Нейробиология это: Профессия нейробиолог: кто это, где работать по специальности |

Содержание

математические модели в нейробиологии / Хабр

На протяжении тысячелетий человечество волновали вопросы функционирования нервной системы: предпринимались попытки понять, как происходит восприятие и обучение, что такое эмоции и сознание, какую роль они играют, как они появились в ходе эволюции, каково влияние различных внешних и внутренних факторов на развитие и становление нервной системы человека и других животных. Все эти захватывающие темы так или иначе затронуты в нейробиологии и смежных с ней дисциплинах.

Нейробиология — это наука, изучающая структуру, функционирование и развитие нервной системы человека и животных. Brain science — более узкая дисциплина, посвященная головному мозгу человека. Нейробиология охватывает разные уровни организации — от молекулярного до системного, плавно переходя в молекулярную биологию и биохимию с одной стороны и в нейропсихологию (наука на стыке с психологией) с другой.

Некоторые люди, как и в незапамятные времена, продолжают утверждать, что понять работу мозга невозможно, или же отрицают, что мозг порождает наш разум и сознание и т. д. Несмотря на все это, в реальности науки, работающие в этой области, делают огромные успехи и быстро сокращают пробелы в нашем понимании существующих вопросов. За последние десятилетия человечество узнало о том, что нервные клетки все-таки восстанавливаются и научилось перепрограммировать стволовые клетки так, чтобы они формировали новые нейроны [1]. Мы также выяснили, что посредством электрической стимуляции нервов можно восстановить способность самостоятельно передвигаться у парализованных пациентов с повреждениями спинного мозга [2]. Многие заболевания нервной системы сейчас можно распознать на ранних стадиях и без использования инвазивных методов или долгого мучительного сканирования: относительно простой анализ генетической информации человека позволяет выявлять многие нейродегенеративные заболевания, эпилепсии и двигательные расстройства даже до начала проявления симптомов. Появилась возможность создавать подробные карты и общедоступные базы данных, содержащие информацию о том, как конкретные гены связаны с различными заболеваниями или определенными типами поведения и как взаимодействия продуктов этих генов вовлечены в процессинг огромного потока информации в мозге. Были открыты детальные (на уровне работы индивидуальных нейронов) механизмы обработки информации о пространственном местоположении организма – своего рода внутренний GPS, обеспечивающий ориентирование (за эту работу была присуждена Нобелевская премия в 2014 году)[10].

Одним из относительно недавних событий в истории нейронауки стало применение компьютерных методов. Началось оно с простых математических моделей индивидуальных нейронов и небольших сетей, разработанных еще в 50-е годы, и на сегодняшний день невероятно расширилось. Сейчас вычислительная нейробиология включает в себя множество самых разнообразных подходов, позволяющих исследовать как элементарные низкоуровневые процессы, так и сложные когнитивные функции.

Вычислительная нейробиология, как и многие науки, в основном использует подход «снизу-вверх»» (bottom-up), анализируя, как динамические взаимодействия между биологическими нейронами могут реализовывать функции вычислительных компонентов мозга. Этот подход позволяет воссоздать и понять эмерджентные динамические процессы в небольших частях мозга (таких как кортикальные колонки и зоны), а также воспроизвести феномены, наблюдаемые в биологических нейронных сетях, как, например, осцилляции. В этой области были разработаны математические модели элементарных вычислительных компонентов и их реализации при помощи биологических нейронов. Сюда входят компоненты сенсорного кодирования, нормализации, кратковременной памяти, накопление информации, принятие решений и контроль движений. Большинство этих компонентов достаточно просты в вычислительном плане, но они и являются составляющими элементами когнитивной деятельности.

Подход «сверху-вниз» (top-down) стремится отобразить когнитивные функции на алгоритмическом уровне. Этот подход игнорирует биологическую реализацию и вместо этого пытается разложить процессы обработки информации, лежащие в основе функционирования нервной системы, на алгоритмические компоненты. Ученые уже начали тестировать сложные вычислительные модели, способные описать высокоуровневые сенсорные и когнитивные функции мозга. Недавние достижения в области машинного обучения, получившей мощный толчок за счет растущих вычислительных мощностей и крупномасштабных датасетов, на которых можно проводить обучение, позволили заметно продвинуться в решении проблем понимания процессов восприятия, когнитивной деятельности и контроля.

Рисунок 1. Подходы «снизу-вверх» vs «сверху-вниз». Эти два подхода являются крайностями континуума различных путей к общей цели — объяснению того, как именно наш мозг порождает наш разум. В целом, на данный момент существует отрицательная корреляция между когнитивной и биологической точностью моделей. Однако эта отрицательная корреляция может быть превращена в позитивную, когда когнитивные ограничения позволяют лучше понять биологические функции и когда биология служит вдохновением для создания моделей, объясняющих мыслительные процессы [3].

Одной из важных тем, изучаемых в нейробиологии, является развитие нервной системы от самых ранних зародышевых стадий до взрослого организма. Помимо чисто фундаментального интереса, хорошее понимание этого процесса необходимо для расширения возможностей лечения множества заболеваний, связанных с дисфункциями нервной системы, вызванными нарушениями на разных этапах развития. Четкое понимание того, как происходит регуляция числа клеток различных типов в головном мозге поможет пролить свет на этиологию таких состояний, как микроцефалия, мегалэнцефалия, мальформации коры головного мозга, приводящие к фармакорезистентной эпилепсии и расстройствам когнитивных функций. Нарушения в процессах миграции предшественников нейронов и в процессах образования слоев внутри коры приводят к различным структурным нарушениям, среди которых Х-сцепленная перивентрикулярная узловая гетеротопия — заболевание, характеризующееся высокой внутриутробной смертностью и судорогами. Дефекты механизмов образования «корректных» связей между нервными клетками внутри одной зоны НС или между различными зонами являются причиной формирования неверно функционирующих сетей в нервной системе, что может являться причиной патологических состояний вроде той же эпилепсии и таких нейропсихиатрических нарушений, как аутизм и шизофрения.

Исследования в области развития НС проводятся учеными из разных сфер по всему миру. Одни ищут ответы на поставленные вопросы при помощи простых клеточных культур, другие используют более сложные in vitro системы, известные как органоиды, третьи ставят эксперименты на грызунах. В нашей лаборатории JetBrains Research используется чисто вычислительный (in silico) подход: мы разрабатываем модельный фреймворк BCNNM (Biological Cellular Neural Network Modeling), который может быть использован исследователями для построения динамических пространственных моделей развития и функционирования нервной ткани.

Наш подход

Фреймворк BCNNM включает в себя полезные фичи, не представленные в других существующих моделях биологических нейронных сетей. Например, это возможность прослеживать все события, происходящие с каждой клеткой на протяжении всего времени симуляции, регистрировать изменения широкого набора биологически релевантных параметров (концентрации внутри- и внеклеточных ионов, сигнальных и других молекул, мембранный потенциал и т. д.). В то же время сохраняется способность модели описывать поведение клеточной популяции как единого целого. Такая возможность особенно полезна с учетом того, что наш фреймворк позволяет работать с миллионами клеток, что дает большое преимущество перед моделями, описывающими подробно работу лишь небольшого числа нейронов. При этом, описание тканевых и клеточных процессов в BCNNM достаточно подробно и биологично по сравнению со статистическими моделями, которые оперируют сотнями миллионов клеток.

Наша дискретно-событийная модель позволяет снизить уровень сложности определения модели и вычислений, а также абстрагироваться от континуальности реальных событий. Для многих процессов возможно использование определяемой самим пользователем случайности величин, описывающих процесс, что делает моделирование более увлекательным, а его результаты менее предсказуемыми. В целом, BCNNM является модельным фреймворком широкого назначения, в отличие от большинства моделей, создаваемых в области нейромоделирования, которые нацелены на воссоздание лишь строго определенных экспериментальных сеттингов. В рамках нашей модели возможно подробное воспроизведение биологических механизмов, пользователи могут выбрать желаемый уровень детализации для описываемых процессов (от сдвигов внутриклеточных концентраций ферментов до взаимодействий групп клеток, образующих многоклеточные структуры высокого уровня). Пользователь может создавать структуры с большим количеством специфических связей, моделировать прохождение химических и электрических сигналов внутри них и раскрывать особенности их работы.

Модельный «индивид» — это набор логических объектов, распределенных в пространстве. Состояние индивида определяется выполнением сигнальных путей каждого из этих логических объектов в данный момент времени. Логический объект в модели — это абстракция, необходимая для того, чтобы объединить описания компонентов и их взаимодействий. Примерами логических объектов в данном контексте являются всевозможные клеточные компартменты. В конфигурации модели они заданы как наборы возможных механизмов, скомбинированных в сигнальные пути, куда также входят испускаемые и принимаемые сигналы. Процессы, ассоциированные с логическим объектом, могут модифицировать его состояние, пространственное расположение или активность. Набор сигнальных путей для каждого компартмента определяет, какие процессы могут с ним происходить и какие условия должны выполняться.

Результаты

В наших экспериментах мы используем модель для создания самых разных пространственных конфигураций клеточных структур. С использованием биологических данных о последовательности процессов дифференциации в клеточных линиях нервных и глиальных клеток, градиентов концентрации сигнальных молекул, заданных правил миграции и роста отростков мы получаем in silico аналоги органоидов головного мозга, которые ученые выращивают в лабораториях. Правильно продифференцировавшие клетки самоорганизуются в слоистые или ганглионарные структуры, свойственные таким органоидам. Ниже показан пример того, как может происходить пролиферация и дифференциация в модельном пространстве. Конфигурация пространства может быть любой, и выращиваемая структура может быть как сферической, так и слоистой.

Рисунок 2. Рост и дифференциация клеточной массы в ходе симуляции.Рост клеточной структуры

При моделировании в режиме «нормального развития» полученные структуры обладают количественными соотношениями различных типов клеток и их пространственным распределением, характерными для биологических структур [4,5]. Параметры внутренней связности также сравнимы с аналогичными параметрами моделируемых in vitro и in vivo систем в норме [6]. Моделируемый органоид из миллиона клеток может содержать миллионы отростков и синапсов, которые обеспечивают связность внутри слоев и между ними. Количество и соотношение входящих и исходящих связей для клеток внутри слоя коррелирует с таковым в живых системах. В слоистых модельных структурах паттерны связывания слоев между собой сходны с тем, что можно наблюдать в слоистых структурах мозга или в церебральных органоидах. Эти паттерны связывания не случайны — они следуют из молекулярных правил аксонального наведения и связывания нужных целей. Ниже можно увидеть визуализацию процесса аксонального наведения в нашей модели.

Рост аксона

Моделирование в BCNNM возможно и в режиме «отклонения от нормы» за счет гибкости конфигурации. Это позволяет наблюдать за развитием дефектных структур, что может пролить свет на течение различных заболеваний нервной системы. Работая с моделью, мы показали, что, меняя концентрации сигнальных молекул или параметры ответов со стороны клеток (что может являться, к примеру, аналогом изменения чувствительности клеточных рецепторов) в области деления, дифференциации или создания связей, мы можем наблюдать отклонения в системе, которые напоминают изменения, свойственные нарушениям развития биологических нервных тканей.

Помимо моделирования нарушений процесса развития, в рамках нашего проекта проводились исследования по посттравматическому нейрогенезу [7]. Клеточная динамика после нанесения травмы продемонстрировала поведение соответствующее реальному [8, 9]: резко падает количество нервных клеток и повышается концентрация некротического фактора, что ведет к дифференциации мультипотентных стволовых клеток в нейрональные предшественники, которые мигрируют к месту травмы и в свою очередь дифференцируются в нейроны. Пример такой динамики показан на рисунке 5, а в таблице ниже приведено сравнение изменения числа пролиферирующих клеток при травме разной силы в модели и в экспериментальных данных из исследования на мышах [8].

Рисунок 3. Пример клеточной динамики после нанесения травмы в модели.

Перспективы применения метода

Фреймворк BCNNM может быть использован для подробного in silico воспроизведения in vitro экспериментов, направленных на получение детальных наборов параметров, характеризующих все ключевые компоненты (клетки, их компартменты, синапсы и т. д.), предоставляя новые данные для нейробиологических исследований. Это могут быть как фундаментальные вопросы, касающиеся процессов развития, так и более прикладные, связанные с различными заболеваниями центральной нервной системы, а в перспективе и с разработкой подходов для лечения некоторых из этих заболеваний. Применение фреймворка для предварительного вычислительного тестирования биологических и медицинских гипотез позволит снизить стоимость постановки лабораторных экспериментов и ускорит процесс проведения исследований.

Курс Computational Neuroscience

Помимо исследовательской деятельности, наша лаборатория вовлечена в образовательный процесс. С 2019 года мы читаем курс «Вычислительные нейронауки» для студентов партнерских магистратур ВШЭ и ИТМО (и любых вольнослушателей!) в рамках образовательных программ JetBrains. В прошлом осеннем семестре лекции и семинары проходили в очном формате. В ходе курса студентам были предложены базовый материал для изучения и обсуждения в аудитории, материалы для самостоятельного, более глубокого погружения, интересные практические задания по моделированию нейронов и биологических нейронных сетей. В осеннем семестре 2020 курс проходит в удаленном формате, что позволило нам значительно расширить аудиторию. Видеоматериалы будут доступны всем желающим на YouTube-канале JetBrains Research.

В заключение: если вы нейробиолог и у вас есть экспериментальные данные, которые вы бы хотели использовать для моделирования, напишите нам. Мы будем очень рады сотрудничеству!

Список литературы

Takahashi, J. iPS cell-based therapy for Parkinson’s disease: A Kyoto trial. Regenerative Therapy, 2020, ISSN 2352-3204. https://doi.org/10.1016/j.reth.2020.06.002.
Angeli, C. A., Boakye, M., Morton, R. A., Vogt, J., Benton, K., Chen, Y., … Harkema, S. J. (2018). Recovery of Over-Ground Walking after Chronic Motor Complete Spinal Cord Injury. New England Journal of Medicine. doi:10.1056/NEJMoa1803588 (https://doi.org/10.1056/NEJMoa1803588)
Kriegeskorte, N., & Douglas, P. K. (2018). Cognitive computational neuroscience. Nature Neuroscience. doi:10.1038/s41593-018-0210-5
Caffrey, J. R., Hughes, B. D., Britto, J. M., and Landman, K. A. (2014). An in silico agent-based model demonstrates reelin function in directing lamination of neurons during cortical development. PLoS ONE 9. doi:10.1371/journal.pone.0110415
Dingle, Y.-T. L., Boutin, M. E., Chirila, A. M., Livi, L. L., Labriola, N. R., Jakubek, L. M., et al. (2015). Three-dimensional neural spheroid culture: An in vitro model for cortical studies. Tissue engineering. Part C, Methods 21, 1274–1283. doi:10.1089/ten.TEC.2015.0135. 26414693
Gerhard, F., Pipa, G., Lima, B., Neuenschwander, S., and Gerstner, W. (2011). Extraction of network topology from multi-electrode recordings: Is there a small-world effect? Frontiers in Computational Neuroscience 5. doi:10.3389/fncom.2011.00004
Мыров В.О. Вычислительное моделирование посттравматического нейрогенеза. Магистерская диссертация. СПбАУ РАН, Санкт-Петербург 2018
Wang, X. , Gao, X., Michalski, S., Zhao, S., & Chen, J. (2016). Traumatic Brain Injury Severity Affects Neurogenesis in Adult Mouse Hippocampus. Journal of Neurotrauma, 33(8), 721–733. doi:10.1089/neu.2015.4097 (https://doi.org/10.1089/neu.2015.4097)
Neuberger, E. J., Swietek, B., Corrubia, L., Prasanna, A., & Santhakumar, V. (2017). Enhanced Dentate Neurogenesis after Brain Injury Undermines Long-Term Neurogenic Potential and Promotes Seizure Susceptibility. Stem Cell Reports, 9(3), 972–984. doi:10.1016/j.stemcr.2017.07.015 (https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2017.07.015)
https://www.scientificamerican.com/article/how-the-2014-nobel-prize-winners-found-the-brain-s-own-gps/

Нейробиология | «Биомолекула»

Рецензии
Нейробиология
Процессы
Мэтью Кобб: «Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли». Рецензия
161
0,0
Путь к пониманию фундаментальных основ работы мозга действительно извилист и непрост. Мэтью Кобб проведет читателя по этому пути, покажет все закоулки и тайные тропы. Будьте готовы к знакомству с серьезным фундаментальным трудом, способным стать учебником по истории нейробиологии и помочь по-новому взглянуть на проблемы, окружающие самый загадочный орган нашего тела.
0
Элина Стоянова
07 ноября 2022
«Био/мол/текст»-2022/2023
Обзор
Биомолекулы
Депрессия
Медицина
Нейробиология
Можно ли убежать от депрессии?
736
0,0
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Депрессию часто называют болезнью 21 века, спрос на антидепрессанты постоянно растет. Однако современные препараты далеко не всегда справляются со своей задачей, в связи с чем увеличивается потребность в разработке новых методов и стратегий лечения депрессии. Одно из перспективных исследований в этой области связано с лактатом — молекулой, выделяемой организмом во время занятий спортом.
1
Ксения Исаковская
31 октября 2022
Рецензии
Нейробиология
Процессы
Марк Хамфрис: «Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды». Рецензия
92
0,0
Главные герои новой книги Марка Хамфриса «Скорость мысли» — рядовые нервные импульсы. Именно они беспрестанно возникают в мозге, чтобы люди могли видеть и слышать, двигаться, думать, тратить свое рабочее время на поедание печенья и болтовню с коллегами, и многое-многое другое. В оригинальной версии книга так и называется — The Spike. И это название она полностью оправдывает. Почти все страницы в ней посвящены пространным обсуждениям того, как импульсы зарождаются и что с ними происходит дальше, зачем нужны молчащие нейроны, которые почти не посылают никаких импульсов, и почему наш мозг выбрал именно тот способ работы, который мы видим. Одним словом, думать во время чтения придется много, путешествие в 2,1 секунды легким не будет.
0
Анастасия Волчок
24 октября 2022
Рецензии
Генетика
Нейробиология
Этология
Дэвид Линден: «Почему люди разные: Научный взгляд на человеческую индивидуальность». Рецензия
207
0,0
В своей книге Дэвид Линден, прибегая к помощи генетики, нейробиологии и иммунологии, наглядно и увлекательно демонстрирует несостоятельность дихотомии «природа против воспитания». Наши интеллектуальные способности, цвет кожи, пол и даже вкусовые предпочтения — результат сложного взаимодействия генов и среды. По мнению автора, лучший способ вдумчиво и непредвзято взглянуть на самих себя и свою уникальность — это обратиться к достижениям современной науки.
0
Антон Цыбко
17 октября 2022
Рецензии
Нейробиология
Нейродегенерация
Барбара Липска: «Потерявшая разум. Откровенная история нейроученого о болезни, надежде и возвращении». Рецензия
315
0,0
Каково это — испытать на себе симптомы одновременно нескольких психических заболеваний? Побывать по ту сторону разума и вернуться обратно? Что чувствует человек, у которого медленно, но верно прогрессирует болезнь Альцгеймера? Барбара Липска пережила рецидив меланомы с поражением головного мозга и испытала на себе, каково это — иметь психические заболевания. Она проведет читателя по закоулкам собственного сознания во время болезни и выведет его после этого путешествия обратно, в мир здоровых людей.
0
Светлана Бозрова
07 сентября 2022
Дайджест
Биология
ДНК
Иммунология
Медицина
Метаболизм
Микробиология
Нейробиология
Онкология
Галопом по обзорам: летний марафон 2022
262
0,0
Это — третий выпуск рубрики, посвященной научным обзорам по биологии, медицине и наукам о Земле (предыдущий выпуск читайте по ссылке). Наступают последние деньки августа, а это значит: пришло время рассказать о том, что было полезного и интересного в летних обзорах журналов серии Nature Reviews. Мы собрали и рассказали о статьях на биологические, медицинские, экологические, географические темы.
Приятного чтения!
0
Надежда Потапова
30 августа 2022
Рецензии
Нейробиология
Этология
Патриция Черчланд: «Совесть. Происхождение нравственной интуиции». Рецензия
95
0,0
Мозг — самый сложный орган, именно благодаря его сложности возможно все разнообразие поведения и внутренней жизни человека. Это относится и к интеллекту — навыкам счета, письма и чтения, анализа, обобщения, логическим операциям, переходу от конкретики к высоко абстрактным понятиям, так и ко всем формам этичного и неэтичного поведения — от подлости и предательства до благородства и самопожертвования. Очевидно, что мозг — «субстрат» для нашего поведения, фундамент, лежащий в основе всего спектра наших поступков и их предпосылок, включая нравственность. Задаче исследовать нейробиологические основы нравственного чувства и посвящена книга Патриции Черчланд. Однако, пожалуй, с этой задачей автор справиться не смогла — во всяком случае, если исходить из того, что сам по себе тезис о биологических корнях нравственности не требует особых доказательств.
0
Елена Белова
29 августа 2022
Новость
Генетика
Здравоохранение
Нейробиология
Эпигенетика
Сотни мутаций в мозге, «гены аутизма» и ранняя диагностика болезней: ученые поделились новыми данными
1005
0,0
Недавно американские ученые решили разобраться, как соматические мутации влияют на развитие нервно-психических патологий. Для этого они проанализировали образцы мозга 131 умершего человека: 44 со здоровой нервной системой, 19 с синдромом Туретта, 9 с шизофренией и 59 с расстройствами аутистического спектра. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. Нам рассказал о них один из руководителей этой работы, постоянный гость на страницах «Биомолекулы» — Алексей Абызов, заведующий лабораторией при клинике Мэйо.
1
Артем Кабанов
16 августа 2022
Рецензии
Нейробиология
Психогенетика
Дафни Симеон, Джеффри Абугел: «Я не я: Что такое деперсонализация и как с этим жить». Рецензия
224
0,0
Книга исследовательницы Дафни Симеон и журналиста Джеффри Абугела, написанная еще в 2006 году, а переведенная на русский язык в 2022, посвящена расстройству деперсонализации. Эта работа раскрывает различные аспекты расстройства: его распространенность, коморбидность, биологические и психологические теории происхождения, а также методы лечения. Рекомендуется к прочтению людям, переживающим это расстройство, и их близким.
0
Диана Саликова
03 августа 2022
Рецензии
Биотехнологии
Нейробиология
У. Холмс, М. Бялик, Ч. Фейдл: «Искусственный интеллект в образовании: Перспективы и проблемы для преподавания и обучения». Рецензия
152
0,0
Искусственный интеллект медленно, но верно проникает во все сферы жизнедеятельности человека. Сегодня уже никого не удивить «рекомендациями» нейросетей по интересам пользователя, а через несколько лет люди перестанут удивляться системе умного дома и беспилотным автомобилям. Но так ли легко дается машинам самообучение и образование? И сможет ли суперкомпьютер заменить учителя?
Ответы на вопросы о том, как искусственный интеллект завоевывает сферу образования, вы сможете найти в этой книге.
0
Ольга Слатинская
29 июня 2022

Загрузить еще

О неврологии | Кафедра неврологии

Что такое неврология?

неврология
ˌn(y)o͝orōˈsīəns/
сущ.

любая или все науки, такие как нейрохимия и экспериментальная психология, которые имеют дело со структурой или функцией нервной системы и мозга.

Нейронаука , также известная как Неврология, изучает развитие нервной системы, ее структуру и функции.

Нейробиологи сосредотачиваются на мозге и его влиянии на поведение и когнитивные функции. Неврология занимается не только нормальным функционированием нервной системы, но и тем, что происходит с нервной системой, когда у людей возникают неврологические, психические расстройства и нарушения развития нервной системы.

Неврология часто упоминается во множественном числе как нейронауки.

Неврология традиционно считается подразделением биологии. В наши дни это междисциплинарная наука, которая тесно связана с другими дисциплинами, такими как математика, лингвистика, инженерия, информатика, химия, философия, психология и медицина.

Многие исследователи говорят, что нейробиология означает то же самое, что и нейробиология. Однако нейробиология изучает биологию нервной системы, тогда как нейробиология относится ко всему, что связано с нервной системой.

Сегодня нейробиологи занимаются гораздо более широким спектром областей, чем раньше. Они изучают клеточные, функциональные, эволюционные, вычислительные, молекулярные, клеточные и медицинские аспекты нервной системы.

Основные направления современной нейронауки

Следующие отрасли нейронауки, основанные на областях исследований и предметах изучения, можно в общих чертах разделить на следующие дисциплины (нейробиологи обычно охватывают несколько областей одновременно):

Аффективная неврология – в большинстве случаев исследования проводятся на лабораторных животных и изучают, как нейроны ведут себя по отношению к эмоциям.

Поведенческая неврология – изучение биологических основ поведения. Посмотрите, как мозг влияет на поведение.

Клеточная неврология – изучение нейронов, включая их форму и физиологические свойства на клеточном уровне.

Клиническая неврология – изучает расстройства нервной системы, в то время как психиатрия, например, изучает психические расстройства.

Когнитивная неврология – изучение высших когнитивных функций, существующих у людей, и лежащих в их основе нейронных основ. Когнитивная нейробиология опирается на лингвистику, нейронауку, психологию и когнитивную науку. Когнитивные нейробиологи могут пойти по двум основным направлениям; поведенческий/экспериментальный или вычислительный/моделирующий, цель которого состоит в том, чтобы понять природу познания с нейронной точки зрения.

Вычислительная неврология – попытка понять, как мозг вычисляет, используя компьютеры для имитации и моделирования функций мозга, а также применяя методы математики, физики и других вычислительных областей для изучения функций мозга.

Культурная неврология – изучает, как убеждения, обычаи и культурные ценности формируются мозгом, разумом и генами в разные периоды.

Неврология развития – изучает развитие нервной системы на клеточной основе; какие основные механизмы существуют в развитии нервной системы.

Молекулярная неврология – изучение роли отдельных молекул в нервной системе.

Нейроинженерия – использование инженерных методов для лучшего понимания, замены, ремонта или улучшения нейронных систем.

Нейровизуализация – направление медицинской визуализации, основное внимание в котором уделяется изучению головного мозга. Нейровизуализация используется для диагностики заболеваний и оценки состояния головного мозга. Это также может быть полезно при изучении мозга, того, как он работает и как различные виды деятельности влияют на мозг.

Нейроинформатика – объединяет данные из всех областей нейробиологии, чтобы помочь понять мозг и лечить болезни. Нейроинформатика включает в себя сбор данных, совместное использование, публикацию и хранение информации, анализ, моделирование и симуляцию.

Нейролингвистика – изучение того, какие нервные механизмы в головном мозге контролируют усвоение, понимание и произнесение речи.

Нейрофизиология – рассматривает взаимосвязь мозга и его функций, а также совокупность частей тела и их взаимосвязь. Изучение функционирования нервной системы, обычно с использованием физиологических методов, таких как стимуляция электродами, светочувствительными каналами или красителями, чувствительными к ионам или напряжению.

Палеоневрология – изучение мозга с использованием окаменелостей.

Социальная неврология – это междисциплинарная область, посвященная пониманию того, как биологические системы реализуют социальные процессы и поведение. Социальная нейробиология собирает биологические концепции и методы для информирования и уточнения теорий социального поведения. Он использует социальные и поведенческие концепции и данные для уточнения нейронной организации и теории функций.

Системная неврология – отслеживает пути потока данных в ЦНС (центральной нервной системе) и пытается определить виды обработки, происходящей там. Он использует эту информацию для объяснения поведенческих функций.

Автор: Кристиан Нордквист
Эту статью можно полностью просмотреть на сайте Medical News Today

Ресурсы, чтобы узнать больше о неврологии:

Животноводческий комплекс
Основные учреждения
МРТ
Библиотеки
NIH (новое окно)
Pubmed (новое окно)
Brain & Language Lab
Centre for Neural Injury and Recovery (CNIR)

Neuroscience: обзор, история, основные разделы

Неврологи сосредотачиваются на мозге и его влиянии на поведение и когнитивные функции , или как люди думают.

Они также исследуют, что происходит с нервной системой, когда у людей есть неврологические, психические расстройства и расстройства развития нервной системы.

Нейробиолог может специализироваться в самых разных областях, от нейроанатомии до нейропсихологии. Исследования в этой области могут улучшить наше понимание как мозга, так и тела, того, как они работают, и проблем со здоровьем, которые на них влияют.

Поделиться на PinterestНеврология фокусируется на нервной системе, которая влияет на каждую часть тела и разума.

Неврология — это междисциплинарная наука, которая тесно сотрудничает с другими дисциплинами, такими как математика, лингвистика, инженерия, информатика, химия, философия, психология и медицина.

Нейробиологи изучают клеточные, функциональные, поведенческие, эволюционные, вычислительные, молекулярные, клеточные и медицинские аспекты нервной системы. Существуют различные области, которые сосредоточены на разных аспектах, но они часто пересекаются.

Исследователи могут изучить активность мозга у людей с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера. Используемые инструменты включают сканирование МРТ и компьютеризированные 3-D модели. Они могут проводить эксперименты с использованием образцов клеток и тканей.

Результаты могут привести к разработке новых лекарств. Некоторые нейробиологи занимаются лечением пациентов.

Нейронаука влияет на многие, если не на все, функции человека, но она также способствует лучшему пониманию широкого спектра распространенных заболеваний.

These include:

Down syndrome
autistic spectrum disorders (ASD)
ADHD
addiction
schizophrenia
Parkinson’s disease
brain tumors
epilepsy
the effects of stroke, for example, language loss
расстройства иммунной системы, такие как рассеянный склероз

Более глубокое понимание неврологических факторов может помочь в разработке лекарств и других стратегий лечения и профилактики этих и многих других проблем со здоровьем.

Древние греки одними из первых начали изучать мозг. Они пытались понять роль мозга и то, как он работает, и объяснить нервные расстройства.

Согласно статье в журнале Scientific American, Аристотель, греческий философ, имел теорию о том, что мозг является механизмом охлаждения крови.

Пьер Поль Брока (1824-1880) был французским врачом, хирургом и анатомом. Он работал с пациентами с повреждениями головного мозга. Он пришел к выводу, что разные области мозга участвуют в определенных функциях.

Часть мозга, известная как зона Брока, отвечает за некоторые речевые и другие функции. Повреждение этой области при инсульте может привести к афазии Брока, когда человек уже не может производить точную или связную речь.

В 19 веке фон Гемгольц, немецкий врач и физик, измерил скорость, с которой нервные клетки производят электрические импульсы.

В 1873 году Гамильо Гольджи, итальянский врач, патологоанатом и ученый, использовал соль хромата серебра, чтобы увидеть, как выглядят нейроны.

В начале 20-го века Сантьяго Рамон-и-Кахаль, испанский патолог, гистолог и нейробиолог, выдвинул гипотезу о том, что нейроны представляют собой независимые единицы нервных клеток.

В 1906 году Гольджи и Кахаль совместно получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свою работу и классификацию нейронов в головном мозге.

С 1950-х годов исследования и практика в современной неврологии достигли больших успехов, что привело к развитию методов лечения инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний, рассеянного склероза (РС) и других заболеваний.

Научные разработки позволили нейробиологам изучить структуру, функции, развитие, аномалии и способы изменения нервной системы.

Аффективная неврология : Исследования показывают, как нейроны ведут себя по отношению к эмоциям.

Поведенческая неврология : Это исследование того, как мозг влияет на поведение.

Клиническая неврология : Медицинские специалисты, такие как неврологи и психиатры, изучают расстройства нервной системы на основе базовых данных неврологии, чтобы найти способы их лечения и предотвращения. Они также ищут способы реабилитации тех, кто подвергся неврологическим повреждениям. Клинические нейробиологи рассматривают психические заболевания как расстройства головного мозга.

Когнитивная неврология : изучает то, как мозг формирует и контролирует мысли, а также нейронные факторы, лежащие в основе этих процессов. Во время исследований ученые измеряют активность мозга, пока люди выполняют задания. Эта область объединяет неврологию с когнитивными науками психологии и психиатрии.

Вычислительная неврология : Ученые пытаются понять, как мозг вычисляет. Они используют компьютеры для имитации и моделирования функций мозга, а также применяют методы математики, физики и других вычислительных областей для изучения функций мозга.

Культурная неврология : В этой области изучается взаимодействие между культурными факторами и геномными, нейронными и психологическими процессами. Это новая дисциплина, которая может помочь объяснить различия в показателях здоровья между разными группами населения. Выводы также могут помочь ученым избежать культурных предубеждений при разработке экспериментов.

Неврология развития : Здесь рассматривается, как мозг и нервная система растут и изменяются с момента зачатия до взрослой жизни. Собранная информация помогает ученым лучше понять, как развиваются и развиваются неврологические системы. Это позволяет им описывать и понимать ряд нарушений развития. Это также дает представление о том, как и когда регенерируются нервные ткани.

Молекулярная и клеточная неврология : Ученые изучают роль отдельных молекул, генов и белков в функционировании нервов и нервной системы на молекулярном и клеточном уровне.

Нейроинженерия : Исследователи используют инженерные методы, чтобы лучше понять, заменить, восстановить или улучшить нервные системы.

Нейровизуализация : Это направление медицинской визуализации, основное внимание в котором уделяется мозгу. Нейровизуализация используется для диагностики заболеваний и оценки состояния головного мозга. Это также может быть полезно при изучении мозга, того, как он работает и как различные виды деятельности влияют на мозг.

Нейроинформатика : Эта область предполагает сотрудничество ученых-компьютерщиков и нейробиологов. Эксперты разрабатывают эффективные способы сбора, анализа, обмена и публикации данных.

Нейролингвистика : Специалисты исследуют, как мозг позволяет нам усваивать, сохранять, понимать и выражать язык. Он помогает логопедам разрабатывать стратегии помощи детям с нарушениями речи или людям, которые хотят восстановить речь, например, после инсульта.

Нейрофизиология : Здесь рассматривается, как мозг и его функции связаны с различными частями тела, а также роль нервной системы, от субклеточного уровня до целых органов. Это помогает ученым понять, как работает человеческое мышление, и дает представление о нарушениях, связанных с нервной системой.

Нейронаука — это новая и важная область, затрагивающая все аспекты того, как люди двигаются, думают и ведут себя.