Neuro-ştiinţa

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

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

Neuro-ştiinţa (în engleză Neuroscience) se ocupă cu studiul sistemului nervos. Cuvintul neuro-ştiinţa este relativ nou, prima societate de neuro-ştiinţă fiind înfinţată abia în 1970. Ca domeniul neuro-ştiinţa se ocupă cu structura, funcţia, neuro-evoluţionismul, dezvoltarea, genetica, biochimia, fiziologia, farmacologia, informatica, neuro-ştiinţa computationala şi patologia sistemului nervos. În mod tradiţional a fost văzută ca o ramură a biologiei. Cu toate acestea, recentele contribuţii precum şi interesul arătat de mai multe discilpline cum ar fi psihologia cognitivă, informatică, statistică, fizică si medicină au dus la o abordare interdisciplinară a domeniului.

Neuro-ştiinţa include acum orice investigare sistematică, stiinţifică, experimentală si teoretică a sistemului central si/sau periferic nervos al oricărui organism biologic. Metodologiile empirice folosite de cercetătorii în domeniu s-au extins enorm, de la analiza biochimică si genetică a dinamici neuronului şi a constituenţilor moleculari pînă la reprezentari grafice ale creierului pentru diferite activităţi.

Cuprins

[modifică] Vedere de ansamblu

Studiul stiinţific al sistemului nervos a cunoscut o creştere importanta în a doua jumătate a secoluilui XX, în special datorită revoluţiei înregistrate în biologia moleculară,electro-fiziologie şi neuro-ştiinţa computatională. A devenit posibilă înţelegerea, în detaliu, proceselor complexe care au loc în interiorul unui singur neuron. Cu toate acestea modul în care retelele de neuroni produc comportamentul intelectual, percepţia, emoţiile sînt încă prea puţin înţelese.

„ Sarcina neuro-ştiinţei este de a explica comportamentul în termeni activităţii creierului. Cum poate creierul sa îşi organizeze milioanele de neuroni pentru a produce comportamentul, şi cum sînt aceste celule influenţate de către mediul înconjurător...? Ultima frontieră a biologiei--ultima încercare--este de a înţelege bazele biologice ale conştiinţei şi proceselor mentale cu ajutorul cărora percepem, acţionăm, învăţăm şi citim. — Eric Kandel, Principles of Neural science, fourth edition ”

Sistemul nervos este compus dintr-o retea de neuroni şi alte celule (cum ar fi celulele glial). Neuroni formeaza circuite funcţionale, fiecare circuit fiind responsabil de anumite parţi ale comportamentului la nivel de organism. Astfel, neuro-ştiinţa oferă diferite persepective de studiu, de la nivel molecular la nivel celular la nivelul sistemului la nivelul cogniţiei.

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

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

La nivelul de sistem, întrebări legate de modul în care circuitele sînt formate şi folosite anatomic si fiziologic pentru a produce funcţii fiziologice, cum ar fi reflexele, senzaţiile, coordonarea activităţiilor motorii, ritmul circadian, răspunsurile emoţionale, procesul de învăţare, memoria, etc. Cu alte cuvinte, se studiază modul în care aceste circuite neuronale funcţionează si mecanismul prin care comportamentul este generat. De exemplu, analiza la nivel de sistem încearcă să desluşească modul în care diferite activităţi senzoriale sau motoare au loc: cum funcţionează vederea? cum păsările învaţă cîntece noi şi liliecii se orientează cu ajutorul ultrasunetelor?

MRI para-sagittal al unui pacient cu macrocefalie benignă.

La nivel cognitiv, neuro-ştiinţa cognitivă se încearcă găsirea răspunsurilor legate de modul în care funcţiile cognitive şi fiziologice sint produse de cicuitele neuronale. Apariţia unor noi tehnici de măsurare a activităţilor cerebrale cum ar fi imagistica neuronală (ex: fMRI, PET, SPECT), electrophysiology şi analiza genetică umană combinate cu tehnici experimentale sofisticate din psihologia cognitivă dau posibilitatea oamenilor de ştiinţă din acest domeniu şa încerce găsirea unor răspunsuri pentru întrebări abstracte legate de modul în care procesele cognitive umane şi emoţiile sint legate de anumite circuite neuronale.

Neuro-ştiinţa ca şi concept include toate domeniile care au ca obiect de studiu sistemul nervos. Psihologia, ca studiu stiinţific al proceselor mentale, poate fi considerat ca sub domeniu al neuro-ştiinţei, cu toate acestea anumiţi teoreticieni din domeniu argumentează ca prin definiţie se prezintă tocmai contrariul - psihologia fiind studiul proceselor mentale care pot fi modelate de multe alte principii şi teorii abstracte, cum ar fi psihologia comportamentală şi cognitivă traditională, care la rindul lor sînt independente de procesul neuronal. Termenul de neurobiologie este uneori folosit ca şi substitut pentru neuro-ştiinţă, cu toate acestea el se referă la biologia sistemului nervos, pe cind neuro-ştiinţa se referă la ştiinţa funcţiilor mentale care formează fundaţia 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 înţelegerea creierului în neuro-ştiinţă.

Neurologia şi Psihiatria sînt specialităţi ale medicinei şi sint considerate, de către comunitatea academică internaţională, ca fiind sub-domenii ale neuro-ştiinţei care se ocupă cu bolile sistemului nervos. Aceşti termeni se referă deasemenea la la disciplinele clinice care se ocupă cu diagnosticul şi tratamentul acestor boli. Neurologia se ocupă cu bolile sistemului nervos central şi periferic, pe cind psihiatria se ocupă de bolile mintale. Graniţele dintre cele două discipline sint destul de vagi, în general medici care îşi aleg una dintre acestea ca şi specialitate sînt pregătiţi în amblele domenii. Amîndouă sînt strîns legate şi influenţate de cercetările din neuro-ştiinţă.

[modifică] Istoric

Mai multe descoperiri istorice atestă faptul că practici chirurgicale similare trepanaţiei 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 cunoştiinţe 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 părţi cît mai semnificative din creier cu cîrlig metalic, iar ceea ce cîrligul nu este capabil să scoată este amestecat cu medicamente.'[necesită citare]

Convigerile conform cărora inima era sursa conştiinţei 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 şi pentru inteligentă. Aristotel, cu toate acestea. credea că inima este centrul inteligenţei iar creierul servea ca şi mecanism de răcire pentru sînge. Acest model a fost acceptat pînă în medicul roman Galle, un discipol al lui Hippocrate şi medicul gladiatorilor romani a observat că pacienţi săi îşi pierd facultăţile mintale cînd suferă stricăciuni severe la nivelul creierului.


Abulcasis, creatorul [[chirurgie]i moderne, în lucrarea Kitab al-Tasrif a adunat, prezentat şi dezvoltat tehnici care sînt şi astăzi folosite în neuro-chirurgie. Averroes a intuit existenţa boli Parkinson şi a atribuit proprietăţi fotoreceptoare retinei. Avenzoar a descirs meningita, trombofeblita intracraniană şi a avut contribuţii la neuro-farmacologia modernă. Maimonides a scris despre bolile psihice şi a descris turbarea şi intoxicarea cu beladonă (mătrăgună).[1] În alte părţi ale Europei evului mediu, Vesalius (1514-1564) şi René Descartes (1596-1650) au adus la rîndul lor contribuţii notabile.

Metodele de studiul ale creierului au devenit mult mai sofisticatr după inventarea microscopului şi dezvoltarea unei noi tehnologii de îmbunătăţire a contrastului de către Camillo Golgi spre sfirşitul anilor 1890. Noua tehnică folosea sare de cromat de argint pentru a putea observa structura neuronilor. Folosing această tehnică Santiago Ramón y Cajal a turnat fundaţiile doctrinei neuronale, ipoteză conform căreia unitaţile funcţionale ale creierului sint neuronii. Golgi şi Ramón y Cajal au împărţit împreună premiul Nobel pentru medicină în 1906 pentru munca desfăsurată în observarea, descrierea şi catalogarea neuronilor. Ipoteza docrinei neuronale a fost întărită de experimentele lui Galvani în folosirea electricităţii pentru excitarea musculaturii şi neuronilor. Spre sfîrşitul secoluilui al XIX-lea DuBois-Reymond, Müller, şi von Helmholtz au demonstrat că neuroni sînt receptivi la stimuli electrici şi activitatea lor afectează starea electrică a neuronilor adiacenti într-un mod predictibil.

In acelaşi timp, Paul Broca, sugerează ca anumite regiuni ale creierului sînt responsabile pentru anumite funcţii. Această ipoteză a fost întărită de John Hughlings Jackson în urma observaţiilor făcute supravegherea bolnavilor de epilepsie. Wernicke a dezvoltat mai tirziu teoria conform căreia anumite zone ale creierului sint specializate în înţelegerea şi producerea sunetelor şi limbajului.[2]

[modifică] Subdomenii majore

Domeniul Subiectele abordate
Molecular şi celular genetica neuronală, citologia neuronală, celule glia, sinapsă, potenţial de acţiune, neuro-transmiţători, imunologie neuronală
Comportamental psiholofie biologică, ritm circadian, endocrinologie neuronală, axa hypothalamico-pituitaro-gonadală, axa hypothalamico-pituitro-adrenală, neuro-transmiţători, controlul motor, procesarea senzorială, recepţia photonică, efectele hormonale, efectele drogurilor şi alcoolului, diferenţele dintre sexe
Sistem Cortexul vizual, percepţia, auzul, integrarea senzorială, durerea, vederea color, mirosul, gustul, sistemul motor, şira spinării, somnul, atenţia
Dezvoltare axon, circumvoluţii, factorul de creştere, joncţiunea neuro-musculară, diferenţierea neuronală, viaţa şi moartea neuronilor, formarea sinapselor, vătămările şi refacacerea
Cognitiv atenţia, controlul cognitiv, luarea deciziilor,emoţiile, limajul, memoria, motivaţia, perceptia, comportamentul sexual
Teoretic şi computaţional teoria cablului, modelul Hodgkin–Huxley, reţele neuronale, învăţarea Hebbiană
Bolile şi îmbătrînirea nebunia, vătămări ale coloanei vertebrale, sistemul nervos autonom, depresia clinică, anxietatea, boala Parkinson, dependeţa, pierderea memoriei
Inginerie Proteze neuronale, interfeţe creier computer
lingvistică limbaj, zona Broca
Educaţie methodologie, legături ale neuro-ştiinţei cu alte discipline, neuro-ştiinţ şi societatea, filosofia neuro-ştiinţei, cercetări interdisciplinare, neuro-ştiinţa în cultura populară

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

[modifică] Teme majore de cercetare

Oameni de ştiinţă din diferite subdomenii ale neuro-ştiinţei au ca focus urmatoarele teme şi întrebări:

  • Comportament/Gîndire/Limbaj
  • Neuro-imagistică
  • Biologie celulară
  • Neuro-ştiinţa computaţională
  • Dezvoltarea
  • Hearing Sciences
  • Auzul
  • Învăţarea/Memoria
  • Modul de acţiune al medicamentelor
  • Neuro-ştiinţa moleculară
  • Controlul motor
  • Neuro-biologia bolilor
  • Neuro-endocrinologia
  • Neuro-biologia neuronului
  • Senzaţiile şi percepţia
  • Somn-ul
  • Atenţia şi emoţiile
  • Genetica sistemului nervos
  • Vătămări ale sistemului nervos

[modifică] Referinţe

[modifică] Citate

  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.

[modifică] Cărţi

  • 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, 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, 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, 2nd ed., Academic Press. ISBN 0-12-618621-9.
  • Siegel, GJ; Albers RW, Brady S, Price DL (2005). Basic Neurochemistry, 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.

[modifică] Cărţi Online

  • 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.

[modifică] Contribuţi recunoscute

[modifică] Vezi şi

[modifică] Legături externe

Adus de la http://ro.wikipedia.org/wiki/Neuro-%C5%9Ftiin%C5%A3a
Unelte personale