Neurowissenschaften

Was sind Neurowissenschaften?

Der Begriff „Neurowissenschaften“ bezieht sich auf die wissenschaftliche Erforschung des Nervensystems. Er setzt sich aus den Wörtern „Neuron“ (Nerv) und „Wissenschaft“ zusammen.

Die Neurowissenschaften befassen sich mit allen wissenschaftlichen Aspekten des Nervensystems, einschließlich der molekularen, zellulären, funktionellen und strukturellen Elemente sowie der evolutionären, medizinischen und rechnerischen Aspekte.

Das Nervensystem ist eine Ansammlung miteinander verbundener Neuronen, die untereinander und mit anderen Zellen über spezialisierte synaptische Verbindungen kommunizieren. Die Neuronen projizieren lange Fäden, die sogenannten Axone, die weit entfernte Teile des Körpers erreichen und Signale weiterleiten können, die die neuronale und muskuläre Aktivität an ihren Endpunkten beeinflussen.

Alle Elemente des Nervensystems werden so von Neurowissenschaftlern erforscht, um zu verstehen, wie es strukturiert ist, wie es funktioniert, wie es sich bildet und wie es verändert werden kann.

Einige Beispiele für relevante Bereiche sind:

  1. Neuronale Signalübertragung und axonale Vernetzungsmuster
  2. Neuronale Entwicklung und biologische Funktion
  3. Bildung neuronaler Schaltkreise und funktionelle Rolle bei Reflexen, Wahrnehmung, Gedächtnis, Lernen und emotionaler Reaktion
  4. Kognitiven Neurowissenschaften, die sich mit psychologischen Funktionen im Zusammenhang mit neuronalen Schaltkreisen befassen
  5. Bildgebung des Gehirns bei der Diagnose von Krankheiten

Was sind Methoden der Neurowissenschaften?

fMRI:
Die funktionelle Magnetresonanztomographie misst die neuronale Aktivität, indem sie Veränderungen der Durchblutung des Gehirns feststellt. Unterschiede in den magnetischen Eigenschaften von Hämoglobin werden unter einem starken Magnetfeld in einem Scanner erkannt.

PET:
Bei der Positronen-Emissions-Tomographie werden in den Blutkreislauf injizierte Radiotracer vom Körper absorbiert, und die von ihnen ausgesandten Gammastrahlen werden vom System erfasst.

TMS:
Bei der transkraniellen Magnetstimulation erzeugt ein auf den Schädel gehaltener elektromagnetischer Kragen elektrische Ströme in der darunter liegenden Hirnregion und moduliert die neuronale Aktivität, um deren Funktionsweise und Konnektivität zu untersuchen.

Optogenetik:
Die Optogenetik ist eine Kombination von Konzepten aus der Optik und der Genetik und ist eine Technik, die Licht zur präzisen Modulation von Neuronen einsetzt, die genetisch so verändert wurden, dass sie ein lichtempfindliches Molekül in Tiermodellen exprimieren.

Elektrophysiologie:
Bei der Patch-Clamp-Aufzeichnung und ihren Vertretern wird eine Mikroelektrode verwendet, um die Ionenkanaleigenschaften einer „geflickten“ Zellmembran zu untersuchen und die Merkmale einzelner Neuronen im Gehirn zu erfassen. Die jüngste Entwicklung von Multielektroden-Arrays hat es den Forschern ermöglicht, die Aktivität vieler Neuronen gleichzeitig aufzuzeichnen.

Welche Disziplinen gehören zu den Neurowissenschaften?

Die Neurowissenschaften können zum Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen des menschlichen Gehirns in folgende sich überschneidende Bereiche gegliedert werden:

  • Verhaltens-/ kognitiven Neurowissenschaften
  • zelluläre und molekulare Neurowissenschaften
  • Systemneurowissenschaften
  • translationale und klinische Wissenschaften
  • Neuroinformatik

Neurowissenschaftler sind im Wesentlichen Grundlagenforscher, die in der Regel über einen Doktortitel in Neurowissenschaften oder einem verwandten Fachgebiet verfügen. Sie können dann in der Post-Doc-Forschung arbeiten oder sich als Mediziner weiterbilden und sich später auf Neurowissenschaften spezialisieren.

Diese tragen häufig dazu bei, die genetischen Grundlagen vieler neurologischer Krankheiten, wie der Alzheimer-Krankheit zu verstehen und Strategien für die Heilung und Behandlung zu ermitteln. Neurowissenschaftler können auch an der Erforschung von psychischen Störungen wie Schizophrenie oder Verhaltensstörungen beteiligt sein.

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