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神經科學

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分類:生物學 의 一部
生物學
生命의 科學
主要 構成 要素
分野
硏究
應用
神經科學
비둘기 의 小腦 에 位置한 뉴런 (Santiago Ramon y Cajal, 1899)
學問名 神經科學
硏究 分野 腦 를 包含한 모든 神經系

神經科學 (神經科學, neuroscience 또는 腦神經科學)은 腦 를 包含한 모든 神經系 에 對해서 硏究하는 學問이다. 神經科學은 우리가 外部 環境을 어떻게 認知 하며 經驗 하는지, 그리고 다른 사람과 어떻게 相互關係를 맺는지 等을 밝혀내는 데 重點을 두고 있다.

神經科學은 遺傳學 , 生化學 , 生理學 , 藥理學 , 病理學 , 進化 生物學 等의 學問과 密接한 聯關을 맺고 있으며 生物學 의 한 分野로 여겨진다. 그러나 神經科學은 學問의 特性上 生物學의 한 分野라고만 斷定 짓기는 어려우며, 實際로 心理學 , 컴퓨터 科學 , 統計學 , 物理學 , 醫學 , 言語學 , 哲學 , 數學 等의 다른 分野의 學問의 도움을 많이 받고 있다.

神經科學은 分子 , 細胞 , 發生 , 救助 , 機能 , 鎭火 , 컴퓨터 聯關 , 醫學 敵 側面을 다룬다. 神經科學者들이 使用하는 技術은 빠르게 發展하여 個別 神經細胞 의 分子 및 細胞 水準에서 腦 의 感覺과 運動 能力에 對한 腦 映像 까지 硏究할 수 있다. 最近에는 理論的인 進陟에 힘입어 神經網 에 對한 硏究가 進行되고 있다.

歷史 [ 編輯 ]

人間의 腦 와 海馬 를 側面에서 본 일러스트. 그레이 解剖學 ( Gray's Anatomy , 1918)

神經系 硏究의 歷史는 古代 이집트 까지 거슬러 올라간다. 이 時期에 頭痛 을 緩和하거나 精神 疾患 을 治療하려는 目的 或은 頭蓋骨 耐壓을 낮추기 위하여 頭部 切開術 (頭蓋骨에 구멍을 내는 外科術)李 施行되었다. 頭部 切開術이 行해졌다는 證據는 新石器 時代 地層에서도 發見되며 全世界的으로 널리 퍼져 있다. 紀元前 18世紀 의 筆寫本에 依하면 이집트人이 腦 損傷에 對한 知識을 가지고 있었다. [1] 처음에 이집트人들은 腦를 單純히 '頭蓋骨을 채우는 무언가'로 여겼다. 이집트 중왕국 時代에 이르러서는 미라 를 만들면서 腦를 除去하는 것이 慣例가 되었다. 이 時期에는 認知 機能이 心臟 에서 이루어지는 것으로 보았다. 헤로도토스 는 미라火의 첫 段階가 "구부러진 철 조각으로 콧구멍을 통해 腦를 끄집어내고 머리뼈의 빈 空間을 藥品으로 헹궈 씻는 것"이라고 하였다. [2]

心臟을 意識의 源泉으로 보는 觀點은 古代 그리스 醫師였던 히포크라테스 時代까지 받아들여졌다. 그는 腦가 感覺과 聯關이 있을 뿐만 아니라 [週 1] , 知能과도 聯關이 있다고 믿었다. 플라톤 은 靈魂( soul )의 理性的인 部分이 腦에 자리하고 있다고 생각했다. [3] 그러나 플라톤의 弟子였던 아리스토텔레스 는 心臟이 知能의 中心이며 腦는 心臟에서 나오는 열의 量을 調節하는 機能을 한다고 믿었다. [4] 이 觀點은 古代 로마 의 劍鬪士 들의 醫師이자 히포크라테스의 信奉者였던 醫學者 갈레노스 時代까지 받아들여졌다. 갈레노스 는 그의 患者들이 腦에 持續的인 損傷을 입으면 精神的인 能力을 잃는다는 것을 觀察하였다.

西洋에는 아불카시스( Abulcasis )라고 알려진 아부 알까審 謁者흐羅幃 ( 아랍語 : ??? ?????? ??? ?? ?????? ???????? ), 이븐 루시드 , 이븐 주르 , 그리고 마이모니데스 는 中世 이슬람 契에서 活動한 醫學者들로, 腦와 關聯된 醫學的 問題에 關해 文獻으로 남겼다. [5] [6] 르네상스 時期 유럽에서는 베살리우스 (1514-1564)와 르네 데카르트 (1596-1650)가 神經科學에 寄與하였다. 特히, 르네 데카르트는 心臟 活動과, 其他 生命 活動에 必要한 必須的인 機械的 運動을 모두 腦에서 管掌하고 있다고 보았는데, 이러한 主張은 데카르트가 著述한 『人體의 構造에 關하여』에서 쉽게 確認할 수 있다. [7]

골지 染色 法을 통하여 처음으로 個別 뉴런 을 볼 수 있었다.

顯微鏡이 發見되고 카밀로 골지 가 1890年代에 銀 染色法 을 開發한 以來로 腦 硏究는 좀 더 精巧해졌다. 銀 染色法은 크롬산 은( silver chromate )殮을 利用하여 個別 뉴런 의 複雜한 構造를 드러내었다. 산티아고 라몬 이 카할 은 이 技術을 利用하여 '腦의 機能的 單位는 뉴런이다'를 骨子로 한 뉴런注意 ( neuron doctrine )를 主張하였다. [8] [9] 骨脂와 라몬 이 카割은 腦 곳곳의 뉴런을 觀察하고, 描寫하고, 分類한 功勞로 1906年 노벨 生理學·醫學賞 을 受賞하였다. 루이지 갈바니 는 1700年代 末에 筋肉과 뉴런이 電氣的으로 興奮한다는 先驅的인 硏究를 했으나 에밀 뒤 부아 레몽 (Emil du Bois-Reymond), 요하네스 페터 뮐러 , 헤르만 폰 헬름홀츠 等은 19世紀 末에 이르러서야 뉴런이 興奮하여 隣接한 뉴런의 電氣的 狀態에 影響을 미친다는 것을 證明하였다.

폴 브로카 는 腦 損傷을 입은 患者들을 硏究하여 腦의 특정한 領域에 損傷을 입으면 특정한 機能이 損失된다고 主張하였다. 當時에 브로카의 發見은 프란츠 요제프 갈 ( 프랑스語 : Franz Joseph Gall )의 理論, 卽 言語 機能과 특정한 精神的 機能은 大腦 皮質 의 특정한 領域에 局限되어 있다는 것을 確認하는 것으로 여겨졌다. [10] [11] 존 歇링스 잭슨 ( John Hughlings Jackson )은 癎疾 患者들을 觀察하고 運動 皮質 의 存在를 推論瑕疵 腦의 特定 部位가 特定 機能을 擔當한다는 '機能의 局所化' 理論은 脚光을 받았다. 칼 베르니케 ( 獨逸語 : Carl Wernicke )는 言語 理解와 發火에 關하여 特定 腦 構造 理論을 더욱 발달시켰다. 現代 硏究는 특정한 일을 遂行하는데 活性化되는 皮質 領域을 區分할 때 如前히 브로드만 領域 , 大腦 皮質의 細胞口竺學 ( cytoarchitectonics , 細胞가 이루는 構造를 硏究하는 分野)에서 由來한 解剖學的 定義를 利用하고 있다. [12]

1952年, 앨런 로이드 호지킨 과 앤드루 헉슬리 는 오징어의 巨大 軸索 에서 어떻게 活動電位 가 發火되고 傳達되는지 數學的 모델( 호지킨-헉슬리 모델 )을 提示하였다. 1961年에서 1962年 사이, 피츠休(R. FitzHugh)와 나그모(J. Nagumo)는 호지킨-헉슬리 모델을 簡素化하여 피츠休-나그모 모델 을 만들었고, 1962年 베르나르트 캐츠 ( Bernard Katz )는 시냅스 라는 뉴런 사이의 空間을 건너는 神經傳達 을 모델化하였다. 1981年 모리스와 레카는 두 모델을 結合하여 모리스-레카 모델 ( Morris-Lecar model )로 만들었다. 1984年 J.L. 힌드마쉬와 R.M. 로즈는 神經傳達 모델을 擴張하였다.

1966年 初 에릭 칸델 은 學習과 記憶 貯藏 中 뉴런의 生化學的 變化를 硏究하였다.

現代의 腦科學 [ 編輯 ]

사람의 神經系

分子生物學 , 進化生物學 , 電氣生理學 , 生物情報學 의 發展에 힘입어, 神經系 硏究는 1950年代 以後에 急增하였다. 神經科學者들은 神經系 의 構造와 發生 過程, 어떻게 神經系가 作動하는지, 或은 어떻게 잘못 作動하는지, 어떻게 바뀔 수 있는지 等 모든 側面을 다룰 수 있게 되었다. 例를 들면 單一 뉴런에서 일어나는 複雜한 過程은 다음과 같다. 뉴런은 疏通에 特化된 細胞로, 시냅스 라는 特殊한 連結을 통해 電氣的·電氣化學的 信號를 다른 細胞에게 傳達한다. 많은 뉴런은 軸索 이라는 가늘고 긴 原形質 다발을 몸 멀리까지 뻗어 電氣 信號를 빠르게 傳達한다. 電氣 信號는 逐朔이 닿아있는 다른 뉴런이나 筋肉 또는 分泌腺 의 活性에 影響을 미친다. 神經系는 이렇게 서로 連結된 뉴런의 集合이다. 또한 腦의 進化過程이 밝혀지면서, 神經系 硏究의 모델 이 될 수 있는 生命體들이 發見되었고 硏究되었다.

脊椎動物의 神經系는 中樞神經系 와 末梢神經系 두 部類로 나뉜다. 神經系는 體內에서 가장 複雜한 시스템이고, 大部分의 複雜性은 腦에 있다. 人間의 腦 는 千億 個의 뉴런과 白鳥 個의 시냅스로 이루어져 있다. 서로 區別할 수 있는 下位 構造가 數千 個는 되고, 시냅스 네트워크는 이제 막 밝혀지기 始作하였다. 사람의 遺傳子는 約 2萬 個에서 2萬 5千 個로 推定하고 있는데 그 中 大部分이 腦에서 特異的으로 發現된다. 시냅스의 連結 構造는 一生 동안 繼續해서 變化하며( 神經可塑性 ), 그 結果 機能도 變化한다. [13] 따라서 神經系의 複雜性을 理解하는 것은 엄청난 課題이다. 또한 神經의 進化過程에 對해서는 많은 部分이 硏究되어 있으며, 現在의 複雜性을 形成하는 進化의 速度 硏究 亦是 많이 進行되고 있다.

分子 및 細胞神經科學 [ 編輯 ]

共焦點 顯微鏡 으로 본 닭 胚芽의 뉴런

神經系는 分子와 細胞 水準에서부터 神經系 全體와 認知 水準까지 硏究 對象이다. 分子神經科學 分野에서는 分子生物學 과 遺傳學 에서 使用하는 實驗 技術들을 使用하여 어떠한 期作으로 뉴런이 分子的 信號를 만들고 反應하는지, 그리고 어떻게 逐朔이 複雜한 連結을 形成하는지 等에 對한 答을 찾는다. 뉴런의 發生, 遺傳的 變化가 生物學的 機能에 미치는 影響, 뉴런의 形態學 과 生理學的 特性 또한 分子神經科學의 主要 硏究 主題이다.

細胞神經科學 에서는 뉴런이 細胞 信號 를 生理學的, 電氣化學的으로 處理하는 方法을 다룬다. 뉴런 의 神經突起( 가지突起 와 軸索 )와 神經細胞體 ( perikaryon )가 信號를 處理하는 過程, 情報를 傳達하기 위하여 使用되는 神經傳達物質 과 電氣 信號에 對해 硏究한다.

其他 主要 神經科學 分野에는 神經系의 發生을 다루는 神經發生學 이 있다. 神經發生學의 主要 硏究 主題는 神經系를 特定 領域에만 局限시키고 패턴을 만들어내는 方法, 神經줄기細胞, 뉴런과 神經膠細胞 의 噴火 , 神經 發生 過程 中 뉴런의 移動, 逐朔과 가지突起의 發生, 成長因子 와 相互作用, 시냅스形成 等이다. 神經發生學은 進化 生物學 과 遺傳學 과의 結合으로 神經의 進化過程과 發生의 各 過程에서 發現되는 遺傳因子에 關한 硏究들이 活潑히 이루어지고 있다.

神經回路와 네트워크 [ 編輯 ]

시스템 神經科學 ( Systems neuroscience )은 反射 , 多重感覺 結合 , 運動 협응 , 活動日週記 , 感情 , 學習 , 그리고 記憶 과 같은 機能을 하기 위해 神經回路 가 어떻게 生成되고 解剖學的 및 生理學的으로 利用되는지를 硏究한다. 卽 神經回路가 기능하는 方法과 行動 이 만들어지는 過程을 다룬다.

神經生態學 ( Neuroethology )과 神經心理學 ( neuropsychology )은 動物과 사람 行動의 바탕을 이루는 神經 活動을 다루는 學問이다. 神經內分泌學 ( Neuroendocrinology )은 神經系와 內分泌系 의 相互作用을, 心理神經免疫學 ( psychoneuroimmunology )는 神經系와 免疫界 의 相互作用을 다루는 學問이다.

認知 및 行動 神經科學 [ 編輯 ]

認知 神經科學 은 神經回路 에서 어떻게 精神的 機能이 생겨나는지를 硏究하는 學問이다. 腦 映像 技術(예컨대 fMRI , 陽電子放出斷層撮影 , SPECT ), 電氣生理學 , 그리고 認知心理學 分野의 精密한 實驗 技術과 結合된 人間 誘電體 分析 等 새로운 測定 技術이 發展함에 따라 神經科學者 들과 心理學者 들이 人間의 認知 能力과 感情에 관계된 抽象的인 質問을 答하는 데에 도움을 주고 있다.

神經科學은 社會科學 및 行動科學 과 學際間 硏究를 통하여 神經經濟學 , 意思 決定論 , 社會 神經科學 等 多數의 新生 學問을 만들어냈다. 이들은 腦와 環境 間의 相互作用에서 오는 複雜한 狀況을 硏究한다.

神經系 醫學 [ 編輯 ]

시상면을 따라 連續的으로 MRI 撮影한 사람의 머리

神經學 , 精神醫學 , 神經外科 , 精神外科, 마就學 , 神經病理學, 神經放射線學, 臨床 神經生理學, 中毒 醫學은 神經系와 關聯된 醫學的 問題를 다루는 學問이자 臨床에서 診斷 및 治療에 關聯된 學科이다. 神經學에서는 筋萎縮性 側索 硬化症 과 腦卒中 과 같은 中樞神經系와 末梢神經系의 疾患을 다룬다. 精神醫學은 氣分障礙 , 行動障礙 , 認知障礙 , 知覺障礙 에 注力한다. 痲醉學은 痛症의 知覺과 意識을 藥理的으로 遮斷하는데 焦點을 맞춘다. 神經病理學에서는 顯微鏡을 通한 形態學과 識別 可能한 化學的 變化에 重點을 두고 中樞神經系와 末梢神經系 및 筋肉 疾患의 發病 原因과 期作을 찾고, 그것을 分類한다. 神經外科와 精神外科는 神經系 疾患을 主로 外科術로 治療하는 學科이다. 神經科學의 基礎 硏究의 影響으로 위에서 敍述한 分野는 境界가 模糊해지고 있다. 또한 腦 映像 을 통해 精神 疾患을 客觀的이고 生物學的으로 解釋하여 迅速하게 診斷을 내리고 正確한 經過를 알 수 있게 되었다.

統合 神經科學 ( Integrative neuroscience )은 以上의 特化된 分野를 連結하는 役割을 한다.

主要 分野 [ 編輯 ]

現代의 神經科學 學問과 硏究活動은 實驗의 主題와 範圍의 크기에 따라 밑의 表와 같은 主要 分野들로 크게 나눌 수 있다. 하지만 個個人의 神經科學者들은 普通 여러 가지 分野에 걸쳐있는 質問에 對한 硏究를 進行한다.

分野 說明
感情神經科學 感情 神經科學은 感情과 關聯된 神經 메커니즘에 對한 硏究이며 普通 動物 모델에 對한 實驗으로 進行된다. [14]
行動神經科學 行動 神經科學은 사람과 사람이 아닌 動物들에 對한 遺傳的, 生理學的, 그리고 行動의 發展 메커니즘에 對한 硏究에 生物學的 原理를 適用하는 學問이다.
細胞神經科學 細胞 神經科學은 形態 및 生理學的 特性을 包含하는 細胞水準의 뉴런에 對한 硏究이다. 가장 基本이 되는 學問이며, 이는 神經 遺傳學과 電氣 生理學에 가장 큰 影響을 주게 되었다.
神經遺傳學 神經 遺傳學은 神經 細胞의 發生 或은 進化에 따른 發達을 硏究하는 學問으로서, 最近 脚光받고 있는 遺傳學과 進化學과 結合된 學問이다. 神經 發生 生物學과도 큰 聯關이 있으며, 統合된 形態로 硏究되는 境遇도 많다. [15]
臨床神經科學 臨床 神經科學은 神經學 과 精神醫學 과 같은 醫療 專門 分野로 構成되며 言語 病理學 과 같은 聯合된 健康 專門醫도 包含한다. 神經學은 神經 시스템의 障礙에 對해 硏究하는 醫學 專攻이다. 精神醫學은 다양한 情緖, 行動, 認知 및 知覺障礙를 包含하는 腦의 障礙에 對해 硏究하는 醫學 專攻이다.
認知神經科學 認知 神經科學은 心理作用의 神經氣質에 焦點을 맞춰 進行되는 認知 메커니즘에 關한 硏究이다.
計算神經科學 計算 神經科學은 神經系를 構成하는 構造의 情報 處理 特性에 對한 腦의 作動에 對해 硏究하는 學問이다. 計算 神經科學은 또한 컴퓨터 시뮬레이터와 理論的 모델의 活用을 통해 神經系의 作動에 對해 硏究할 수 있다.

같이 보기 [ 編輯 ]

各州 [ 編輯 ]

  1. ↑ 눈, 귀, 혀 等 感覺에 特化된 臟器가 腦와 가까이 있기 때문에

出處 [ 編輯 ]

  1. ↑ Mohamed W (2008). “The Edwin Smith Surgical Papyrus: Neuroscience in Ancient Egypt” . IBRO History of Neuroscience (英語). 2014年 7月 6日에 原本 文書 에서 保存된 文書 . 2014年 7月 6日에 確認함 .  
  2. ↑ Herodotus (440BCE). George Rawlinson 驛, 編輯. The Histories: Book II (Euterpe) (英語) . 2014年 7月 6日에 確認함 .  
  3. ↑ Plato (360BCE). Benjamin Jowett 驛, 編輯. Timaeus (英語) . 2014年 7月 7日에 確認함 .  
  4. ↑ Finger, Stanley (2001). Origins of Neuroscience: A History of Explorations into Brain Function (英語) 3板. New York: Oxford University Press, USA. 3?17쪽. ISBN   0-19-514694-8 .  
  5. ↑ Al-Rodhan NR, Fox JL. (1986年 7月). “Al-Zahrawi and Arabian neurosurgery, 936-1013 AD.”. 《Surg Neurol.》 (英語) 26 (1): 92?5. PMID   3520907 .  
  6. ↑ Delgado, Fernando (2012). “The neurosciences in Averroes principles of medicine.” . Ann Saudi Med. (英語) 32 (3): 327?31. doi : 10.5144/0256-4947.2012.327 . 2014年 7月 14日에 原本 文書 에서 保存된 文書 . 2014年 7月 7日에 確認함 .  
  7. ↑ 『人體의 構造에 關하여』 에 對한 內容
  8. ↑ Lopez-Munoz F, Boya J, Alamo C. (2006年 10月 16日). “Neuron theory, the cornerstone of neuroscience, on the centenary of the Nobel Prize award to Santiago Ramon y Cajal”. Brain Res Bull. (英語) 70 (4-6): 391?405. PMID   17027775 .  
  9. ↑ “Santiago Ramon y Cajal - Nobel Lecture: The Structure and Connexions of Neurons”. Nobel Lectures, Physiology or Medicine 1901-1921 (PDF) (英語). Amsterdam: Elsevier Publishing Company. 1967.  
  10. ↑ Greenblatt SH (1995). “Phrenology in the science and culture of the 19th century” . Neurosurg (英語) 37 (4): 790?805. doi : 10.1227/00006123-199510000-00025 . PMID   8559310 .  
  11. ↑ Bear MF, Connors BW, Paradiso MA (2001). Neuroscience: Exploring the Brain (英語) 2板. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN   0-7817-3944-6 .  
  12. ↑ Kandel ER, Schwartz JH, Jessel TM (2000). Principles of Neural Science (英語) 4板. New York: McGraw-Hill. ISBN   0-8385-7701-6 .  
  13. ↑ “Chapter 2: The Fundamentals of Mental Health and Mental Illness”. Mental Health: A Report of the Surgeon General (PDF) (英語). The United States Department of Health and Human Services. 38쪽 . 2012年 5月 21日에 確認함 .  
  14. ↑ Panksepp J (1990). 〈A role for "affective neuroscience" in understanding stress: the case of separation distress circuitry〉. Puglisi-Allegra S; Oliverio A. 《Psychobiology of Stress》. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic. 41?58쪽. ISBN   0-7923-0682-1 .  
  15. ↑ “神經遺傳學” .  

外部 링크 [ 編輯 ]

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