Neuroscience-Leitfaden

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Definition der Neurowissenschaft

Neurowissenschaft ist das Studium der chemischen, biologischen und anatomischen Prozesse, die das Verhalten und die Funktion des Gehirns beeinflussen. Sie kombiniert eine Vielzahl interdisziplinärer Bereiche, einschließlich Medizin, Chemie, Psychologie, Molekularbiologie, Anatomie, Physik und anderer Lebenswissenschaften, um das Nervensystem zu verstehen.

Was ist Neurowissenschaft?

Neurowissenschaft ist das Studium des Nervensystems und wie Nerven Verhalten beeinflussen, unter Verwendung eines breiten Spektrums wissenschaftlicher Ansätze. Neurowissenschaft, auch als Neurowissenschaftslehre bezeichnet, versucht zu verstehen, wie das Nervensystem funktioniert, sich entwickelt und sich selbst erhält — sowohl bei gesunden Individuen als auch bei Personen mit Hirn-, psychiatrischen oder neuroentwicklungsbedingten Störungen. Sie konzentriert sich hauptsächlich auf die Struktur und Entwicklung des zentralen Nervensystems, das aus dem Gehirn und dem Rückenmark besteht.

Aus diesem Grund konzentriert sich die neurowissenschaftliche Forschung oft darauf, wie das Gehirn kognitive Funktionen und Verhalten beeinflusst. Diejenigen, die Neurowissenschaft studieren, werden Neurowissenschaftler genannt. Ein Neurowissenschaftler unterscheidet sich von einem Neurowissenschaftsspezialisten dadurch, dass „Neurowissenschaftsspezialist“ sich normalerweise auf Ärzte bezieht, die sich auf die Behandlung von Hirn- und Wirbelsäulenbedingungen spezialisieren, während Neurowissenschaftler Forscher sind, die sich auf das Studium des Nervensystems spezialisieren.

TED-Talk Neurowissenschaft

Neurowissenschaft: Das Gehirn erforschen

Neurowissenschaft ist unsere primäre Informationsquelle über das Gehirn und dessen Einfluss auf Verhalten und kognitive Funktionen. Mit einer wachsenden Zahl von Instrumenten, wie z.B. Magnetresonanztomographie (MRT)-Scans, Elektroenzephalogramm (EEG)-Geräten und 3D-Bildgebungstechnologie, hilft dieses Feld, die komplexen Vorgänge im Gehirn zu entschlüsseln.

Warum Neurowissenschaft wichtig ist

Da Neurowissenschaft eine so breite Palette menschlicher Funktionen betrifft, spielt das Verständnis des Gehirns eine entscheidende Rolle bei der Behandlung und Prävention vieler neurologischer Erkrankungen.

Neurowissenschaft hat dazu beigetragen, unser Verständnis verschiedener neurologischer Störungen und Verletzungen voranzubringen, darunter:

• ADHS

• Sucht

• Autismus-Spektrum-Störung

• Schlaganfall

• Hirntumore

• Zerebralparese

• Down-Syndrom

• Epilepsie

• Multiple Sklerose

• Parkinson-Krankheit

• Schizophrenie

• Ischias

• Schlafstörungen

Neurowissenschaft Nachrichten

Hier sind einige aktuelle Neurowissenschaft-Nachrichten und Durchbrüche, die Sie kennen sollten.

• Wissenschaftler entdecken das Navigationssystem des Gehirns. 2005 entdeckten Neurowissenschaftler „Gitter“-Zellen im entorhinalen Kortex, die eine wichtige Rolle dabei spielen, wie Tiere ihre Position im Raum verfolgen — ein grundlegendes Überlebensproblem.

• Neurowissenschaftslabors nutzen Optogenetik. Die 2005 entdeckte Optogenetik, eine Technik zur Aktivierung von Neuronen mit Licht, bot Neurowissenschaftslabors eine detaillierte Möglichkeit, die Rolle ausgewählter Neuronen bei einer Krankheit oder einem Verhalten zu studieren.

• Kognitive Verhaltenstherapie erhält wissenschaftliche Unterstützung. Eine 2012 durchgeführte Meta-Analyse von über 100 Studien fand eine starke Evidenzbasis für die kognitive Verhaltenstherapie. CBT erwies sich als besonders unterstützend bei Angststörungen, somatoformen Störungen, Bulimie, Problemen mit der Wutkontrolle und allgemeinem Stress.

• Wissenschaftler öffnen die Blut-Hirn-Schranke. Neurowissenschaftler haben erfolgreich die Blut-Hirn-Schranke, ein Netzwerk von Zellen, das das Gehirn vom restlichen Körper schützt, durchdrungen. Während die Schranke verhindert, dass schädliche Toxine im Blutstrom in das Gehirngewebe eindringen, erschwert sie auch die Medikamentenabgabe an das Gehirn. Die Blut-Hirn-Schranke wurde 2015 erstmals beim Menschen geöffnet.

• Künstliche Intelligenz treibt neuronale Implantate an. Neuronale Implantate können die elektrische Aktivität des Gehirns verändern und helfen, Funktionen in Bereichen wiederherzustellen, die von Hirnschäden oder neurologischen Störungen betroffen sind. Im Jahr 2017 entwickelten Forscher ein nanoskaliges, KI-gesteuertes neuronales Implantat, das schwache Synapsen bei Patienten mit Hirnstörungen stärken kann.

• Brain-Computer-Schnittstellen fördern die neurologische Rehabilitation. Der querschnittsgelähmte Rodrigo Hübner Mendes wurde 2017 der erste Mensch, der ein Formel-1 (F1)-Auto nur mit seinen Gehirnwellen steuerte. Dies war durch die Kombination von Brain-Computer-Schnittstelle (BCI) und nicht-invasiver EEG-Technologie möglich. Hübner Mendes trug ein EMOTIV EPOC+ EEG-Headset, während ein Bordcomputer seine Gedanken in Kommandos umsetzte, um das Auto zu fahren.

Wie kann Neurowissenschaft zum Verständnis von Verhalten beitragen?

Neurowissenschaft Forschung

Die Neurowissenschaftsforschung ist eine schnell wachsende Disziplin, da Fortschritte in einem der großen Zweige der Neurowissenschaft zur Forschung im gesamten Feld beitragen. Neurowissenschaftliche Forschungsbereiche reichen thematisch weit, decken aber hauptsächlich ab, wie die Funktion und Struktur des Nervensystems in Beziehung zu Krankheit, Verhalten und kognitiven Prozessen stehen.

Neurowissenschaft für Kinder Video

Die großen Fragen in der Neurowissenschaft beantworten

Während das Nervensystem eine Rolle in einer unglaublichen Anzahl von Verhaltensfunktionen spielt, gehören zu den interessantesten Themen in der Neurowissenschaft heute die Neurowissenschaft und Schlaf, die Neurowissenschaft und menschliche Motivation, Neurowissenschaft und Sozialverhalten sowie Neuroökonomie. Die Untersuchung dieser Themen wirft ein Licht darauf, wie Neurowissenschaft Verhalten im größeren Umfang erklärt.

Neurowissenschaft und Schlaf

Schlaf wurde traditionell unter den Kategorien Medizin und Psychologie untersucht. Als sich die Neurowissenschaft in den späten 1900er Jahren als etabliertes interdisziplinäres Feld etablierte, begann sich die Forschung über Neurowissenschaft mit dem Schlaf zu beschäftigen. Da Tiere zum Funktionieren eine bestimmte Menge Schlaf benötigen — auf Kosten ihrer Gesundheit — ist Schlaf ein kritisches neuronales Verhalten. Die Neurowissenschaft des Schlafes untersucht, was den Schlaf ausmacht, wie Schlaf ausgelöst wird, was im Gehirn während des Schlafes passiert und wie Schlafstörungen verursacht und behandelt werden.

Eine Art der EEG-Untersuchung ist speziell der Beurteilung von Schlafstörungen gewidmet. Eine „Polysomnographie“ oder EEG-Schlafstudie ist ein Übernachtverfahren, das die Körperaktivität (Herzfrequenz, Atmung und Sauerstoffgehalt) während eines EEG-Scans misst.

Neurowissenschaft und menschliche Motivation

Das Studium der Neurowissenschaft und menschlichen Motivation untersucht die neurobiologischen Komponenten der normalen und abnormalen Motivation. Man könnte Motivation als eine Haltung oder Eigenschaft ansehen, die hochleistungsfähige Individuen beschreibt. Tatsächlich handelt es sich bei Motivation aber um ein neurologisches Verhalten, das biologische und psychologische Prozesse umfasst.

Auf biologischer Ebene sind Tiere motiviert, ihre Überlebensbedürfnisse wie Nahrung, Unterkunft und Wasser zu erfüllen. Auf psychologischer Ebene können eine Reihe von Faktoren dazu beitragen, ob ein Tier seinen Motivationsantrieb aufrechterhält, um seine Grundbedürfnisse zu erfüllen. Beispielsweise können neurologische Störungen wie Depression und Schizophrenie oder Krankheiten wie Sucht die Motivation beeinträchtigen.

Neurowissenschaftliche Themen für weiterführende Lektüre

Meditation Neurowissenschaft

Meditation war Gegenstand von Hunderten von neurowissenschaftlichen Studien. Da Meditation stark mit der Reduzierung von Stress und Angst verbunden ist, interessieren sich Neurowissenschaftler für ihre Auswirkungen auf die Gehirnaktivität. Viele Studien verwenden Aufnahmetechniken der Gehirnaktivität wie EEG und Neuroimaging wie fMRI, um zu beobachten, wie Meditation Änderungen in der Gehirnaktivität beeinflussen kann.

Ein frühes Beispiel untersuchte die Gehirnaktivität erfahrener Zen-Meditierender mit EEG. Forscher beobachteten das Auftreten von Alpha-Wellen, eine Zunahme der Amplitude der Alpha-Wellen, eine Verringerung der Alpha-Wellen und das Auftreten von Theta-Wellen. Diese Änderungen im EEG-Zustand liefen parallel mit dem geübten meditativen Prozess des Subjekts. Alpha-Aktivität wird mit einem entspannten, ruhigen und klaren Geisteszustand assoziiert, und Theta-Aktivität bei Erwachsenen wird mit Schläfrigkeit in Verbindung gebracht.

Neurowissenschaft der Depression

Verschiedene Strukturen innerhalb des Gehirns spielen eine Rolle bei der Depression. Auf biologischer Ebene haben Neurowissenschaftler festgestellt, dass bestimmte Gene beeinflussen können, wie anfällig ein Individuum für niedrige Stimmungen ist und wie es auf Medikamente reagiert.

Forscher haben Neuroimaging- und Tomographietechniken verwendet, um zu verstehen, wie Depressionen Regionen und Funktionen beeinflussen. fMRI-Scans können Änderungen in den Regionen des Gehirns messen, während sie auf Reize reagieren. Die Einzelphotonenemissions-Tomographie (SPECT) und die Positronenemissionstomographie (PET) können die Dichte und Verteilung von Neurotransmittern messen.

Im depressiven Gehirn kann die Kommunikation zwischen Neuronen unregelmäßig sein — zum Beispiel kann ein Neurorezeptor nicht effektiv auf einen Neurotransmitter reagieren. Es ist wichtig zu beachten, dass Depression nicht allein durch niedrige Spiegel von Neurotransmittern verursacht wird. Während Forscher die Neurowissenschaft der Depression tiefergehend erforschen, bieten sie ein besseres Verständnis der vielen möglichen Ursachen von Depression, einschließlich Trauma, Genetik, Stress und medizinischen Bedingungen.

Neurowissenschaft der Sucht

Gesellschaftliche Stigmata haben Sucht als Ergebnis moralischer Schwächen oder schwachen Willens charakterisiert. Forschung zur Neurowissenschaft der Sucht in den letzten 30 Jahren hat gezeigt, dass Sucht in der Tat eine chronische Gehirnkrankheit ist. Sucht stört das System von Neurokreisläufen (genannt Neurokreislauf), die Motivation und Belohnung beeinflussen. Die Neurowissenschaft der Sucht untersucht die neurologischen Prozesse, die den biologischen, sozialen und kulturellen Faktoren zugrunde liegen, die beeinflussen, wie anfällig eine Person für Sucht und Missbrauch von Substanzen ist.

Video zur Neurowissenschaft der Sucht

Neurowissenschaft der Musik

Die Neurowissenschaft der Musik zielt darauf ab, die neuronalen Mechanismen zu verstehen, die an den kognitiven Prozessen des Hörens, Aufführens, Komponierens und Lesens von Musik beteiligt sind.

Da Musik uns in einer solch emotionalen und physischen Weise berührt, wurden viele unabhängige Studien zur Neurowissenschaft der Musik durchgeführt. Forscher haben beispielsweise untersucht, wie Musik die Erinnerungsfähigkeit bei Probanden mit Demenz oder Alzheimer beeinflussen kann.

Die Neurowissenschaft der Musik umfasst auch Verbraucherforschung. Ein Experiment zeichnete EEG-Daten von drei bekannten norwegischen Künstlern auf, während sie Musik aus verschiedenen Genres hörten. Die aufgezeichneten EEG-Daten wurden mit einem Algorithmus analysiert, um festzustellen, ob die berühmten Künstler die Musik, die sie hörten, mochten. Sehen Sie sich das Video unten an, um herauszufinden, ob Lars Vaular, Ole Paus und Margaret Berger ihre eigenen Lieblingsmusiker sind.

Video „Unser Verständnis von Musikwertschätzung“

Neurowissenschaft des Gedächtnisses

Das Gedächtnis umfasst komplexe kognitive und neuronale Prozesse, und Wissenschaftler untersuchen noch immer die Neurowissenschaft des Gedächtnisses. Wir haben jedoch ein grundlegendes Verständnis davon, wie Erfahrungen im Gehirn kodiert werden. Neue Erinnerungen werden gebildet, wenn Synapsen verändert oder umgeleitet werden. Der Hippocampus und die Parahippocampal-Region verwandeln kurzfristige Ereignisse in langfristige Erinnerungen. Die Amygdala integriert Emotionen in unsere gelebten Erfahrungen.

Neurowissenschaft des Bewusstseins

Das Bewusstsein beeinflusst menschliches Verhalten, daher bietet die Neurowissenschaft eine Linse, um das Bewusstsein zu erklären. Das Studium der Neurowissenschaft des Bewusstseins versucht hauptsächlich zu beantworten, welche neuronale Eigenschaften erklären, wann ein Zustand bewusst ist oder nicht (allgemeines Bewusstsein) und welche neuronalen Eigenschaften die Grundlage eines bewussten Zustands identifizieren (spezifisches Bewusstsein).

Neurowissenschaftliche Bereiche

Da Neurowissenschaft ein interdisziplinäres Studium ist, können moderne Forschung und Entwicklungen in viele verschiedene neurowissenschaftliche Felder kategorisiert werden.

Liste der neurowissenschaftlichen Felder:

In den folgenden Abschnitten werden wir die Unterschiede zwischen Neurowissenschaft und Psychologie sowie Neurowissenschaft vs. Neurologie erklären, die wichtigsten Neurowissenschaftsbereiche (kognitive und verhaltensbezogene Neurowissenschaft) beschreiben und weitere aufkommende Bereiche definieren.

• Affektive Neurowissenschaft (Emotionale Neurowissenschaft)

• Verhaltensneurowissenschaft

• Zelluläre Neurowissenschaft

• Klinische Neurowissenschaft

• Kognitive Neurowissenschaft

• Rechnerische Neurowissenschaft

• Kulturelle Neurowissenschaft

• Entwicklungskognitive Neurowissenschaft

• Neurowissenschaft

• Entwicklungsneurowissenschaft

• Evolutionäre Neurowissenschaft

• Bildungsneurowissenschaft

• Molekulare Neurowissenschaft

• Medizinische Neurowissenschaft

• Neuronales Engineering

• Neuroanatomie

• Neurochemie

• Neuroökonomie

• Neuroethik

• Neuroethologie

• Neurogastronomie

• Neurogenetik

• Neuroimaging

• Neuroimmunologie

• Neuroinformatik

• Neurolinguistik

• Neuromarketing

• Neurophysik

• Neurophysiologie

• Neuropsychologie

• Paläoneurobiologie

• Soziale Neurowissenschaft

• Systematische Neurowissenschaft

• Theoretische Neurowissenschaft

• Translationale Neurowissenschaft

Was ist der Unterschied zwischen Neurowissenschaft und Psychologie?

Wie ist Neurowissenschaft mit Psychologie verbunden? Lassen Sie uns die Definition der Neurowissenschaft noch einmal betrachten. Es ist das Studium der chemischen, biologischen und anatomischen Prozesse, die das Verhalten und die Funktion des Gehirns beeinflussen, während Psychologie das abstrakte Studium des menschlichen Verhaltens ist. Sie können Psychologie studieren und etwas über die menschliche Natur lernen, aber ohne das wissenschaftliche Wissen darüber, wie das Gehirn funktioniert, erhalten Sie möglicherweise nicht das volle Bild. Wissenschaftler entdecken immer noch, wie das Gehirn an psychologischen Prozessen wie Persönlichkeit, Verhalten und Emotion beteiligt ist.

Neurologie vs. Neurowissenschaft

Neurowissenschaft bezieht sich auf das Studium des Nervensystems, während sich Neurologie auf die medizinische Behandlung davon bezieht. Neurologie ist der Bereich der Medizin, der sich auf das zentrale, periphere und autonome Nervensystem spezialisiert hat. Neurologen sind Ärzte, die neural Krankheiten und Störungen diagnostizieren und behandeln.

Kognitive Neurowissenschaft

Kognitive Neurowissenschaft ist ein Teilbereich der Neurowissenschaft, der die biologischen Prozesse untersucht, die der Kognition zugrunde liegen, insbesondere im Hinblick auf die neuronalen Verbindungen. Der Zweck der kognitiven Neurowissenschaft besteht darin, zu bestimmen, wie das Gehirn die Funktionen, die es erfüllt, erreicht. Kognitive Neurowissenschaft wird als ein Zweig sowohl der Psychologie als auch der Neurowissenschaft (kognitive Wissenschaft vs. Neurowissenschaft) angesehen, weil sie die biologischen Wissenschaften mit den Verhaltenswissenschaften wie Psychiatrie und Psychologie kombiniert. Die in der neurowissenschaftlichen Forschung eingesetzten Technologien, insbesondere die Neuroimaging-Verfahren, bieten Einblicke in Verhaltensbeobachtungen, wenn Verhaltensdaten unzureichend sind.

Beispiel für kognitive Neurowissenschaft

Das Betrachten von Experimenten zur kognitiven Neurowissenschaft ist hilfreich zum Verständnis der kognitiven Neurowissenschaft in der Praxis. Ein kürzlich ausgezeichnetes Experiment untersuchte die Rolle von Dopamin, einem Neurotransmitter, der mit Gefühlen der Zufriedenheit verbunden ist, bei Entscheidungsfindungen. Menschen müssen in der Lage sein, Entscheidungen zu treffen, die ihnen nutzen, um zu überleben. Wenn wir eine Entscheidung treffen, die zu einer Belohnung führt, steigt das Aktivitätsniveau der Dopamin-Neuronen, und schließlich geschieht diese Reaktion auch in Erwartung einer Belohnung.

Dieser biologische Prozess ist der Grund, warum wir nach immer größeren Belohnungen suchen, wie z.B. Beförderungen oder Abschlüsse, da eine höhere Anzahl von Belohnungen mit einer höheren Überlebenschance verbunden ist. Die Entscheidungsfindung ist ein Beispiel für einen biologischen Prozess, der das Kognitionsverhalten beeinflusst (Beispiel für kognitive Neurowissenschaft).

Verhaltensneurowissenschaft

Die Verhaltensneurowissenschaft deckt auf, wie das Gehirn Verhalten beeinflusst, indem Biologie auf das Studium von Physiologie, Genetik und Entwicklungsmechanismen angewendet wird. Wie der Name schon sagt, ist dieser Teilbereich die Verbindung zwischen Neurowissenschaft und Verhalten. Die Verhaltensneurowissenschaft konzentriert sich auf Nervenzellen, Neurotransmitter und neuronale Kreisläufe, um die biologischen Prozesse zu untersuchen, die sowohl normalem als auch abnormem Verhalten zugrunde liegen (biologische Neurowissenschaft).

Viele einflussreiche Experimente der Verhaltensneurowissenschaft haben mit Hilfe nicht-menschlicher Probanden — oft Affen, Ratten oder Mäuse — wichtige Schlussfolgerungen gezogen, die zur Annahme führten, dass menschliche und nicht-menschliche Organismen biologische und verhaltensbezogene Ähnlichkeiten teilen. Die Verhaltensneurowissenschaft wird auch als biologische Psychologie, Biopsychologie oder Psychobiologie bezeichnet.

Rechnerische Neurowissenschaft

Die rechnerische Neurowissenschaft verwendet theoretische Analysen, Computersimulationen und mathematische Modelle, um die neuronale Funktion vom molekularen und zellulären bis hin zum Netzwerk und zum Kognitions- und Verhaltensebene zu verstehen.

Soziale Neurowissenschaft

Die soziale Neurowissenschaft untersucht und implementiert biologische Konzepte, um soziale Prozesse und Verhalten zu verstehen. Da Menschen eine soziale Spezies sind, erschaffen wir soziale Einheiten wie Familien, Gemeinschaften, Nachbarschaften. Die soziale Neurowissenschaft geht davon aus, dass diese sozialen Einheiten vorhanden sind, weil ihre zugehörigen sozialen Verhaltensweisen Menschen beim Überleben und der Reproduktion helfen.

Klinische Neurowissenschaft

Die klinische Neurowissenschaft untersucht die biologischen Mechanismen, die neurologischen Störungen und Krankheiten zugrunde liegen, und versucht, Wege zur Diagnose und Behandlung dieser Störungen zu entwickeln. Klinische Neurowissenschaft wird auch als medizinische Neurowissenschaft bezeichnet.

Bildungsneurowissenschaft

Die Bildungsneurowissenschaft untersucht die Verbindung zwischen biologischen Prozessen und Bildung, indem sie die neuronalen Prozesse untersucht, die mit dem Lernen, Lesen, Rechnen und bildungsbezogenen neuroentwicklungsspezifischen Störungen wie Dyslexie und ADHS verbunden sind.

Systematische Neurowissenschaft

Die systematische Neurowissenschaft umfasst das Studium, wie Nervenzellen in neuronalen Bahnen, neuronalen Schaltungen und neuronalen Netzwerken funktionieren. Die systematische Neurowissenschaft versucht, die Struktur und Funktion des Gehirns sowohl auf molekularer und zellulärer Ebene (zum Beispiel, wie neuronale Schaltkreise sensorische Informationen analysieren und spezifische Funktionen ausführen) als auch auf kognitiver und verhaltensbezogener Ebene (wie Sprache und Gedächtnis funktioniert) zu verstehen.

Entwicklungskognitive Neurowissenschaft

Die entwicklungskognitive Neurowissenschaft untersucht psychologische Prozesse und ihre neurologischen Grundlagen im entwickelnden Geist — einschließlich, wie biologische und umweltbedingte Veränderungen das Gehirn beeinflussen, während Kinder älter werden.

Entwicklungsneurowissenschaft

Die Entwicklungsneurowissenschaft bietet Einblicke in die Prozesse, die das Nervensystem erzeugen und beeinflussen, mit einem Fokus auf seine zelluläre und molekulare Entwicklung hauptsächlich während der pränatalen Periode.

Theoretische Neurowissenschaft

Der Begriff „Theoretische Neurowissenschaft“ wird häufig synonym mit „Rechnerische Neurowissenschaft“ verwendet (die Anwendung theoretischer Analysen, Computersimulationen und mathematischer Modelle zur Untersuchung neuronal Funktion von der molekularen und zellulären Ebene bis zur Netzwerkebene bis hin zur Ebene der Kognition und des Verhaltens). Der feine Unterschied zwischen theoretischer und rechnerischer Neurowissenschaft besteht darin, dass die theoretische Neurowissenschaft mehr Wert auf das Vorschlagen theoretischer Ansätze zur Erforschung des Gehirns legt als auf das Vorschlagen mathematischer Modelle und die Datenerfassung.

Translationale Neurowissenschaft

Translationale Neurowissenschaft zielt darauf ab, klinische Anwendungen, Lösungen und Therapien für neurologische Störungen zu entwickeln. Diese Anwendungen umfassen Gehirn-Computer-Schnittstellen und auditorische und retinale Implantate.

Molekulare Neurowissenschaft

Die molekulare Neurowissenschaft wendet Molekularbiologie und Molekulargenetik auf die Untersuchung des Nervensystems an. Dieses Teilgebiet untersucht, wie Neuronen auf molekulare Signale reagieren, wie Axone Verbindungsmuster bilden und die molekulare Basis der Neuroplastizität — die Fähigkeit des Gehirns, sich selbst zu verändern. Molekulare und zelluläre Neurowissenschaft zielen beide darauf ab zu verstehen, wie Neuronen sich entwickeln und wie genetische Veränderungen biologische Funktionen beeinflussen. Die zelluläre Neurowissenschaft untersucht Neuronen auf zellulärer Ebene — wie Neuronen zusammenarbeiten, wie Neuronen sich gegenseitig beeinflussen und die verschiedenen Arten und Funktionen von Neuronen.

Emotionale Neurowissenschaft

Die emotionale Neurowissenschaft, oft auch affektive Neurowissenschaft genannt, ist das Studium der neuronalen Mechanismen der Emotion. Emotion wird als direkt verknüpft mit Strukturen im limbischen System in der Mitte des Gehirns betrachtet. Affective Neurowissenschaft verbindet Neurowissenschaft mit Psychologie. Zum Beispiel könnte sie die Überlappung in neuronalen und mentalen Mechanismen zwischen emotionalen und nicht-emotionalen Prozessen untersuchen, die bis vor kurzem als separate kognitive Prozesse betrachtet wurden.

Ein kurzer Überblick über die Geschichte der Neurowissenschaft

Einige der frühesten Beiträge zur Neurowissenschaft wurden von Philosophen geleistet. Bis 400-300 v. Chr. wurde das Herz als Quelle des Bewusstseins betrachtet. Hippokrates und Platon stellten diese Vorstellung in Frage, indem sie für das Gehirn als Akteur in Empfindung und Intelligenz eintraten.

Der Arzt Luigi Galvani entdeckte gegen Ende des 18. Jahrhunderts die tierische Elektrizität und wurde einer der Ersten, der die elektrischen Signale von Neuronen und Muskeln untersuchte.

Im frühen 19. Jahrhundert entwickelte der französische Physiologe Jean Pierre Flourens die experimentelle Ablation (chirurgische Entfernung von Gehirngewebe) und wurde der Erste, der bewies, dass der Geist im Gehirn und nicht im Herz lokalisiert ist. Flourens beobachtete die Effekte, die durch die Entfernung verschiedener Teile des Nervensystems verursacht wurden.

Eine Reihe von Wissenschaftlern im späten 19. Jahrhundert ebneten den Weg zur neurologischen und neurowissenschaftlichen Untersuchung der elektrischen Aktivität des Gehirns. Emil du Bois-Reymond demonstrierte die elektrische Natur des Nervesignals, Hermann von Helmholtz maß die Geschwindigkeit des Nervesignals und Richard Caton und Adolf Beck beobachteten elektrische Aktivität in den Hirnhemisphären von Kaninchen, Affen und Hunden.

Camillo Golgi entwickelte eine Färbemethode (heute als Golgi-Färbung bekannt) zur Visualisierung von Nervengewebe unter dem Lichtmikroskop. Diese Technik wurde von Santiago Ramón y Cajal genutzt und führte zur Bildung der Neurontheorie, dem Konzept, dass das Nervensystem aus einzelnen Zellen besteht. Golgi und Ramón y Cajal erhielten später 1906 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Paul Broca, John Hughlings Jackson und Carl Wernicke trugen alle zur Hypothese der „Lokalisation der Funktion“ der Neurowissenschaft bei, die besagt, dass bestimmte Teile des Gehirns für bestimmte Funktionen verantwortlich sind, im späten 1800er Jahren.

Neurowissenschaft wurde formell in den 1950er und 60er Jahren als akademische Disziplin etabliert. David Rioch, Francis O. Schmitt, James L. McGaugh und Stephen Kuffler gehörten zu den Ersten, die Neurowissenschaft in biomedizinische Forschungseinrichtungen integrierten und Programme und Abteilungen zur Neurowissenschaftsforschung einführten.

Dieses wachsende Interesse führte zur Gründung mehrerer neurophysiologischer Organisationen in den späten 1960er Jahren, die heute noch existieren. Dazu gehören die International Brain Research Organization, die International Society for Neurochemistry, die European Brain and Behaviour Society und die Society for Neuroscience.

Kürzlich sind eine Reihe angewandter Disziplinen aus der Neurowissenschaft erwachsen, wie Neuromarketing, Neuroökonomie, Neurobildung, Neuroethik und Neurolaw.

Wer entdeckte die Neurowissenschaft?

Santiago Ramón y Cajal wird als der „Vater der Neurowissenschaft“ bezeichnet, wegen seiner wegweisenden Untersuchungen zur mikroskopischen Struktur des Gehirns. Ramón y Cajal lieferte Beweise für die Neurontheorie, die als Fundament der modernen Neurowissenschaft gilt. Er zeigte, dass Nervenzellen individuell und kontig sind (in enger Nähe zueinander), nicht kontinuierlich, und entdeckte das axonale Wachstumskegel (die Extension eines sich entwickelnden Neuriten, das sein synaptisches Ziel sucht).

EEG-Neurowissenschaft

Die neurowissenschaftliche Forschung verwendet oft Neuroimaging-Techniken wie Elektroenzephalographie (EEG), um das Gehirn zu analysieren. EEG ist ein elektrophysiologischer Prozess, der die elektrische Aktivität des Gehirns aufzeichnet. Neurowissenschaftler können EEG-Daten analysieren, um die kognitiven Prozesse zu verstehen, die dem menschlichen Verhalten zugrunde liegen. Zum Beispiel haben kognitive Neurowissenschaftler EEG verwendet, um zu überwachen, wie sich die Gehirnaktivität als Reaktion auf verschiedene Reize ändert (EEG kognitive Neurowissenschaft).

Da EEG eine wissenschaftliche Möglichkeit bietet, die Rückmeldungen und das Verhalten einer Person zu studieren, ist EEG auch eine wertvolle Lösung für Verbrauchereinblicke. Der Einsatz von Neurotechnologien wie EEG zur Untersuchung der Verbraucherreaktionen wird als Verbraucherneurowissenschaft oder Neuromarketing (neuroscientific marketing) bezeichnet.

Klinische EEG und Neurowissenschaft

Klinische EEG und Neurowissenschaft verwendet EEG zur Diagnose und Überwachung von Patienten mit Epilepsie, Schlaganfall oder anderen Störungen, bei denen andere Technologien aufgrund bestimmter Umstände nicht verwendet werden können (zum Beispiel Patienten mit Metallfragmenten oder Platten im Kopf können sich keinen MRT-Studien unterziehen). EEG wird auch zur Rehabilitation oder Wiederherstellung der Funktion bei Probanden mit Lähmungen oder motorischen Störungen durch den Einsatz als Gehirn-Computer-Schnittstelle verwendet. Klinisches EEG kann auch zur Beurteilung von Schlafstörungen verwendet werden.

Vorteile von EEG für die Neurowissenschaftsforschung

• Im Vergleich zur funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) hat EEG eine sehr hohe zeitliche Auflösung, was bedeutet, dass sie die schnellen Reaktionen des Gehirns, die innerhalb von Millisekunden auftreten, erfassen kann. Das ermöglicht eine hochgenaue Synchronisation im Bezug darauf, was im Gehirn und in der Umgebung passiert.

• EEG-Daten werden nicht-invasiv gesammelt. Im Vergleich erfordert die Elektrokortikographie einen neurochirurgischen Eingriff zur Platzierung von Elektroden direkt auf der Gehirnoberfläche.

• Im Vergleich zu Verhaltensprüfmethoden kann EEG verdecktes Processing (Processing, das keine Antwort erfordert) detektieren. Es kann auch bei Probanden verwendet werden, die keine motorische Antwort abgeben können.

• Die EEG-Schlafanalyse kann signifikante Aspekte der zeitlichen Gestaltung der Gehirnentwicklung anzeigen.

• Es besteht keine physische Gefahr in der Nähe einer EEG-Maschine. fMRI und MRT sind leistungsstarke Magneten, was bei Patienten mit metallischen Hilfsmitteln oder Implantaten wie Herzschrittmachern hinderlich ist.

Bietet EMOTIV Neurowissenschaftsprodukte an?

EMOTIV bietet eine Reihe von Produkten für die neurowissenschaftliche Forschung, Verbraucherstudien, kognitive Leistung, Neuromarketing und Anwendungen für Gehirn-gesteuerte Technologie. EMOTIVs neurowissenschaftliche Lösungen umfassen Neuroscience-Software, BCI-Software und EEG-Hardware-Technologie.

EmotivPro ist eine neurowissenschaftliche Softwarelösung für Forschung und Bildung, die es Benutzern ermöglicht, EEG-Daten zu analysieren, EEG-Aufzeichnungen in Echtzeit anzuzeigen und Ereignisse zu markieren. Der EmotivBCI ist eine Gehirn-Computer-Schnittstellen-Software, mit der direkt eine BCI auf einem Computer implementiert werden kann. EMOTIVs zusätzliche neurowissenschaftliche Werkzeuge umfassen die Gehirnvisualisierungssoftware BrainViz.

EMOTIVs neurowissenschaftliche Produkte für Gehirnmessungstechnologie gelten als die kostengünstigsten und glaubwürdigsten mobilen und kabellosen EEG Brainwear®-Geräte auf dem Markt. Für die neurowissenschaftliche Forschung und den kommerziellen Einsatz bietet das preisgekrönte EMOTIV EPOC+ Headset und die 10-Jahre-Jubiläumsausgabe EPOC X professionelle Gehirndaten. Die EMOTIV EPOC FLEX Kappe bietet hochauflösende Abdeckung und bewegliche Elektroenzephalogrammsensoren, optimal für neurowissenschaftliche Forschung.