Что такое нейрология в биологии кратко
Обновлено: 28.06.2024
— о мозговых механизмах высших когнитивных функций – мышления, памяти, речи, внимания, сознания.
Содержание курса:
1.1. Предмет нейробиологии.
Основные уровни изучения нервной системы. Место нейробиологии среди естественных и гуманитарных наук. Практическое значение нейробиологии.
Основные понятия нейробиологии.
Поведение как результат деятельности нервной системы. Целенаправленность поведения. Основные элементарные компоненты поведения.
1.2. История формирования представлений о механизмах работы мозга.
Понимание психики и роли мозга философами античности.
Зарождение современных представлений о психике и функционировании нервной системы: Декарт, Ламетри, Прохазка, Белл, Мажанди, Холл, Галь. Важнейшие вехи развития современных представлений о механизмах психики и поведения в конце XIX — начале XX вв.: Торндайк, Уотсон, Келлер, Сеченов, Павлов.
1.3.Методы исследований в нейробиологии
Методы изучения деятельности мозга: морфологические, биохимические, физиологические. Методы изучения поведения: этологические, условнорефлекторные, когнитивные.
Важнейшие современные нейробиологические методы: микроэлектродные исследования, электроэнцефалография и магнитоэнцефалография, томография, окулография.
2. Физико-химические, гистологические и структурные основы деятельности нервной системы
2.1.Нервная ткань.
Открытие клеточного строения нервной системы.
Глия: классификация, функциональное значение.
Нейроны: строение, классификация, функциональное значение.
2.2. Механизмы передачи сигналов в нервной системе.
Строение клеточной мембраны нейронов.
Ионные насосы и ионные каналы. Потенциал покоя и потенциал действия. Проведение возбуждения по аксону.
Строение синапса. Постсинаптические потенциалы. Ионотропные и метаботропные рецепторы. Гормоны, нейромедиаторы, вторичные посредники.
2.3. Структурная организация нервной системы.
Развитие нервной системы в онтогенезе. Формирование нервной трубки, мозговых пузырей, образование основных отделов нервной системы. Общий план строения центральной и периферической нервной системы.
Конечный мозг: кора больших полушарий и базальные ядра, гиппокамп, миндалина.
Строение и принципы организации коры больших полушарий. Цитоархитектонические карты.
Промежуточный мозг и ствол мозга: основные отделы, важнейшие структуры.
Строение спинного мозга. Спинномозговые корешки, спинномозговые нервы, иннервация тела.
Вегетативная нервная система.
3.Физиологические основы деятельности нервной системы
3.1. Общие принципы функционирования мозга.
Функциональные блоки мозга по Лурия. Иерархическая и параллельная организация мозговых процессов.
3.2 Сон и бодрствование. Активирующие системы мозга.
Структура сна человека: медленноволновый и парадоксальный сон. Энцефалограмма при сне и бодрствовании; основные ритмы ЭЭГ человека. Нейрофизиологические механизмы сна и бодрствования.
3.3.Мотивации и эмоции.
Нейрофизиология мотиваций и эмоций. Основные структуры лимбической системы.
3.4. Сенсорная физиология.
Рецепторы и органы чувств, понятие об анализаторах.
Нейрофизиология и психофизика слуха. Психофизические параметры звука. Строение и функционирование улитки.
Обработка слуховой информации в мозге.
Нейрофизиология и психофизика зрения. Строение и функционирование глаза. Развитие глаза в онтогенезе. Молекулярный механизм восприятия света: родопсин. Обработка зрительной информации в сетчатке.
Обработка зрительной информации в головном мозге. Рецептивные поля нейронов зрительной коры.
Восприятие контраста, ориентации линий, цвета и других параметров.
3.5. Движение.
Управление движениями на уровне спинного мозга. Рефлекс на растяжение, сгибательный рефлекс. Локомоция.
Основные моторные структуры головного мозга: мозжечок, стриарная система (базальные ганглии), первичная моторная кора, дополнительная моторная кора, премоторная кора. Основные виды нарушений управления движениями.
4. Закономерности поведения.
4.1. Инстинкт.
Инстинкт. Безусловный рефлекс. Соотношение врожденного и приобретенного в инстинктивном поведении. Структура поведенческого акта. Фиксированные комплексы действий. Сообщества. Доминирование. Территориальность.
Проявления инстинктов в психике и поведении человека.
4.2. Первая сигнальная система.
Коммуникация животных. Инстинктивная ритуализация. Понятие о первой сигнальной системе.
4.3. Обучение.
Неассоциативное обучение: привыкание, сенситизация, импринтинг, подражание.
Ассоциативное обучение: классические и инструментальные условные рефлексы.
4.4. Рассудочная деятельность.
Когнитивное обучение. Рассудочная деятельность (элементарное мышление).
Способности к символизации, абстракции и обобщению у животных как предпосылки развития мышления и речи человека. Орудийная деятельность.
4.5. Вторая сигнальная система.
Понятие о второй сигнальной системе.
Слово как обобщение. Ключевые свойства человеческого языка (по Хоккету).
Обучение животных языкам-посредникам: амслен, жетоны Премака, йеркиш, понимание устного английского.
5. Высшие когнитивные функции
5.1. Локализация психических функций в мозге.
Локализация психических функций в коре больших полушарий мозга человека. История представлений о локализации функций: локализационизм и эквипотенциальность.
Современный взгляд на проблему локализации функций в мозге.
Межполушарная асимметрия. Исследования на больных с расщепленным мозгом. Проблема доминантности полушарий. Функции правого и левого полушарий.
5.2. Нейрофизиологические механизмы речи.
Моторное управление вокализацией у человека. Дизартрия.
Физиологические механизмы речи. Основные речевые центры, связи между ними. Модель Вернике-Гешвиндта. Современные представления о взаимодействии центров речи. Основные формы нарушения речи (афазии, алексия).
Виды и формы памяти. Процессы, связанные с памятью: кодирование, консолидация, хранение, воспроизведение, забывание. Виды амнезии. Локализация поражений мозга у больных с амнезией.
Современные представления о нейронных и молекулярных механизмах кратковременной и долговременной памяти.
Роль синапсов и ядра нейронов в процессах памяти.
5.4. Внимание.
Нейрофизиология внимания. Классификация видов внимания. Нервные сети внимания по Познеру.
5.5. Сознание.
Изучение элементов сознания у животных.
Характеристики сознания человека, зачатки которых исследованы у животных.
5.6. Развитие мозга и психики в эволюции человека.
Увеличение размеров мозга в эволюции человека. Формирование мышления, речи, сознания, материальной культуры человека.
Рекомендуемая литература
- Шульговский В.В. Основы нейрофизиологии. М.: Аспект пресс, 2000.
- Шульговский В.В.Физиология высшей нервной деятельности с основами нейробиологии. М., 2003.
Программу составил: Б.В.Чернышев, кандидат биологических наук, доцент кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.
Определение нейробиология
Работая вместе, они решали проблемы функционирования и развития нервной системы, исследовали молекулярные механизмы работы мозга.
Мозг — центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном (переднем) отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков.
У многих животных содержит также глиальные клетки, может быть окружен оболочкой из соединительной ткани. У позвоночных животных (в том числе и у человека) различают головной мозг, размещённый в полости черепа, и спинной, находящийся в позвоночном канале.
Схема строения мозга
Центральная нервная система представляет собой непрерывно работающий конгломерат клеток, которые постоянно получают информацию, анализируют ее, перерабатывают и принимают решения.
Мозг способен также брать инициативу на себя и производить координированные, эффективные мышечные сокращения для ходьбы, глотания или пения. Для регуляции многих аспектов поведения и для прямого или непрямого контроля всего тела, нервная система обладает огромным количеством линий коммуникаций, обеспечиваемых нервными клетками (нейронами). Нейроны представляют собой основную единицу, или составной блок, мозга
Взаимосвязи в простых нервных системах
Не́рвная систе́ма — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных нервных структур, которая совместно с эндокринной системой обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды.
Нервная система действует как интегративная система, связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной).
Центральная нервная система человека
События, которые происходят при реализации простых рефлексов, могут быть прослежены и проанализированы детально. Например, когда по коленной связке ударяют маленьким молоточком, мышцы и сухожилия бедра растягиваются и электрические импульсы по сенсорным нервным волокнам идут в спинной мозг, в котором возбуждаются моторные клетки, производя импульсы и активируя мышечные сокращения.
Конечным результатом является распрямление ноги в коленном суставе. Такие упрощенные схемы очень важны для регулировки мышечных сокращений, управляющих движениями конечностей. В таком простом рефлексе, в котором стимул ведет к определенному выходу, роль сигналов и взаимодействий всего двух видов клеток может быть успешно проанализирована.
Сложные нейронные сети и высшие функции мозга
Анализ взаимодействия нейронов в сложных путях, вовлекающих в буквальном смысле миллионы нейронов, существенно более труден, чем анализ простых рефлексов.
Передача информации в мозг при восприятии звука, прикосновения, запаха или зрительного образа требует последовательного вовлечения нейрона за нейроном, так же как и при выполнении простого произвольного движения. Серьезная проблема при анализе взаимодействия нейронов и структуры сети возникает из-за плотной упаковки нервных клеток, сложности их взаимосвязей и обилия типов клеток.
Мозг устроен не так, как печень, которая состоит из одинаковых популяций клеток. Если вы обнаружили, как работает одна область печени, то вы знаете очень много о печени в целом.
Нейробиология: что происходит с мозгом, когда мы учимся
Знания о мозжечке, однако, ничего не скажут вам о работе сетчатки или любой другой части центральной нервной системы.
Несмотря на огромную сложность нервной системы, сейчас возможно проанализировать много способов взаимодействия нейронов при восприятии. Например, записывая активность нейронов в пути от глаза к мозгу, можно проследить сигналы сначала в клетках, специфически отвечающих на свет, и затем, шаг за шагом, по последовательным переключениям, до высших центров мозга.
Интересной особенностью работы зрительной системы является способность выделять контрастные образы, цвета и движения в огромном диапазоне интенсивностей цвета.
Когда вы читаете эту страницу, сигналы внутри глаза обеспечивают возможность для черных букв выделяться на белой странице в слабоосвещенной комнате или при ярком солнечном освещении Специфические связи в мозге образуют единую картину, несмотря на то, что два глаза расположены раздельно и сканируют отличающиеся области внешнего мира.
Более того, существуют механизмы, обеспечивающие постоянство образа (хотя наши глаза непрерывно двигаются) и дающие точную информацию о расстоянии до страницы.
Каким образом связи нервных клеток обеспечивают подобные явления?
Несмотря на то, что мы еще не способны дать полное объяснение, сейчас многое известно о том, как эти свойства зрения обеспечиваются простыми нейрональными сетями в глазе и на начальных стадиях переключения в мозге. Конечно, остается много вопросов о том, каковы связи между свойствами нейронов и поведением.
Так, для того чтобы прочесть страницу, вы должны сохранять определенное положение тела, головы и рук. Далее, мозг должен обеспечить постоянное увлажнение глазного яблока, постоянство дыхания и многие другие непроизвольные и неподконтрольные сознанию функции.
Функционирование сетчатки является хорошим примером основных принципов работы нервной системы.
В первую очередь, стоит упомянуть о том, что нейробиология является одной из отраслей биологии. Эта наука изучает строение, физиологию и основные функции мозга. Основные объекты изучения — нейроны.
Как развивалась нейробиология?
Когнитивная нейробиология как наука зародилась между 19 и 20 веками. Среди отцов-основателей этой области: Г. фон Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, К. Бернар и другие. Эти ученые смогли доказать электрический характер сигналов, которые передаются нервными волокнами. В 60-е годы ХХ века история нейробиологии пополнилась открытием ряда компонентов, среди которых были: фосфотазы, ферменты, многочисленные G-белки.
Современные методы нейробиологии используют микроэлектроды, чтобы зафиксировать активность нейронов. Какие интересные факты о мозге удалось открыть нейробиологам?
Префронтальная кора мозга — всему голова. Мы знаем, что когда в мозг поступает новая информация, задействуются все его отделы. Особенное участие в этом принимает и префронтальная кора головного мозга, которая сначала принимает поступающую информацию извне, а затем отдает сигналы в нейронную сеть. Команды могут быть разного характера: действия, суждения, планирование, предвидение и другие.
Переформатирование подросткового мозга. Миелин — особое вещество, которое сопутствует созданию новых нейронных связей, практически перестает выделяться к 7 годам. И вновь его повышенная выработка начинается в период полового созревания. Это — следствие эволюции, когда в этот период мозг человека переформатировался и настраивался на поиск лучшего партнера. Наши древние предки нередко для того, чтобы найти себе пару, отправлялись на поиски в другие племена и были вынуждены постигать новые обычаи и новую культуру.
Электрический мозг. Если взять одну нейронную клетку и измерить ее электрический заряд, а затем умножить на количество нейронов, которое располагается в среднестатистическом мозге человека, то уровень напряжения окажется больше, чем у разряда грозовой молнии. У мозга есть собственные волны внимания — это бета-волны. Их можно наблюдать на ЭЭГ во время решения человеком сложных задач, требующих повышенной концентрации. Альфа, тета и дельта-волны отражают состояние расслабления и рассеянного фокуса: от усталости до глубокого сна.
Многозадачность пожирает мозг. Наш мозг изначально не приспособлен к режиму многозадачности. И только небольшой процент людей действительно имеет способность работать над несколькими задачами одновременно, не нанося себе, при этом вред. Если говорить простым языком, то многозадачность вызывает психологический дискомфорт, нарушает работу памяти и мешает сконцентрироваться.
Нейробиология – научная дисциплина, изучающая нервную систему, ее устройство, развитие, функционирование, физиологию, биохимию и патологию. В рамках нейробиологических исследований также изучается поведение.
Ранний период развития нейробиологии
В Древней Греции философами создано несколько версий о функции головного мозга. Впервые положение о том, что источником сознания выступало сердце, начал оспаривать древнегреческий врач Гиппократ. Он утверждал, что вместилище ума – это мозг. По Платону, мозг – это рациональная часть души. Однако Аристотель источником разума считал землю, а задача мозга – это регулирование количества тепла, которое исходит от сердца. Мозг выполняет охлаждающую функцию для крови. Эта версия считалась верной до открытия, сделанного древнеримским доктором Галеном. Он заметил, что пациенты лишились умственных способностей после того, как был поврежден их мозг. Предположил, что мозжечок контролирует мышцы.
Нейробиология в Средневековье
В Исламской Иберии, приблизительно в 1000 г. Аль-Захрави проводились хирургические операции черепных переломов, травм позвоночника и головы. Авиценной в Персии представлена детальная информация о переломах черепа. Он объяснил понятия меланхолии, головокружения, инсульта, эпилепсии, бессонницы, слабоумия. Между XIII и XIV столетиями изданы первые учебники, включающие описание мозга.
Эпоха Ренессанса
Развитие нейробиологии в XIX столетии
Нейробиологические исследования в XX веке
Нейробиология является отраслью биологии и представляет собой науку о строении, физиологии и функциях мозга.
Начала нейробиологии восходят к глубокой древности, однако, современное ее содержание связано с исследованиями и открытиями начиная с середины XIX в. В отечественной научной практике нейробиология возникла на стыке науки о поведении и нейрофизиологии и как самостоятельная дисциплина стала упоминаться недавно.
Содержание
↑Возникновение и развитие нейробиологии
↑Развитие физико-химических основ нейробиологии
Современная эпоха изучения строения и функций мозга началась с ряда открытий в XIX-XX в.в. Представителями и последователями немецкой физиологической школы (Г.фон Гельмгольц, Э.Дюбуа-Реймон, Л. Герман, К.Людвиг, К. Бернар, Ю. Бернштейн и др.), основанной в I половине XIX в. Й.-П.Мюллером, была доказана электрическая природа сигналов в нервных волокнах. В 1902 г. Ю. Бернштейн выдвинул первую мембранную теорию возбуждения нервной ткани, в которой провозгласил определяющую роль ионов калия. Следует отдать должное современнику Ю.Бернштейна Е.Овертону, который в 1902 г. сделал важное открытие, состоящее в том, что для генерации возбуждения в нерве необходим натрий. Однако результаты Е.Овертона остались без должного внимания со стороны современников. Э.Дюбуа-Реймон и К. Бернар первыми высказали предположение, что сигналы в мозге передаются с помощью химических веществ. Представители российской науки также сделали ряд открытий в электрофизиологии. Так, В.Ю.Чаговец в 1896 г. (незадолго до провозглашения мембранной теории возбуждения Ю.Бернштейном) выдвинул первую ионную теорию происхождения биоэлектрических явлений, а также экспериментально обосновал теорию физико-химического раздражающего действия электрического тока. В.В. Правдич-Неминский стоял у истоков электроэнцефалографии: он в 1913 г. впервые зарегистрировал электрическую активность мозга собаки с поверхности черепа. Первая запись электроэнцефалограммы у человека была получена австрийским психиатром Г.Бергером в 1928 г. Представители российской физиологической школы, основанной И.М. Сеченовым в 1860-х г.г., тесным образом сотрудничали с европейцами, постоянно обмениваясь визитами. Многие молодые российские ученые выезжали на обучение в Европу (в основном в Германию), где участвовали в совместных исследованиях.
Доказательства химической природы синаптической передачи были получены параллельно представителями двух физиологических школ – Казанской (основатель - А.Ф. Самойлов, Россия, а затем СССР) и Кембриджской (основатель - Ч. Шеррингтон, Великобритания). Первооткрывателями химической природы синаптической передачи во всем мире считают немецкого физиолога австрийского происхождения О. Леви и английского ученого Г.Дейла. В 1921 г. О. Леви установил гуморальную (химическую) передачу нервного сигнала в вегетативной нервной системе, а именно, угнетающее действие нейромедиатора ацетилхолина на частоту сердечных сокращений у лягушки при стимуляции блуждающего нерва. Однако первые доказательства о гуморальной передаче были получены еще в 1904 г. Т.Эллиоттом, который продемонстрировал выделение и действие адреналина при активации периферических нервов.
Достижения в изучении физико-химических основ нервных процессов непременно определяли развитие различных направлений в науке о мозге и обогащали представления о его главных функциях: 1) обработка информации о состоянии организма и состоянии окружающей его среды сенсорными системами; 2) организация и осуществление ответных действий моторными системами; 3) осуществление связи между сенсорной и моторной частями ЦНС ассоциативными системами, которые обеспечивают функции высшего порядка ( восприятие, внимание, память, познание, эмоции, мышление и другие).
В настоящее время нейробиология представляет собой высокотехнологичную науку, аккумулирующую достижения современной химии, физики, математики и информационных технологий.
↑Развитие представлений о поведении
Параллельно в рамках американской школы бихевиоризма (от англ., behaviour) развивались представления об инструментальном поведении. Наиболее типичными представителями этого направления являются Э.Торндайк, Дж. Уотсон и Б.Скиннер. Отличительной особенностью бихевиоризма является описательный характер изучения инструментальных поведенческих реакций, не затрагивающий, в отличие от Павловских интерпретаций, внутренних (хотя и умозрительных с современных позиций) механизмов. Представители нового поколения бихевиористов К.Лешли, Э.Толмен и У.Хантер, называемые себя необихевиористами, в конечном счете, обратились к нейрофизиологическому толкованию инструментального поведения. Физиологическую интерпретацию механизмов инструментального поведения с вовлечением концептуальных рефлекторных дуг выдвинул Е.Конорский - выдающийся ученик И.П. Павлова.
Среди рефлекторных форм поведения И.П. Павлов выделял относительно простые безусловные рефлексы, составляющих врожденный базис вновь приобретенных поведенческих актов. Врожденные сложные формы поведения (инстинкты) изначально изучали зоологи. В середине XX в. инстинктивное поведение стало объектом интереса науки этологии, провозглашенной К.Лоренцом и Н.Тинбергеном.
↑Современная нейробиология как интегративная наука
В настоящее время нейробиология представляет собой междисциплинарную науку, которая включает некоторые научные направления в психологии, медицине, математике, информатике, физике, лингвистике и философии. В рамках современной нейробиологии изучают широкий круг проблем, включающий разнообразные подходы к изучению молекулярных, онтогенетических, структурных, функциональных, эволюционных, медицинских и кибернетических аспектов работы центральной нервной системы и ее ключевой роли в управлении поведением организмов. Эти проблемы могут быть изучены с использованием аналитических средств целого комплекса биологических наук, включая биофизику, молекулярную и клеточную биологию, генетику, эмбриологию, анатомию и физиологию, биологию поведения, а также психологию. Технологии, используемые в нейробиологии, чрезвычайно разнообразны - от биофизических и молекулярных методов исследования отдельных клеток, ионных каналов, мембранных рецепторов, клеточных органелл до визуализации перцептивных, интегративных и двигательных процессов целого мозга с использованием магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии. Недавние теоретические достижения в нейробиологии дали толчок к исследованиям нейроподобных сетей, являющихся основой для подходов к созданию искусственного интеллекта. Задачей нейробиологии является интеграция разнообразных сведений, полученных на разных уровнях анализа работы ЦНС, в согласованное понимание ее структуры и функций. Расширение круга проблем нейробиологии с вовлечением большого числа ученых самых разнообразных научных направлений в изучение работы мозга способствовало созданию специальных международных научных сообществ. Например, в 1960 г. была основана Международная Организация Изучения Мозга (International Brain Research Organization), в 1968 г. – Европейское Общество по Изучению Мозга и Поведения (European Brain and Behaviour Society), в 1969 г. – Общество по Нейронауке США (Society for Neuroscience, USA).
↑Основы современной нейробиологии
Во второй половине XX в. исследования нервной системы получили существенный толчок благодаря революционным достижениям в молекулярной и клеточной физиологии, нейрофизиологии и информационных технологиях. В результате значительно обогатились наши сведения о микроанатомии и физиологии нейронов, молекулярных процессах в их цитоплазме и органеллах, а также межнейронных коммуникациях. Однако совершенно неизведанной остается роль нейронных сетей в обеспечении интеллекта, мышления, сознания, эмоций, организации целенаправленного поведения и ряда других проявлений психики.
В мозге выявлены многие морфологические и функциональные типы нейронов и глиальных клеток. Несмотря на то, что клетки глии впервые были описаны и Р. Вирховым еще в середине XIX века, многие десятилетия функции этих клеток оставались мало изученными, и им приписывали лишь вспомогательную роль. В настоящее время наши представления о строении и функциях глии существенно расширились. Оказалось, что глиальные клетки обладают многими свойствами, которые присущи нейронам. Нервная система образована сетями, которые состоят из разнообразных нейронов и глиальных клеток. Эти нейронные сети составляют первичные модули нервной системы, которые обрабатывают специфические типы информации. Такие нейронные модули формируют дискретные анатомические образования в мозге, которые выполняют определенные функции. Нейробиология призвана исследовать функционирование таких модулей на нескольких уровнях – молекулярном, клеточном, системном и поведенческом.
На молекулярном уровне в рамках нейробиологии изучают (1) внутриклеточные механизмы синтеза сигнальных молекул; (2) внутриклеточные каскады, инициируемые сигнальными молекулами; (3) механизмы интеграции внутриклеточных событий, приводящие к активации нейрона с последующим выделением нейромедиаторов. На этом уровне исследований методами молекулярной биологии и генетики изучают процессы развития и гибели нейронов и влияние генетических факторов на биологические функции нейронов. Особый интерес представляют механизмы, которые изменяют морфологию, молекулярную индивидуальность и физиологические свойства нейронов, и как подобные изменения впоследствии обуславливают модификации различных форм поведения. С другой стороны, не менее важными являются механизмы, которые изменяют функции нейрона с индивидуальным опытом организма, и как эти изменения обуславливают процессы на физиологическом и поведенческом уровнях.
На когнитивном (познавательном) уровне исследуются нейронные механизмы в обеспечении познавательной деятельности у человека. Для этого широко используют современные методы визуализации состояния мозга (магнитно-резонансную и позитронно-эмиссионную томографию), а также традиционную электроэнцефалографию при решении сложных ментальных задач. Целью таких исследований является установление соответствия между активированными зонами мозга и ментальными процессами.
Нейробиология и медицина. Такие медицинские направления как неврология, нейрохирургия, нейропатология и психиатрия изучают нарушения в работе нервной системы. Различные заболевания представляют собой естественные модели мозговых дисфункций, изучение которых способствует развитию представлений о функциях мозга и путях лечения этих заболеваний.
↑Основные направления нейробиологии
В настоящее время в нейробиологии выделяют несколько главных направлений исследований. Однако такое подразделение является условным, и в реальной научной практике области интереса значительно перекрываются.
Молекулярная и клеточная нейробиология. Предметом исследования являются: ультраструктура нейронов и глиальных клеток, белковый обмен, синапсы, ионные каналы, потенциалы действия и постсинаптические потенциалы, нейромедиаторы, внутриклеточные пути сигнализации, взаимодействие нервной и иммунной систем.
Нейробиология поведения. Предметом исследования являются: генетика поведения, биологическая психология, регуляция циркадных ритмов, нейроэтология, гипоталамо-гипофизарные механизмы регуляции поведения, поддержание гомеостаза, половой диморфизм, сенсорные системы, системы двигательного контроля, гормональная регуляция, зависимость от веществ (например, наркотическая и алкогольная).
Системная нейробиология. Предметом исследования являются: физиология сенсорных систем, анализ сложных сенсорно-специфических признаков, физиология двигательных систем, сенсорная интеграция, боль и ее ощущение, спонтанная и вызванная электрическая активность, функциональные состояния (сон, бодрствование и др.), поддержание гомеостаза, мотивации, неспецифическая активация (arousal), внимание.
Нейробиология развития. Предметом исследования являются: пролиферация клеток в мозге, нейрогенез, формирование нейронных отростков, миграция нейронов, факторы роста, нейротрофины, апоптоз и антиапоптоз, синаптогенез.
Когнитивная нейробиология. Предметом исследования являются: произвольное селективное внимание, сознание (понимание), когнитивный контроль, когнитивная генетика, принятие решения, мотивации и эмоции, языковые функции, память, деятельность, восприятие, социальные аспекты.
Теоретическая и компьютерная нейробиология. Предметом исследования являются: моделирование генерации нервных импульсов (например, потенциалов действия в модели Ходжкина- Хаксли) и их проведения по нервным отросткам (кабельная теория), моделирование синаптического взаимодействия и синаптической интеграции, нейронные сети и их компьютерная симуляция, моделирование обучения (например, по правилу Хебба).
Нейробиология в неврологии и психиатрии. Предметом исследования являются: аутизм, деменции, болезнь Паркинсона, апоплексия мозга, периферическая невропатия, травматические поражения головного и спинного мозга, вегетативные расстройства, психозы, шизофрения, депрессия, тревожность, пагубные привычки, расстройства памяти, нарушения сна.
Прикладная нейробиология. Предметом исследования являются: сенсорные и двигательные нейропротезы, биологическая обратная связь, интерфейс мозг- компьютер.
Нейролингвистика. Предметом исследования являются: языковые функции, экспрессия устной речи, усвоение языков, восприятие устной и письменной речи, анализ синтаксических конструкций.
Нейровизуализация (англ., neuroimaging). Предметом исследования являются: структурная и функциональная визуализация мозга.
Перечисленные направления не исчерпывают круг проблем, исследуемых в рамках современной нейробиологии. Некоторые из направлений в значительной степени перекрываются друг с другом.
↑Будущее нейробиологии (нерешенные проблемы)
Несмотря на определенные успехи нейробиологии, некоторые важные проблемы еще остаются нерешенными и требуют дальнейших исследований. Наиболее отдаленные от нас перспективы разрешения проблем касаются когнитивных процессов. Перед современной нейробиологией остаются нерешенными вопросы о нейронных механизмах сознания, сна, восприятия, обучения и памяти, нейропластичности, принятия решения. Много нерешенных вопросов касается развития и эволюции нервной системы. Еще до конца не исследованы нейронные механизмы возникновения некоторых психических заболеваний (например, навязчивых состояний, шизофрении), болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, пагубных привычек.
Ниже перечислены только 10 таинственных свойств мозга, которые необходимо разгадать в будущем:
1. Как кодируется информация в паттернах нейронной активности?
2. Как информация запоминается и извлекается из памяти?
3. Что отражает фоновая электрическая активность мозга?
4. Как мозг имитирует будущее?
5. Что такое эмоции?
6. Что такое интеллект?
7. Как в мозге представлено время?
8. Почему мозг спит, и что представляют собой сновидения?
9. Как специализированные системы мозга взаимодействуют между собой?
10. Что такое сознание?
Нейробиологи постоянно работают в тесном взаимодействии с учеными других научных областей, и успех решения многих проблем, стоящих перед нейробиологией, зависит от этого взаимодействия.
↑Рекомендуемая литература
2. Николс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу, Изд-во ЛКИ, М., 2008.
Читайте также: