Нейробиология

Нейробиология (англ. neurobiology) – это научная специальность и дисциплина, связанная с биологическими исследованиями, направленными на изучение структуры, функций и развития нервной системы в норме и при патологии.

Часто задаваемые вопросы по нейробиологии

Что такое нейробиология?

Нейробиология – это наука, которая стремится понять, как устроена и функционирует нервная система. Нервная система позвоночных включает как центральную, так и периферическую нервную систему. Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Периферическая нервная система состоит из нервов, находящихся за пределами центральной нервной системы.

Что изучает нейробиология?

Фундаментальная нейробиология на тканевом уровне предполагает изучение нейронов, глиальных клеток и внеклеточного матрикса. Нейроны – это клетки нервной системы, которые участвуют в обработке информации. Глиальные клетки обеспечивают питание, защиту и структурную поддержку нейронов. Внеклеточный матрикс в головном мозге обеспечивает жизнедеятельность на молекулярном уровне как нейронов, так и глиальных клеток. Специализированный тип глиальных клеток – астроциты – представляют особый интерес для исследователей, т.к. являются самой многочисленной популяцией и осуществляют множество важных функций: поддержание внеклеточного гомеостаза, формирование гематоэнцефалического барьера, запасание гликогена, участвуют в нейрогенезе1 и синаптогенезе2 и т.д. Эти клетки и внеклеточный матрикс являются составляющими нервной системы. 

Исследования в области нейробиологии изучают межнейронные взаимодействия, синаптическую передачу сигнала посредством нейротрансмиттеров, функциональную организацию нервной системы, механизмы обработки информации. Научные исследования филогенеза и ранних этапов онтогенеза нервной системы исследуют процессы формирования нервных клеток, приобретение функций в норме и патологии

Изучается организация афферентной и эфферентной систем высших позвоночных и человека, биомеханизмы высших интегративных и поведенческих функций. 

Как нейробиология связана с поведением и мышлением?

Каждая область мозга влияет на разные аспекты поведения, и нейробиология стремится понять эту связь. Нейробиологические исследования выявили роль лобной доли в формировании личности, эмоций, суждений, решения проблем, абстрактного мышления, внимания и планирования. В лобной доле выделяется так называемая область Брока, которая ответственна за речь. В интерпретации информации играют важную роль теменная и затылочная доли. Теменная доля участвует в расшифровке языка, визуальных сигналов и пространственного восприятия, тогда как в затылочной доле находится зрительная кора. Височная доля включает в себя слуховую кору и область Вернике – ключевую часть мозга, необходимую для понимания языка.

Нейротрансмиттеры выделяются нейронами и осуществляют три функции: возбуждение, торможение и модуляцию других нейронов. Большинство нейробиологических расстройств связано с нарушением этих функций. Расстройства могут быть вызваны изменениями в синтезе, секреции и рецепции нейромедиаторов нейронами, либо повреждением самих нейронов.

➥ Основная статья: Нейротрансмиттеры и нейромодуляторы

Нейробиология и ЭЭГ

Электроэнцефалография (ЭЭГ) используется в медицине и нейробиологии для изучения паттернов возбуждения нейронов и другой мозговой активности. ЭЭГ признана важным клиническим инструментом для понимания взаимосвязи между функциями мозга и поведением. ЭЭГ широко используется нейробиологами для неинвазивных исследований мозга. С помощью ЭЭГ можно оценить когнитивную, перцептивную и двигательную активность, связанную с обработкой информации.

Какие есть виды нейробиологических исследований?

  1. Поведенческая нейробиология: междисциплинарный раздел поведенческой нейробиологии. Также называется биологической психологией, биопсихологией, психобиологией или нейроэтологией. Специалисты в этой области исследуют как биологические механизмы в центральной нервной системе управляют поведением, обучением и памятью.
  2. Нейробиология развития: специализированный раздел нейробиологии. Ученые в этой области изучают процессы, которые способствуют развитию и функционированию мозга. Все начинается с нескольких специализированных эмбриональных клеток, которые трансформируются в нервную систему. Специалисты изучают, как эти клетки изменяются, прежде чем сформировать функциональную нервную систему. Такие исследования могут улучшить понимание механизмов развития некоторых неврологических расстройств.
  3. Молекулярная биология. Исследователи в этой области изучают нейроанатомию на молекулярном уровне и то, как молекулярные взаимодействия способствуют работе нервной системы. Они также изучают влияние генетики на развитие нейронов и молекулярную основу нейропластичности и нейродегенеративных заболеваний. Это относительно новая и динамичная область.
  4. Нейробиология зависимости: специализированный раздел нейробиологии, который изучает механизмы нарушений нейронных связей при развитии зависимости. Исследования с использованием нейровизуализации играют важную роль в понимании ключевых изменений в мозге человека, которые способствуют развитию зависимости.
  5. Нейробиология старения: специализированный раздел нейробиологии. Исследователи в этой области изучают процессы физиологического старения мозга, основное внимание уделяется механизмам изменений нервной системы с возрастом или заболеваниям, связанным с возрастом, такими как эпилепсия, болезнь Альцгеймера и возрастное нарушение памяти. В данных исследованиях уделяют внимание изменениям в синаптических связях по мере отмирания нейронов, влиянию эндокринной системы и электролитов, в частности кальция, как на нормальное старение мозга, так и при нейродегенеративных заболеваниях.
  6. Нейробиология тревожных расстройств. Исследователи в этой области изучают изменения в активности нейронов, нейроэндокринной системы и нейротрансмиттеров при тревоге и депрессии. В первую очередь ученых интересуют те области мозга, в которых происходят наибольшие изменения. Данные исследования способствуют разработке эффективных методов лечения и профилактики тревожных расстройств.
  7. Нейробиология аутизма: специализированный раздел нейробиологии, изучающий факторы развития нервной системы, которые способствуют возникновению расстройств аутистического спектра (РАС). Исследования направлены на генетические механизмы, процессы развития мозга и взаимосвязь между нейроанатомическими областями мозга, связанные с возникновением аутизма.
  8. Нейробиология психических расстройств: Исследователи в этой области стремятся понять роль нейротрансмиттеров в формировании психических расстройств с применением методов молекулярной генетики. Одна из проблем, с которой исследователи сталкиваются при изучении этой области – это отсутствие пациентов для группы контроля, которые в настоящее время не принимают психотропные препараты при рецидиве заболевания.
  9. Нейробиология биполярного расстройства: специализированный раздел нейробиологии и исследований психических расстройств. Сложный характер колебаний биполярного расстройства между манией и депрессией затрудняет для исследователей выявление его причин. Исследователи изучают связи головного мозга и системы нейротрансмиттеров, которые способствуют развитию этого заболевания.
  10. Нейробиология психических травм. Исследователи в этой области изучают взаимосвязи различных областей мозга с эндокринными и нейромедиаторными реакциями на травмирующее воздействие. Эти эффекты изучаются в краткосрочной и долгосрочной перспективе на молекулярном, клеточном и поведенческом уровнях. Исследования в этой области пересекаются с нейробиологией развития при детских травмах или негативном детском опыте (НДО).
  11. Нейробиология сна. Исследователи в этой области изучают функции нервной системы, задействованные в процессах сна и бодрствования, генетические и поведенческие факторы, регулирующие сон. Открытия в этой области способствуют пониманию и лечению нарушений циркадных ритмов и сна.

Читайте также


Footnotes

  1. Процесс образования новых нейронов
  2. Процесс образования новых синапсов