Neurobiologia
NeurobiologiaNeurobiologia – hasło opisujące różne dziedziny
nauki
, których celem jest badanie
układu nerwowego
. W języku polskim hasło to przyjmuje dwa znaczenia. W węższym, tradycyjnym rozumieniu, neurobiologia stanowi zbiór dyscyplin wyłącznie
biologicznych
. Odpowiednikiem w języku angielskim jest wówczas słowo neurobiology. W drugim znaczeniu, szerszym i współczesnym, hasłem tym określa się wszystkie, a nie tylko wyłącznie biologiczne, dziedziny nauki, które w jakikolwiek sposób zajmują się badaniem układu nerwowego. Odpowiednikiem takiego znaczenia w języku angielskim jest wyrażenie neurosciences (w liczbie mnogiej) lub neuroscience[1] (w liczbie pojedynczej). W języku polskim czasami można spotkać dosłowny przekład tego wyrażenia, choć nie wydaje się on poprawny stylistycznie: neuronauki, neuronauka. Interdyscyplinarność
Układ nerwowy
jest jednym z najbardziej skomplikowanych i interesujących części organizmu zwierząt. Jego budowa i sposób funkcjonowania są niezwykle złożone, zaś pełnione przezeń funkcje (polegające na kontrolowaniu pracy innych
narządów
, przetwarzaniu informacji odebranych poprzez
zmysły
oraz sterowaniu
zachowaniem
) sprawiają, że stanowi dość specyficzny przedmiot badań naukowych. Jak każda inna część żywego organizmu, stanowi naturalny przedmiot zainteresowania biologów i lekarzy (w naukach medycznych dziedzina zajmująca się układem nerwowym nazywa się
neurologią
). Ponieważ układ nerwowy steruje zachowaniem organizmu, stanowi również przedmiot zainteresowania przedstawicieli tych wszystkich dziedzin, które zajmują się zachowaniem, łącznie z
filozofią
i
psychologią
. Nie istnieje jedna metoda badania układu nerwowego - zamiast tego, istnieje wiele różnych metod, z których każda skupia się na innych zagadnieniach i wymaga odmiennej wiedzy specjalistycznej. Różne dziedziny nauki specjalizują się w odmiennych zagadnieniach i właściwych dla siebie metodach badawczych. Przedstawiciele jednych dziedzin używają do badania mózgu
mikroskopu elektronowego
, przedstawiciele innych dziedzin - "zwykłego"
mikroskopu optycznego
, z kolei inni uczeni stosują
obrazowanie MRI
, zaś jeszcze inni badają zachowanie ludzi, u których choroba neurologiczna doprowadziła do uszkodzenia układu nerwowego, badając układ nerwowy jedynie pośrednio. Niektórzy uczeni skupiają się na badaniu układu nerwowego u ludzi, inni zaś interesują się układem nerwowym innych zwierząt. Tak więc, badania nad układem nerwowym można prowadzić w różnych obszarach nauki. Wyniki uzyskane w tych różnych obszarach muszą być integrowane w szerszym kontekście, jako całość wiedzy o układzie nerwowym, w przeciwnym wypadku niewiele wniosą. Carla J. Shatz, profesor neurobiologii, zwięźle przedstawia tę potrzebę: "w dzisiejszych czasach wyzwaniem jest umieszczenie molekuł ponownie w komórkach a komórek w strukturach i ponowna analiza tworzonych przez nie systemów, w celu lepszego rozumienia zachowania się i percepcji"[2]. Integracja taka wymaga zaś, aby odbiorca takiej wiedzy posiadał rozeznanie w większości, jeśli nie we wszystkich, dziedzinach składających się na neurobiologię. Trudno oczekiwać, aby ktokolwiek mógł zrozumieć wyniki badań z różnych dziedzin, jeżeli nie rozumie metod badawczych stosowanych w celu uzyskania takich wyników. Tym samym neurobiologia jest bardzo skomplikowanym obszarem wiedzy. Mimo to istnieje wiele podręczników starających się zintegrować w jednym tomie streszczenie aktualnej wiedzy o układzie nerwowym, jak również istnieją jednolite kierunki studiów neuroscience, na jakich można studiować zintegrowaną neurobiologię[3]. Poziomy badańUkład nerwowy jest przedmiotem zainteresowania różnych dziedzin nauki, co czyni neurobiologię dziedziną interdyscyplinarną. Dzięki temu, wiedza o układzie nerwowym obejmuje bardzo wiele zagadnień, począwszy od
molekuł
(czyli cząsteczek chemicznych), na zachowaniu się człowieka i związanych z tym zjawiskach psychicznych skończywszy. Można wyróżnić przynajmniej następujące poziomy badań: - Molekularny, komórkowy i biochemiczny - dzięki badaniom z zakresu
biologii molekularnej
,
biologii komórki
i
biochemii
dowiadujemy się o tym, z jakich molekuł zbudowane są
komórki nerwowe
i
glejowe
tworzące układ nerwowy, jakie zjawiska w tych komórkach zachodzą, jakie
białka
i jakie
tłuszcze
w nich występują, jakie funkcje pełnią te związki, a nawet jak
ekspresja genów
w komórkach nerwowych wpływa na funkcjonowanie tych komórek.
- Systemowy i behawioralny - komórki nerwowe charakteryzują się tym, że potrafią obierać informacje pochodzące ze środowiska, w jakim znajduje się zwierzę, przetwarzać je oraz wytwarzać informacje sterujące mięśniami, generując tym samym ruch zwierzęcia. O ile molekularny/komórkowy poziom badań dostarcza wiedzy na temat, w jaki sposób komórki wytwarzają i przekazują sobie takie sygnały, to na poziomie systemowym uczeni zadają pytania o to, w jaki sposób kilka, kilkanaście, a nawet i kilkaset komórek nerwowych tworzy sieć wzajemnych połączeń przetwarzających określony rodzaj informacji. Taki określony funkcjonalnie zbiór pewnej grupy komórek nerwowych określany jest właśnie jako system, czy też inaczej, jako układ. Przykładem takich sieci neuronalnych mogą być systemy wzrokowy, słuchowy, czuciowy, smakowy, węchowy, układ kontroli ruchu, układ siatkowaty itd. Ale w obrębie takich systemów istnieją mniejsze i bardziej specjalistyczne "podsystemy", a w nich również można wyróżnić pomniejsze zespoły sieci nerwowych. Jednym ze sposobów badania układu nerwowego na tym poziomie jest rejestracja aktywności elektrycznej komórek nerwowych. Warsztat metodologiczny neurofizjologii behawioralnej umożliwia korelowanie określonego zachowania badanego organizmu z aktywnością określonych komórek nerwowych. W ten sposób można rejestrować aktywność pojedynczych neuronów, czy ich grup, będących częścią większego systemu np. percepcji, pamięci, czy kontroli ruchu.
- Poznawczy - podczas, gdy poziom systemów dostarcza wiedzy o organizacji i funkcjonowaniu sieci neuronalnych, to na poziomie poznawczym uczeni zadają pytania o to, jak układ nerwowy tworzy sieci odpowiadające za najbardziej skomplikowane przejawy zachowania zwierząt i ludzi, zaś w szczególności chodzi tutaj o relację między układem nerwowym a
umysłem
-
procesami poznawczymi
,
emocjami
,
temperamentem
i
osobowością
,
inteligencją
itd. Na tym poziomie biologia musi łączyć się z psychologią, która dostarcza opisu zachowania się człowieka, funkcji umysłowych oraz metod badania tych zjawisk. Połączenie
psychologii poznawczej
z neurobiologią i metodami funkcjonalnego obrazowania mózgu określa się jako neurobiologię poznawczą (ang. cognitive neuroscience), niekiedy nazywaną też kognitywną (spolszczenie angielskiego przymiotnika cognitive). Na gruncie samej psychologii występują też tradycyjne dziedziny związane z badaniem układu nerwowego -
neuropsychologia
i
psychofizjologia
. Współcześnie te dziedziny można właściwie uznać za specjalności składające się na neurobiologię poznawczą.
- Obliczeniowy (ang. computational) - podczas gdy pozostałe poziomy badań dostarczają wiedzy opartej na pośrednich czy bezpośrednich badaniach układu nerwowego, na tym poziomie uczeni starają się tworzyć matematyczne, komputerowe modele funkcjonowania komórek nerwowych, tworzonych przez nie sieci oraz większych systemów. Przeciwnie do zagadnienia tzw.
sztucznych sieci neuronalnych
, które jest zagadnieniem z zakresu
informatyki
i z układem nerwowym ma bardzo odległe konotacje, modele obliczeniowe neurobiologii są zainteresowane symulowaniem prawdziwych komórek nerwowych, są tworzone w oparciu o ich rzeczywiste parametry, fizjologię i jej dynamikę. Podejmowane są prace nad stworzeniem matematycznego, komputerowego modelu funkcjonowania pewnych określonych systemów, tworzących poszczególne struktury układu nerwowego. Oprócz celów wyłącznie naukowych, takie doświadczenia mają także znaczenie dla
inżynierii
, czego pewnym przykładem mogą być
implanty ślimaka
- układ elektroniczny pozwala osobie głuchej słyszeć. Jednakże współczesna technika i wiedza nie jest w stanie oddać nawet w połowie takiej precyzji i sprawności, jaką realizują naturalne układy biologiczne. Prawdopodobnie rzeczywiste stworzenie urządzenia, które symulowałoby funkcjonowanie jakiejś części mózgu, jest zagadnieniem dalekiej przyszłości.
Przykładowe zagadnienia Komórki nerwowe i synapsy
Jeden z rysunków Santiago Ramon y Cajala ukazujący neurony obserwowane pod mikroskopem. W tym przypadku są to komórki móżdżku Do końca XIX wieku dominował pogląd, jakoby tkanka nerwowa była utworzona z jednolitej masy, w której jedna komórka nerwowa płynnie przechodzi w drugą i nie ma między nimi fizycznej separacji. W tym czasie anatomowie mogli pobrać niewielki fragment
tkanki nerwowej
i poddać taki preparat obserwacji pod
mikroskopem świetlnym
. To, co wówczas zobaczyli, rysowali odręcznie na papierze. Niestety, obserwacja pod mikroskopem tkanki nerwowej nie pozwala wiele zobaczyć.
Camillo Golgi
opracował metodę pozwalającą takie obserwacje ulepszyć. Preparat tkanki nerwowej wybarwiał
azotanem srebra
, przez co 1% komórek nerwowych zawartych w preparacie nabierał koloru kontrastującego z pozostałą częścią preparatu. Do dziś nie wiadomo dlaczego wybarwieniu ulega tylko tak niewielka liczba komórek. Jednak to, co po takiej procedurze ukazuje się pod mikroskopem, uwidacznia się jako całość komórek nerwowych - wybarwieniu ulega zarówno
ciało komórkowe
jak i odchodzące od niego cieńsze wypustki, łącznie z
aksonem
, jaki w niektórych neuronach może być bardzo długi. Taka technika barwienia została nazwana
metodą Golgiego
. Inny uczony,
Santiago Ramon y Cajal
, korzystając właśnie z metody Golgiego, opracował teorię, zgodnie z którą tkanka nerwowa jest tworzona przez ogromną rzeszę neuronów, które nie stanowią jednolitej masy - pomiędzy poszczególnymi komórkami istnieją fizyczne przerwy. Teoria ta określana jest mianem doktryny neuronalnej i wraz z upływem czasu została przyjęta przez grono uczonych, chociaż w tym czasie nie można było jej jednoznacznie udowodnić. Jest to możliwe dopiero współcześnie, dzięki
mikroskopom elektronowym
. W roku 1906 zarówno Golgi, jak i Cajal otrzymali wspólnie
Nagrodę Nobla
. Niedługo później,
Charles Sherrington
przedstawił wyniki eksperymentów, które można było wytłumaczyć chyba tylko tym, że między kontaktującymi się wzajemnie komórkami nerwowymi, w miejscu fizycznej przerwy pomiędzy aksonem jednej komórki a powierzchnią drugiej komórki, musi istnieć jakieś funkcjonalne połączenie, jakie Sherrington nazwał
synapsą
. Ta teoria również mogła zostać jednoznacznie udowodniona dopiero współcześnie, kiedy za pomocą mikroskopu elektronowego można obejrzeć, jak wygląda taka synapsa. Współcześnie, dzięki rozwojowi
biologii molekularnej
, prowadzi się intensywne badania nad zjawiskami zachodzącymi wewnątrz neuronów i w obrębie synaps. Przykładowo, prowadzi się badania nad szczegółowym poznaniem budowy i funkcjonowania
pompy sodowo-potasowej
i
kanałów jonowych
, które to mechanizmy występują co prawda we wszystkich komórkach, jednak w neuronach proces wymiany jonów między komórką a jej otoczeniem ma charakter szczególny. Tzw.
impuls nerwowy
, który biegnie wzdłuż aksonu po sam jego koniec, gdzie prowadzi do przekazania informacji między jednym neuronem a drugim w synapsie, ma charakter elektryczny - właśnie po przez wymianę
jonów
między komórką a jej otoczeniem. Z zakończenia aksonalnego uwalniany jest
neuroprzekaźnik
(nazywany też neurotransmitterem), związek chemiczny, który inicjuje w komórce docelowej odpowiednie zmiany - np. otwarcie kanałów jonowych, co prowadzi do wygenerowania impulsu nerwowego. Okazuje się, że niedobór pewnych neuroprzekaźników stwierdza się w niektórych
chorobach psychicznych
, takich jak
psychozy
. Badania prowadzone w tym kierunku mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia przyczyn takich chorób, jak również do opracowania nowych, bezpieczniejszych i skuteczniejszych leków. Innym przykładem badań stosowanych w tym obszarze neurobiologii może być zagadnienie neuroprotekcji. Na skutek niedokrwiennego
udaru mózgu
dochodzi do śmierci ogromnej liczby komórek nerwowych, przy czym proces ten, z punktu widzenia biologii komórki, jest dość skomplikowany i wieloetapowy. Pewna część komórek nerwowych, znajdująca się na granicy obszaru objętego martwicą i zdrowej tkanki, umiera dopiero po jakimś czasie. Uczeni mają nadzieję znaleźć leki, które podane szybko po wystąpieniu pierwszych objawów udaru pozwolą te właśnie komórki uratować, a tym samym ograniczyć rozmiar ogniska zawałowego i nasilenie objawów. Przypisy Literatura Wybrane podręczniki- Bochenek A., Reicher M. (2000) Anatomia Człowieka. Tom IV (Układ nerwowy ośrodkowy). Wydanie 5. Warszawa: PZWL.
- Górska T., Grabowska A., Zagrodzka J. [red] (2005) Mózg a zachowanie. Wyd. 3, zmienione. Warszawa: PWN.
- Longstaff A. (2002) Neurobiologia. Krótkie wykłady. Warszawa: PWN.
- Matthews G.G. (2000) Neurobiologia. Od cząsteczek i komórek do układów. Warszawa: PZWL.
Inne podręczniki i opracowania
- Damasio A.R. (2000) Tajemnica świadomości. Poznań: Rebis.
- Damasio A.R. (1999) Błąd Kartezjusza. Poznań: Rebis.
- Kalat J.W. (2006) Biologiczne podstawy psychologii. Warszawa: PWN. ;
- Koch Ch. (2008) Neurobiologia na tropie świadomości. Warszawa: Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego.
- Milner A.D., Goodale M.A. (2008) Mózg wzrokowy w działaniu. Warszawa: PWN.
- LeDoux J. (2000) Mózg emocjonalny. Poznań: Media Rodzina.
- Paton W. (1997) Człowiek i mysz. Badania medyczne na zwierzętach. PWN, Warszawa.
- Sadowski B. (2001) Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt. Warszawa: PWN.
- Schacter D.L. (2001) Siedem grzechów pamięci. Warszawa: Państwowy Instytut Wydawniczy.
- Springer S.P., Deutsch G. (2004) Lewy mózg, prawy mózg - z perspektywy neurobiologii poznawczej. Warszawa: Prószyński i Sp-ka.
Linki zewnętrzne
Inne hasła zawierające informacje o "Neurobiologia":
Oksytocyna
oksytocyny została ustalona i zsyntetyzowana przez
Vigneauda
w
1953
roku. Zobacz też
wazopresyna
Przypisy↑
Neurobiologia zaufania
. [dostęp 30.04.2009].Przeczytaj ! ...
Procesy poznawcze
...
George Zweig
...
Kognitywistyka
...
Cewka nerwowa
wyżej uorganizowanych strunowców cewka nerwowa rozwija się w
mózgowie
i
rdzeń kręgowy
. BibliografiaNeurobiologia / A. Longstaff ; przekł. zbiorowy pod red. Andrzeja Wróbla ; zespół tł. ...
Hormon antydiuretyczny
neurochemistry and molecular neurobiology. New York, NY: Springer, 2006, ss. 573–607. . ↑
Neurobiologia zaufania
. [dostęp 26.09.2010].↑ Young LJ.
The neuroendocrinology of the social brain
. ...
Zmysł równowagi
sekund
.Czas reakcji na wprawienie w ruch obrotowy wynosi 0,4
s
. BibliografiaAlan Longstaff: Neurobiologia - krótkie wykłady. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2006. . Przypisy↑ I. K. ...
Memetyka
...
Ekstrawersja
87, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań
2005
Zobacz też
introwersja i ekstrawersja
introwersja
Linki zewnętrzne
Neurobiologia ekstrawersji — model R. Depue i P. Collinsa
...
Neurobiologia
Neurobiologia – hasło opisujące różne dziedziny
nauki
, których celem jest badanie
układu ...
Inne lekcje zawierające informacje o "Neurobiologia":
Hasło nie występuje w innych lekcjach!
|