신경과학의 역사

History of neuroscience

고대 이집트의 미라에서 "글로불"과 뉴런에 대한 18세기 과학적 연구까지, 초기 역사를 통해 신경과학의 실천에 대한 증거가 있다.초기 문명은 인간의 뇌에 대한 지식을 얻기 위한 적절한 수단이 부족했다.그러므로, 정신의 내적 작용에 대한 그들의 가정은 정확하지 않았다.뇌의 기능에 대한 초기 견해는 그것을 일종의 "두개골 충전재"로 여겼다.고대 이집트에서는 중왕국 말기부터 미라를 만들기 위해 정기적으로 뇌를 제거했다. 왜냐하면 뇌가 지능의 장으로 여겨졌기 때문이다.헤로도토스에 따르면, 미라의 첫 단계 동안: "가장 완벽한 방법은 쇠 갈고리로 최대한 많은 뇌를 추출하는 것이고, 갈고리가 닿지 않는 것은 약물과 섞이는 것이다."그 후 5천 년 동안, 이 관점은 뒤바뀌게 되었다; 비록 전자의 구어적 변형이 "암기하는 것"과 같이 남아있지만, 뇌는 현재 지능의 장으로 알려져 있다.

고대

에드윈 스미스 파피루스의 뇌나 두개골을 나타내는 상형문자.

뇌에 대한 최초의 언급은 기원전 17세기에 쓰여진 에드윈 스미스 수술용 파피루스에서 나온다.이 파피루스에서 8번 발생하는 뇌의 상형문자는 머리에 상처를 입은 두 환자의 증상, 진단, 예후를 묘사하고 있는데, 그들은 두개골의 복합 골절을 겪었다.파피루스의 저자(전장외과 의사)의 평가는 고대 이집트인들이 머리 외상의 영향을 막연히 인식하고 있음을 암시한다.증상이 잘 쓰여져 있고 자세히 설명되어 있지만, 의학적 선례가 없는 것은 명백합니다.이 글의 저자는 "노출된 뇌의 맥동"에 주목하고 뇌의 표면을 구리 슬래그의 잔물결 표면과 비교했다.부상의 좌우방향은 증상의 좌우방향과 관련이 있으며, 실어증("그는 당신에게 말을 걸지 않는다")과 머리 부상 후 발작("매우 떨린다")이 모두 묘사되었다.고대 문명의 인간 두뇌에 대한 관찰은 기본적인 역학과 두개골 안전의 중요성에 대한 상대적인 이해만을 암시한다.게다가, 인체 해부학과 관련된 의료행위의 일반적인 합의가 신화와 미신에 근거했다는 것을 고려하면, 전장 외과의사의 생각은 경험적이고 논리적 추론과 단순한 [1][2]관찰에 근거하는 것으로 보인다.

고대 그리스에서 뇌에 대한 관심은 눈을 해부하고 뇌를 시각과 연관시킨 것으로 보이는 알카이온의 작품에서 시작되었다.그는 또한 심장이 아닌 뇌가 몸을 지배하는 기관이고 감각은 뇌에 의존한다고 제안했다.고대 관계자들에 따르면, 알카이온은 감각을 합성하는 뇌의 힘이 이곳을 기억과 [2]생각의 장소로 만들었다고 한다.히포크라테스 말뭉치의 일부인 '성병에 대하여'의 저자는 마찬가지로 뇌가 지능의 중심이라고 믿었다.

헤게모니콘에 대한 논쟁은 고대 그리스 철학자들과 의사들 사이에서 매우 오랫동안 지속되었다.이미 기원전 4세기에 아리스토텔레스는 심장이 지능의 중심인 반면 뇌는 혈액의 냉각 메커니즘이라고 생각했다.그는 인간이 짐승보다 더 이성적이라고 추론했다. 왜냐하면 인간은 다른 이유들 중에서 그들의 열혈심을 [3]식힐 수 있는 더 큰 뇌를 가지고 있기 때문이다.반대로, 헬레니즘 시대에, 헤로필러스와 알렉산드리아의 에라시스트라투스는 인간의 몸을 해부하는 것과 관련된 연구에 참여했고, 뇌의 원시성에 대한 증거를 제공했다.그들은 대뇌와 소뇌의 구별을 확인하고, 심실과 경막을 확인했습니다.그들의 작품은 현재 대부분 소실되었고, 우리는 그들의 업적에 대해 대부분 이차적인 자료로 알고 있다.그들의 발견 중 일부는 죽은 [2]지 천 년이 지난 후에 다시 발견되어야만 했다.

로마 제국 동안, 그리스의 의사이자 철학자인 갈렌은 황소, 바바리 유인원, 돼지, 그리고 다른 비인간 포유류의 뇌를 해부했다.그는 소뇌가 뇌보다 밀도가 높기 때문에 근육을 조절해야 하고, 대뇌가 부드러웠기 때문에 감각들이 처리되는 곳이어야 한다고 결론지었다.갤런은 더 나아가 뇌가 심실을 통한 동물 영혼의 움직임에 의해 기능한다는 이론을 세웠다.그는 또한 특정 척추신경이 특정 근육을 통제하고 근육의 상호 작용에 대한 생각을 가지고 있다고 언급했다.19세기에 들어서야 프랑수아 매젠디와 찰스 벨의 작품에서 척추 기능에 대한 이해는 [2][3]갤런의 이해를 능가할 것이다.

중세에서 근대 초기

중세의 이슬람 의학은 정신과 몸이 어떻게 상호작용하는지에 초점을 맞추고 정신 건강을 이해할 필요성을 강조했다.이슬람 이베리아에 사는 알-자흐라위는 신경계 환자를 평가하고 두부 손상, 두개골 골절, 척추 손상, 수두증, 경막하 삼출물 및 [4]두통의 외과적 치료를 수행했다.페르시아에서, 아비센나(Ibn-Sina)는 두개골 골절과 그들의 외과적 치료에 [5]대한 자세한 지식을 제공했습니다.아비세나는 현대 [6][7][8]의학의 아버지로 여겨진다.그는 의학에 관한 40편의 글을 썼는데, 가장 주목할 만한 것은 거의 100년 동안 대학에서 주요 자료가 된 의학 백과사전인 카눈이다.그는 또한 불면증, 조증, 환각, 악몽, 치매, 뇌전증, 뇌졸중, 마비, 현기증, 우울증과 떨림과 같은 현상들을 설명했다.그는 또한 정신분열증과 유사한 질환인 Jununun Mufrit을 발견했는데, 이 질환은 흥분, 행동, 수면 장애, 질문에 대한 부적절한 대답, 그리고 때때로 말을 할 수 없는 것이 특징이다.아비세나는 또한 소뇌를 발견했는데, 그는 그것을 단순히 베르미스라고 불렀고, 미립자핵이라고 불렀다.두 용어 모두 오늘날 신경해부술에서 여전히 사용되고 있다.그는 또한 정신적인 결손을 뇌의 중심실이나 전두엽의 [9]결손과 연관시킨 최초의 사람이기도 했다.중세 이슬람권에서 활동했던 아불카시스, 아베로즈, 아벤조아르, 마이모니데스도 뇌와 관련된 많은 의학적인 문제들을 묘사했다.

13세기와 14세기 사이에, 뇌에 대한 기술을 포함한 유럽의 최초의 해부학 교과서는 몬디노 데 루지와 귀도 다 비제바노가 [10][11]썼다.

르네상스

레오나르도 다빈치의 인간 두개골 스케치 중 하나

Andreas Vesalius가 인간의 시체들을 연구한 결과, 해부학에 대한 갈레니아적 관점의 문제점들이 발견되었다.Vesalius는 [12]해부를 하는 동안 뇌와 일반 신경계의 많은 구조적 특징에 주목했다.비살리우스는 장막과 뇌말뭉치와 같은 많은 해부학적 특징들을 기록하는 것 외에도, 뇌는 각각 특수 기능을 가진 7쌍의 '뇌 신경'으로 구성되어 있다고 제안했다.다른 학자들은 인간 두뇌에 대한 그들만의 상세한 스케치를 추가함으로써 비살리우스의 연구를 발전시켰다.

과학 혁명

17세기에 르네 데카르트는 뇌의 생리를 연구하여 뇌와 마음의 관계에 대한 문제를 해결하기 위한 이원론을 제안했다.그는 송과선이 뇌척수액을 순환시키는 뇌 메커니즘을 기록한 후 정신이 신체와 상호작용하는 곳이라고 제안했다.얀 스와머담은 잘린 개구리 허벅지 근육을 소량의 물이 담긴 밀폐 주사기에 넣고 신경을 자극해 근육을 수축시켰을 때 수위가 상승하지 않고 오히려 미세하게 낮아진 풍선 제거 이론이다.신경 자극이 운동으로 이어진다는 생각은 행동이 [13]자극에 기초한다는 생각을 제시함으로써 중요한 의미를 가지고 있었다.토마스 윌리스는 신경학적 치료법을 개발하기 위해 뇌, 신경, 행동을 연구했다.그는 뇌간, 소뇌, 심실, 대뇌 반구의 구조를 매우 상세하게 묘사했다.

현대 시대

주요 기사:신경과학

신경에서 전기의 역할은 18세기 후반 루이지 갈바니, 루시아 갈레아치 갈바니, 지오반니 알디니에 의해 해부된 개구리에서 처음 관찰되었다.1811년, César Julien Jean Legallois는 처음으로 뇌 영역의 특정한 기능을 정의했다.그는 동물 해부 및 병변에서의 호흡을 연구하여 수막에서 호흡의 중심을 찾아냈다.[14]1811년과 1824년 사이에 찰스 벨과 프랑수아 매젠디는 해부와 생체 해부를 통해 척추의 복근은 운동 자극을 전달하고 후근은 감각 입력을 받는다는 것을 발견했습니다.[15]1820년대에 Jean Pierre Flourens는 운동성, 감각, 행동에 미치는 영향을 설명하는 동물의 뇌의 국소적인 병변을 수행하는 실험적인 방법을 개척했다.세기 중반, 에밀 뒤 부이스-레이몽, 요하네스 피터 뮐러, 그리고 헤르만 폰 헬름홀츠는 뉴런이 전기적으로 흥분하기 쉬우며 그들의 활동이 예측 [16]가능한 인접 뉴런의 전기적 상태에 영향을 미친다는 것을 보여주었다.

1848년, 존 마틴 할로우(John Martyn Harlow)는 피니스 게이지가 발파 사고로 그의 전두엽이 철제 압착봉에 의해 뚫렸다고 묘사했다.그는 전전두피질과 집행기능 [17]사이의 연관성에 대한 사례 연구가 되었다.1861년, 브로카는 비케트 병원에서 21년 동안 진행성 언어 상실과 마비 증세를 보였지만 이해력이나 정신 기능의 손실은 아니었다는 환자에 대해 들었습니다.브로카는 부검을 실시해 좌뇌 반구의 전두엽에 병변이 있는 것을 확인했다.브로카는 1865년 12명의 환자를 부검한 결과물을 발표했다.그의 연구는 더 많은 뇌 영역을 감각과 운동 기능과 연결시킬 목적으로 다른 사람들이 세심한 부검을 수행하도록 영감을 주었다.또 다른 프랑스 신경학자 마크 닥스도 한 세대 전에 비슷한 [18]관찰을 했다.브로카의 가설은 운동 피질의 전기 자극이 개의 신체 특정 부분의 무의식적인 근육 수축을 일으킨다는 것을 1870년에 발견한 Gustav Fritch와 Eduard Hitzig에 의해 뒷받침되었고, 1870년대에 정확하게 뇌전증의 조직을 추론한 John Hughlings Jackson에 의해 수행된 간질 환자 관찰에 의해 확인되었다.발작의 진행을 관찰함으로써 운동 피질을 만듭니다.칼 베르니케는 언어 이해와 생산에서 특정한 뇌 구조의 전문화 이론을 더욱 발전시켰습니다.리처드 케이튼은 1875년 토끼와 원숭이의 대뇌 반구의 전기 현상에 대한 연구 결과를 발표했다.1878년 헤르만 멍크는 개와 원숭이에게서 시력이 후두피질 [19]영역에 국한된다는 것을 발견했고, 1881년 데이비드 페리어(David Ferrier)는 청력이 상측두회(superior turnal gy)에 국한된다는 것을, 1909년 하비 쿠싱(Harvey Cushing)은 촉각이 중심 후회(post cycentral gy)[20]에 국한된다는 것을 발견했습니다.현대의 연구는 여전히 이 시대의 코르비니안 브로드만의 세포 구조학(세포 구조에 대한 연구 참조) 해부학적 정의를 사용하여 [18]특정 작업의 실행에서 피질의 다른 영역이 활성화된다는 것을 보여준다.

뇌에 대한 연구는 현미경의 발명과 1890년대 후반 카밀로 골지에 의해 단일 뉴런의 복잡한 구조를 밝히기 위해 은색 크롬산염을 사용한 염색 절차의 개발 이후 더욱 정교해졌다.그의 기술은 산티아고 라몬 이 카할에 의해 사용되었고 뇌의 기능 단위가 뉴런이라는 가설인 뉴런 교리의 형성을 이끌었다.골지와 라몬 이 카할은 1906년 뇌 전체의 뉴런에 대한 광범위한 관찰, 설명, 분류로 노벨 생리의학상을 수상했다.뉴런 교리의 가설은 근육과 뉴런의 전기적 흥분성에 대한 갈바니의 선구적인 연구 이후 실험에 의해 뒷받침되었다.1898년, 영국의 과학자 존 뉴포트 랭글리는 신경 섬유와 말초 [21]신경 세포의 연결을 분류하는 데 있어서 "자율학"이라는 용어를 처음 만들었다.랭글리는 화학 수용체 이론의 아버지 중 한 명으로 알려져 있으며 "수용 물질"[22][23]의 개념의 기원으로 알려져 있습니다.19세기 말에 Francis Gotch는 신경계 기능에 대한 몇 가지 실험을 했다.1899년에 그는 신경 자극 사이에서 일어나는 "불가항력" 또는 "회복기"에 대해 설명했습니다.그의 주된 초점은 신경의 상호작용이 어떻게 근육과 [24]눈에 영향을 미치는지에 있었다.

1887년 하인리히 오버슈타이너는 후에 비엔나 의과대학의 신경학 또는 오버슈타이너 연구소라고 불리는 "CNS의 해부학과 생리학 연구소"를 설립했습니다.세계 최초의 뇌 연구 기관 중 하나였습니다.그는 소뇌피질을 연구했고, Redlich-Oversteiner's zone을 설명했으며 1888년에 신경해부학에 관한 최초의 책 중 하나를 썼다.전정기관의 생리와 병리학을 연구한 Robert Barranny는 1900년에 이 학교를 졸업했습니다.오버슈타인은 후에 오토 [25]마르부르크에 의해 대체되었다.

20세기

20세기 동안 신경과학은 신경계에 대한 연구가 다양한 분야에 속하는 과학의 요소라기보다는 뚜렷한 통일된 학문 분야로 인식되기 시작했다.

Ivan Pavlov는 신경생리학에 많은 분야에 공헌했다.그의 연구의 대부분은 기질, 조건화, 그리고 비자발적 반사 작용에 대한 연구와 관련이 있었다.1891년, 파블로프는 세인트루이스에 있는 실험의학 연구소에 초대되었다.Petersburg는 생리학과를 조직하고 감독할 것입니다.[26]그는 12년간의 연구 끝에 1897년에 "소화샘의 연구"를 출판했다.그의 실험은 그에게 1904년 노벨 생리의학상을 안겨주었다.같은 기간, 블라디미르 벡테레프는 15개의 새로운 반사작용을 발견했고 조건반사 연구에 관해 파블로프와 경쟁한 것으로 알려져 있다.그는 세인트루이스에 정신신경학 연구소를 설립했다. 1907년 그가 알렉상드르 도기엘과 함께 일했던 페테르부르크 주립 의학 아카데미.연구소에서, 그는 뇌 [27]탐사에 대한 다원적 접근법을 확립하려고 시도했다.러시아 모스크바에 있는 고등 신경 활동 연구소는 1950년 7월 14일에 설립되었습니다.

찰스 스콧 셔링턴의 연구는 반사작용에 집중했고 그의 실험은 운동 단위의 발견으로 이어졌다.그의 개념은 그가 시냅스라고 부르는 곳에서 활성화되거나 억제된 세포의 단일 행동을 중심으로 이루어졌다.쉐링턴은 반사작용이 통합된 활성화와 근육의 상호 신경화를 보여준 [28][29][30]공로로 노벨상을 받았다.쉐링턴은 또한 1911년에 중앙 패턴 발생기에 대한 최초의 아이디어 중 하나를 개발한 토마스 그레이엄 브라운과 함께 일했다.브라운은 발걸음의 기본 패턴이 [31][32]피질에서 내려오는 명령 없이도 척수에 의해 만들어질 수 있다는 것을 인식했다.

아세틸콜린은 최초로 확인된 신경전달물질이었다.그것은 1915년 헨리 핼릿 데일에 의해 심장 조직에 대한 작용으로 처음 확인되었다.1921년 그라즈의 오토 뢰위(Otto Loewi)에 의해 신경전달물질로 확인되었다.Loewi는 [33]양서류에서 처음으로 "Humorale "Wubertragbarkeit der Herznervenwirkung"을 시연했습니다.그는 처음에 그것이 미주신경에서 방출되었기 때문에 바구스토프라는 이름을 붙였고 1936년에 다음과 같이 [34]썼다. "나는 더 이상 교감신경을 아드레날린과 동일시하는 것을 주저하지 않는다.″

신경계 응답 임계값을 나타내는 그래프.

20세기 초 신경과학자들에게 중요한 질문 중 하나는 신경충동의 생리학이었다.1902년과 1912년, 줄리어스 번스타인은 활동 전위가 [35][36]이온에 대한 축삭막의 투과성 변화에서 비롯되었다는 가설을 발전시켰다.베른스타인은 또한 막을 가로지르는 정지 전위에 대한 네른스트 방정식을 최초로 도입했다.1907년 루이스 라피케는 임계값이 [37]넘을 때 활동 전위가 생성된다고 제안했는데, 이는 나중에 이온 전도체의 동적 시스템의 산물로 나타날 것이다.감각 기관과 신경 세포의 기능에 대한 많은 연구가 영국의 생리학자 키스 루카스와 그의 제자인 에드거 아드리안에 의해 수행되었다.20세기 첫 10년 동안 키스 루카스의 실험은 근육이 완전히 수축하거나 전혀 수축하지 않는다는 것을 증명했고, 이것은 모두 아니면 없는 [38]원리라고 언급되었다.Edgar Adrian은 개구리에 대한 실험을 하는 동안 신경 섬유가 움직이는 것을 관찰했다.이것은 과학자들이 단지 간접적인 것이 아니라 직접적으로 신경계 기능을 연구할 수 있다는 것을 증명했다.이는 신경생리학 분야에서 수행된 다양한 실험의 급속한 증가와 이러한 실험에 필요한 기술의 혁신으로 이어졌다.Adrian의 초기 연구의 대부분은 진공관이 코드화된 [39]메시지를 가로채고 강화한 방법을 연구함으로써 영감을 받았습니다.동시에 Josepht Erlanger와 Herbert Gasser는 오실로스코프를 저전압으로 작동하도록 수정할 수 있었고 동작 전위가 스파이크에 이어 두 단계로 발생했음을 관찰할 수 있었습니다.그들은 신경이 여러 가지 형태로 발견되었고, 각각의 신경은 흥분하기 쉬울 수 있는 잠재력을 가지고 있다.이 연구를 통해, 두 사람은 활동 전위의 속도가 신경섬유의 지름에 정비례한다는 것을 발견했고 그들의 [40]업적으로 노벨상을 받았다.

Kenneth Cole은 1937년 콜롬비아 대학에 입학하여 1946년까지 신경 조직의 전기적 특성을 모델링하여 선구적인 발전을 이루었습니다.활동 전위에 대한 번스타인의 가설은 콜과 하워드 커티스에 의해 확인되었는데, 그는 활동 [41]전위 동안 막 전도율이 증가한다는 것을 보여주었다.데이비드 E. 골드만은 콜과 함께 1943년 콜롬비아 [42][43]대학에서 골드만 방정식을 도출했다.Alan Lloyd Hodgkin은 록펠러 연구소에서 1년(1937–38년)을 보냈고, 이 기간 동안 그는 Cole과 함께 휴식 중인 오징어 거대 축삭의 막의 DC 저항을 측정했습니다.1939년에 그들은 오징어의 거대한 신경 섬유 안에 내부 전극을 사용하기 시작했고 콜은 1947년에 전압 클램프 기술을 개발했다.Hodgkin과 Andrew Huxley는 나중에 오징어의 거대한 축삭의 뉴런에 있는 전기 신호의 전달과 그것이 어떻게 시작되고 전파되는지에 대한 수학적 모델을 제시했는데, 이는 Hodgkin으로 알려져 있다.헉슬리 모델1961-1962년 리처드 피츠휴와 J. 나구모는 호지킨을 단순화했다.FitzHugh-Nagumo 모델이라고 불리는 Huxley.1962년, 버나드 카츠는 시냅스로 알려진 뉴런 사이의 신경 전달을 모델링했다.1966년부터 에릭 칸델과 공동 연구진은 아프리시아의 학습과 기억 저장과 관련된 뉴런의 생화학적 변화를 조사했다.1981년 캐서린 모리스와 해롤드 르카는 모리스-레카 모델을 결합했다.이러한 양적 작업은 수많은 생물학적 뉴런 모델과 신경 계산 모델을 낳았다.

에릭 칸델과 협력자들은 데이비드 리오치, 프란시스 오를 인용했다. 슈미트, 스티븐 커플러는 [44]이 분야를 확립하는 데 중요한 역할을 했다.Rioch는 1950년대부터 Walter Reed Army Institute of Research에서 기초 해부학 및 생리학적 연구를 임상 정신의학과 통합하였다.같은 기간, 슈미트는 생물학, 화학, 물리학, 수학을 하나로 묶는 신경과학 연구 프로그램을 매사추세츠 공과대학 생물학부에 설립했습니다.최초의 자유분방한 신경과학 학과는 1964년 어바인 캘리포니아 대학에서 제임스 L. 맥고에 의해 설립되었습니다.스티븐 커플러는 1966년 하버드 의과대학 신경생물학과를 시작했다."뉴로사이언스"라는 단어가 공식적으로 처음 사용된 것은 1962년 프랜시스 오와 함께일 것이다. 매사추세츠 [45]공과대학이 주최한 슈미트의 "신경과학 연구 프로그램"

시간이 지남에 따라, 뇌 연구는 철학, 실험, 그리고 이론적인 단계를 거쳤으며,[46] 뇌 시뮬레이션에 대한 연구는 미래에 중요할 것으로 예상된다.

신경과학연구소 및 단체

신경계에 대한 관심이 높아짐에 따라, 모든 신경 과학자들에게 포럼을 제공하기 위해 몇몇 저명한 신경 과학 기관과 단체가 결성되었습니다.가장 큰 전문 신경과학 조직은 미국에 기반을 두고 있지만 다른 나라의 많은 회원들을 포함하고 있는 신경과학 협회이다.

주요 기관 및 단체 목록
토대 연구소 또는 조직
1887 빈 대학교 의과대학[47] 오버슈타이너 연구소
1903 국제 아카데미[48] 협회의 두뇌 위원회
1907 세인트루이스 정신신경학 연구소 페테르스부르크 주립 의학 아카데미
1909 암스테르담에 있는 네덜란드 중앙 뇌 연구 기관(현 네덜란드 신경과학 연구소)
1947 국립정신건강신경과학연구소
1950 고등 신경 활동 연구소
1960 국제 뇌 연구 기구
1963 국제 신경 화학 학회
1968 유럽뇌행동학회
1968 영국 신경과학 협회[49]
1969 신경과학회
1997 국립뇌연구센터

2013년에는 미국에서 BRAIN Initiative가 발표되었습니다.현재 4개 대륙에 걸친 7개 이상의 국가 차원의 뇌 연구 이니셔티브(미국, 유럽, 앨런 연구소, 일본, 중국, 호주, 캐나다, 한국, 이스라엘)[51]에 의해 통합된 국제 두뇌 이니셔티브가 [50]2017년에 만들어졌다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Kandel, ER; Schwartz JH; Jessell TM (2000). Principles of Neural Science (4th ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-8385-7701-1.
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