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Neurowissenschaften




Als Neurowissenschaften (seltener auch Singular: Neurowissenschaft) werden die naturwissenschaftlichen Forschungsbereiche bezeichnet, in denen Aufbau und Funktionsweise von Nervensystemen untersucht werden. Aufgrund der vielfältigen verwendeten Methoden wird neurowissenschaftliche Forschung von Wissenschaftlern aus vielen verschiedenen Disziplinen wie etwa Physiologie, Psychologie, Medizin, Biologie, Informatik oder Mathematik betrieben.[1] Oft gibt es darüber hinaus Kooperationen mit angrenzenden Wissenschaftsbereichen wie der Informationstechnik, der Informatik oder der Robotik.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte der Hirnforschung


Funde aus dem frühen Ägypten belegen, dass vor 5000 Jahren operative Eingriffe in das Zentralnervensystem getätigt wurden. Etwa 70 Prozent der Schädel, bei welchen Hinweise auf derartige Eingriffe vorhanden sind, haben sich nach dem Eingriff biologisch verändert, was darauf hinweist, dass der Patient den Eingriff um Monate oder Jahre überlebt hat.

Um 500 v. Chr. soll Alkmaion von Kroton als Erster die Sehnerven und andere sensorische Nerven entdeckt haben. Alkmaion entwickelte die Vorstellung, dass Nerven hohl seien und ein Medium (kenon) umhüllten, das den Sinneseindruck zum Gehirn leitet. Hippokrates von Kos erkannte, dass das Gehirn als Sitz der Empfindung und Intelligenz fungiert. Um 129–216 n. Chr. wurden die Funktionen einzelner Nervenbahnen durch Galen deskribiert.

Die Kenntnisse der westeuropäischen Hirnforschung fielen im Mittelalter hinter das Niveau der Antike zurück. Die Forschung im europäischen Raum beschäftigte sich primär mit der klösterlichen Heilkräuterkunde.

In der Renaissance wurden erste Sektionen durchgeführt. Der Italiener Giovanni Alfonso Borelli (1608–1679) stellte erstmals die Existenz eines gasförmigen spiritus animalis in Frage. Er vermutete stattdessen die Existenz einer Flüssigkeit, des succus nerveus, die durch die hohlen Nerven in die Extremitäten gepresst werden und so nach pneumatischen Prinzipien die Handlungen hervorrufen solle.

Dass elektrische Impulse über Nerven strömen, wurde im 18. Jahrhundert erstmals beschrieben. Eine zweite wichtige Erkenntnis des 18. Jahrhunderts war, dass die Großhirnrinde funktionell gegliedert ist. Ab dem 19. Jahrhundert schritt auch die Erforschung der Hirnanatomie schnell voran. Im noch jungen 21. Jahrhundert entwickelt sich die Neurowissenschaft primär methodologisch weiter.

Forschungsfeld


Das Forschungsfeld der Neurowissenschaften ist die Rolle von Nervensystemen jeder Art beim gesamten Vollzug der Lebens­vorgänge von biologischen Organismen.

Im Einzelnen geht es in den Neurowissenschaften um die Analyse von Aufbau und Funktionsweise der zentralen Einheiten aller Nervensysteme, den Neuronen und anderen Zelltypen wie insbesondere Gliazellen. Untersucht werden die Eigenheiten und die Auswirkungen der Vernetzung dieser Zellen zu neuronalen Netzwerken in komplexen Nervensystemen. Beispiele dafür sind das diffuse Nervensystem der Hohltiere, das Strickleiternervensystem der Arthropoden und das Zentralnervensystem der Wirbeltiere.

Forschungsrichtungen der Neurowissenschaften, die sich hauptsächlich mit der Untersuchung von Aufbau und Leistungen des Gehirns von Primaten (d. h. Menschen und Affen) befassen, werden in der Umgangssprache oftmals unter der Bezeichnung Hirn- oder Gehirnforschung zusammengefasst.

Neben der experimentellen Grundlagenforschung wird unter medizinischen Gesichtspunkten auch nach Ursachen und Heilungsmöglichkeiten von Nervenkrankheiten wie Parkinson, Alzheimer oder Demenz geforscht. Weiterhin untersucht man in den Neurowissenschaften die kognitive Informationsverarbeitung (neuronale Abläufe bei der Wahrnehmung, früher traditionell als „geistige“ Phänomene bezeichnet) sowie Entstehung und Ablauf emotionaler Reaktionen oder weit gefasste Phänomene wie Bewusstsein und Gedächtnis.

In den letzten Jahrzehnten haben sich deswegen zahlreiche, teilweise institutionell verankerte Kooperationen zwischen Neurowissenschaftlern und Forschern aus anderen Fachbereichen ergeben, wobei die engsten Beziehungen zu Vertretern der Kognitionswissenschaft, Psychologie und Philosophie des Geistes bestehen.

Disziplinen


Die Neurowissenschaften entziehen sich dem Versuch, sie nach verschiedenen Kriterien scharf in Teilbereiche zu untergliedern. Zwar könnte man die Disziplinen zunächst einmal nach den jeweils betrachteten mikro- und makroskopischen Hierarchie-Ebenen (Moleküle, Zellen, Zellverband, Netzwerk, Verhalten) ordnen, jedoch tendieren die Neurowissenschaften zu einer eher funktionellen Sichtweise. Das heißt, meistens wird die funktionelle Rolle eines mikroskopischen Elements für ein (makroskopisches) System eine oder mehrere Ebenen darüber untersucht.

Im Folgenden ist eine mögliche grobe Einteilung der Neurowissenschaften, den Ebenen entsprechend, in vier verschiedene Disziplinen angegeben:

Kognitive Neurowissenschaft
Neuropsychoanalyse

Die Neurobiologie beschäftigt sich im Wesentlichen mit den molekularen und zellbiologischen Grundlagen der Neurowissenschaften. Weitere Disziplinen, die auf dieser Ebene arbeiten, sind die neurowissenschaftlichen Zweige von Biochemie, Molekularbiologie, Genetik und Epigenetik, aber auch der Zellbiologie, der Histologie und Anatomie sowie der Entwicklungsbiologie. Mit der Ausweitung neurowissenschaftlicher Erkenntnisse aus der Zoologie auch auf Pflanzen befasst sich die – kontrovers diskutierte – Pflanzenneurobiologie.

An zentraler Stelle der Neurowissenschaften steht die Neurophysiologie. Obwohl die Physiologie normalerweise eine Unterdisziplin der Biologie ist, nimmt sie in den Neurowissenschaften insofern eine besondere Rolle ein, als neuronale Aktivität und somit die „Sprache der Nerven“ in den Bereich der Neurophysiologie fällt. Die Neurophysiologie lässt sich untergliedern in die Elektrophysiologie und die Sinnesphysiologie, ist aber auch eng verwandt mit der Neuropharmakologie, Neuroendokrinologie und Toxikologie.

Einen zentralen Platz auf einer höheren Ebene nimmt die Kognitive Neurowissenschaft ein. Sie befasst sich mit den neuronalen Mechanismen, die kognitiven und psychischen Funktionen zugrunde liegen. Sie interessiert sich also vor allem für höhere Leistungen des Gehirns wie auch für dessen Defizite.

Im Jahr 2000 gaben namhafte Neurowissenschaftler einer internationalen Zusammenarbeit mit der Psychoanalyse durch die Gründung einer gesonderten Fachgesellschaft eine Plattform, die sie The Neuropsychoanalysis Association nannten.[2]

Die klinisch-medizinischen Fächer beschäftigen sich mit Pathogenese, Diagnose und Therapie der Erkrankungen des Gehirns und umfassen die Neurologie, Neuropathologie, Neuroradiologie und Neurochirurgie sowie die Biologische Psychiatrie und Klinische Neuropsychologie.

Methoden


Die Methoden der Neurowissenschaften unterscheiden sich zunächst in ihrer Anwendbarkeit beim Menschen. Zum Studium des menschlichen Nervensystems werden vorwiegend nichtinvasive Verfahren eingesetzt, also Verfahren, die das System nicht schädigen. In Ausnahmefällen und in Tierversuchen werden auch invasive Verfahren verwendet. Einen Ausnahmefall stellen beispielsweise Läsionsstudien dar, welche durch systematischen Vergleich von geschädigten Gehirnen Aufschluss auf die Lokalisation von Funktionen bieten. Allerdings wird die Schädigung nicht gezielt vorgenommen, sondern Patienten mit Hirnverletzungen oder Schlaganfällen stellen die Basis für die Studie dar. Im Folgenden sind die wichtigsten neurowissenschaftlichen Methoden aufgelistet.

Siehe auch


Literatur


Rundfunkberichte


Weblinks


Wiktionary: Neurowissenschaft – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. a b Trappenberg, Thomas P.: Fundamentals of Computational Neuroscience. 2. Auflage. Oxford University Press, Oxford 2010, ISBN 978-0-19-956841-3.
  2. Neuropsychoanalysis. Abgerufen am 22. Mai 2018 (englisch): „The Neuropsychoanalysis Association is an international network of non-profit organizations that support a dialogue between the neurosciences and psychoanalysis.“
  3. Deisseroth, Karl: 10 years of microbial opsins in neuroscience. In: Nature Neuroscience. 18, Nr. 9, 2015, S. 1213–1225. doi:10.1038/nn.4091 .








Kategorien: Neurowissenschaften








Stand der Informationen: 02.07.2020 10:53:01 CEST

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