Нейронауки и их эволюция со временем

Нейронаука объединяет группу научных дисциплин, изучающих нервную систему, которая состоит из центральной и периферической нервной системы. Одна из главных целей нейронаук — понять механизмы регуляции и контроля нервных реакций, а также работу мозга.

Доктор Анхелес Кастро рассказывает об эволюции нейронаук во времени и об их вкладе в науку.

Мозг и нейронауки

Сегодня мозг как управляющую систему изучают нейронауки. Их развитие началось ещё в эпоху древних греков и продолжается до сих пор. Тело человека — сложное переплетение нервных сетей, управляемых мозгом. Ежедневно и непрерывно миллионы нейронов остаются на связи, передавая импульсы со специфической информацией каждому органу тела.

Мозг — чрезвычайно сложная структура, и многие свойства его работы до сих пор неизвестны. Тем не менее исследования в области нейронаук позволили глубже понять строение, функции и значение нервной системы.

Значение нейронаук

Один из важнейших аспектов нейронаук — изучение способности людей к обучению, напрямую связанной со способностью выживать. Помимо теории эволюции Дарвина, мозг в той или иной мере использовался для обучения: от собирательства, добывания огня, охоты, оседлой жизни и организации жизнедеятельности до промышленных революций и развития искусственного интеллекта.

Всё это стало возможным благодаря обучению, которое связано с совершенствованием функций мозга и эффективностью нейронных взаимодействий. Эти факторы тщательно изучают нейронауки.

Кроме того, в текущем десятилетии XXI века нейронауки интегрируются с другими областями знаний, например с эмбриологией, физиологией, биохимией, фармакологией, психологией, неврологией, биоинженерией, информатикой и искусственным интеллектом.

История нейронаук

Первые шаги нейронаук

В Древней Греции в V веке до н. э. Алкмеон Кротонский описал зрительные нервы, обнаруженные им при вскрытиях. В своих описаниях он предположил, что мозг — вместилище мысли и ощущений.

Аналогично в Гиппократовом сборнике говорится: «люди должны знать, что радости, удовольствия, печали, огорчения и сетования происходят из мозга и ниоткуда больше. Именно так мы обретаем мудрость и знание, видим, слышим и понимаем, что нелепо и что хорошо, что дурно и что благо, что сладко и что отвратительно… И тем же органом мы сходим с ума и бредим, и нас охватывают страхи и ужасы… всё это мы претерпеваем из-за мозга, когда он нездоров… Я считаю, что таким образом мозг обладает величайшей властью над человеком».

Аристотель, напротив, считал, что центр разума находится в сердце, а разумная природа человека объясняется способностью мозга охлаждать перегретую сердцем кровь.

Позднее Гален, опираясь на учение Гиппократа и структурные различия между головным мозгом и мозжечком, предположил, что мозжечок воздействует на мышцы, а головной мозг воспринимает ощущения и хранит память. Кроме того, он связал желудочки мозга с полостями сердца, утверждая, что ощущения и движения зависят от тока «соков» к желудочкам мозга или от них по нервам.

Нейронауки в XVIII веке

В этот период выдвигалась идея о том, что нервная ткань выполняет железистую функцию. На основе теории Галена считалось, что нервы — это каналы, по которым жидкости, выделяемые головным и спинным мозгом, переносятся на периферию тела.

Везалий описал многие детали анатомии мозга. Однако представление о желудочковой локализации функций мозга оставалось неизменным. Изобретение гидравлических машин также укрепило желудочковую теорию мозга. Согласно этой теории, «жидкости, выталкиваемые из желудочков, насосом поступают в организм, поэтому мышцы при движении увеличиваются в размере».

В том же ключе Рене Декарт отстаивал механистическую теорию работы мозга для объяснения поведения животных. Однако она не объясняла сложность человеческого поведения, поскольку человек обладает разумом и душой, данными Богом. Декарт был твёрдо убеждён, что мозг управляет поведением человека в той мере, в какой оно животное, а особые способности человека находятся вне его — в разуме («l’esprit»).

На основе этой теории возникли два направления мысли, существующие и поныне. С одной стороны — механистическая философия, рассматривающая тело как машину, которую следует анализировать как таковую, включая мозг. С другой — направление «разум — тело», которое разделяют некоторые нейробиологи.

Нейронауки в XIX и XX веках

Отправной точкой становления нейронаук стали открытия Сантьяго Рамона-и-Кахаля, изучавшего белки и нейроны как основу клеточного строения мозга. О нейронах он писал: «нервная система состоит из независимых клеток — нейронов, — которые контактируют друг с другом в определённых местах».

Кроме того, Рамон-и-Кахаль создал новую нейроанатомическую теорию и описал строение нейронов. Он также установил управляющие ими механизмы, развитие, дегенерацию и образование нервной системы. Эти положения составляют основы современных нейронаук.

Совершенствование нейронаук было бы трудно представить без развития нейрофизиологии — науки, возникшей в конце XVIII века благодаря исследованиям Гальвани о влиянии электричества на активность клеток мышечной ткани.

Нейронная теория была подтверждена множеством исследований, в том числе работой Росса Харрисона — эмбриолога, который с помощью тканевых культур подтвердил теорию и показал, что отростки нейронов — дендриты и аксоны — являются непрерывным продолжением тела нейрона и развиваются из него.

Более поздние открытия

Позднее, в XIX веке, учёные Эмиль Дюбуа-Реймон, Иоганнес Мюллер и Герман фон Гельмгольц разработали основы электрофизиологии. Кроме того, Гельмгольц обнаружил электрическую активность нейронов при передаче информации между клетками.

В том же направлении врач Чарльз Белл и физиолог Франсуа Мажанди прояснили путь передачи сигналов между нервной системой и периферией организма. А нейрофизиолог Чарльз Скотт [Шеррингтон] окончательно подтвердил теорию Рамона-и-Кахаля о межнейронном контакте, который он назвал синапсом.

В конце XIX века начинает развиваться фармакология, вызвавшая особый интерес, когда Клод Бернар, Пауль Эрлих и Джон Лэнгли показали, что лекарства взаимодействуют со специфическими клеточными рецепторами. Это открытие легло в основу современных исследований химической синаптической передачи. Позднее, около 1960 года, биохимик Хорникевич обнаружил, что в мозге людей с болезнью Паркинсона снижена концентрация дофамина. Так была установлена патофизиологическая связь между дефицитом нейромедиатора и неврологическим расстройством.

Последние годы

В последние годы развитие нейронаук связано с психологией — дисциплиной, существующей в обществе со времён древних греков и задающейся теми же вопросами о природе разума и человеческого поведения.

Заключение

Итак, нейронауки постоянно развиваются: выдвижение и подтверждение различных гипотез привели к важным открытиям для понимания строения мозга. Кроме того, характерный для них междисциплинарный подход позволяет исследовать разные аспекты, отвечая на вопросы о конкретной работе нервной системы и каждого её компонента.

Если вам понравилась эта запись о нейронауках и их эволюции во времени, вас могут заинтересовать эти публикации NeuronUP: