Нейрофизиология — это раздел физиологии и нейронауки , который изучает функцию нервной системы , а не ее архитектуру. [1] Эта область помогает в диагностике и мониторинге неврологических заболеваний. Исторически в этой области доминировала электрофизиология , электрическая регистрация нейронной активности, которая включает электроэнцефалографию и внутриклеточную регистрацию свойств отдельных нейронов с использованием таких методов, как патч-зажим , вольт-зажим , внеклеточная одноблочная регистрация и регистрация локальных полевых потенциалов . Однако, поскольку нейрон является электрохимической машиной, трудно изолировать электрические события от метаболических и молекулярных процессов, которые их вызывают. Таким образом, нейрофизиологи в настоящее время используют инструменты из химии (кальциевая визуализация), физики (функциональная магнитно-резонансная томография, фМРТ ) и молекулярной биологии (сайт-направленные мутации) для изучения активности мозга. [2]
Слово нейрофизиология происходит от греческого слова νεῦρον, означающего «нерв», и физиология, означающего знание о функционировании живых систем (φύσις — «природа» и -λογία — «знание»).
Нейрофизиология была предметом изучения еще с 4000 г. до н.э.
В начале до нашей эры большинство исследований были посвящены различным природным седативным средствам, таким как алкоголь и мак. В 1700 году до нашей эры был написан хирургический папирус Эдвина Смита . Этот папирус имел решающее значение для понимания того, как древние египтяне понимали нервную систему . В этом папирусе рассматривались различные тематические исследования травм различных частей тела, в частности головы . Начиная примерно с 460 года до нашей эры, Гиппократ начал изучать эпилепсию и предположил, что она берет свое начало в мозге. Гиппократ также предположил, что мозг участвует в ощущениях , и что именно оттуда происходит интеллект. Гиппократ, как и большинство древних греков , считал, что релаксация и обстановка, свободная от стресса , имеют решающее значение для лечения неврологических расстройств . В 280 году до нашей эры Эрасистрат Хиосский предположил, что в мозге существуют разделения вестибулярной обработки, а также сделал вывод из наблюдений, что ощущения находятся там.
В 177 году Гален выдвинул теорию о том, что человеческое мышление происходит в мозге, а не в сердце, как предполагал Аристотель . Зрительный перекрест , который имеет решающее значение для зрительной системы, был открыт около 100 года н. э. Маринусом. Около 1000 года Аль -Захрави , живший в Иберии , начал писать о различных хирургических методах лечения неврологических расстройств. В 1216 году первый учебник по анатомии в Европе, включающий описание мозга, был написан Мондино де Луцци . В 1402 году больница Святой Марии Вифлеемской (позже известная как Бедлам в Британии) стала первой больницей, которая использовалась исключительно для психически больных.
В 1504 году Леонардо да Винчи продолжил изучение человеческого тела, сделав восковую модель системы желудочков человека. В 1536 году Николо Масса описал влияние различных заболеваний, таких как сифилис , на нервную систему. Он также заметил, что полости желудочков заполнены спинномозговой жидкостью . В 1542 году термин «физиология» впервые был использован французским врачом Жаном Фернелем для объяснения функций организма по отношению к мозгу. В 1543 году Андреас Везалий написал труд «De humani corporis fabrica» , который произвел революцию в изучении анатомии. В этой книге он описал шишковидную железу и то, как, по его мнению, она функционирует, а также смог нарисовать полосатое тело, которое состоит из базальных ганглиев и внутренней капсулы. В 1549 году Джейсон Пратенсис опубликовал труд «De Cerebri Morbis» . Эта книга была посвящена неврологическим заболеваниям и обсуждала симптомы, а также идеи Галена и других греческих, римских и арабских авторов. Она также рассматривала анатомию и специфические функции различных областей. В 1550 году Андреас Везалий работал над случаем гидроцефалии , или жидкости, заполняющей мозг. В том же году Бартоломео Евстахи изучал зрительный нерв , в основном сосредоточившись на его происхождении в мозге. В 1564 году Джулио Чезаре Аранцио открыл гиппокамп , назвав его так из-за его сходства по форме с морским коньком .
В 1621 году Роберт Бертон опубликовал «Анатомию меланхолии» , в которой рассматривал потерю важных персонажей в жизни человека как ведущую к депрессии. [3] В 1649 году Рене Декарт изучал шишковидную железу . Он ошибочно полагал, что это «душа» мозга, и считал, что именно там формируются мысли. В 1658 году Иоганн Якоб Вепфер изучал пациента, у которого, по его мнению, лопнувший кровеносный сосуд вызвал апоплексию или инсульт .
В 1749 году Дэвид Хартли опубликовал «Наблюдения за человеком» , в которых основное внимание уделялось структуре (неврологии), долгу ( моральной психологии ) и ожиданиям ( духовности ) и тому, как они интегрируются друг в друга. Этот текст также был первым, в котором использовался английский термин «психология» . В 1752 году Общество друзей создало приют в Филадельфии , штат Пенсильвания. Приют намеревался не только оказывать медицинскую помощь психически больным, но и предоставлять сиделок и комфортные условия проживания. В 1755 году Жан-Батист Леруа начал использовать электросудорожную терапию для психически больных, лечение, которое 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 функции и внешнем виде.
В 1784 году Феликс Вик-д'Азир обнаружил в среднем мозге структуру черного цвета . [4] В 1791 году Самуэль Томас фон Зёммеринг упомянул эту структуру, назвав ее substantia nigra . [5] В том же году Луиджи Гальвани описал роль электричества в нервах препарированных лягушек. В 1808 году Франц Йозеф Галль изучал и опубликовал работу по френологии . Френология была ошибочной наукой, рассматривающей форму головы для определения различных аспектов личности и функций мозга. В 1811 году Жюльен Жан Сезар Легаллуа изучал дыхание при препарировании 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 выделил латеральные и медиальные коленчатые тела, а также назвал поясную извилину . 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 мозга и открыл миелиновую оболочку . Эти клетки, которые покрывают аксоны нейронов в мозге, названы в его честь шванновскими клетками. В 1843 году Карло Маттеуччи и Эмиль дю Буа-Реймон продемонстрировали, что нервы передают сигналы электрически. В 1848 году Финеас Гейдж , пациент классической нейрофизиологии, получил прокол мозга железным прутом в результате взрыва. Он стал прекрасным примером связи между префронтальной корой и поведением, принятием решений и последствиями. В 1849 году Герман фон Гельмгольц изучал скорость нервных импульсов лягушки , одновременно изучая электричество в организме.
Хотя это не все достижения нейрофизиологии до 1849 года, они имели важное значение для изучения мозга и тела.