Введение

Нейрофизиология – это раздел физиологии и нейробиологии, изучающий функционирование нервной системы, а не её структуру. Эта область помогает в диагностике и мониторинге неврологических заболеваний. Исторически в ней доминировала электрофизиология – электрическая регистрация нервной активности, от макроскопической (электроэнцефалограмма, ЭЭГ) до клеточной (внутриклеточная регистрация свойств отдельных нейронов), например, патч-кламп, вольтаж-кламп, внеклеточная регистрация одиночных нейронов и регистрация локальных полевых потенциалов. Однако, поскольку нейрон – это электрохимическая система, сложно изолировать электрические события от метаболических и молекулярных процессов, которые их обуславливают. Поэтому нейрофизиологи в настоящее время используют методы химии (кальциевая визуализация), физики (функциональная магнитно-резонансная томография, фМРТ) и молекулярной биологии (сайт-направленный мутагенез) для изучения активности мозга. Это слово происходит от греческого νεῦρον, означающего «нерв», и физиологии, означающей знание о функциях живых систем (φύσις, означающее «природа», и λογία, означающее «знание»).

История

Нейрофизиология изучается с 4000 г. до н.э.

В первые годы до н.э. большинство исследований были посвящены различным природным седативным средствам, таким как алкоголь и опийный мак. В 1700 г. до н.э. был написан хирургический папирус Эдвина Смита, имевший решающее значение для понимания представлений древних египтян о нервной системе. Папирус содержал описания различных клинических случаев травм разных частей тела, особенно головы. Начиная примерно с 460 г. до н.э., Гиппократ начал изучать эпилепсию и предположил, что ее происхождение связано с мозгом. Гиппократ также полагал, что мозг участвует в восприятии и является источником интеллекта. Гиппократ, как и большинство древних греков, считал, что расслабление и отсутствие стресса крайне важны для лечения неврологических расстройств. В 280 г. до н.э. Эрасистрат Хиосский предположил, что в мозге существуют отдельные отделы, отвечающие за вестибулярную обработку, и на основании наблюдений пришел к выводу, что именно там локализуются ощущения. В 177 г. Гален предположил, что мысли человека формируются в мозге, а не в сердце, как считал Аристотель. Около 100 г. н.э. Марином была открыта зрительная хиазма, имеющая решающее значение для зрительной системы. Около 1000 г. Аль-Захрави, живший в Иберии, начал писать о различных хирургических методах лечения неврологических расстройств. В 1216 г. Мондино де Луцци написал первый в Европе учебник анатомии, включавший описание мозга. В 1402 г. больница Святой Марии из Вифлеема (позже известная как Бедлам в Британии) стала первой больницей, предназначенной исключительно для лечения психически больных. В 1504 г. Леонардо да Винчи продолжил изучение человеческого тела, создав восковую отливку системы желудочков мозга. В 1536 г. Николо Масса описал влияние различных заболеваний, таких как сифилис, на нервную систему, и отметил, что желудочковые полости заполнены спинномозговой жидкостью. В 1542 г. французский врач Жан Фернель впервые использовал термин «физиология» для объяснения функций организма в связи с работой мозга. В 1543 г. Андреас Везалий опубликовал труд «De humani corporis fabrica», который произвел революцию в изучении анатомии. В этой книге он описал шишковидную железу и ее предполагаемую функцию, а также изобразил полосатое тело, состоящее из базальных ганглиев и внутренней капсулы. В 1549 г. Ясон Пратенсис опубликовал «De Cerebri Morbis» – книгу, посвященную неврологическим заболеваниям, в которой обсуждались симптомы, а также идеи Галена и других греческих, римских и арабских авторов, а также анатомия и специфические функции различных областей мозга. В 1550 г. Андреас Везалий изучал случай гидроцефалии, или заполнения мозга жидкостью. В том же году Бартоломео Эустахи изучал зрительный нерв, уделяя особое внимание его происхождению в мозге. В 1564 г. Джулио Чезаре Аранцио открыл гиппокамп, назвав его в честь его формы, напоминающей морского конька. В 1621 г. Роберт Бертон опубликовал «Анатомию меланхолии», в которой рассматривал потерю близких людей как причину депрессии. В 1649 г. Рене Декарт изучал шишковидную железу, ошибочно полагая, что она является «душой» мозга и местом формирования мыслей. В 1658 г. Иоганн Якоб Вепфер исследовал пациента, у которого, по его мнению, разрыв кровеносного сосуда вызвал апоплексию (инсульт). В 1749 г. Дэвид Хартли опубликовал «Наблюдения о человеке», в которых рассматривал взаимосвязь между неврологией (структурой), моральной психологией (долгом) и духовностью (ожиданиями). В этом тексте впервые использовался английский термин «психология». В 1752 г. Общество Друзей создало приют в Филадельфии, штат Пенсильвания, который должен был предоставлять не только медицинскую помощь психически больным, но и обеспечивать уход и комфортные условия жизни. В 1755 г. Жан Батист Ле Руа начал применять электросудорожную терапию для лечения психически больных – метод, который до сих пор используется в определенных случаях. В 1760 г. Арне Чарльз изучал влияние различных поражений мозжечка на двигательные движения. В 1776 г. интенсивно изучал мозжечок и опубликовал книгу, посвященную исключительно его функции и структуре. В 1784 г. Феликс Вик д’Азер обнаружил черную структуру в среднем мозге. В 1791 г. Сэмюэл Томас фон Зёммеринг упомянул эту структуру, назвав ее substantia nigra (черное вещество). В том же году Луиджи Гальвани описал роль электричества в нервах лягушек. В 1808 г. Франц Йозеф Галль изучал и опубликовал работы по френологии – ошибочной науке, основанной на изучении формы черепа для определения различных аспектов личности и функций мозга. В 1811 г. Жюльен Жан Сезар Легаллуа изучал дыхание при вскрытии животных и после нанесения повреждений, обнаружив центр дыхания в продолговатом мозге. В том же году Шарль Белл завершил работу над тем, что впоследствии стало известно как закон Белла-Маженди, сравнивающий функциональные различия между передними и задними корешками спинного мозга. В 1822 г. Карл Фридрих Бурдак разграничил латеральное и медиальное коленчатые тела, а также назвал извилину поясной. В 1824 г. Ф. Маженди изучал и предоставил первые доказательства роли мозжечка в равновесии, завершив закон Белла-Маженди. В 1838 г. Теодор Шванн начал изучать белое и серое вещество мозга и открыл миелиновую оболочку. Клетки, покрывающие аксоны нейронов в мозге, названы в его честь – клетки Шванна. В 1843 г. Карло Маттеуччи и Эмиль Дюбуа-Реймон продемонстрировали, что нервы передают сигналы электрически. В 1848 г. Финеас Гейдж, классический пациент в нейрофизиологии, получил повреждение мозга железным ломом при взрывных работах. Он стал отличным примером связи между префронтальной корой и поведением, принятием решений и их последствиями. В 1849 г. Герман фон Гельмгольц изучал скорость нервных импульсов лягушек, изучая электричество в организме. Хотя это и не все достижения в нейрофизиологии до 1849 г., эти открытия имели большое значение для изучения мозга и тела.