Нейробиология

Иллюстрация из книги «Анатомия Грея» (1918), показывающая боковой обзор человеческого мозга с изображением гиппокампа среди других нейроанатомических признаков

Самое раннее исследование нервной системы относится к древнему Египту. Трепанация, хирургическая практика для сверления, либо выскабливание дыры в черепе с целью лечения головных болей и психических расстройств, для снятия черепного давления, была впервые записана во время Неолита. Рукописи, датируемые 1700 годом до н. э., указывают на то, что египтяне имели некоторые познания о симптомах повреждения мозга[2].

В то время мозг называли «черепной начинкой». В Египте, начиная с позднего Ближнего царства Египта, мозг регулярно удалялся в рамках подготовки к мумификации. В то время считалось, что сердце является местом интеллекта. Согласно Геродоту, первый шаг мумификации состоял в том, чтобы «взять кривую железку и вместе с ней вывести мозг через ноздри, тем самым избавиться от его части, в то время как череп очищался от остальных частей путем ополаскивания различными настойками»[3].

Представление о том, что сердце было источником сознания, не оспаривалось до появления врача Гиппократа. Он считал, что мозг не только связан с ощущением, как и большинство специализированных органов (например, глаза, уши, язык), которые расположены в голове около мозга, но и также является местом интеллекта. Платон также предположил, что мозг был местом рациональной части души[4]. Аристотель, однако, считал, что земля была центром интеллекта и что мозг регулировал количество тепла, исходимого от сердца[5]. Это мнение считалось правильным до тех пор, пока врач Гален, последователь Гиппократа и врач гладиаторов, не заметил, что его пациенты потеряли свои умственные способности, когда наносили урон их мозгу. Абу-ль-Касим аз-Захрави, Ибн Рушд, Авицeнна, Абу Марван Ибн Зухр, и Маймонид, действовавшие в средневековом мусульманском мире, описали ряд медицинских проблем, связанных с мозгом. В эпоху Ренессанса в Европе Андреас Везалий (1514—1564), Рене Декарт (1596—1650) и Томас Уиллис (1621—1675) также внесли свой вклад в развитие нейробиологии.

Метод Гольджи впервые позволил визуализировать отдельные нейроны

В первой половине XIX века Жан Пьер Флоренс начал экспериментальный метод проведения локализованных поражений головного мозга у живых животных, описывающих их влияние на моторику, чувствительность и поведение. Исследования мозга стали более изощренными после изобретения микроскопа и разработки процедуры окрашивания Camillo Golgiduring конца 1890-х годов. В процедуре использовалась соль хромата серебра, чтобы выявить сложные структуры отдельных нейронов. Его техника была использована Сантьяго Рамоном-и-Кахалем и привела к формированию доктрины нейронов, гипотезы о том, что функциональной единицей мозга является нейрон[6]. Гольджи и Рамон-и-Кахал получили общую Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1906 году за их обширные наблюдения, описания и категоризации нейронов по всему мозгу. В то время как новаторская работа Луиджи Гальвани в конце 1700-х годов заложила основу для изучения электрической возбудимости мышц и нейронов. В конце XIX века Эмиль дю Буа-Реймонд, Йоханнес Петер Мюллер и Герман фон Гельмгольц продемонстрировали, что электрическое возбуждение нейронов предсказуемо повлияло на электрическое состояния соседних нейронов[7], а Ричард Катон обнаружил электрические явления в полушариях головного мозга кроликов и обезьян.

Параллельно с этим исследованием, работая с поврежденными мозгами пациентов, Поль Брока предполагал, что определённые области мозга ответственны за определённые функции. В то время выводы Брока рассматривались как подтверждение теории Франца Джозефа Галла о том, что речь локализована и что определённые психологические функции локализованы в определённых областях коры головного мозга[8][9]. Эту гипотезу подтверждали наблюдения эпилептических пациентов, проведенные Джоном Хьюлингсом Джексоном, который правильно вывел организацию двигательной коры, наблюдая за прогрессированием судорог через тело. Карл Вернике далее развил теорию специализации конкретных структур мозга в понимании и производстве речи. Современные исследования с помощью методов нейровизуализации по-прежнему используют анатомические определения мозговой цитоархитектоник Brodmann (ссылаясь на изучение структуры клетки) с этой эпохи, продолжая показывать, что отдельные области коры активируются при выполнении конкретных задач[10].

В течение XX века нейробиология стала признаваться как самостоятельная академическая дисциплина сама по себе, а не как исследования нервной системы в других дисциплинах. Эрик Кандел и соавторы процитировали Дэвида Риоха, Фрэнсиса О. Шмитта и Штефана Куффлера[11]. Риох начал интеграцию основных анатомических и физиологических исследований с клинической психиатрией в Институте исследований армии Вальтера Рида, начиная с 1950-х годов. В течение того же периода Шмитт основал исследовательскую программу по нейробиологии в отделе биологии Массачусетского технологического института, объединив в себе биологию, химию, физику и математику. Первый автономный отдел нейробиологии (затем называемый психобиологией) был основан в 1964 году в Калифорнийском университете Ирвином Джеймсом Л. МакГогом. Затем последовал отдел нейробиологии Гарвардской медицинской школы, основанный в 1966 году Штефаном Куффлером.

Понимание нейронов и функции нервной системы становилось все более точным и молекулярным в течение XX века. Например, в 1952 году Алан Ллойд Ходжкин и Эндрю Хаксли представили математическую модель передачи электрических сигналов в нейронах гигантского аксона кальмара, которую они назвали «потенциалами действия», и как они инициируются и распространяются. В 1961—1962 годах Ричард Фитцхью и Дж. Нагумо упростили модель Ходжкина-Хаксли в так называемой модели Фицхью-Нагумо. В 1962 году Бернард Кац смоделировал нейропередачу через пространство между нейронами, известное как синапс. Начиная с 1966 года Эрик Кандел и соавторы изучили биохимические изменения в нейронах, связанных с обучением и хранением памяти в Aplysia. В 1981 году Кэтрин Моррис и Гарольд Лекар объединили эти модели в модели Морриса-Лекара. Такая все более количественная работа привела к появлению многочисленных моделей биологических нейронов.

Существует точка зрения^[Чья?], согласно которой когнитивная психология и нейробиология в настоящее время развиваются параллельно, активно взаимодействуя друг с другом, но со временем когнитивная психология будет полностью редуцирована к нейробиологии. На основании теоретических и исторических аргументов ряд учёных и философов подвергает сомнению подобную возможность редукции когнитивной психологии к нейробиологии. При этом часть из них^[кто?], отстаивая теоретический и практический приоритет когнитивной психологии, утверждает, что достижения нейробиологии полностью иррелевантны по отношению к когнитивным моделям психики[12].

Канадский ученый Дональд Хебб в работе The Organization of Behaviour (1949) изложил широкое теоретическое видение, охватывающее многие аспекты нейробиологии[13].

• Нейрокомпьютерный интерфейс
• Когнитивная нейробиология

• Нервная система

• Нейрон
• Аксон
• Синапс

• Нейропсихология

• Нейромедиатор

• Шеперд Г. Нейробиология. В двух томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1987.
• Фрит К. Мозг и душа. Пер. с англ. — М.: Corpus, 2012.
• Ричард Маслэнд. Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия = Richard Masland. We Know It When We See It: What the Neurobiology of Vision Tells Us About How We Think. — М.: Альпина Паблишер , 2021. — 304 с. — ISBN 978-5-9614-7248-6.
• Donald O. Hebb The Organization of Behaviour. 1949. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-36727-7

• IBRO (International Brain Research Organization — Международная организация по изучению мозга)
• Современная нейробиология и нейронауки
• Нейронауки в Живом Журнале