Neurofísica - Neurophysics

A neurofísica (ou neurobiofísica ) é o ramo da biofísica que trata do desenvolvimento e uso de métodos físicos para obter informações sobre o sistema nervoso . A neurofísica é uma ciência interdisciplinar que usa a física e a combina com outras neurociências para compreender melhor os processos neurais. Os métodos usados ​​incluem as técnicas de biofísica experimental e outras medidas físicas, como EEG, principalmente para estudar propriedades elétricas , mecânicas ou fluídicas , bem como abordagens teóricas e computacionais . O termo "neurofísica" é uma mala de viagem de " neurônio " e " física ".

Entre outros exemplos, a teorização de potenciais de ação ectópica em neurônios usando uma expansão de Kramers-Moyal e a descrição de fenômenos físicos medidos durante um EEG usando uma aproximação de dipolo usam neurofísica para entender melhor a atividade neural.

Técnicas de gravação

Técnicas antigas para registrar a atividade cerebral por meio de fenômenos físicos já estão difundidas na pesquisa e na medicina . A eletroencefalografia (EEG) usa a eletrofisiologia para medir a atividade elétrica dentro do cérebro. Esta técnica, com a qual Hans Berger registrou pela primeira vez a atividade elétrica do cérebro em um ser humano em 1924, é não invasiva e usa eletrodos colocados no couro cabeludo do paciente para registrar a atividade cerebral. Com base no mesmo princípio, a eletrocorticografia (ECoG) requer uma craniotomia para registrar a atividade elétrica diretamente no córtex cerebral .

Nas últimas décadas, os físicos desenvolveram tecnologias e dispositivos para criar imagens do cérebro e de sua atividade. A técnica de Imagem por Ressonância Magnética Funcional (fMRI), descoberta por Seiji Ogawa em 1990, revela mudanças no fluxo sanguíneo dentro do cérebro. Com base na técnica de imagem médica existente, Imagem de Ressonância Magnética (MRI) e na ligação entre a atividade neural e o fluxo sanguíneo cerebral, esta ferramenta permite aos cientistas estudar as atividades cerebrais quando são disparadas por uma estimulação controlada. Outra técnica, a Microscopia de Dois Fótons (2P), inventada por Winfried Denk (pelo qual ele recebeu o Prêmio Brain em 2015), John H. Strickler e Watt W. Webb em 1990 na Cornell University , usa proteínas fluorescentes e corantes células cerebrais de imagem . Essa técnica combina a absorção de dois fótons, teorizada pela primeira vez por Maria Goeppert-Mayer em 1931, com lasers. Hoje, essa técnica é amplamente utilizada em pesquisas e muitas vezes associada à engenharia genética para estudar o comportamento de um tipo específico de neurônio .

Teorias de Consciência

A consciência ainda é um mecanismo desconhecido e os teóricos ainda precisam apresentar hipóteses físicas que expliquem seus mecanismos. Algumas teorias se baseiam na ideia de que a consciência poderia ser explicada pelos distúrbios no campo eletromagnético cerebral gerados pelos potenciais de ação desencadeados durante a atividade cerebral. Essas teorias são chamadas de teorias eletromagnéticas da consciência . Outro grupo de hipóteses sugere que a consciência não pode ser explicada pela dinâmica clássica, mas com a mecânica quântica e seus fenômenos. Essas hipóteses são agrupadas na ideia de mente quântica e foram introduzidas pela primeira vez por Eugene Wigner .

Institutos de neurofísica

Prêmios

Entre a lista de prêmios que recompensam os neurofísicos por sua contribuição à neurologia e áreas afins, o mais notável é o Prêmio Cérebro , cujos últimos laureados são Adrian Bird e Huda Zoghbi por "seu trabalho inovador para mapear e compreender a regulação epigenética do cérebro e para identificar o gene que causa a síndrome de Rett ". Os outros prêmios mais relevantes que podem ser atribuídos a um neurofísico são: o Prêmio NAS em Neurociências , o Prêmio Kavli e, em certa medida, o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina . Pode-se notar que o Prêmio Nobel foi concedido a cientistas que desenvolveram técnicas que contribuíram amplamente para um melhor entendimento do sistema nervoso, como Neher e Sakmann em 1991 para o patch clamp , e também a Lauterbur e Mansfield por seus trabalhos em Magnética imagem por ressonância (MRI) em 2003.

Veja também

Livros

• Wulfram Gerstner e Werner M. Kistler, Spiking Neuron Models, Single Neurons, Populations, Plasticity, Cambridge University Press (2002) ISBN   0-521-89079-9 ISBN   0-521-81384-0
• Alwyn Scott, Neuroscience: A Mathematical Primer, Birkhäuser (2002) ISBN   0-387-95403-1
• Graben, Peter; Zhou, Changsong; Thiel, Marco; Kurths, Jürgen (2008), "Foundations of Neurophysics", Lectures in Supercomputational Neurosciences , Berlin, Heidelberg: Springer , pp. 3-48, Bibcode : 2008lsn..book ..... G , doi : 10.1007 / 978-3 -540-73159-7 , ISBN   978-3-540-73159-7

Referências