نوروساینس یا علوم اعصاب چیست؟

مرکز اعصاب و روان نوین مشهد، بالا بردن آگاهی جامعه را مسئولیت اجتماعی خود می‌داند. از این رو درکنار مطالب کاربرد برای عموم مردم، درباره مطالب پایه‌ای تر نیز جهت بالابردن سطح آگاهی شما عزیز اقدام به تولید محتوا می‌نمایید.

از آن جایی که بخش عمده‌ای از خدمات مرکز اعصاب و روان نوین مربوط به درمان‌های نوروساینس یا علوم اعصاب می‌شود، این مطلب برای عزیزان علاقه مند به این حوزه آماده شده است.

نوروساینس یا علوم اعصاب چیست؟

درک پیچیدگی دینامیکی سیستم عصبی یک چالش پژوهشی در دنیای علم است. تجزیه و تحلیل سیستم عصبی در چندین سطح از حوزه سلولی و مولکولی تا بررسی سیستمیک، محاسباتی و شناختی مغز را در برمی‌گیرد. موضوعات خاص که کانون اصلی تحقیقات نوروساینس (Neuroscience) را تشکیل می‌دهند، با گذشت زمان تغییر می‌کنند و با دانش روزافزون و ایجاد روش‌ها و تکنولوژی‌های جدید، بر داده‌ها و نتایج افزوده خواهد شد.

تحول در میکروسکوپ الکترونی، علوم کامپیوتر، الکترونیک، تصویربرداری عصبی – عملکردی، علوم زیستی و ژنتیک، همگی عامل اصلی پیشرفت در علوم اعصاب بوده‌اند. مطالعه علمی سیستم عصبی در نیمه دوم قرن بیستم به میزان قابل توجهی افزایش یافت که دلیل اصلی آن پیشرفت بیولوژی مولکولی، الکتروفیزیولوژی و علوم اعصاب محاسباتی است که موجب شد تا دانشمندان علوم مغز و اعصاب بتوانند سیستم عصبی را از جنبه‌های مختلف مانند ساختار مغز، نحوه عملکرد، نحوه رشد، عملکرد نامناسب و تغییرات آن را مطالعه کنند.

به عنوان مثال، درک جزئیات فرآیندهای پیچیده‌ای که در نورون اتفاق می‌افتد امروزه امکان‌پذیر است. سلول‌های عصبی برای برقراری ارتباط با یکدیگر و دیگر سلول‌های بدن تخصص یافته‌اند. آن‌ها از طریق اتصالات اختصاصی موسوم به سیناپس سیگنال‌های الکتریکی یا الکتروشیمیایی را از سلولی به سلول دیگر منتقل می‌کنند و می‌توانند با سلول‌های عصبی و سایر بافت‌ها از این طریق ارتباط برقرار کنند.

بسیاری از سلول‌های عصبی یک رشته نازک به نام آکسون دارند که ممکن است به قسمت‌های دوردست بدن برسد و قادر به حمل سریع سیگنال‌های الکتریکی است. در نتیجه این اتصال، انتقال سیگنال از آکسون، بر فعالیت سایر نورون‌ها، عضلات یا غدد در نقاط ختم آکسون تأثیر می‌گذارد. یک سیستم عصبی از مجموعه نورون‌های متصل به یکدیگر حاصل می‌شود.

فعالیت‌های آموزشی و پژوهشی مدرن علوم اعصاب یا نوروساینس را می‌توان به شاخه‌های متعددی بر اساس موضوع و مقیاس سیستم در بررسی و همچنین روش‌های تجربی یا برنامه درسی مجزا تقسیم‌بندی کرد. به عنوان مثال می‌توان به نوروساینس رفتاری، نوروساینس بالینی، نوروساینس شناختی، نوروساینس محاسباتی، نوروساینس تکاملی اشاره کرد.

علوم اعصاب یا نوروساینس در 50 سال گذشته پیشرفت‌های چشمگیری در درک فرآیندهای عصبی ایجاد کرده است. ایجاد و توسعه روش‌های مختلف بررسی عملکرد سیستم عصبی، به دانشمندان مغز و اعصاب فرصت‌های بسیاری برای بررسی و پاسخ به سوالاتی مانند اینکه چگونه تغییرات در مغز منجر به بیماری می‌شوند یا چه چیزی مغز انسان را منحصر به فرد می‌کند، ایجاد کرده است. در ادامه این مطلب علم نوروساینس و علوم اعصاب و شاخه‌های مختلف آن که به پژوهش در مورد عملکرد مغز می‌پردازند را توضیح داده‌ایم.

فرق نوروساینس و نورولوژی چیست؟

عصب شناسی یا نورولوژی (Neurology) یکی از تخصص‌های پزشکی است که به مطالعه سیستم عصبی و اختلالات آن می‌پردازد. در نورولوژی از دانش نوروساینس و مغز و اعصاب برای تجویز دارو و درمان بیمارانی که دچار آسیب در اعصاب مرکزی هستند استفاده می‌شود. اما نوروساینس یا علوم اعصاب یک دانش میان‌رشته‌ای است که ساختار، عملکرد، ژنتیک و فیزیولوژی سیستم و مکانیسم‌های سیستم عصبی مرکزی را مطالعه می‌کند.

نوروساینس در واقع یک زمینه تحقیقاتی و پژوهشی در حوزه مغز و اعصاب، بیماری‌ها و اختلالات روانپزشکی و درک ارتباط بین مباحث مختلف با مسائل عصب شناختی است که با ویزیت و درمان بیماران ارتباطی ندارد.

سیستم عصبی مهره داران

سیستم عصبی مهره‌داران را می توان به دو قسمت تقسیم کرد:

سیستم عصبی مرکزی (CNS) شامل مغز و نخاع

سیستم عصبی محیطی (PNS)

در بسیاری از گونه‌ها از جمله همه مهره‌داران، سیستم عصبی پیچیده‌ترین اندام بدن و مغز پیچیده‌ترین بخش این سیستم است. مغز انسان به تنهایی شامل حدود صد میلیارد نورون و صد تریلیون سیناپس است. هزاران زیر ساخت در شبکه‌های سیناپسی به یکدیگر متصل شده‌اند و پیچیدگی آن‌ را شکل ‌داده‌اند. حداقل 3000 مورد از حدود 20 هزار ژن متعلق به ژنوم انسانی، حداقل یک ژن در مغز بیان می‌شود. به دلیل انعطاف‌پذیری بالای مغز انسان، ساختار سیناپس‌های آن و عملکردهای حاصل از آن‌ها در طول زندگی تغییر می‌کنند.

نوروساینس سلولی و مولکولی چیست؟

علوم اعصاب مولکولی (Molecular Neuroscience) شاخه‌ای از علوم اعصاب یا نوروساینس است که مفاهیمی را در زیست‌شناسی مولکولی اعمال شده بر سیستم‌های عصبی حیوانات مشاهده می‌کند. دامنه این موضوع از نورواناتومی مولکولی، مکانیسم‌های سیگنالینگ مولکولی در سیستم عصبی، اثرات ژنتیک و اپی‌ژنتیک بر رشد عصبی و مبنای مولکولی پلاستیک عصبی و بیماری‌های تخریب عصبی را در بر می‌گیرد. همانند زیست‌شناسی مولکولی، علوم اعصاب مولکولی یک زمینه نسبتاً جدید است که به طور قابل توجهی پویاست.

سؤالات اساسی که در علوم اعصاب مولکولی مطرح می‌شود شامل مکانیسم‌های تولید سیگنال عصبی و مولکولی، نحوه پاسخ به این سگنال‌ها و نحوه ایجاد الگوهای پیچیده اتصال آکسون‌ها است. در این سطح، از ابزارهای زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیک برای درک چگونگی رشد سلول‌های عصبی و تأثیر تغییرات ژنتیکی بر عملکردهای بیولوژیکی استفاده می‌شود. ریخت‌شناسی، هویت مولکولی و ویژگی‌های فیزیولوژیکی سلول‌های عصبی و نحوه ارتباط آن‌ها با رفتار و شناخت در انسان مورد توجه است.

در زیست‌شناسی مولکولی، ارتباط بین سلول‌های عصبی معمولاً با انتقال شیمیایی از طریق سیناپس صورت می‌گیرد. مواد شیمیایی منتقل شده بین سلول‌های عصبی که انتقال دهنده‌ عصبی نام دارند، بخش قابل توجهی از عملکردهای حیاتی بدن را تنظیم می‌کنند. با روش‌های برچسب زدن می‌توان انتقال دهنده‌های عصبی را به صورت آناتومیک قرار داد. با انتقال مقاطع بافت عصبی با فرمالدئید، می‌توان انتقال دهنده‌های عصبی خاصی مانند کاتکول آمین‌ها را از نظر شیمیایی شناسایی کرد.

این می‌تواند باعث ایجاد فلورسانس ناشی از فرمالدئید در معرض نور ماوراءبنفش شود. دوپامین، یک کاتکولامین، با استفاده از این روش در نماتد C. elegans شناسایی شد. سؤالاتی که در علوم اعصاب سلولی مطرح می‌شوند شامل مکانیزم نحوه پردازش سیگنال‌های فیزیولوژیکی و الکتروشیمیایی توسط سلول‌های عصبی هستند. این سوالات شامل نحوه پردازش سیگنال‌ها توسط نوریت‌ها، اجسام سلولی و نحوه انتقال‌دهنده‌های عصبی و سیگنال‌های الکتریکی برای پردازش اطلاعات در یک نورون است.

نوریت‌ها شاخه‌های ظریفی از یک سلول عصبی و متشکل از دندریت‌ها (مخصوص دریافت ورودی‌های سیناپسی از سلول‌های عصبی دیگر) و آکسون‌ها (ویژه هدایت تکانه‌های عصبی به نام پتانسیل عمل) هستند. یکی دیگر از زمینه های مهم علوم اعصاب سلولی، بررسی رشد سیستم عصبی شامل الگوسازی و منطقه‌بندی سیستم عصبی، سلول‌های بنیادی عصبی، تمایز نورون‌ها و گلیا (نوروژنز و گلیوژنز)، مهاجرت عصبی، رشد آکسون و دندریتیک، فعل و انفعالات تروفیک و تشکیل سیناپس است.

مدل‌سازی عصبی محاسباتی نیز به توسعه مدل‌های عصبی پویا برای مدل‌سازی عملکردهای مغز با توجه به ژن‌ها و فعل و انفعالات پویا بین ژن‌ها می‌پردازد. ایمونوسیتوشیمی شامل بالا بردن آنتی‌بادی علیه تهدیدات شیمیایی یا بیولوژیکی مورد هدف است. یک انتقال‌دهنده عصبی هدفمند می‌تواند توسط آنتی‌بادی‌های اولیه و ثانویه با برچسب گذاری رادیواکتیو برچسب‌گذاری شود تا انتقال دهنده عصبی توسط اتورادیوگرافی (Autoradiography) شناسایی شود.

وجود انتقال دهنده‌های عصبی (هرچند که لزوماً محل آن نباشد) را می‌توان در روش ایمونوسیتوشیمی متصل به آنزیم یا سنجش‌های ایمنی جاذب مرتبط با آنزیم (ELISA) مشاهده کرد که در آن اتصال بستر در روش‌های آنزیمی می‌توانند باعث رسوب، فلوروفورها یا شیمیایی شدن شود. در صورتی که انتقال‌دهنده‌های عصبی از نظر شیمیایی قابل شناسایی نباشند، یک روش جایگزین مکان‌یابی آن‌ها توسط مکانیسم‌های جذب عصبی است.

نوروساینس سیستم ها چیست؟

«نوروساینس سیستم‌ها» (Systems Neuroscience) یا علوم اعصاب سیستم‌ها، زیرشاخه علوم اعصاب و زیست‌شناسی سیستم‌ها است که ساختار و عملکرد مدارها و سیستم‌های عصبی را مطالعه می‌کند. علوم اعصاب سیستم‌ها به مطالعه چگونگی رفتار سلول‌های عصبی هنگام برقراری ارتباط بین آن‌ها برای ایجاد مسیرهای عصبی، مدارهای عصبی و شبکه‌های مغزی بزرگتر می‌پردازد.

در این سطح از تجزیه و تحلیل، دانشمندان علوم مغز و اعصاب چگونگی تجزیه و تحلیل اطلاعات حسی توسط مدارهای عصبی را می‌کنند که ادراک جهان خارج را امکان‌پذیر می‌سازند و منجر به رفتار، شناخت و تصمیم‌گیری‌های پیچیده انسان می‌شوند. محققان علوم اعصاب سیستم‌ها به رابطه بین رویکردهای سلولی و مولکولی برای درک ساختار و عملکرد مغز و همچنین مطالعه عملکردهای ذهنی سطح بالا مانند زبان، حافظه و خودآگاهی (پیشگویی رفتار و علوم اعصاب شناختی) می‌پردازند.

برای پژوهش در این حوزه‌ها، از تکنیک‌هایی برای درک شبکه‌های سلول‌های عصبی استفاده می‌کنند و به صورت همزمان ارتباط بین فعالیت مغزی و عملکرد فرد را طریق الکتروفیزیولوژی با استفاده از ضبط تک واحد یا ضبط چند الکترود، تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) و اسکن PET مشاهده و بررسی می‌کنند.

نوروساینس شناختی و رفتاری چیست؟

علوم اعصاب شناختی به این می‌پردازد که چگونه عملکردهای روانشناختی توسط مدار عصبی تولید می‌شوند. ظهور تکنیک‌های جدید مانند انواع تصویربرداری عصبی (به عنوان مثال fMRI ،PET ،SPECT)EEG ،MEG، الکتروفیزیولوژی، اپتوژنتیک و تجزیه و تحلیل ژنتیکی انسانی، همراه با روانشناسی شناختی، به دانشمندان علوم اعصاب و روانشناسان اجازه می‌دهند تا به موضوعات انتزاعی مانند شناخت و احساسات در لایه‌های عصبی خاص بپردازند.

بین یافته‌های علوم اعصاب و تحقیقات مفهومی تأثیر متقابل جالبی وجود دارد، خواستار و ادغام هر دو دیدگاه. به عنوان مثال، تحقیقات علوم اعصاب در مورد همدلی، یک بحث میان رشته‌ای جالب را شامل فلسفه، روانشناسی و آسیب‌شناسی روانی کرد. علاوه بر این، شناسایی عصب‌شناختی سیستم‌های حافظه متعدد مربوط به مناطق مختلف مغزی، ایده حافظه را به عنوان تولید مثل تحت اللفظی گذشته با پشتیبانی از دیدگاه حافظه به عنوان فرآیندی مولد، سازنده و پویا به چالش کشیده است.

علوم اعصاب همچنین با علوم اجتماعی و رفتاری و همچنین زمینه های میان رشته ای نوپا مانند اقتصاد عصبی، نظریه تصمیم‌گیری، علوم اعصاب اجتماعی و بازاریابی عصبی متحد است تا به سوالات پیچیده در مورد تعاملات مغز با محیط آن بپردازد. به عنوان مثال مطالعه‌ای در مورد پاسخ‌های مصرف‌کننده از EEG برای بررسی ارتباطات عصبی مرتبط با انتقال روایت به داستان‌های مربوط به بهره‌وری انرژی استفاده می‌کند.

نوروساینس محاسباتی چیست؟

نوروساینس محاسباتی یا «علوم اعصاب محاسباتی» (Computational Neuroscience) روشی برای درک رفتارهای پیچیده انسان است که در آن از هر دو مدل ریاضی و الگوریتمی استفاده می‌کند. در علوم اعصاب محاسباتی با ساختن مدل‌های محاسباتی یا الگوریتم‌های مستقیم یا مجموعه‌ای از معادلات ریاضی برای دستیابی به بینشی در مورد این سیستم‌های پیچیده بزرگ به دست می‌آید.

در علومی مانند فیزیک و شیمی، برای بررسی و درک رفتار اتم‌ها و چگونگی تعامل مولکول‌ها یا سلول‌ها از مدلسازی‌هایی استفاده می‌شود که از سطوح پایین به سمت کلیات پیش می‌روند. اما در مقابل علوم اعصاب محاسباتی، اقتصادی و علوم اقلیمی به عنوان علوم از بالا به پایین، در مقابل علوم کلاسیک از پایین به بالا فکر کنید. به طور کلی، علوم اعصاب محاسباتی نشانه‌ای از نحوه کار مغز و سیستم عصبی هستند. هوش مصنوعی و علوم اعصاب محاسباتی شباهت‌های زیادی دارند.

با این حال، به نظر می‌رسد که تفاوت فاحشی بین این دو رشته وجود دارد. بسیاری علوم عصبی محاسباتی را به عنوان علمی از پایین به بالا درک می‌کنند و هوش مصنوعی را یک پروژه مهندسی می‌دانند. در حالی که، هر دو آن‌ها علومی از بالا به پایین هستند که حوزه مورد بررسی آن‌ها بسیار مشابه است و همپوشانی هستند.

نوروساینس پزشکی

مغز و اعصاب، روانپزشکی، جراحی مغز و اعصاب، روانپزشکی، بیهوشی و درد پزشکی، نوروپاتولوژی، نورورادیولوژی، چشم پزشکی، گوش و حلق و بینی، نوروفیزیولوژی بالینی، ترک اعتیاد و اختلالات خواب برخی از تخصص‌های پزشکی هستند که به طور خاص به بیماری‌های سیستم عصبی می‌پردازند. این اصطلاحات همچنین به رشته‌های بالینی شامل تشخیص و درمان این بیماری‌ها اشاره دارد. مغز و اعصاب با بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی و محیطی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) و سکته مغزی و درمان پزشکی آن‌ها مرتبط است.

روانپزشکی به بررسی اختلالات عاطفی، رفتاری، شناختی و ادراکی می‌پردازد. بیهوشی بر درک درد و تغییر دارویی هوشیاری متمرکز است. آسیب‌شناسی عصبی بر طبقه‌بندی و مکانیسم‌های بیماری‌زای زمینه‌ای سیستم عصبی مرکزی و محیطی و بیماری‌های عضلانی با تأکید بر تغییرات ریخت‌شناسی، میکروسکوپی و شیمیایی متمرکز است. جراحی مغز و اعصاب و روانپزشکی در درجه اول با درمان جراحی بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی و محیطی کار می‌کنند.

نانو نوروساینس چیست؟

تجسم فعالیت عصبی از اهمیت کلیدی در مطالعه عصب‌شناسی برخوردار است. در نانو نوروساینس (Nano Neuroscience) استفاده از ابزارهای تصویربرداری نانو با رزولوشن مقیاس نانو، در این زمینه کمک کننده هستند. این ابزارهای تصویربرداری نوری شامل میکروسکوپ محلی‌سازی فعال شده با عکس PALM (Photo – Activated Localization Microscopy) و میکروسکوپ بازسازی نوری تصادفی (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) یا STORM هستند که به تجسم اجسام سلولی در مقیاس نانو کمک می‌کنند.

تاکنون این ابزارهای تصویربرداری، پویایی و اسکلت سلولی اکتین را در داخل سلول‌ها نشان داده‌اند که به درک چگونگی عملکرد نورون‌ها در زمان رشد سلول‌های عصبی و در پاسخ به چگونگی افتراق فرآیندهای آکسونی، خصوصیات گیرنده‌ها و استوکیومتری در سیناپس‌ها بسیار مهم هستند و در نهایت به درک نقش سیناپس‌ها در تغییرات و پویایی فعالیت‌‌های عصبی کمک می‌کنند.

پیش از این پژوهش‌ها بر دستگاه‌هایی برای تحریک یا مهار فعالیت عصبی متمرکز بوده‌اند اما جنبه مهم انجام این تحقیقات، توانایی دستگاه برای نظارت همزمان بر فعالیت عصبی است. جنبه عمده‌ای که قرار است در ابزار تصویربرداری نانو بهبود یابد، جمع‌آوری موثر نور است زیرا یک مشکل عمده این است که بافت‌های بیولوژیکی رسانه‌های پراکنده‌ای هستند که اجازه انتشار مستقیم و کنترل نور را نمی‌دهند. این دستگاه‌ها از سوزن‌های نانو (Nanoneedle) و نانو سیم (Nanowire) برای کاوش و تحریک استفاده می‌کنند.

نوروساینس کاربردی

«نوروساینس کاربردی» (Translational Neuroscience) از تحقیقات اساسی علوم اعصاب برای ترجمه یا توسعه کاربردهای بالینی و درمان‌های نوآورانه برای اختلالات سیستم عصبی استفاده می‌کند. این رشته شامل شاخه‌هایی مانند تحریک عمیق مغز، رابط‌های مغزی و رایانه‌ای، توانبخشی عصبی و ایجاد دستگاه‌های سیستم عصبی حسی مانند استفاده از کاشت شنوایی، ایمپلنت‌های شبکیه و پوست الکترونیکی است.

نوروساینس کاربردی از نظر تحقیقاتی به چند مرحله تقسیم‌بندی و با استفاده از یک سیستم پنج لایه (T0 – T4) طبقه‌بندی می‌شود. اگرچه زمانی پیشرفت خطی از علوم پایه به کاربردهای بهداشت عمومی در نظر گرفته می‌شد، امروزه تحقیقات کاربردی علوم اعصاب، به عنوان یک چرخه در نظر گرفته می‌شوند، بهداشت عمومی نیاز به تحقیقات علوم پایه و سپس پیاده‌سازی بهداشت عمومی و بالینی دارد. بخش‌های مختلف نوروساینس کاربردی عبارتند از:

• تحقیقات علمی پایه‌ای
• تحقیقات پیش بالینی
• تحقیقات بالینی یا نوروساینس بالینی
• کاربرد بالینی
• بهداشت عمومی

نوروساینس کاربردی، با استفاده از روش‌ها متعددی مانند الکتروفیزیولوژی، نوروایمیجینگ یا تصویربرداری عصبی، ژن درمانی و سلول‌های بنیادی انجام می‌شود که در ادامه درباره هریک توضیحاتی ارائه شده است.

الکتروفیزیولوژی

الکتروفیزیولوژی در علوم اعصاب کاربردی به عنوان ابزاری برای مطالعه ویژگی‌های الکتریکی سلول‌های عصبی در مدل‌های حیوانی و همچنین بررسی اختلالات عملکرد عصبی در انسان استفاده می‌شود. تکنیک‌های مورد استفاده در مدل‌های حیوانی مانند ضبط‌های گیره پچ برای بررسی چگونگی پاسخ سلول‌های عصبی به عوامل دارویی استفاده می‌شوند.

الکتروانسفالوگرافی (EEG) و مگنتوآنسفالوگرافی (MEG) هر دو برای اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز انسان کاربرد دارند و می‌توانند در تنظیمات بالینی برای تعیین منشأ اختلالات عصبی در بیماری‌هایی مانند صرع و در محیط تحقیقاتی برای بررسی تفاوت در فعالیت الکتریکی در مغز بین افراد عادی و از نظر عصبی از نظر عصبی، مورد استفاده قرار گیرند.

تصویربرداری عصبی

تصویربرداری عصبی شامل تکنیک‌های مختلفی است که برای مشاهده فعالیت یا ساختارهای سیستم عصبی و مغز استفاده می‌شود. توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) در مدل‌های حیوانی مانند پستانداران و جوندگان غیرانسانی، برای شناسایی و هدف قرار دادن مکانیسم‌های مولکولی بیماری‌های عصبی و بررسی تأثیر اعتیاد به دارو استفاده شده است.

از تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) برای بررسی مکانیسم‌های عصبی اعتیاد دارویی، مکانیسم‌های عصبی اختلالات خلقی و اختلال اضطرابی در افراد مسن و مکانیسم‌های عصبی اختلالاتی مانند اسکیزوفرنی استفاده می‌شود.

ژن درمانی

ژن درمانی شامل انتقال بخشی از اسید نوکلئیک به بیمار برای درمان ژن معیوب و کاهش اثرات ناشی از آن است. در علوم اعصاب کاربردی نیز از این تکنیک برای درمان اختلالات عصبی استفاده می‌شود. ثابت شده است که ژن درمانی در درمان انواع اختلالات از جمله اختلالات تخریب عصبی مانند بیماری پارکینسون (PD) و بیماری آلزایمر (AD)، در مدل‌های اولیه جوندگان و در انسان، از طریق استفاده از عوامل نوروتروفیک، موثر است.

مانند فاکتور رشد عصبی (NGF)، فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) و فاکتور نوروتروفیک مشتق شده از سلول گلیال (GDNF) و از طریق استفاده از آنزیم‌هایی مانند اسید گلوتامیک دکربوکسیلاز (GAD) که معمولاً برای انتقال آن‌ها به سلول، از آدنو ویروس‌ها به عنوان وکتور استفاده می‌شود.

سلول های بنیادی

سلول‌های بنیادی خصوصا سلول‌های بنیادی چندتوان القایی (iPSCs) در تحقیقات نوروساینس کاربردی نه تنها به عنوان درمان برای اختلالات سیستم عصبی بلکه به عنوان مدل‌هایی برای اختلالات نورونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طور مثال، به دلیلی ناتوانی در بازسازی سلولی در سیستم عصبی مرکزی، سلول‌های بنیادی جنینی که نوعی سلول بنیادی چندتوان هستند، به عنوان جایگزین برای سلول‌های عصبی آسیب‌دیده استفاده می‌شوند، روش جدیدی که در آن سلول بنیادی جنینی از طریق جراحی به بیمار پیوند زده می‌شود.

تحقیقات علوم اعصاب کاربردی شامل تلاش برای کشف مکانیسم‌های مولکولی این اختلالات و کار در جهت درمان در جمعیت بیماران است. علاوه بر این، هدف تحقیقات علوم اعصاب کاربردی، مشخص کردن علت اختلالات رشد عصبی شامل علل ژنتیکی، محیطی یا ترکیبی از هر دو و همچنین روش‌های پیشگیری از آن‌ها متمرکز شده است.

اختلالات عصبی تکوینی

اختلالات عصبی تکوینی (Neurodevelopmental Disorders) به دلیلی تخریب سیستم عصبی به وجود می‌آیند و بیماری‌هایی مانند مشکلات یادگیری، طیف اختلالات اوتیستیک (ASD)، صرع و برخی اختلالات عضلانی – عصبی خاص را ایجاد می‌کنند.

اختلالات نورودژنراتیو یا زوال عصبی

«زوال عصبی» (Neurodegenerative Disorders) نتیجه از دست دادن عملکرد عصبی در طول زمان است که منجر به مرگ سلول می‌شود. نمونه‌هایی از اختلالات نورودژنراتیو شامل بیماری آلزایمر، پارکینسون و هانتینگتون است. تمرکز تحقیقات نوروساینس کاربردی، بررسی مکانیسم‌های مولکولی این اختلالات و بررسی مکانیزم‌های دارورسانی برای درمان این اختلالات از جمله بررسی تأثیر سد خونی – مغزی بر انتقال دارو و نقش آن بر سیستم ایمنی بدن در اختلالات نورودژنراتیو است.

نوروساینس بالینی چیست؟

نوروساینس بالینی (Clinical Neuroscience) شاخه‌ای از علوم اعصاب است که بر مطالعه علمی مکانیسم‌های اساسی زمینه‌های بیماری‌ها و اختلالات مغز و سیستم عصبی مرکزی تمرکز دارد. این شاخه از علم به دنبال ایجاد روش‌های جدید برای مفهومی‌سازی و تشخیص چنین اختلالاتی و در نهایت توسعه درمان‌های جدید است.

روانپزشکان، متخصصین مغز و اعصاب، روانشناسان بالینی، متخصصان مغز و اعصاب و متخصصین سایر رشته های مرتبط از یافته‌های تحقیقات نوروساینس و نوروساینس بالینی برای توسعه روش‌های تشخیصی و روش‌های پیشگیری و درمان اختلالات عصب‌شناختی استفاده می‌کنند.

این اختلالات شامل اعتیاد، بیماری آلزایمر، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، اختلالات اضطرابی، اختلال بیش فعالی با کمبود توجه، اوتیسم، اختلال دو قطبی، تومورهای مغزی، افسردگی، سندرم داون، نارساخوانی، صرع، بیماری هانتینگتون، مولتیپل اسکلروزیس، ایدز عصبی، آسیب عصبی، درد، اختلال وسواس فکری عملی، بیماری پارکینسون، اسکیزوفرنی، اختلالات خواب، سکته مغزی و سندرم توره هستند.

در حالی که مغز و اعصاب، جراحی مغز و اعصاب و روانپزشکی اصلی‌ترین تخصص‌های پزشکی هستند که از اطلاعات علوم اعصاب استفاده می‌کنند، سایر تخصص‌ها مانند علوم اعصاب شناختی، نورورادیولوژی، نورولوژی، چشم پزشکی، گوش و حلق و بینی، بیهوشی و پزشکی توانبخشی می‌توانند در این رشته کمک کنند. ادغام علوم اعصاب در کنار رو‌ش‌های دیگری مانند روان‌درمانی، روان پزشکی اجتماعی یا روانشناسی اجتماعی اهمیت فزاینده‌ای پیدا خواهد کرد.

محققان و پزشکان برجسته علوم اعصاب در ایالات متحده در ایجاد این سند مشارکت کردند که در آن 17 زمینه اصلی فرصت‌ها در بخش علوم اعصاب بالینی ذکر شده که شامل موارد زیر هستند:

• تغییر در سبک نظام آموزشی
• آموزش دانشمندان نوروساینس کاربردی و محققان بالینی
• پژوهش در زیمنه بیومارکرها
• افزایش دقت تشخیص در روانپزشکی
• ایجاد یک زمینه برای مطالعه اختلالات عصبی
• تشخیص ریسک فاکتورهای تکوینی و یافتن درمان‌های مؤثر
• کشف روش‌های درمانی جدید برای درد مانند دردهای نوروپاتیک
• درمان اختلالات سیگنالینگ عصبی و پاتولوژیک
• درمان اختلالات ایمنی و التهابی
• درمان اختلالات میتوکندریایی و متابولیک
• رشد و توسعه درمان افسردگی
• درمان اعتیاد
• بهبود درمان اسکیزوفرنی
• پیشگیری و درمان بیماری‌های مغز و اعصاب
• دستیابی به پزشکی اختصاصی (Personalized Medicine)
• درک مکانیسم‌های مشترک نورودژنراتیو
• بیهوشی پیشرفته

نوروساینس تغذیه ای

علوم اعصاب شناختی تغذیه‌ای (Nutritional Neuroscience) یک حوزه میان رشته‌ای  نوظهور است به تأثیر تغذیه بر شناخت و ادراک در طول زندگی یک فرد می‌پردازد. پژوهش‌ها در این زمینه نشان‌داده‌اند که بسیاری از ابعاد تغذیه مانند رژیم غذایی کلی فرد تا ریزمغذی‌هایی که مصرف می‌کند، بر ساختار و عملکرد مغز اثر می‌گذارند، بنابراین برای درک ماهیت پیری مغز به صورت طبیعی، باید مطالعه شوند.

بنابراین نوروساینس تغذیه‌ای اثرات اجزای مختلف رژیم غذایی مانند مواد معدنی، ویتامین‌ها، پروتئین، کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها، مکمل‌های غذایی، هورمون‌های مصنوعی و مواد افزودنی بر شیمی عصبی، عصب‌شناسی، رفتار و شناخت را بررسی می‌کند.

تحقیقات اخیر بر روی مکانیسم‌های تغذیه‌ای و اثرات آن بر مغز نشان داده‌اند که تقریبا روی تمام جنبه‌های عصب شناختی شامل «تغییر در عصب‌زایی» (Neurogenesis)، «فاکتورهای نوروتروفیک» (Neurotrophic Factors‎)، مسیرهای عصبی و نوروروپلاستیسیتی یا «انعطاف‌پذیری عصبی» (Neuroplasticity) در چرخه زندگی مؤثر هستند. به طور کلی، مغز در مقایسه با سایر قسمت‌های بدن، مقدار بسیار زیادی انرژی مصرف می‌کند. مغز تقریباً 2 درصد از توده بدن انسان را تشکیل می‌دهد و 20 تا 25 درصد از کل انرژی بدن را مصرف می‌کند.

بنابراین مکانیسم‌های دخیل در انتقال انرژی از غذا به سلول‌های عصبی، برای کنترل عملکرد مغز اساسی هستند. عدم دریافت میزان کافی ویتامین‌ها، سوء جذب ریزمغذی‌ها یا وجود برخی اختلالات متابولیک، با ایجاد اختلال در فرآیندهای وابسته به مواد مغذی مرتبط با مدیریت انرژی در سلول‌های عصبی، بر فرآیندهای شناختی تأثیر می‌گذارد و متعاقباً می‌تواند انتقال عصبی، انعطاف‌پذیری سیناپسی و بقای نورن‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. به طور مثال، عملکرد شناختی و حرکتی در کودکان مبتلا به کمبود روی (زینک) مختل می‌شود.

کمبود روی می‌تواند بسیاری از اندام‌ها را دچار اختلال عملکردی کند به ویژه در بازه‌های رشد سریع مانند نوزادی، که نیاز غذایی زیاد است. بسیاری از ریزمغذی‌ها برای ساخت یا عملکرد صحیح نوروترانسمیتر‌ها، کانال‌ها و پمپ‌های یونی در سیناپس‌های عصبی ضرورت دارند. به همین دلیل هرگونه کمبود در آن‌ها می‌تواند پیام‌رسانی از مغز به سایر اندام‌ها مانند عضلات و پیام‌رسانی درون سیستم عصبی مرکزی را دچار اختلال کند.

علوم اعصاب تربیتی

علوم اعصاب یا نوروساینس تربیتی (Educational Neuroscience)، یک حوزه میان‌رشته‌ای نوظهور است که هدف آن تلفیق اطلاعات علمی حاصل از تحقیقات علوم اعصاب، روانشناسی و علوم شناختی با آموزش است و بر این اساس روانشناسی کودک، روانشناسی رشد و علوم شناختی در آن اهمیت فراوانی دارند. به طور مثال محققان در نوروساینس تربیتی مکانیسم‌های عصبی خواندن، شناخت عددی، توجه و مشکلات آن‌ها از جمله نارساخوانی، دیسکلاکلیا و ADHD را در ارتباط با آموزش بررسی می‌کنند.

محققان در این زمینه ممکن است یافته‌های اساسی در علوم اعصاب شناختی و فناوری آموزشی را برای کمک به اجرای برنامه درسی برای آموزش ریاضیات و آموزش خواندن پیوند دهند. هدف از علوم اعصاب آموزشی یا تربیتی، تحقیقات بنیادی و کاربردی است که اطلاعات فرا رشته‌ای جدیدی در زمینه یادگیری و آموزش را ارائه می‌دهند.

یکی دیگر از اهداف اصلی این شاخه از نوروساینس، شکل‌گیری ارتباط مستقیم بین محققان و مربیان برای جلوگیری از واسطه‌های صنعت یادگیری مبتنی بر مغز است زیرا واسطه‌ها علاقه منفی تجاری در فروش نورومیت‌ها و داروهای درمانی احتمالی دارند. نورومیت‌ها ادعاهایی به ظاهر منطقی هستند که مبنا آن‌ها درک نادرست از عملکرد سیستم عصبی و مغز است در حالی که هیچ شواهدی برای آن‌ها وجود ندارد.

مجموعه اعصاب و روان نوین مفتخر است با ارائه خدمات نوروتراپی و روانپزشکی که نقشی اثر گذار در درمان اختلالات مغزی دارد در خدمت شماست. توصیه می شود اگر سوالی دارید به صفحه سوالات متداول مراجعه بفرمایید از طریق فرم تماس اقدام کنید و یا با شماره تلفن های مرکز تماس حاصل فرمایید.

منبع: فرادرس