Нейрофизиология — это раздел физиологии и нейробиологии , который изучает функции нервной системы, а не ее архитектуру. [1] Эта область помогает в диагностике и мониторинге неврологических заболеваний. Исторически в ней доминировала электрофизиология — электрическая запись нейронной активности, начиная от молярной (электроэнцефалограмма, ЭЭГ) и заканчивая клеточной (внутриклеточная запись свойств отдельных нейронов), например, патч-зажим , вольт-зажим , внеклеточный одиночный нейрон. блок регистрации и регистрации локальных потенциалов поля . Однако, поскольку нейрон представляет собой электрохимическую машину, трудно изолировать электрические события от метаболических и молекулярных процессов, которые их вызывают. Таким образом, нейрофизиологи в настоящее время используют инструменты химии (кальциевая визуализация), физики (функциональная магнитно-резонансная томография, фМРТ ) и молекулярной биологии (сайт-направленные мутации) для изучения активности мозга. [2]
Слово происходит от греческого слова νεῦρον , означающего «нерв», и слова «физиология» , означающего знание о функциях живых систем (φύσις означает «природа», а -λογία означает «знание»).
Нейрофизиология была предметом изучения еще с 4000 г. до н.э.
В первые годы нашей эры большинство исследований касалось различных натуральных седативных средств, таких как алкоголь и растения мака. В 1700 году до нашей эры был написан хирургический папирус Эдвина Смита . Этот папирус сыграл решающую роль в понимании того, как древние египтяне понимали нервную систему . В этом папирусе рассматриваются различные тематические исследования травм различных частей тела, особенно головы . Начиная примерно с 460 г. до н. э., Гиппократ начал изучать эпилепсию и предположил, что она возникает в мозге. Гиппократ также предположил, что мозг участвует в ощущениях и что именно он является источником интеллекта. Гиппократ, как и большинство древних греков , считал, что расслабление и отсутствие стресса имеют решающее значение для лечения неврологических расстройств . В 280 г. до н. э. Эрасистрат Хиосский предположил , что в мозге существуют подразделения вестибулярной обработки, а также на основе наблюдений сделал вывод, что именно там локализуются ощущения.
В 177 году Гален выдвинул теорию, что человеческое мышление происходит в мозгу, а не в сердце, как предполагал Аристотель . Перекресток зрительных нервов , который имеет решающее значение для зрительной системы, был открыт около 100 г. н.э. Маринусом. в. В 1000 году Аль -Захрави , живший в Иберии , начал писать о различных хирургических методах лечения неврологических расстройств. В 1216 году Мондино де Луцци написал первый в Европе учебник анатомии , включавший описание головного мозга . В 1402 году больница Святой Марии Вифлеемской (позже известная в Британии как Бедлам ) стала первой больницей, использовавшейся исключительно для душевнобольных.
В 1504 году Леонардо да Винчи продолжил изучение человеческого тела с помощью восковой модели желудочковой системы человека. В 1536 году Николо Масса описал влияние различных заболеваний, например сифилиса, на нервную систему. Он также заметил, что полости желудочков заполнены спинномозговой жидкостью . В 1542 году термин «физиология» впервые был использован французским врачом по имени Жан Фернель для объяснения функций тела по отношению к мозгу. В 1543 году Андреас Везалий написал книгу «De humani corporis Fabrica» , которая произвела революцию в изучении анатомии. В этой книге он описал шишковидную железу и ее функцию, а также смог нарисовать полосатое тело, состоящее из базальных ганглиев и внутренней капсулы. В 1549 году Джейсон Пратенсис опубликовал De Cerebri Morbis . Эта книга была посвящена неврологическим заболеваниям и обсуждала симптомы, а также идеи Галена и других греческих, римских и арабских авторов. Он также рассмотрел анатомию и конкретные функции различных областей. В 1550 году Андреас Везалий работал над случаем гидроцефалии , или жидкости, заполняющей мозг. В том же году Бартоломео Эстачи изучал зрительный нерв , уделяя особое внимание его происхождению в головном мозге. В 1564 году Джулио Чезаре Аранцио открыл гиппокамп , назвав его так из-за сходства формы с морским коньком .
В 1621 году Роберт Бертон опубликовал «Анатомию меланхолии» , в которой рассматривал потерю важных персонажей в жизни как ведущую к депрессии. [3] В 1649 году Рене Декарт изучал шишковидную железу . Он ошибочно полагал, что это «душа» мозга, и полагал, что именно здесь формируются мысли. В 1658 году Иоганн Якоб Вепфер изучал пациента, у которого, по его мнению, поврежденный кровеносный сосуд стал причиной апоплексии или инсульта .
В 1749 году Дэвид Хартли опубликовал «Наблюдения за человеком» , в которых основное внимание уделялось структуре (неврология), долгу ( моральная психология ) и ожиданиям ( духовность ), а также тому, как они интегрируются друг в друга. В этом тексте также впервые использовался английский термин «психология» . В 1752 году Общество друзей создало приют в Филадельфии , штат Пенсильвания. Приют призван не только оказывать медицинскую помощь душевнобольным, но и обеспечивать их сиделками и комфортными условиями проживания. В 1755 году Жан-Батист Ле Руа начал использовать электросудорожную терапию для психически больных, метод лечения, который до сих пор используется в определенных случаях. В 1760 году Арне-Шарль изучал, как различные поражения мозжечка могут влиять на двигательные движения. В 1776 году Винченцо Малакарне интенсивно изучал мозжечок и опубликовал книгу, основанную исключительно на его функциях и внешнем виде.
В 1784 году Феликс Вик-д'Азир обнаружил в среднем мозге структуру черного цвета . [4] В 1791 году Самуэль Томас фон Зёммерринг упомянул об этой структуре, назвав ее черной субстанцией . [5] В том же году Луиджи Гальвани описал роль электричества в нервах рассеченных лягушек. В 1808 году Франц Йозеф Галль изучал и опубликовал работу по френологии . Френология была ошибочной наукой, изучавшей форму головы для определения различных аспектов личности и функций мозга. В 1811 году Жюльен Жан Сезар Лигалуа изучал дыхание при вскрытии и повреждениях животных и обнаружил центр дыхания в продолговатом мозге . В том же году Чарльз Белл закончил работу над тем, что позже стало известно как закон Белла-Мажанди , который сравнивал функциональные различия между дорсальными и вентральными корешками спинного мозга . В 1822 году Карл Фридрих Бурдах различал латеральные и медиальные коленчатые тела, а также дал название поясной извилине . В 1824 году Ф. Мажанди изучил и представил первые доказательства роли мозжечка в равновесии, чтобы завершить закон Белла-Мажанди . В 1838 году Теодор Шванн начал изучать белое и серое вещество головного мозга и открыл миелиновую оболочку . Эти клетки, покрывающие аксоны нейронов головного мозга, в его честь названы шванновскими клетками. В 1843 году Карло Маттеуччи и Эмиль дю Буа-Реймон продемонстрировали, что нервы передают сигналы электрическим способом. В 1848 году Финеас Гейдж , пациент классической нейрофизиологии, в результате взрыва проткнул мозг железным стержнем. Он стал отличным примером связи между префронтальной корой и поведением, принятием решений и их последствиями. В 1849 году Герман фон Гельмгольц изучал скорость нервных импульсов лягушки , изучая электричество в организме.
Хотя это не все достижения нейрофизиологии, произошедшие до 1849 года, они сыграли важную роль в изучении мозга и тела.