pentru a produce comportamentul, și cum sînt aceste celule influențate de către mediul înconjurător...? Ultima frontieră a biologiei--ultima încercare--este de a înțelege bazele biologice ale conștiinței și proceselor mentale cu ajutorul cărora percepem, acționăm, învățăm și citim. — Eric Kandel, Principles of Neural science, fourth edition

Sistemul nervos este compus dintr-o retea de neuroni și alte celule (cum ar fi celulele glial). Neuroni formeaza circuite funcționale, fiecare circuit fiind responsabil de anumite parți ale comportamentului la nivel de organism. Astfel, neuroștiința oferă diferite persepective de studiu, de la nivel molecular la nivel celular la nivelul sistemului la nivelul cogniției.

La nivel molecular, întrebările de bază care își caută răspunsul includ mecanismul prin care neuroni generează și răspun la semnalele moleculare preum și modul în care axoni formează conexiuni complexe. La acest nivel, metodele biologiei moleculare si genetici sînt folosite pentru a înțelegere cum se dezvoltă și mor neuroni, cum schimbările genetice afectează funcțiile biologice. Morfologia, identitatea moleculară și caracteristicile fiziologice ale neuronilor precum și modul în care sînt legați de diferite acțiuni comportamentale sînt considerate ca fiind topicuri de interes la acest nivel. (Modul în care neuroni și conexiunile sînt modificate de experientă sînt adresate la nivel fiziologic și cognitiv.

La nivel celular, întrebările de bază care își caută răspunsul sînt legate de mecanismele fiziologice și electro-chimice prin care neuroni procesează semnalele. Cum sînt semnalele procesate de dendrite, soma și axon, precum șî modul în care neurotransmițătorii și semnalele electrice sînt folosite pentru a procesa semnalele în interiorul neuronului.

La nivelul de sistem, întrebări legate de modul în care circuitele sînt formate și folosite anatomic si fiziologic pentru a produce funcții fiziologice, cum ar fi reflexele, senzațiile, coordonarea activitățiilor motorii, ritmul circadian, răspunsurile emoționale, procesul de învățare, memoria, etc. Cu alte cuvinte, se studiază modul în care aceste circuite neuronale funcționează si mecanismul prin care comportamentul este generat. De exemplu, analiza la nivel de sistem încearcă să deslușească modul în care diferite activități senzoriale sau motoare au loc: cum funcționează vederea? cum păsările învață cîntece noi și liliecii se orientează cu ajutorul ultrasunetelor?

MRI para-sagittal al unui pacient cu macrocefalie benignă.

La nivel cognitiv, neuroștiința cognitivă se încearcă găsirea răspunsurilor legate de modul în care funcțiile cognitive și fiziologice sint produse de cicuitele neuronale. Apariția unor noi tehnici de măsurare a activităților cerebrale cum ar fi imagistica neuronală (ex: fMRI, PET, SPECT), electrophysiology și analiza genetică umană combinate cu tehnici experimentale sofisticate din psihologia cognitivă dau posibilitatea oamenilor de știință din acest domeniu șa încerce găsirea unor răspunsuri pentru întrebări abstracte legate de modul în care procesele cognitive umane și emoțiile sint legate de anumite circuite neuronale.

Neuroștiința include toate domeniile care au ca obiect de studiu sistemul nervos. Psihologia, ca studiu stiințific al proceselor mentale, poate fi considerat ca sub domeniu al neuroștiinței, cu toate acestea anumiți teoreticieni din domeniu argumentează ca prin definiție se prezintă tocmai contrariul - psihologia fiind studiul proceselor mentale care pot fi modelate de multe alte principii și teorii abstracte, cum ar fi psihologia comportamentală și cognitivă traditională, care la rindul lor sînt independente de procesul neuronal. Termenul de neurobiologie este uneori folosit ca și substitut pentru neuroștiință, cu toate acestea el se referă la biologia sistemului nervos, pe cind neuroștiința se referă la știința funcțiilor mentale care formează fundația pentru circuitele neuronale consituente. În Principles of Neural Science, laureatul premiului Nobel Eric Kandel, consideră psihologia cognitiva ca fiind una din disciplinele de bază pentru înțelegerea creierului în neuroștiință.

Neurologia și Psihiatria sînt specialități ale medicinei și sint considerate, de către comunitatea academică internațională, ca fiind sub-domenii ale neuroștiinței care se ocupă cu bolile sistemului nervos. Acești termeni se referă de asemenea la la disciplinele clinice care se ocupă cu diagnosticul și tratamentul acestor boli. Neurologia se ocupă cu bolile sistemului nervos central și periferic, pe cind psihiatria se ocupă de bolile mintale. Granițele dintre cele două discipline sint destul de vagi, în general medici care își aleg una dintre acestea ca și specialitate sînt pregătiți în amblele domenii. Amîndouă sînt strîns legate și influențate de cercetările din neuroștiință.

Istoric[modificare | modificare sursă]

Mai multe descoperiri istorice atestă faptul că practici chirurgicale similare trepanației au fost efectuate încă din perioada neolitică de către diferite culturi în întreaga lume. Manuscrise din jurul anului 5000BC[necesită citare] atestă faptul că egipteni aveau cunoștințe despre anumite simptome legate de probleme ale creierului.

În Egipt, incepînd din perioada Regatului Mijlociu, creierul a fost cu regularitate îndepărtat în procesul de mumificare. În aceea perioadă se credea că inima este responsabilă pentru producerea inteligentei. Dupa spusele lui Herodot, în timpul primului proces al mumificării: „Cea mai perfectă dintre practici este extragerea a unei părți cît mai semnificative din creier cu cîrlig metalic, iar ceea ce cîrligul nu este capabil să scoată este amestecat cu medicamente.”[necesită citare]

Convingerile conform cărora inima era sursa conștiinței nu s-au modificat pînă în timpul lui Hippocrate. El a fost primul care a crezut despre creier ca pe lîngă implicare sa în procesul senzorial, deoarece cele mai multe din organele specializate în aceasta (ex: ochii, urechile, limba) sînt localizate în cap foarte aproape de creier, creierul este responsabil și pentru inteligentă. Aristotel, cu toate acestea. credea că inima este centrul inteligenței iar creierul servea ca și mecanism de răcire pentru sînge. Acest model a fost acceptat pînă în medicul roman Galle, un discipol al lui Hippocrate și medicul gladiatorilor romani a observat că pacienți săi își pierd facultățile mintale cînd suferă stricăciuni severe la nivelul creierului.

Abulcasis, creatorul chirurgiei moderne, în lucrarea Kitab al-Tasrif a adunat, prezentat și dezvoltat tehnici care sînt și astăzi folosite în neurochirurgie. Averroes a intuit existența boli Parkinson și a atribuit proprietăți fotoreceptoare retinei. Avenzoar a descris meningita, trombofeblita intracraniană și a avut contribuții la neurofarmacologia modernă. Maimonides a scris despre bolile psihice și a descris turbarea și intoxicarea cu beladonă (mătrăgună).[1] În alte părți ale Europei evului mediu, Vesalius (1514-1564) și René Descartes (1596-1650) au adus la rîndul lor contribuții notabile.

Metodele de studiul ale creierului au devenit mult mai sofisticate după inventarea microscopului și dezvoltarea unei noi tehnologii de îmbunătățire a contrastului de către Camillo Golgi spre sfîrșitul anilor 1890. Noua tehnică folosea sare de cromat de argint pentru a putea observa structura neuronilor. Folosind această tehnică Santiago Ramón y Cajal a turnat fundațiile doctrinei neuronale, ipoteză conform căreia unitățile funcționale ale creierului sint neuronii. Golgi și Ramón y Cajal au împărțit împreună premiul Nobel pentru medicină în 1906 pentru munca desfăsurată în observarea, descrierea și catalogarea neuronilor. Ipoteza docrinei neuronale a fost întărită de experimentele lui Galvani în folosirea electricității pentru excitarea musculaturii și neuronilor. Spre sfîrșitul secolului al XIX-lea DuBois-Reymond, Müller, și von Helmholtz au demonstrat că neuroni sînt receptivi la stimuli electrici și activitatea lor afectează starea electrică a neuronilor adiacenți într-un mod predictibil.

In același timp, Paul Broca, sugerează ca anumite regiuni ale creierului sînt responsabile pentru anumite funcții. Această ipoteză a fost întărită de John Hughlings Jackson în urma observațiilor făcute supravegherea bolnavilor de epilepsie. Wernicke a dezvoltat mai tîrziu teoria conform căreia anumite zone ale creierului sint specializate în înțelegerea și producerea sunetelor și limbajului.[2]

Subdomenii majore[modificare | modificare sursă]

Domeniul Subiectele abordate
Molecular și celular genetica neuronală, citologia neuronală, celule glia, sinapsă, potențial de acțiune, neurotransmițători, imunologie neuronală
Comportamental psiholofie biologică, ritm circadian, endocrinologie neuronală, axa hypothalamico-pituitaro-gonadală, axa hypothalamico-pituitro-adrenală, neurotransmițători, controlul motor, procesarea senzorială, recepția photonică, efectele hormonale, efectele drogurilor și alcoolului, diferențele dintre sexe
Sistem Cortexul vizual, percepția, auzul, integrarea senzorială, durerea, vederea color, mirosul, gustul, sistemul motor, șira spinării, somnul, atenția
Dezvoltare axon, circumvoluții, factorul de creștere, joncțiunea neuromusculară, diferențierea neuronală, viața și moartea neuronilor, formarea sinapselor, vătămările și refacerea
Cognitiv atenția, controlul cognitiv, luarea deciziilor,emoțiile, limajul, memoria, motivația, perceptia, comportamentul sexual
Teoretic și computațional teoria cablului, modelul Hodgkin–Huxley, rețele neuronale, învățarea Hebbiană
Bolile și îmbătrînirea nebunia, vătămări ale coloanei vertebrale, sistemul nervos autonom, depresia clinică, anxietatea, boala Parkinson, dependeța, pierderea memoriei
Inginerie Proteze neuronale, interfețe creier computer
lingvistică limbaj, zona Broca
Educație methodologie, legături ale neuroștiinței cu alte discipline, neuroștiința și societatea, filosofia neuroștiinței, cercetări interdisciplinare, neuroștiința în cultura populară

Notă: În anii 1990, cercetătorul Jaak Panksepp a introdus termenul de "affective neuroscience"[3] pentru a sublinia faptul că studiul emoțiilor trebuie să fie un subdomeniu al neuroștiinței, distinct de neuroștiința cognitivă sau comportamentală. Recent, aspectul social al emoțiilor la nivelul creierului a fost integrat în "social-affective neuroscience".

Teme majore de cercetare[modificare | modificare sursă]

Oameni de știință din diferite subdomenii ale neuroștiinței au ca focus urmatoarele teme și întrebări:

Referințe[modificare | modificare sursă]

Citate[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Martin-Araguz, A.; Bustamante-Martinez, C.; Fernandez-Armayor, Ajo V.; Moreno-Martinez, J. M. (2002). "Neuroscience in al-Andalus and its influence on medieval scholastic medicine", Revista de neurología 34 (9), p. 877-892.
  2. ^ Principles of Neural Science, 4th ed. Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessel, eds. McGraw-Hill:New York, NY. 2000.
  3. ^ Panksepp, J., 1990 - A role for “affective neuroscience” in understanding stress: The case of separation distress circuitry. In: Puglisi-Allegra, S. and Oliverio, A., Editors, 1990, Psychobiology of stress, Kluwer, Dordrecht, pp. 41–58.

Cărți[modificare | modificare sursă]

  • Bear, M.F.; B.W. Connors, and M.A. Paradiso (2001). Neuroscience: Exploring the Brain. Baltimore: Lippincott. ISBN 0-7817-3944-6 
  • Kandel, ER; Schwartz JH, Jessell TM (2000). Principles of Neural Science (ed. 4th ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0-8385-7701-6 
  • Squire, LR; Roberts JL, Spitzer NC, Zigmond MJ, McConnell SK, Bloom FE (2003). Fundamental Neuroscience (ed. 2nd ed.). Academic Press. ISBN 0-12-660303-0 
  • Roberts, J; Byrne J. (2004). From Molecules to Networks. Academic Press. ISBN 0-12-148660-5 
  • Sanes, DH; Reh TA, Harris WA (2005). Development of the Nervous System (ed. 2nd ed.). Academic Press. ISBN 0-12-618621-9 
  • Siegel, GJ; Albers RW, Brady S, Price DL (2005). Basic Neurochemistry (ed. 7th ed.). Academic Press. ISBN 0-12-088397-X 
  • Rieke, F; Warland D, van Steveninck RR, Bialek W (1999). Spikes: Exploring the Neural Code. Academic Press. ISBN 0-262-68108-0 

Cărți Online[modificare | modificare sursă]

  • Neuroscience 2nd ed. Dale Purves, George J. Augustine, David Fitzpatrick, Lawrence C. Katz, Anthony-Samuel LaMantia, James O. McNamara, S. Mark Williams. Published by Sinauer Associates, Inc., 2001.
  • Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular, and Medical Aspects 6th ed. by George J. Siegel, Bernard W. Agranoff, R. Wayne Albers, Stephen K. Fisher, Michael D. Uhler, editors. Published by Lippincott, Williams & Wilkins, 1999.

Contribuți recunoscute[modificare | modificare sursă]

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]