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신경 생리학 소개

Overview

신경 생리학은 신경계 기능의 연구 결과로 광범위하게 정의됩니다. 이 분야에서 과학자들은 전체 장기, 세포 네트워크, 단일 세포 또는 세포 전지 의 수준에서 중추 및 말초 신경계를 조사합니다. 이 광범위한 훈련의 통일 된 특징은 뉴런 내부와 뉴런 사이의 전기 자극의 생성 및 전파로 이어지는 메커니즘에 대한 관심입니다. 이 주제는 인간의 생각을 구동 매혹적인 과정의 우리의 이해뿐만 아니라, 신경계 오작동과 관련된 장애를 진단하고 치료하는 우리의 능력에 중요하다.

이 비디오는 신경 생리학 분야에 대한 소개를 제공 할 것입니다, 경련 개구리 다리와 화학 시냅스의 Eccles의 발견과 같은 랜드 마크 연구를 보여주는 신경 생리연구의 짧은 역사로 시작. 다음으로, 신경 생리학자가 묻는 주요 질문이 소개되고, 그 질문에 대답하는 데 사용되는 몇 가지 눈에 띄는 실험 도구에 대한 개요가 있습니다. 제출된 방법은 패치 클램핑과 같은 단일 세포를 조사하는 데 사용되는 기술에서부터 뇌전도(EEG)와 같은 뇌의 큰 영역에 걸쳐 활동을 측정할 수 있는 기술에 이르기까지 다양합니다. 마지막으로, 신경 생리 연구의 응용 프로그램은 생각을 사용하여 장치 제어를 허용하는 뇌 기계 인터페이스의 개발을 포함하여 논의된다.

Procedure

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신경 생리학 의 필드는 신경계가 어떻게 작동하고 그것의 역기능이 질병으로 이끌어 낼 수 있는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 생리학은 유기체와 그 부분이 어떻게 작동하는지에 대한 연구입니다. 신경 생리학은 뇌, 척수, 말초 신경 및 감각 기관을 포함하는 신경계의 기능에 대한 연구로 정의 될 수 있습니다.

신경 생리학자는 기능 성 시스템, 회로, 단일 뉴런 및 뉴런 구획을 포함하는 조직의 여러 수준에서 신경계에 접근합니다.

이 비디오는 신경 생리학의 간략한 역사를 제시하고, 신경 생리학자가 묻는 주요 질문을 소개하고, 몇 가지 눈에 띄는 방법을 설명하고, 마지막으로이 분야의 응용 프로그램에 대해 설명합니다.

신경 생리학의 역사에 있는 몇몇 획기적인 연구 결과를 검토하여 시작합시다.

신경계의 속성은 이집트인들이 뇌를 언급하는 가장 오래된 생존 텍스트를 초안 할 때 적어도 기원전 1600 년 이후 인류를 사로 잡은.

1771년 루이지 갈바니는 현대시대로 뛰어들어 전기 충격으로 인해 개구리 근육이 죽게 될 수 있음을 보여주었습니다. 그는 이 효과가 '동물 전기'때문이라고 주장했다.

1840년대까지 에밀 뒤 보이스-레이몬드는 동물의 전기가 실제로 신경 충동또는 "행동 잠재력"임을 증명할 수 있었습니다.

1924년으로 넘어가는 한스 버거는 오늘날 신경생리학자들이 널리 사용하는 기술인 뇌전도학이나 EEG에 의해 인간에서 글로벌 뇌 활동의 전기적 특성을 기록했습니다.

나중에, 1939년, 앨런 호지킨과 앤드류 Huxley는 뉴런 세포막이 오징어 거대한 축삭에서 예측 가능한 방식으로 충전된 입자가 유입될 수 있도록 허용했다고 결정했습니다.

1951년 존 에클레스 경은 정보가 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 전송되는 한 가지 중요한 방법을 알아냈습니다. 그는 한 뉴런의 전기 신호가 제2 뉴런에 의해 수신되는 화학 신호로 변환되는 화학 시냅스를 설명했다.

그 후 1976년 에르빈 네허와 버트 사크만은 절묘한 세포의 막을 정교하게 연구할 수 있는 패치 클램프 기술을 개발했습니다.

최근에는 2005년 칼 디세로스, 에드 보이덴, 펑장은 "opsins"라는 단백질 가족에 속하는 가벼운 민감한 채널을 표현하기 위해 유전자 공학적으로 엔지니어링하여 뉴런의 전기적 특성을 제어하는 광유전학이라는 혁신적인 전략을 고안했습니다. 표적 빛으로 이러한 채널을 활성화하 여, 특정 뉴런 흥분 또는 이전에 가능 하지 않은 정밀도로 억제 될 수 있습니다., 신경 회로의 상세한 조작에 대 한 허용.

이제 우리는 역사적 하이라이트를 검토했습니다, 신경 생리학자가 오늘 묻는 근본적인 질문의 몇몇을 검토해 봅시다.

시작 하려면, 일부 연구원은 어떻게 세포에 초점을- 그리고 개별 뉴런의 분자 수준 기능 규제.

예를 들어, 그들은 어떻게 모더일에 특정 수용 체 사후 시 냅 스 응답에 기여 공부할 수 있습니다., 행동 잠재력으로 이어질 수 있는. 그(것)들은 또한 시냅스에서 흥분 분비 커플링을 조사할 수 있습니다, 이는 신경 흥분과 선신 기계가 신경 전달물질의 방출에 어떻게 영향을 미치는지에 관심이 있다는 것을 의미합니다.

그밖 신경 생리학자는 뉴런이 그들의 수지상 식소에서 수신한 정보를 처리하는 방법을 묻습니다. 그(것)들은 동시에 단 하나 뉴런의 축축한, 선원지 및 수지상 가시를 조사하기 위하여 다중 기술을 사용할 수 있습니다.

그밖 신경 생리학자는 신경 회로가 정보를 처리하는 방법을 연구합니다. 회로는 일반적으로 그들이 제어 하는 것으로 생각 되는 간단한 행동 또는 자극 응답의 맥락에서 공부.

몇몇 신경생리학자는 신경계의 큰 지구를 통해 활동의 패턴을 봅니다. 그(것)들은 어떻게 두뇌 활동이, 노란색과 빨간색으로 표시되는, 주제가 하고 있는 무슨에 따라서 두뇌 지구 사이 이동하는지 물어볼 수 있습니다.

신경 생리학자를 볼 수 있듯이 뉴런의 단일 분자에서 뇌의 광범위한 활동에 이르기까지 다양한 과학적 질문을 해결할 수 있습니다.

이제 신경 생리학자가 묻는 몇 가지 주요 질문에 대한 느낌을 갖게되었으므로 대답하는 데 사용되는 몇 가지 중요한 방법을 살펴보겠습니다.

패치 클램핑은 세포 및 분자 수준에서 뉴런을 조사하는 데 가장 널리 사용되는 기술 중 하나입니다. 약간의 흡입을 사용하여 미세 유리 모세관 전극이 뉴런에 밀봉되어 전체 세포 흥분성을 내부 모니터링할 수 있습니다. 또한 작은 막 패치가 세포에서 절제되어 약리학적 조작을 위해 혈장 막의 세포질 측에 대한 액세스를 제공하는 패치 클램프 구성도 있습니다.

칼슘 이미징은 전체 뉴런을 통해 흥분을 조사하는 데 사용할 수 있습니다. 뉴런은 세포 내의 높은 칼슘 농도에 반응하여 형광을 변경하는 염료로 로드됩니다. 세포 내 칼슘에는 많은 기능이 있지만, 칼슘 이미징은 이 예제 뉴런과 같이 행동 잠재력의 간접적인 척도로 사용될 수 있습니다.

신경 회로를 연구하는 데 사용되는 기술은 한 번에 많은 뉴런을 모니터링 할 수 있어야합니다. 많은 접점으로 다중 전극 어레이를 사용하면 여러 뉴런에서 동시에 기록하는 데 사용되는 한 가지 방법입니다.

신경 회로는 또한 광에 민감한 이온 채널을 표현하기 위하여 뉴런이 변형되는 광유전학을 사용하여 조사될 수 있습니다. 빛에 노출 될 때, 이러한 채널 은 열리고, 그들의 이온 선택성에 따라, 그들은 억제 하거나 특정 회로에서 재생 하는 어떤 역할및 그 회로에 의해 지배 하는 행동 응답에 대 한 통찰력을 제공 하는 신경 흥분 수 있습니다.

활동의 패턴을 더 넓은 규모로 시각화하려면 다양한 기술이 사용됩니다. 뇌전도 또는 EEG는 두개골의 전극을 사용하여 전체 뇌에서 전기 활동을 모니터링합니다.

두 번째 방법은 전극이 뇌 표면에 배치되는 것을 제외하고는 전기 적 활성을 모니터링하는 전기 검사 또는 ECoG입니다. 이 방법은 전형적으로 간질 환자에서 수행되는 것과 같은 임상 절차와 함께 수행됩니다. 또는 기능적 근적외선 분광법으로 알려진 기술은 행동 작업 중에 모니터링할 수 있는 신경 활동의 상관 관계로서 산소 사용을 모니터링하기 위해 적외선을 사용합니다.

이제 몇 가지 일반적인 연구 접근 방식에 익숙해졌으니 신경 생리연구의 일부 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.

이 분야의 주요 목표 중 하나는 간질과 같은 신경계 기능 장애의 원인과 치료를 파악하는 것입니다. 한 가지 접근법은 뇌의 발작 을 유발하는 기능 장애를 지역화하기 위해 환자 뇌 활동의 전극 기록을 위해 전극을 이식하는 것입니다.

신경 생리학에 대한 흥미 진진한 새로운 응용 프로그램은 뇌 기계 인터페이스의 개발이다. 이러한 인터페이스에서 뇌 활동은 피사체가 화면에서 커서를 이동하는 것과 같은 작업을 수행하는 것에 대해 생각하는 동안 모니터링됩니다. 활동은 커서에 대한 명령 신호로 컴퓨터에 공급됩니다. 본질적으로, 이것은 생각을 사용하여 장치 제어입니다.

신경 생리학의 또 다른 응용 프로그램은 광유전학을 사용하여 신경 회로의 조사입니다. 유전자 조작 된 마우스의 뇌에 이식 된 커플러에 연결하는 광섬유 코드를 조립함으로써, 이 연구원은 정의된 신경 회로를 자극의 행동 결과를 직접 시각화 할 수 있습니다.

당신은 신경 생리학에 대한 JoVE의 소개와 신경계의 연구를 지켜보았습니다. 우리는 역사적 하이라이트, 신경 생리학자가 묻는 주요 질문 및 그들이 사용하는 기술의 일부를 검토했습니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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