Neurociência - Neuroscience

Desenho de Santiago Ramón y Cajal (1899) de neurônios no cerebelo de pombo

Neurociência (ou neurobiologia ) é o estudo científico do sistema nervoso . É um multidisciplinar da ciência que combina a fisiologia , anatomia , biologia molecular , biologia do desenvolvimento , citologia , ciência da computação e modelagem matemática para compreender as propriedades fundamentais e emergentes de neurônios , glia e circuitos neurais . A compreensão da base biológica da aprendizagem , memória , comportamento , percepção e consciência foi descrita por Eric Kandel como o "desafio final" das ciências biológicas .

O escopo da neurociência se ampliou ao longo do tempo para incluir diferentes abordagens usadas para estudar o sistema nervoso em diferentes escalas. As técnicas usadas pelos neurocientistas se expandiram enormemente, desde estudos moleculares e celulares de neurônios individuais até imagens de tarefas sensoriais , motoras e cognitivas no cérebro .

História

Ilustração da anatomia de Gray (1918) de uma vista lateral do cérebro humano , apresentando o hipocampo entre outras características neuroanatômicas

O primeiro estudo do sistema nervoso data do antigo Egito . Trepanação , a prática cirúrgica de perfurar ou raspar um buraco no crânio com o propósito de curar ferimentos na cabeça ou transtornos mentais , ou aliviar a pressão craniana, foi registrada pela primeira vez durante o período Neolítico . Manuscritos datados de 1700 aC indicam que os egípcios tinham algum conhecimento sobre os sintomas de danos cerebrais .

As primeiras opiniões sobre a função do cérebro o consideravam uma espécie de "enchimento craniano". No Egito , do final do Império do Meio em diante, o cérebro era regularmente removido em preparação para a mumificação . Na época, acreditava-se que o coração era a sede da inteligência. De acordo com Heródoto , o primeiro passo da mumificação era "pegar um pedaço de ferro torto e com ele puxar o cérebro pelas narinas, livrando-se de uma parte, enquanto o crânio é limpo do resto por lavagem com drogas. "

A visão de que o coração era a fonte da consciência não foi contestada até a época do médico grego Hipócrates . Ele acreditava que o cérebro não estava apenas envolvido com as sensações - já que a maioria dos órgãos especializados (por exemplo, olhos, ouvidos, língua) estão localizados na cabeça perto do cérebro - mas também era a sede da inteligência. Platão também especulou que o cérebro era a sede da parte racional da alma. Aristóteles , porém, acreditava que o coração era o centro da inteligência e que o cérebro regulava a quantidade de calor do coração. Essa visão foi geralmente aceita até que o médico romano Galeno , seguidor de Hipócrates e médico dos gladiadores romanos , observou que seus pacientes perderam suas faculdades mentais quando sofreram danos cerebrais.

Abulcasis , Averroes , Avicena , Avenzoar e Maimonides , ativos no mundo medieval muçulmano, descreveram uma série de problemas médicos relacionados ao cérebro. Na Europa da Renascença , Vesalius (1514–1564), René Descartes (1596–1650), Thomas Willis (1621–1675) e Jan Swammerdam (1637–1680) também fizeram várias contribuições para a neurociência.

A coloração de Golgi primeiro permitiu a visualização de neurônios individuais.

O trabalho pioneiro de Luigi Galvani no final dos anos 1700 preparou o terreno para estudar a excitabilidade elétrica dos músculos e neurônios. Na primeira metade do século XIX, Jean Pierre Flourens foi pioneiro no método experimental de realização de lesões localizadas no cérebro de animais vivos, descrevendo seus efeitos na motricidade, sensibilidade e comportamento. Em 1843, Emil du Bois-Reymond demonstrou a natureza elétrica do sinal nervoso, cuja velocidade Hermann von Helmholtz passou a medir, e em 1875 Richard Caton encontrou fenômenos elétricos nos hemisférios cerebrais de coelhos e macacos. Adolf Beck publicou em 1890 observações semelhantes da atividade elétrica espontânea do cérebro de coelhos e cães. Os estudos do cérebro tornaram-se mais sofisticados após a invenção do microscópio e o desenvolvimento de um procedimento de coloração por Camillo Golgi no final da década de 1890. O procedimento usou um sal de cromato de prata para revelar as estruturas intrincadas de neurônios individuais . Sua técnica foi utilizada por Santiago Ramón y Cajal e levou à formação da doutrina do neurônio , a hipótese de que a unidade funcional do cérebro é o neurônio. Golgi e Ramón y Cajal compartilharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1906 por suas extensas observações, descrições e categorizações de neurônios em todo o cérebro.

Paralelamente a essa pesquisa, o trabalho de Paul Broca com pacientes com lesão cerebral sugeriu que certas regiões do cérebro eram responsáveis ​​por certas funções. Na época, as descobertas de Broca foram vistas como uma confirmação da teoria de Franz Joseph Gall de que a linguagem era localizada e que certas funções psicológicas estavam localizadas em áreas específicas do córtex cerebral . A hipótese da localização da função foi apoiada por observações de pacientes epilépticos conduzidas por John Hughlings Jackson , que inferiu corretamente a organização do córtex motor ao observar a progressão das crises pelo corpo. Carl Wernicke desenvolveu ainda mais a teoria da especialização de estruturas cerebrais específicas na compreensão e produção da linguagem. A pesquisa moderna, por meio de técnicas de neuroimagem , ainda usa as definições anatômicas do mapa citoarquitetônico cerebral de Brodmann (referente ao estudo da estrutura celular ) dessa época para continuar a mostrar que áreas distintas do córtex são ativadas na execução de tarefas específicas.

Durante o século 20, a neurociência começou a ser reconhecida como uma disciplina acadêmica distinta em seu próprio direito, ao invés de estudos do sistema nervoso dentro de outras disciplinas. Eric Kandel e colaboradores citaram David Rioch , Francis O. Schmitt e Stephen Kuffler como tendo desempenhado papéis essenciais no estabelecimento do campo. Rioch originou a integração da pesquisa básica anatômica e fisiológica com a psiquiatria clínica no Instituto de Pesquisa do Exército Walter Reed , a partir dos anos 1950. Durante o mesmo período, Schmitt estabeleceu um programa de pesquisa em neurociência no Departamento de Biologia do Instituto de Tecnologia de Massachusetts , reunindo biologia, química, física e matemática. O primeiro departamento autônomo de neurociência (então chamado de Psicobiologia) foi fundado em 1964 na Universidade da Califórnia, Irvine, por James L. McGaugh . Em seguida, veio o Departamento de Neurobiologia da Harvard Medical School , fundado em 1966 por Stephen Kuffler.

A compreensão dos neurônios e do funcionamento do sistema nervoso tornou-se cada vez mais precisa e molecular durante o século XX. Por exemplo, em 1952, Alan Lloyd Hodgkin e Andrew Huxley apresentaram um modelo matemático para transmissão de sinais elétricos em neurônios do axônio gigante de uma lula, que eles chamaram de " potenciais de ação ", e como eles são iniciados e propagados, conhecido como Modelo Hodgkin-Huxley . Em 1961–1962, Richard FitzHugh e J. Nagumo simplificaram Hodgkin – Huxley, no que é chamado de modelo FitzHugh – Nagumo . Em 1962, Bernard Katz modelou a neurotransmissão através do espaço entre os neurônios conhecidos como sinapses . Começando em 1966, Eric Kandel e colaboradores examinaram mudanças bioquímicas em neurônios associadas ao aprendizado e armazenamento de memória na Aplysia . Em 1981, Catherine Morris e Harold Lecar combinaram esses modelos no modelo Morris-Lecar . Esse trabalho cada vez mais quantitativo deu origem a vários modelos de neurônios biológicos e modelos de computação neural .

Como resultado do crescente interesse sobre o sistema nervoso, várias organizações de neurociência proeminentes foram formadas para fornecer um fórum para todos os neurocientistas durante o século XX. Por exemplo, a International Brain Research Organization foi fundada em 1961, a International Society for Neurochemistry em 1963, a European Brain and Behavior Society em 1968 e a Society for Neuroscience em 1969. Recentemente, a aplicação de resultados de pesquisas em neurociência também deu origem a disciplinas aplicadas como neuroeconomia , neuroeducação , neuroética e neurodireito .

Com o tempo, a pesquisa do cérebro passou por fases filosóficas, experimentais e teóricas, com trabalhos de simulação do cérebro sendo considerados importantes no futuro.

Neurociência moderna

Sistema nervoso humano

O estudo científico do sistema nervoso aumentou significativamente durante a segunda metade do século XX, principalmente devido aos avanços na biologia molecular , eletrofisiologia e neurociência computacional . Isso permitiu aos neurocientistas estudar o sistema nervoso em todos os seus aspectos: como é estruturado, como funciona, como se desenvolve, como funciona mal e como pode ser alterado.

Por exemplo, tornou-se possível entender, em muitos detalhes, os processos complexos que ocorrem dentro de um único neurônio . Os neurônios são células especializadas para comunicação. Eles são capazes de se comunicar com neurônios e outros tipos de células por meio de junções especializadas chamadas sinapses , nas quais sinais elétricos ou eletroquímicos podem ser transmitidos de uma célula para outra. Muitos neurônios expelem um filamento longo e fino de axoplasma chamado axônio , que pode se estender a partes distantes do corpo e é capaz de transportar rapidamente sinais elétricos, influenciando a atividade de outros neurônios, músculos ou glândulas em seus pontos terminais. Um sistema nervoso emerge da montagem de neurônios que estão conectados uns aos outros.

O sistema nervoso dos vertebrados pode ser dividido em duas partes: o sistema nervoso central (definido como cérebro e medula espinhal ) e o sistema nervoso periférico . Em muitas espécies - incluindo todos os vertebrados - o sistema nervoso é o sistema orgânico mais complexo do corpo, com a maior parte da complexidade residindo no cérebro. O cérebro humano sozinho contém cerca de cem bilhões de neurônios e cem trilhões de sinapses; consiste em milhares de subestruturas distinguíveis, conectadas umas às outras em redes sinápticas cujas complexidades apenas começaram a ser desvendadas. Pelo menos um em cada três dos cerca de 20.000 genes pertencentes ao genoma humano é expresso principalmente no cérebro.

Devido ao alto grau de plasticidade do cérebro humano, a estrutura de suas sinapses e suas funções resultantes mudam ao longo da vida.

Compreender a complexidade dinâmica do sistema nervoso é um desafio de pesquisa formidável. Em última análise, os neurocientistas gostariam de compreender todos os aspectos do sistema nervoso, incluindo como funciona, como se desenvolve, como funciona mal e como pode ser alterado ou reparado. A análise do sistema nervoso é, portanto, realizada em vários níveis, desde os níveis molecular e celular até os níveis sistêmicos e cognitivos. Os tópicos específicos que constituem os principais focos de pesquisa mudam ao longo do tempo, impulsionados por uma base de conhecimento cada vez maior e a disponibilidade de métodos técnicos cada vez mais sofisticados. As melhorias na tecnologia têm sido os principais motores do progresso. Desenvolvimentos em microscopia eletrônica , ciência da computação , eletrônica , neuroimagem funcional e genética e genômica têm sido os principais impulsionadores do progresso.

Neurociência molecular e celular

Fotografia de um neurônio manchado em um embrião de galinha

As questões básicas abordadas na neurociência molecular incluem os mecanismos pelos quais os neurônios expressam e respondem aos sinais moleculares e como os axônios formam padrões de conectividade complexos. Nesse nível, ferramentas de biologia molecular e genética são usadas para entender como os neurônios se desenvolvem e como as mudanças genéticas afetam as funções biológicas. A morfologia , a identidade molecular e as características fisiológicas dos neurônios e como eles se relacionam com os diferentes tipos de comportamento também são de considerável interesse.

As questões abordadas na neurociência celular incluem os mecanismos de como os neurônios processam sinais fisiológica e eletroquimicamente. Essas questões incluem como os sinais são processados ​​por neurites e somas e como os neurotransmissores e sinais elétricos são usados ​​para processar informações em um neurônio. Neuritos são extensões finas de um corpo celular neuronal , consistindo em dendritos (especializados para receber entradas sinápticas de outros neurônios) e axônios (especializados em conduzir impulsos nervosos chamados potenciais de ação ). Somas são os corpos celulares dos neurônios e contêm o núcleo.

Outra área importante da neurociência celular é a investigação do desenvolvimento do sistema nervoso . As questões incluem a padronização e regionalização do sistema nervoso, células-tronco neurais , diferenciação de neurônios e glia ( neurogênese e gliogênese ), migração neuronal , desenvolvimento axonal e dendrítico, interações tróficas e formação de sinapses .

A modelagem neurogenética computacional está preocupada com o desenvolvimento de modelos neuronais dinâmicos para modelar as funções cerebrais com relação aos genes e às interações dinâmicas entre os genes.

Circuitos e sistemas neurais

Proposta de organização de circuitos neurais semânticos motores para a compreensão da linguagem de ação. Adaptado de Shebani et al. (2013)

As questões da neurociência de sistemas incluem como os circuitos neurais são formados e usados ​​anatomicamente e fisiologicamente para produzir funções como reflexos , integração multissensorial , coordenação motora , ritmos circadianos , respostas emocionais , aprendizagem e memória . Em outras palavras, eles abordam como esses circuitos neurais funcionam em redes cerebrais em grande escala e os mecanismos por meio dos quais os comportamentos são gerados. Por exemplo, a análise em nível de sistema aborda questões relativas a modalidades sensoriais e motoras específicas: como funciona a visão ? Como os pássaros canoros aprendem novas canções e os morcegos se localizam com o ultrassom ? Como o sistema somatossensorial processa as informações táteis? Os campos relacionados da neuroetologia e neuropsicologia abordam a questão de como os substratos neurais estão na base de comportamentos humanos e animais específicos . A neuroendocrinologia e a psiconeuroimunologia examinam as interações entre o sistema nervoso e os sistemas endócrino e imunológico , respectivamente. Apesar de muitos avanços, a maneira como as redes de neurônios realizam processos cognitivos e comportamentos complexos ainda é pouco compreendida.

Neurociência cognitiva e comportamental

A neurociência cognitiva aborda as questões de como as funções psicológicas são produzidas pelos circuitos neurais . O surgimento de novas técnicas de medição poderosas, como neuroimagem (por exemplo, fMRI , PET , SPECT ), EEG , MEG , eletrofisiologia , optogenética e análise genética humana combinada com técnicas experimentais sofisticadas de psicologia cognitiva permite que neurocientistas e psicólogos abordem questões abstratas, como como cognição e emoção são mapeadas para substratos neurais específicos. Embora muitos estudos ainda sustentem uma postura reducionista em busca da base neurobiológica dos fenômenos cognitivos, pesquisas recentes mostram que há uma interação interessante entre descobertas neurocientíficas e pesquisa conceitual, solicitando e integrando ambas as perspectivas. Por exemplo, a pesquisa da neurociência sobre empatia solicitou um interessante debate interdisciplinar envolvendo filosofia, psicologia e psicopatologia. Além disso, a identificação neurocientífica de múltiplos sistemas de memória relacionados a diferentes áreas do cérebro desafiou a ideia de memória como uma reprodução literal do passado, apoiando uma visão da memória como um processo gerador, construtivo e dinâmico.

A neurociência também está aliada às ciências sociais e comportamentais , bem como aos campos interdisciplinares nascentes. Exemplos de tais alianças incluem neuroeconomia , teoria da decisão , neurociência social e neuromarketing para abordar questões complexas sobre as interações do cérebro com seu ambiente. Um estudo sobre as respostas do consumidor, por exemplo, usa EEG para investigar correlatos neurais associados ao transporte narrativo em histórias sobre eficiência energética .

Neurociência computacional

As questões em neurociência computacional podem abranger uma ampla gama de níveis de análise tradicional, como desenvolvimento , estrutura e funções cognitivas do cérebro. A pesquisa neste campo utiliza modelos matemáticos , análises teóricas e simulação de computador para descrever e verificar neurônios e sistemas nervosos biologicamente plausíveis. Por exemplo, modelos de neurônios biológicos são descrições matemáticas de neurônios de spiking que podem ser usados ​​para descrever o comportamento de neurônios individuais, bem como a dinâmica de redes neurais . A neurociência computacional é freqüentemente chamada de neurociência teórica.

As nanopartículas na medicina são versáteis no tratamento de distúrbios neurológicos, apresentando resultados promissores na mediação do transporte de drogas através da barreira hematoencefálica . A implementação de nanopartículas em drogas antiepilépticas aumenta sua eficácia médica, aumentando a biodisponibilidade na corrente sanguínea, além de oferecer uma medida de controle na concentração do tempo de liberação. Embora as nanopartículas possam auxiliar as drogas terapêuticas, ajustando as propriedades físicas para atingir os efeitos desejáveis, aumentos inadvertidos na toxicidade costumam ocorrer em testes preliminares com drogas. Além disso, a produção de nanomedicina para ensaios de medicamentos é economicamente consumidora, dificultando o progresso em sua implementação. Os modelos computacionais em nanoneurociências fornecem alternativas para estudar a eficácia de medicamentos baseados em nanotecnologia em distúrbios neurológicos, ao mesmo tempo que mitigam os efeitos colaterais potenciais e os custos de desenvolvimento.

Os nanomateriais geralmente operam em escalas de comprimento entre os regimes clássico e quântico . Devido às incertezas associadas às escalas de comprimento em que os nanomateriais operam, é difícil prever seu comportamento antes dos estudos in vivo. Classicamente, os processos físicos que ocorrem nos neurônios são análogos aos circuitos elétricos. Os designers se concentram em tais analogias e modelam a atividade cerebral como um circuito neural. O sucesso na modelagem computacional de neurônios levou ao desenvolvimento de modelos estereoquímicos que prevêem com precisão as sinapses baseadas no receptor de acetilcolina operando em escalas de tempo de microssegundos.

Nanagulhas ultrafinas para manipulações celulares são mais finas do que os menores nanotubos de carbono de parede única . A química quântica computacional é usada para projetar nanomateriais ultrafinos com estruturas altamente simétricas para otimizar a geometria, reatividade e estabilidade.

O comportamento dos nanomateriais é dominado por interações não vinculativas de longo alcance. Os processos eletroquímicos que ocorrem em todo o cérebro geram um campo elétrico que pode afetar inadvertidamente o comportamento de alguns nanomateriais. Simulações de dinâmica molecular podem mitigar a fase de desenvolvimento de nanomateriais, bem como prevenir a toxicidade neural de nanomateriais após ensaios clínicos in vivo. Testar nanomateriais usando dinâmica molecular otimiza nano características para fins terapêuticos, testando diferentes condições ambientais, fabricações de forma de nanomateriais, propriedades de superfície de nanomateriais, etc., sem a necessidade de experimentação in vivo. A flexibilidade em simulações de dinâmica molecular permite que os médicos personalizem o tratamento. Dados relacionados a nanopartículas de nanoinformática translacional vinculam dados neurológicos específicos do paciente para prever a resposta ao tratamento.

Neurociência e medicina

Neurologia , psiquiatria , neurocirurgia , psicocirurgia , anestesiologia e medicina da dor , neuropatologia , neurorradiologia , oftalmologia , otorrinolaringologia , neurofisiologia clínica , medicina do vício e medicina do sono são algumas especialidades médicas que abordam especificamente as doenças do sistema nervoso. Esses termos também se referem a disciplinas clínicas que envolvem o diagnóstico e o tratamento dessas doenças.

A neurologia trabalha com doenças dos sistemas nervosos central e periférico, como esclerose lateral amiotrófica (ELA) e acidente vascular cerebral , e seu tratamento médico. A psiquiatria se concentra em transtornos afetivos , comportamentais, cognitivos e perceptivos . A anestesiologia se concentra na percepção da dor e na alteração farmacológica da consciência. A neuropatologia se concentra na classificação e nos mecanismos patogênicos subjacentes do sistema nervoso central e periférico e nas doenças musculares, com ênfase nas alterações morfológicas, microscópicas e quimicamente observáveis. A neurocirurgia e a psicocirurgia trabalham principalmente com o tratamento cirúrgico de doenças do sistema nervoso central e periférico.

Implantes de neurônios artificiais

Avanços recentes na tecnologia de microchip neuromórfico levaram um grupo de cientistas a criar um neurônio artificial que pode substituir neurônios reais em doenças.

Pesquisa translacional

RNM parasagital da cabeça de um paciente com macrocefalia familiar benigna

Recentemente, as fronteiras entre as várias especialidades foram borradas, uma vez que todas são influenciadas pela pesquisa básica em neurociência. Por exemplo, a imagem do cérebro permite uma visão biológica objetiva das doenças mentais, o que pode levar a um diagnóstico mais rápido, prognóstico mais preciso e monitoramento aprimorado do progresso do paciente ao longo do tempo.

A neurociência integrativa descreve o esforço para combinar modelos e informações de vários níveis de pesquisa para desenvolver um modelo coerente do sistema nervoso. Por exemplo, imagens cerebrais combinadas com modelos numéricos fisiológicos e teorias de mecanismos fundamentais podem lançar luz sobre transtornos psiquiátricos.

Filiais principais

As atividades modernas de educação e pesquisa em neurociência podem ser categorizadas de maneira muito grosseira nos seguintes ramos principais, com base no assunto e na escala do sistema em exame, bem como em abordagens experimentais ou curriculares distintas. Neurocientistas individuais, no entanto, muitas vezes trabalham em questões que abrangem vários subcampos distintos.

Lista dos principais ramos da neurociência
Filial Descrição
Neurociência afetiva A neurociência afetiva é o estudo dos mecanismos neurais envolvidos na emoção, normalmente por meio de experimentação em modelos animais.
Neurociência comportamental A neurociência comportamental (também conhecida como psicologia biológica, psicologia fisiológica, biopsicologia ou psicobiologia) é a aplicação dos princípios da biologia ao estudo dos mecanismos genéticos, fisiológicos e de desenvolvimento do comportamento em humanos e animais não humanos.
Neurociência celular A neurociência celular é o estudo de neurônios em um nível celular, incluindo morfologia e propriedades fisiológicas.
Neurociência clínica O estudo científico dos mecanismos biológicos que estão por trás dos distúrbios e doenças do sistema nervoso .
Neurociência Cognitiva A neurociência cognitiva é o estudo dos mecanismos biológicos subjacentes à cognição.
Neurociência computacional A neurociência computacional é o estudo teórico do sistema nervoso.
Neurociência cultural A neurociência cultural é o estudo de como os valores, práticas e crenças culturais moldam e são moldados pela mente, cérebro e genes em várias escalas de tempo.
Neurociência do desenvolvimento A neurociência do desenvolvimento estuda os processos que geram, moldam e remodelam o sistema nervoso e busca descrever a base celular do desenvolvimento neural para lidar com os mecanismos subjacentes.
Neurociência evolutiva A neurociência evolutiva estuda a evolução dos sistemas nervosos.
Neurociência molecular A neurociência molecular estuda o sistema nervoso com biologia molecular, genética molecular, química de proteínas e metodologias relacionadas.
Nanoneurociência Um campo interdisciplinar que integra nanotecnologia e neurociência.
Engenharia neural A engenharia neural usa técnicas de engenharia para interagir, compreender, reparar, substituir ou aprimorar os sistemas neurais.
Neuroanatomia Neuroanatomia é o estudo da anatomia do sistema nervoso .
Neuroquímica Neuroquímica é o estudo de como os neuroquímicos interagem e influenciam a função dos neurônios.
Neuroetologia Neuroetologia é o estudo da base neural do comportamento de animais não humanos.
Neurogastronomia Neurogastronomia é o estudo do sabor e como ele afeta a sensação, a cognição e a memória.
Neurogenética Neurogenética é o estudo da base genética do desenvolvimento e função do sistema nervoso .
Neuroimagem A neuroimagem inclui o uso de várias técnicas para obter uma imagem direta ou indireta da estrutura e função do cérebro.
Neuroimunologia A neuroimunologia se preocupa com as interações entre o sistema nervoso e o sistema imunológico.
Neuroinformática Neuroinformática é uma disciplina dentro da bioinformática que conduz a organização de dados neurocientíficos e a aplicação de modelos computacionais e ferramentas analíticas.
Neurolinguística Neurolinguística é o estudo dos mecanismos neurais do cérebro humano que controlam a compreensão, a produção e a aquisição da linguagem.
Neurofísica Neurofísica é o ramo da biofísica que trata do desenvolvimento e uso de métodos físicos para obter informações sobre o sistema nervoso.
Neurofisiologia Neurofisiologia é o estudo do funcionamento do sistema nervoso, geralmente usando técnicas fisiológicas que incluem medição e estimulação com eletrodos ou opticamente com corantes sensíveis a íons ou voltagem ou canais sensíveis à luz.
Neuropsicologia A neuropsicologia é uma disciplina que reside sob os guarda-chuvas da psicologia e da neurociência e está envolvida em atividades nas arenas das ciências básicas e aplicadas. Em psicologia, está mais intimamente associado à biopsicologia , psicologia clínica , psicologia cognitiva e psicologia do desenvolvimento . Na neurociência, está mais intimamente associado às áreas cognitiva, comportamental, social e afetiva da neurociência. No domínio médico e aplicado, está relacionado à neurologia e à psiquiatria.
Paleoneurobiologia A paleoneurobiologia é um campo que combina técnicas usadas em paleontologia e arqueologia para estudar a evolução do cérebro, especialmente do cérebro humano.
Neurociência social A neurociência social é um campo interdisciplinar dedicado a compreender como os sistemas biológicos implementam processos sociais e comportamento, e ao uso de conceitos e métodos biológicos para informar e refinar teorias de processos sociais e comportamento.
Neurociência de sistemas A neurociência de sistemas é o estudo da função de circuitos e sistemas neurais.

Organizações de neurociência

A maior organização profissional de neurociência é a Society for Neuroscience (SFN), que tem sede nos Estados Unidos, mas inclui muitos membros de outros países. Desde a sua fundação em 1969, o SFN tem crescido de forma constante: em 2010, registrava 40.290 membros de 83 países diferentes. Reuniões anuais, realizadas a cada ano em uma cidade americana diferente, atraem a participação de pesquisadores, bolsistas de pós-doutorado, alunos de pós-graduação e graduandos, bem como instituições educacionais, agências de financiamento, editoras e centenas de empresas que fornecem produtos usados ​​em pesquisa.

Outras organizações importantes dedicadas à neurociência incluem a International Brain Research Organization (IBRO), que realiza suas reuniões em um país de uma parte diferente do mundo a cada ano, e a Federação das Sociedades Européias de Neurociência (FENS), que realiza uma reunião em um cidade europeia diferente a cada dois anos. A FENS compreende um conjunto de 32 organizações de nível nacional, incluindo a British Neuroscience Association , a German Neuroscience Society ( Neurowissenschaftliche Gesellschaft ) e a French Société des Neurosciences . A primeira Sociedade de Honra Nacional em Neurociência, Nu Rho Psi , foi fundada em 2006. Numerosas sociedades de neurociência para jovens que apoiam estudantes de graduação, graduados e pesquisadores em início de carreira também existem, como Simply Neuroscience e Project Encephalon.

Em 2013, a Iniciativa BRAIN foi anunciada nos EUA. A International Brain Initiative foi criada em 2017, atualmente integrada por mais de sete iniciativas de pesquisa cerebral em nível nacional (EUA, Europa , Instituto Allen , Japão , China , Austrália, Canadá, Coréia e Israel) abrangendo quatro continentes.

Educação pública e divulgação

Além de conduzir pesquisas tradicionais em laboratórios, os neurocientistas também se envolveram na promoção da conscientização e do conhecimento sobre o sistema nervoso entre o público em geral e funcionários do governo. Essas promoções foram feitas tanto por neurocientistas individuais quanto por grandes organizações. Por exemplo, neurocientistas individuais promoveram a educação em neurociência entre jovens estudantes, organizando o International Brain Bee , que é uma competição acadêmica para alunos do ensino médio ou do ensino médio em todo o mundo. Nos Estados Unidos, grandes organizações, como a Society for Neuroscience, promoveram a educação em neurociência desenvolvendo uma cartilha chamada Brain Facts, colaborando com professores de escolas públicas para desenvolver conceitos básicos de neurociência para professores e alunos do ensino fundamental e médio e patrocinando uma campanha com a Dana A fundação chamou a Semana de Conscientização do Cérebro para aumentar a conscientização pública sobre o progresso e os benefícios da pesquisa sobre o cérebro. No Canadá, o CIHR Canadian National Brain Bee é realizado anualmente na Universidade McMaster .

Educadores de neurociência formaram o Faculty for Graduate Neuroscience (FUN) em 1992 para compartilhar as melhores práticas e fornecer prêmios de viagem para alunos de graduação que se apresentassem em reuniões da Society for Neuroscience.

Os neurocientistas também colaboraram com outros especialistas em educação para estudar e refinar técnicas educacionais para otimizar o aprendizado entre os alunos, um campo emergente chamado neurociência educacional . Agências federais nos Estados Unidos, como o National Institute of Health (NIH) e a National Science Foundation (NSF), também financiaram pesquisas que dizem respeito às melhores práticas de ensino e aprendizagem de conceitos de neurociência.

Aplicações de engenharia da neurociência

Chips de computador neuromórficos

A engenharia neuromórfica é um ramo da neurociência que lida com a criação de modelos físicos funcionais de neurônios para fins de computação útil. As propriedades computacionais emergentes dos computadores neuromórficos são fundamentalmente diferentes dos computadores convencionais no sentido de que são um sistema complexo e de que os componentes computacionais estão inter-relacionados sem processador central.

Um exemplo de tal computador é o supercomputador SpiNNaker .

Os sensores também podem se tornar inteligentes com tecnologia neuromórfica. Um exemplo disso é o BrainScaleS da Event Camera (Computação Multiescalar inspirada no cérebro em Sistemas Híbridos Neuromórficos), um supercomputador neuromórfico analógico híbrido localizado na Universidade de Heidelberg, na Alemanha. Ele foi desenvolvido como parte da plataforma de computação neuromórfica do Human Brain Project e é o complemento do supercomputador SpiNNaker, que é baseado em tecnologia digital. A arquitetura usada em BrainScaleS imita neurônios biológicos e suas conexões em um nível físico; além disso, como os componentes são feitos de silício, esses neurônios modelo operam em média 864 vezes (24 horas em tempo real são 100 segundos na simulação da máquina) que seus equivalentes biológicos.

Prêmios Nobel relacionados à neurociência

Ano Campo de prêmios Imagem Laureado Tempo de vida País Justificativa Ref.
1904 Fisiologia Ivan Pavlov nobel.jpg Ivan Petrovich Pavlov 1849–1936 Império Russo "em reconhecimento ao seu trabalho sobre a fisiologia da digestão, através do qual o conhecimento sobre os aspectos vitais do assunto foi transformado e ampliado"
1906 Fisiologia Camillo Golgi nobel.jpg Camillo Golgi 1843–1926 Reino da itália "em reconhecimento ao seu trabalho na estrutura do sistema nervoso"
Cajal-Restored.jpg Santiago Ramón y Cajal 1852–1934 Restauração (Espanha)
1914 Fisiologia Robert Barany.jpg Robert Bárány 1876–1936 Áustria-Hungria "por seu trabalho sobre a fisiologia e patologia do aparelho vestibular"
1932 Fisiologia Prof. Charles Scott Sherrington.jpg Charles Scott Sherrington 1857–1952 Reino Unido "por suas descobertas sobre as funções dos neurônios"
Edgar Douglas Adrian nobel.jpg Edgar Douglas Adrian 1889–1977 Reino Unido
1936 Fisiologia Henry Dale nobel.jpg Henry Hallett Dale 1875–1968 Reino Unido "por suas descobertas relacionadas à transmissão química de impulsos nervosos"
Otto Loewi nobel.jpg Otto Loewi 1873–1961 Austria
Alemanha
1938 Fisiologia Corneille Heymans nobel.jpg Corneille Jean François Heymans 1892–1968 Bélgica "para a descoberta do papel desempenhado pelos seios e mecanismos aórticos na regulação da respiração "
1944 Fisiologia Joseph Erlanger nobel.jpg Joseph Erlanger 1874–1965 Estados Unidos "por suas descobertas relacionadas às funções altamente diferenciadas das fibras nervosas individuais"
Herbert Spencer Gasser nobel.jpg Herbert Spencer Gasser 1888–1963 Estados Unidos
1949 Fisiologia Walter Hess.jpg Walter Rudolf Hess 1881–1973 Suíça "por sua descoberta da organização funcional do interencéfalo como coordenador das atividades dos órgãos internos"
Moniz.jpg António Caetano Egas Moniz 1874–1955 Portugal "por sua descoberta do valor terapêutico da leucotomia em certas psicoses"
1957 Fisiologia Daniel Bovet nobel.jpg Daniel Bovet 1907-1992 Itália "por suas descobertas relativas a compostos sintéticos que inibem a ação de certas substâncias do corpo e, especialmente, sua ação no sistema vascular e nos músculos esqueléticos"
1961 Fisiologia Georg von Békésy nobel.jpg Georg von Békésy 1899–1972 Estados Unidos "por suas descobertas do mecanismo físico de estimulação dentro da cóclea"
1963 Fisiologia John Carew Eccles 1903–1997 Austrália "por suas descobertas sobre os mecanismos iônicos envolvidos na excitação e inibição nas porções periféricas e centrais da membrana das células nervosas"
Alan Lloyd Hodgkin nobel.jpg Alan Lloyd Hodgkin 1914-1998 Reino Unido
Andrew Fielding Huxley nobel.jpg Andrew Fielding Huxley 1917–2012 Reino Unido
1967 Fisiologia Ragnar Granit2.jpg Ragnar Granit 1900-1991 Finlândia
Suécia
"por suas descobertas sobre os processos visuais fisiológicos e químicos primários no olho"
Haldan Keffer Hartline nobel.jpg Haldan Keffer Hartline 1903-1983 Estados Unidos
George Wald nobel.jpg George Wald 1906–1997 Estados Unidos
1970 Fisiologia Julius Axelrod 1912–2004 Estados Unidos "por suas descobertas sobre os transmissores humorais nos terminais nervosos e o mecanismo para seu armazenamento, liberação e inativação"
Ulf von Euler.jpg Ulf von Euler 1905-1983 Suécia
Bernard katz 1911–2003 Reino Unido
1981 Fisiologia Roger Wolcott Sperry.jpg Roger W. Sperry 1913-1994 Estados Unidos "por suas descobertas sobre a especialização funcional dos hemisférios cerebrais "
David H. Hubel 1926–2013 Canadá "por suas descobertas a respeito do processamento de informações no sistema visual "
Torsten Wiesel-7Nov2006.jpg Torsten N. Wiesel 1924- Suécia
1986 Fisiologia Stanley Cohen-Biochemist.jpg Stanley Cohen 1922-2020 Estados Unidos "por suas descobertas de fatores de crescimento "
Rita Levi Montalcini.jpg Rita Levi-Montalcini 1909–2012 Itália
1997 Química Skou2008crop.jpg Jens C. Skou 1918–2018 Dinamarca "para a primeira descoberta de uma enzima transportadora de íons, Na + , K + -ATPase"
2000 Fisiologia Arvid Carlsson 2011a.jpg Arvid Carlsson 1923-2018 Suécia "por suas descobertas sobre a transdução de sinal no sistema nervoso "
Paul Greengard.jpg Paul Greengard 1925–2019 Estados Unidos
Eric Kandel por aquaris3.jpg Eric R. Kandel 1929- Estados Unidos
2003 Química Roderick MacKinnon Roderick MacKinnon 1956- Estados Unidos "para descobertas sobre canais em membranas celulares [...] para estudos estruturais e mecanísticos de canais iônicos"
2004 Fisiologia Richard Axel.jpg Richard Axel 1946- Estados Unidos "por suas descobertas de receptores de odor e a organização do sistema olfativo "
LindaBuck cropped 1.jpg Linda B. Buck 1947- Estados Unidos
2014 Fisiologia John O'Keefe (neurocientista) 2014b.jpg John O'Keefe 1939- Estados Unidos
Reino Unido
"por suas descobertas de células que constituem um sistema de posicionamento no cérebro"
May-Britt Moser 2014.jpg May-Britt Moser 1963- Noruega
Edvard Moser.jpg Edvard I. Moser 1962- Noruega
2017 Fisiologia Jeffrey C. Hall EM1B8737 (38162359274) .jpg Jeffrey C. Hall 1939- Estados Unidos "por suas descobertas de mecanismos moleculares que controlam o ritmo circadiano "
Michael Rosbash EM1B8756 (38847326642) .jpg Michael Rosbash 1944- Estados Unidos
Michael W. Young D81 4345 (38162439194) .jpg Michael W. Young 1949- Estados Unidos
2021 Fisiologia Davidjuliuswithsnake.jpg David Julius 1955- Estados Unidos "por suas descobertas de receptores para temperatura e toque"
Ardem Patapoutian 1967- Líbano

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos