اتسع نطاق العلوم العصبية بمرور الوقت ليشمل مناهج مختلفة تستخدم لدراسة الجهاز العصبي بمقاييس مختلفة، وقد توسعت التقنيات المستخدمة من قبل علماء الأعصاب بشكل كبير، لتمد من الدراسات الجزيئيةوالخلوية للعصبون الواحد إلى التصوير العصبي للمهام الحسية والحركية في الدماغ.
اعتبرت أولى وجهات النظر المبكرة حول وظيفة الدماغ أنها «حشو قحفي» من نوع ما. وفي مصر وخلال أواخر المملكة الوسطى وما بعدها، أُزيلت الدماغ بانتظام استعدادًا للتحنيط، حيث كان يعتقد في ذلك الوقت أن القلب هو مقر الذكاء. ووفقا لهيرودوت، فقد كانت الخطوة الأولى في التحنيط هي «أخذ قطعة ملتوية من الحديد، واستعمالها في إخراج جزء من المخ من خلال المنخر، وتنظيف المتبقي في الجمجمة عن طريق الشطف بالأدوية.»[11]
لم تحدث معارضة للرؤية القائلة بأن القلب هو مصدر الوعي حتى مجئ الطبيب اليونانيأبقراط، حيث كان يعتقد أن الدماغ ليست وظيفته الإحساس فحسب (نظرًا لأن معظم الأعضاء الخاصة مثل العين والأذن واللسان الموجودين في الرأس قرب الدماغ)، ولكنه أيضا مقر الذكاء. كما تكهن أفلاطون أيضًا بأن الدماغ هو مقر الجزء العقلاني للروح.[12] إلا أن أرسطو مع ذلك كان يعتقد أن القلب هو مركز الذكاء وأن الدماغ ينظم حرارة القلب.[13] وقد قُبل هذا الرأي عمومًا حتى لاحظ الطبيب الروماني جالين (وهو من أتباع أبقراط وطبيب المصارعين الرومان) أن مرضاه فقدوا أهليتهم العقلية عندما أصيبوا بأضرار في أدمغتهم.
مهدت أعمال لويجي جالفاني الرائدة في أواخر القرن الثامن عشر الطريق أمام دراسة الإثارة الكهربائية للعضلات والعصبونات. وفي النصف الأول من القرن التاسع عشر ابتكر جان بيير فلورنس طريقة تجريبية لإحداث آفات موضعية في مخ الحيوانات الحية ووصف آثار هذه الآفات على الحركة والإحساس والسلوك. وفي عام 1843 وضح إميل ريموند الطبيعة الكهربائية للإشارة العصبية،[14] التي بدأت هيرمان فون هيلمهولتز في قياس سرعتها،[15] وفي عام 1875 وجد ريتشارد كاتون ظواهر كهربائية في نصفي القشرة المخية للأرانب والقردة،[16] ونشر أدولف بيك بعدها (عام 1890) ملاحظات مماثلة حول نشاط كهربائي تلقائي في دماغ الأرانب والكلاب.[17]
بالتوازي مع هذا البحث، فقد اقترحت أعمال بول بروكا حول المرضى المصابين بأضرار في الدماغ أن هناك مناطق معينة في الدماغ مسؤولة عن وظائف معينة، وكانت النتائج التي توصل إليها بروكا في ذلك الوقت هي بمثابة تأكيد لنظرية فرانز جوزيف غال بأن اللغة لها مكان محدد وأن بعض الوظائف النفسية (مثل المعرفة) لها مناطق محددة في القشرة المخية.[19][20] ودُعمت فرضية التخصص الوظيفي بملاحظات أجراها جون هيغلز جاكسون حول مرضى الصرع، والذي استنتج بشكل صحيح تنظيم القشرة الحركية من خلال مراقبة تطور النوبات عبر الجسم. بعدها قام كارل فيرنيك بتطوير نظرية تخصص تركيبات محددة في الدماغ بفهم وإنتاج اللغة. ولا تزال الأبحاث الحديثة المستعينة بتقنيات التصوير العصبي تستخدم التعاريف التشريحية خريطة التهندس الخلويلبرودمان (بالإشارة إلى دراسة العضيات الخلوية) تُواصل إظهار أن مناطق مميزة من القشرة يتم تنشيطها لتنفيذ مهام محددة.[21]
خلال القرن العشرين بدأ الاعتراف بالعلوم العصبية كمجال أكاديمي متميز بحد ذاته، وليس مجرد مجموع دراسات على الجهاز العصبي ضمن تخصصات أخرى. وقد أشاد إريك كانديل والمتعاونين معه بالدور الحاسم الذي لعبه كل من ديفيد ريوخ وفرانسيس أو شميت وستيفن كوفلر في تأسيس هذا المجال.[22] فقد أنشأ ريوخ تكاملا للبحوث التشريحية والفسيولوجية الأساسية مع الطب النفسي السريري في مؤسسة والتر ريد العسكرية للبحوث، والمتكونة في عقد 1950. وخلال نفس الفترة أنشأ شميت برنامجًا لأبحاث العلوم العصبية في قسم الأحياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجمع بين البيولوجياوالكيمياءوالفيزياءوالرياضيات. وتأسس أول قسم مستقل للعلوم العصبية (والذي سُمي آنذاك بعلم النفس البيولوجي) عام 1964 في جامعة كاليفورنيا على يد جيمس ماكجو. وتبعه قسم علم الأحياء العصبي في كلية الطب بجامعة هارفارد، التي أسسها ستيفن كوفلر في عام 1966.[23]
ازداد الفهم الدقيقي والجزيئي لوظيفة العصبونات والجهاز العصبي خلال القرن العشرين. فمثلا قدم آلن لويد هودجكينوأندرو هكسلي عام 1952 نموذجًا رياضيًا لنقل الإشارات الكهربائية في عصبونات المحاور العملاقة في السبيط، والتي أطلقوا عليها "جهد الفعل"، وكيفية إطلاقها وانتشارها، والمعروفة باسم نموذج هودجكين هكسلي. وفي عام 1961 و1962 قام ريتشارد وناجومو بتبسيط نموذج هودجكين هكسلي. وفي عام 1962 شكل برنارد كاتس النقل العصبي عبر المسافة الموجودة بين العصبونات (والمعروفة باسم المشابك العصبية). وابتداءً من عام 1966 بحث إريك كاندل ومعاونوه التغيرات الكيميائية الحيوية في العصبونات المرتبطة بالتعلم وتخزين الذاكرة في نوع من الحيوانات البحرية. وفي عام 1981 قامت كاثرين موريس وهارولد ليكار بدمج هذه النماذج في نموذج موريس ليكار. وقد أدى مثل هذا العمل الكمي المتزايد إلى العديد من نماذج العصبونات الحيوية.[بحاجة لمصدر]
شُكل خلال القرن العشرين العديد من منظمات العلوم العصبية البارزة من أجل توفير منتدى لجميع علماء الأعصاب وذلك نتيجة الاهتمام المتزايد بالجهاز العصبي، فمثلا تأسست المنظمة الدولية لأبحاث الدماغ عام 1960،[24] والجمعية الدولية للكيمياء العصبية عام 1963،[25] وجمعية الدماغ والسلوك الأوروبية عام 1968،[26] وجمعية العلوم العصبية عام 1969.[27] وقد أدى تطبيق نتائج البحوث العصبية في الآونة الأخيرة أيضا إلى ظهور تخصصات تطبيقة مثل الاقتصاد العصبي،[28]علم الأعصاب التعليمي،[29] الأخلاقيات العصبية،[30] والقانون العصبي.[31]
العلوم العصبية الحديثة
زادت الدراسة العلمية للجهاز العصبي بشكل كبير خلال النصف الثاني من القرن العشرين، ويرجع ذلك بشكل رئيسي إلى التقدم في البيولوجيا الجزيئية، الفيزيولوجيا الكهربية، والعلوم العصبية الحاسوبية. وقد سمح ذلك لعلماء الأعصاب بدراسة الجهاز العصبي من جميع جوانبه: كيفية تنظيمه، كيف يعمل، كيف يتطور، كيف يتعطل، وكيف يمكن تغييره، وأصبح الفهم التفصيلي للعمليات المعقدة التي تحدث داخل العصبون الواحد أمرا ممكنا، فالعصبونات هي خلايا متخصصة لغرض التوصيل، وهي قادرة على التواصل مع العصبونات وأنواع من الخلايا الأخرى عبر نقاط اتصال متخصصة تسمى نقاط التشابك العصبي، والتي تُمكن من نقل الإشارات الكهربائية أو الكهروكيميائية من خلية إلى أخرى. وينبثق من العديد من العصبونات خيوط رفيعة طويلة من سيتوبلازم المحور العصبي تسمى محاور عصبية، والتي قد تمتد إلى أجزاء الجسم البعيدة وتكون قادرة على حمل الإشارات الكهربائية بسرعة، والتي تؤثر على نشاط العصبونات الأخرى أو العضلات أو الغدد. ويتولد الجهاز العصبي من مجموعة العصبونات المرتبطة ببعضها البعض.
يُقسم الجهاز العصبي في الفقاريات إلى قسمين، الجهاز العصبي المركزي (المتكون من الدماغوالحبل الشوكي)، والجهاز العصبي المحيطي، ويُعتبر الجهاز العصبي في العديد من الأنواع (ومن بينها الفقاريات) أكثر أجهزة الجسم تعقيدًا، ويوجد معظم التعقيد في الدماغ. يحتوي الدماغ البشري وحده على حوالي مائة مليار عصبون ومائة تريليون مشبك عصبي؛ وتألف الدماغ البشري من الآلاف من الهياكل الأساسية التي يمكن تمييزها، والتي تتصل ببعضها البعض عبر شبكات عصبية. ويُمثل بشكل أساسي في الدماغ على الأقل جين من بين كل ثلاثة جينات (التي تصل إلى 20.000 جين يُشكلون الجينوم البشري).[32] وبسبب لدونة الدماغ البشري، فإن بنية المشابك العصبية ووظائفها الناتجة تتغير طوال فترة الحياة.[33] وبالتالي يزداد تحدي فهم كل هذه التعقيدات الهائلة.
العلوم العصبية الجزيئية والخلوية
تمت دراسة الجهاز العصبي على مستويات متعددة تراوحت من المستويات الجزيئية والخلوية إلى الأنظمة والمستويات المعرفية، وعلى المستوى الجزيئي تشمل الأسئلة الأساسية التي يتم تتناولها العلوم العصبية الجزيئية الآليات التي تعبر بها العصبونات عن الإشارات الجزيئية وتستجيب لها، وكيف تشكل المحاور أنماط اتصال معقدة، وفي هذا المستوى تُستخدم أدوات علم الأحياء الجزيئيوعلم الوراثة لفهم كيفية تطور العصبونات وكيف تؤثر التغيرات الوراثية على الوظائف البيولوجية، وكذلك يُمثل علم التشكل والهوية الجزيئية والخصائص الفسيولوجية للعصبونات وكيفية ارتباطها بأنواع مختلفة من السلوك أيضًا مواضيع ذات أهمية كبيرة.
تشمل الأسئلة الأساسية التي تتناولها العلوم العصبية الخلوية كل من آليات الطريقة الفسيولوجية والكهروكيميائية التي يعالج بها العصبون الإشارات العصبية، وتتضمن هذه الأسئلة كيفية معالجة الزوائد العصبية للإشارات (والزوائد العصبية هي بروزات رقيقة من جسم العصبون، وتتكون من الزوائد الشجرية المتخصصة في تلقي الإشارات من المشبك العصبي، والمحاور العصبية المتخصصة في توصيل الإشارات المُسماة جهد الفعل)، وكذلك كيفية معالجة جسم العصبون (الجزء المحتوي على النواة) للإشارات، وكيف يتم استخدام الناقلات العصبية والإشارات الكهربائية لمعالجة المعلومات في العصبونات. ويتجه مجال رئيسي آخر للعلوم العصبية نحو التحقيق في تطور الجهاز العصبي.
تهتم النمذجة العصبية الحاسوبية بتطوير نماذج عصبية ديناميكية لنمذجة وظائف المخ فيما يتعلق بالجينات والتفاعلات الديناميكية بينها.[بحاجة لمصدر]
في نهاية المطاف يود علماء الأعصاب فهم كل جانب من جوانب الجهاز العصبي، بما في ذلك كيفية عمله، وكيفية تطوره، وكيفية تعطله، وكيف يمكن تغييره أو إصلاحه. وتتغير الموضوعات المحددة التي تشكل بؤرة البحث الرئيسية بمرور الوقت، مدفوعة بقاعدة دائمة التوسع من المعرفة وتوافر طرق تقنية متطورة بشكل متزايد.
يمكن تصنيف أنشطة التعليم والبحث العلمي الحديث في العلوم العصبية بصعوبة بالغة في الفروع الرئيسية التالية، بالاستناد إلى موضوع وحجم الجهاز في الفحص فضلاً والمناهج التجريبية أو المنهجية. ومع ذلك فغالباً ما يتناول علماء الأعصاب أسئلة تمتد لعدة حقول فرعية مميزة.
علم الأعصاب الحيوي (المعروف أيضًا باسم علم النفس البيولوجي، علم النفس الفسيولوجي، علم النفس الحيوي) هو تطبيق مبادئ علم الأحياء على دراسة الآليات السلوكية والوراثية والفسيولوجية والتنموية لدى البشر والحيوانات دون البشر.
الفيزيولوجيا العصبية هي دراسة أداء الجهاز العصبي، بشكل عام باستخدام التقنيات الفسيولوجية التي تشمل القياس والتحفيز باستخدام الأقطاب الكهربائية أو الأصباغ الحساسة للأيونات أو الجهد أو القنوات الحساسة للضوء.
علم النفس العصبي هو تخصص يقع تحت ظل كل من علم النفس والعلوم العصبية، ويشارك في ساحات أنشطة العلوم الأساسية والتطبيقية. ويرتبط في علم النفس ارتباطًا وثيقًا بعلم النفس السريريوالحيويوالمعرفيوالتنموي. ويرتبط في علم الأعصاب ارتباطًا وثيقًا بمجالات علم الأعصاب الإدراكي والسلوكي والاجتماعي والوجداني. ويرتبط في المجال الطبي والتطبيقي بالأمراض العصبية والطب النفسي.
علم الأعصاب الاجتماعي هو مجال متعدد التخصصات مكرس لفهم كيفية تنفيذ النظم البيولوجية للعمليات والسلوكيات الاجتماعية، واستخدام المفاهيم والطرق البيولوجية لإعلام وتنقيح نظريات العمليات والسلوك الاجتماعي.
جمعية العلوم العصبية: تُعتبر أكبر جمعية متخصصة في العلوم العصبية هي، يقع مقرها في الولايات المتحدة لكنها تضم أعضاء عدة من بلدان أخرى، وقد تطورت جمعية العلوم العصبية باطراد منذ تأسيسها عام 1969، حيث سجلت 40290 عضوا من 83 دولة مختلفة اعتبارا من عام 2010.[41] وتقيم اجتماعات سنوية تُعقد كل عام في مدينة أمريكية مختلفة، بحضور الباحثين وزملاء ما بعد الدكتوراه وطلاب الدراسات العليا والطلاب الجامعيين، فضلاً عن المؤسسات التعليمية ووكالات التمويل والناشرين ومئات الشركات التي توفر المنتجات المستخدمة في البحث.
المنظمة الدولية لأبحاث الدماغ (IBRO)، كرست نفسها لدراسة العلوم العصبية والتي تعقد اجتماعاتها في بلد مختلف في أنحاء العالم كل عام،
اتحاد جمعيات العلوم العصبية الأوروبي (FENS)، الذي يعقد اجتماعًا في مدينة أوروبية مختلفة كل سنتين.
جمعية علماء الأعصاب في أفريقيا (SONA): هي منظمة غير ربحية مسجلة في نيروبي، كينيا في عام 1993. تعمل كمنظمة جامعة لجمعيات ومجموعات علم الأعصاب الإقليمية والوطنية في أفريقيا، جمعية عضو في المنظمة الدولية لأبحاث الدماغ (IBRO) [42]
^Kandel، Eric R. (2012). Principles of Neural Science, Fifth Edition. McGraw-Hill Education. ص. 5. ISBN:978-0071390118. The last frontier of the biological sciences – their ultimate challenge – is to understand the biological basis of consciousness and the mental processes by which we perceive, act, learn, and remember.
^Harrison، David W. (2015). Brain Asymmetry and Neural Systems Foundations in Clinical Neuroscience and Neuropsychology. Springer International Publishing. ص. 15–16. ISBN:978-3-319-13068-2.
^Coenen, Anton؛ Edward Fine؛ Oksana Zayachkivska (2014). "Adolf Beck: A Forgotten Pioneer In Electroencephalography". Journal of the History of the Neurosciences. ج. 23 ع. 3: 276–286. DOI:10.1080/0964704x.2013.867600. PMID:24735457.
^"History of IBRO". International Brain Research Organization. 2010. مؤرشف من الأصل في 2018-08-21.[[تصنيف:مقالات ذات وصلات خارجية مكسورة منذ {{نسخ:اسم_شهر}} {{نسخ:عام}}]][وصلة مكسورة]
^المعهد الوطني الأمريكي للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية. أساسيات الدماغ: الجينات العاملة في الدماغ. تاريخ آخر تعديل: 2018-12-27. [1] تم استرجاعه في 4 فبراير 2019. نسخة محفوظة 07 فبراير 2019 على موقع واي باك مشين.
^وزارة الصحة والخدمات الإنسانية بالولايات المتحدة. الصحة العقلية: تقرير للجراح العام. "الفصل 2: أساسيات الصحة العقلية والأمراض العقلية" ص 38 [2] تم استرجاعه في 21 مايو 2012 نسخة محفوظة 26 أكتوبر 2018 على موقع واي باك مشين.
^Ofengenden، Tzofit (2014). "Memory formation and belief"(PDF). Dialogues in Philosophy, Mental and Neuro Sciences. ج. 7 ع. 2: 34–44. مؤرشف من الأصل(PDF) في 2017-10-18.
^Gordon، Ross؛ Ciorciari، Joseph؛ Van Laer، Tom (2018). "Using EEG to examine the role of attention, working memory, emotion, and imagination in narrative transportation". European Journal of Marketing. ج. 52: 92–117. DOI:10.1108/EJM-12-2016-0881. SSRN:2892967.
^Panksepp J (1990). "A role for "affective neuroscience" in understanding stress: the case of separation distress circuitry". في Puglisi-Allegra S؛ Oliverio A (المحررون). Psychobiology of Stress. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic. ص. 41–58. ISBN:0-7923-0682-1.
^Chiao، JY & Ambady، N. (2007). علم الأعصاب الثقافي: تحليل العالمية والتنوع عبر مستويات التحليل. In Kitayama، S. and Cohen، D. (Eds.) Handbook of Psychology Cultural، Guilford Press، New York، pp. 237-254.