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행동신경과학

Behavioral neuroscience
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생물 심리학,[1] 생체 심리학,[2] 또는 심리 생물학으로도 알려진 행동 신경 과학은 인간과 다른 [3]동물들의 행동의 생리적, 유전적, 그리고 발달적 메커니즘 연구에 생물학의 원리를 적용하는 것입니다.

역사

과학 분야로서의 행동 신경과학은 18세기와 19세기의 다양한 과학적이고 철학적인 전통에서 생겨났다.철학에서 르네 데카르트와 같은 사람들은 동물과 인간의 행동을 설명하기 위해 물리적 모델을 제안했다.데카르트는 많은 유기체의 뇌에서 짝을 이루지 않은 중간선 구조인 송과선이 정신과 신체 사이의 접촉점이라고 제안했다.데카르트는 또한 체액의 공압학이 반사작용과 다른 운동행동을 설명할 수 있는 이론을 상세하게 설명했다.이 이론은 파리의 [4]정원에 있는 조각상들을 옮기는 것에서 영감을 얻었다.전기 자극과 병변은 또한 인간의 운동 행동의 영향을 보여줄 수 있다.그들은 약물이 신체 시스템에 가지고 있는 행동, 호르몬, 화학 물질, 효과의 전기 활동을 기록할 수 있는데, 이것들은 모두 사람의 일상 행동에 영향을 미친다.

윌리엄 제임스

다른 철학자들 또한 심리학의 탄생을 도왔다.윌리엄 제임스의 심리학 원리라는 새로운 분야의 초기 교과서는 심리학에 대한 과학적 연구가 생물학에 대한 이해에 기초해야 한다고 주장한다.

심리학 및 행동 신경과학의 출현은 해부학, 특히 신경해부학에서 생리의 출현으로부터 추적할 수 있다.생리학자들은 18세기와 19세기의 [5]지배적인 해부학자들이 믿지 않았던 실험인 살아있는 유기체에 대한 실험을 실시했다.Claude Bernard, Charles Bell, 그리고 William Harvey의 영향력 있는 연구는 과학계를 설득하는데 도움을 주었다.

심지어 18세기와 19세기 이전에도 행동 신경과학은 [6]기원전 1700년부터 형성되기 시작했다.끊임없이 제기되는 질문은 다음과 같다: 정신과 신체 사이의 관계는 무엇인가?그 토론은 공식적으로 심신의 문제로 언급된다.심신 문제를 해결하려는 두 가지 주요 학파가 있다: 일원론과 [4]이원론이다.플라톤과 아리스토텔레스는 이 토론에 참여한 여러 철학자 중 두 명이다.플라톤은 뇌가 모든 정신적 사고와 과정이 [6]일어나는 곳이라고 믿었다.대조적으로, 아리스토텔레스는 뇌가 [4]심장에서 파생된 감정을 식히는 데 도움이 된다고 믿었다.심신의 문제는 심신의 연결을 이해하기 위한 디딤돌이었다.

또 다른 논쟁은 기능 또는 기능 특화 대 등전위성의 국부화에 대한 것으로, 행동 신경과학의 발전에 중요한 역할을 했다.기능 연구의 국산화 결과, 심리학에서 발견된 많은 유명인들이 다양한 결론에 도달했다.와일더 펜필드는 라스무센과 [4]함께 간질 환자를 연구함으로써 대뇌피질 지도를 개발할 수 있었다.기능의 국소화에 대한 연구는 행동 신경 과학자들을 두뇌 제어 행동의 어느 부분을 더 잘 이해하도록 이끌었다.이는 Phineas Gage의 사례 연구를 통해 가장 잘 입증되었습니다.

"심리생물학"이라는 용어는 생물학의 중요성을 강조하면서 다양한 맥락에서 사용되어 왔다. 생물학의 중요성은 행동, 신경과학의 가소성, 그리고 생물학적 질병에서 유기적, 신경적, 세포적 변화를 모든 측면에서 연구하는 학문이다. 또한 생물학의 초점과 분석, 그리고 그것이 관심 있는 모든 주제이다.과학적 관점에서 보면요이런 맥락에서 심리학은 신경생물학에서 보완적이지만 중요한 학문으로서 도움을 준다.이 질문에서 심리학의 역할은 주요 또는 가장 강력한 생물 과학을 뒷받침하는 사회적 도구의 역할이다."심리생물학"이라는 용어는 나이트 던랩이 그의 책 "심리생물학의 개요"[7]에서 현대적 의미로 처음 사용하였습니다.던랩은 또한 사이코바이올로지 저널의 창간자이자 편집장이었다.이 저널의 발표에서 던랩은 이 저널이 "정신적 기능과 생리학적 기능의 상호 연관성에 관한" 연구를 발표할 것이라고 쓰고 있는데, 이는 현대적 [7]의미에서도 행동 신경과학 분야를 설명한다.

심리학 및 생물학의 다른 분야와의 관계

많은 경우에, 인간은 행동 신경과학 실험에서 실험 대상으로서 역할을 할 수 있다; 그러나 행동 신경과학의 많은 실험 문헌은 인간이 아닌 종, 가장 자주 쥐, 쥐, 그리고 원숭이에 대한 연구로부터 온다.결과적으로, 행동 신경과학에서 중요한 가정은 유기체가 생물과 행동의 유사점을 공유한다는 것이며, 이는 종간에 걸쳐 외삽을 허용하기에 충분합니다.이것은 비교 심리학, 진화 심리학, 진화 생물학, 신경 생물학과 밀접하게 행동 신경 과학을 결부시킨다.행동 신경과학은 또한 신경계 기능 장애를 가진 인간의 행동에 대한 연구에 크게 의존하는 신경심리학과의 패러다임과 방법론적인 유사성을 가지고 있다.행동신경과학의 동의어에는 생체심리학, 생물심리학,[8] 그리고 심리생물학이 포함된다.생리심리학은 행동신경과학의 하위 분야로 정의 범위가 좁습니다.

조사 방법

행동 신경과학 실험의 구별되는 특징은 실험의 독립 변수가 생물학적이거나 일부 종속 변수가 생물학적이라는 것입니다.즉, 연구 대상 생물의 신경계는 영구적으로 또는 일시적으로 변화하거나 신경계의 일부 측면이 측정된다(보통 행동 변수와 관련이 있음).

신경 기능 비활성화 또는 감소

  • 병변 – 뇌의 관심 영역을 자연스럽게 또는 의도적으로 파괴하여 일부 행동 측정에서 성능 저하 또는 향상 등의 결과적 변화를 관찰하는 전형적인 방법입니다.병변은 3차원 입체좌표로 뇌 영역의 지도를 제공하는 다양한 뇌 '아틀라스' 덕분에 비교적 높은 정확도로 배치될 수 있다.
    사진의 강조된 부분은 뇌의 병변을 보여줍니다.이런 종류의 병변은 수술을 통해 제거할 수 있다.
    • 외과적 병변 – 신경 조직은 외과적으로 제거함으로써 파괴됩니다.
    • 전해 병변 – 신경 조직은 전기 충격 외상의 적용을 통해 파괴됩니다.
    • 화학적 병변 – 신경 조직은 신경 독소의 주입에 의해 파괴됩니다.
    • 일시적인 병변 – 신경 조직은 냉각 또는 테트로도톡신과 같은 마취제의 사용에 의해 일시적으로 비활성화됩니다.
  • 경두개 자기 자극 – 두피에 가해지는 자기 코일이 근처의 피질 뉴런에 비체계적인 전기적 활동을 일으키는 새로운 기술로 실험적으로 기능적 병변으로 분석될 수 있습니다.
  • 합성 리간드 주입 – 합성 리간드(RASSL) 또는 Designer Receptor Exclusly Activated by Designer Drugs(DREADD)에 의해서만 활성화된 수용체로, 생체 내 G 단백질 시그널링의 공간적 및 시간적 제어를 가능하게 한다.이러한 시스템은 클로자핀 N-옥사이드(CNO)와 같은 합성 소분자 배위자에만 반응하도록 설계된 G단백질결합수용체(GPCR)를 사용하며, 자연배위자에는 반응하지 않는다.RASSL은 GPCR 기반의 화학유전학적 도구입니다.활성화 시 이러한 합성 배위자는 G-단백질 활성화에 의해 신경 기능을 감소시킬 수 있다.이것은 칼륨이 신경 [9]활동을 감소시키는 것과 함께 할 수 있다.
  • 정신 약리학적 조작 – 화학 수용체 길항제(antigest)는 신경 전달을 방해하여 신경 활동을 유도합니다.길항제들은 뇌실이나 특정 뇌구조로 수술하는 동안 계통적으로 또는 국소적으로(정맥주사와 같은) 전달될 수 있다.예를 들어 NMDA 길항제 AP5는 학습 및 [10]기억에서 필수적인 메커니즘으로 여겨지는 흥분성 시냅스 전달(쥐 공포 조건화)의 장기 증강 시작을 억제하는 것으로 나타났다.
  • 광유전학적 억제 – 빛으로 활성화된 억제 단백질이 관심 세포에서 발현됩니다.강력한 밀리초의 타임스케일 신경 억제는 [11]척추동물의 경우 광섬유 또는 이식된 LED를 통해 전달되는 적절한 빛의 주파수에 의해 자극되거나 작고 반투명한 [12]무척추동물의 외부 조명에 의해 유발된다.박테리아의 할로르호돕신 또는 프로톤 펌프는 억제 광유전학을 위해 사용되는 두 가지 종류의 단백질로,[13][14] 각각 할로겐화물(Cl)의−
    세포질 수치를 증가시키거나 양성자의 세포질 농도를 감소시킴으로써 억제를 달성한다.

신경 기능 강화

  • 전기 자극 – 소량의 전류(너무 작아서 세포 사멸을 초래할 수 없음)를 가함으로써 신경 활동을 강화하는 전형적인 방법입니다.
  • 정신 약리학적 조작 – 화학 수용체 작용제는 내인성 신경 전달 물질을 강화하거나 대체하여 신경 활동을 촉진합니다.작용제는 수술 절차 중에 계통적으로(예: 정맥주사를 통해) 또는 국소적으로(뇌내) 전달될 수 있습니다.
  • 합성 리간드 주입 – 마찬가지로, G-DREADD는 해마와 같은 뇌 영역의 신경화를 통해 세포 기능을 조절하는 데 사용될 수 있습니다.이 신경은 운동 [15]활동을 증가시키는 γ-리듬의 증폭을 초래한다.
  • 경두개 자기 자극 – 일부 경우(예: 운동 피질에 대한 연구), 이 기술은 (기능적 병변이 아닌) 자극 효과가 있는 것으로 분석될 수 있습니다.
  • 광유전학적 흥분 – 빛으로 활성화된 흥분성 단백질이 선택된 세포에서 발현됩니다.Channelrodopsin-2(ChR2)는 빛에 [16]반응하여 뉴런을 자극하는 것으로 보여지는 최초의 박테리아 옵신이었지만, ChR2에[17] 새로운 특성을 개선하고 부여함으로써 많은 새로운 흥분성 광유전학적 도구가 생성되었다.

신경 활동 측정

  • 광학 기술 – 신경 활동을 기록하는 광학 방법은 활동 전위 또는 신경 전달 물질 방출과 관련된 세포 이벤트에 반응하여 뉴런의 광학 특성을 수정하는 방법에 의존합니다.
    • 전압 민감 염료(VSD)는 신경 활성을 광학적으로 검출하는 최초의 방법 중 하나였다.VSD는 일반적으로 뉴런 막 전체의 전압 변화에 따라 형광 특성을 변화시켜 막의 역치 이하와 초역치(활동 전위) 전기 활동을 탐지할 [18]수 있게 했다.유전적으로 부호화된 전압 민감 형광 단백질도 개발되었다.[19]
    • 칼슘 이미징은 활동 전위 동안 일시적으로 존재하는 칼슘과 결합하는 염료나 유전적으로 암호화된[21] 단백질에[20] 의존합니다.
    • 시냅토-pHluorin은 시냅스 소포막 단백질과 pH 민감 형광 단백질을 결합한 융합 단백질에 의존하는 기술이다.시냅스 소포 방출 시 키메라 단백질은 시냅스 균열의 높은 pH에 노출되어 형광에 [22]측정 가능한 변화를 일으킨다.
  • 단일 단위 기록 – 살아있는 동물의 뇌에 전극을 도입하여 전극 끝과 인접한 뉴런에 의해 발생하는 전기적 활동을 감지하는 방법.일반적으로 이것은 진정된 동물과 함께 수행되지만, 때로는 결정 [23]지점에서 신경 발화의 상응하는 패턴을 측정하기 위해 이전에 물과 짝을 이룬 특정 사포 등급의 물을 헹구는 목마른 쥐와 같은 행동 사건에 관여하는 깨어 있는 동물에게 수행되기도 한다.
  • 다극 기록 – 최대 수백 개의 뉴런의 동시 활동을 기록하기 위해 미세한 전극 다발을 사용합니다.
  • fMRI – 뇌혈류 변화를 MRI 장치로 감지할 수 있는 기능성 자기공명영상(functional magnetic resonance imaging)으로 인체 피험자에게 가장 자주 적용되며, 뇌 영역의 상대적 활동(즉, 수십만 개의 뉴런)을 나타낸다.
  • PET 뇌 스캔은 중독자와 비중독자 사이의 뇌의 화학적 차이를 보여줄 수 있다.맨 위 줄의 정상 이미지는 비중독자에게서 나온 것이고 중독성 장애를 가진 사람들은 더 비정상적으로 보이는 스캔을 하는 것을 볼 수 있습니다.
    PET - 양전자 방출 단층촬영은 3차원 핵의학 검사를 통해 광자라고 불리는 입자를 검출합니다.이 입자들은 불소와 같은 방사성 동위원소 주입에 의해 방출된다.PET 이미징은 해부학적 변화를 예측하는 병리학적 프로세스를 나타내므로 많은 병리학을[24] 검출, 진단 및 특징짓는 데 중요합니다.
  • 뇌파도 – 또는 EEG; 및 두피 전극이 피질에서 뉴런의 평균 활동을 모니터링하는 이벤트 관련 전위의 유도체 기술.이 기술은 바늘 전극 및 염수 기반 전극과 같은 기록 시스템에 다양한 유형의 전극을 사용합니다.EEG는 정신 질환, 수면 장애, 생리학에 대한 조사를 가능하게 한다.뇌의 발달과 인지적 [25]관여를 감시할 수 있다.
  • 기능성 신경해부술– 골상학의 보다 복잡한 대응물입니다.일부 해부학적 마커의 표현은 신경 활동을 반영하기 위해 취해진다.예를 들어, 초기 유전자의 발현은 활발한 신경 활동에 의해 일어나는 것으로 생각된다.마찬가지로, 어떤 행동 과제 전에 2-디옥시글루코스를 주입하면 그 화학 물질의 해부학적 국재화가 뒤따를 수 있다; 그것은 전기적으로 활성화된 뉴런에 의해 흡수된다.
  • MEG – 자기 뇌조영술은 전자파 활동 측정을 통해 인간 뇌의 기능을 보여줍니다.뉴런 내에 흐르는 전류에 의해 만들어진 자기장을 측정하는 것은 실시간으로 인간의 다양한 기능과 관련된 뇌 활동을 밀리미터의 공간적 정확도로 식별합니다.임상의는 신경학적 장애를 평가하고 외과적 치료를 계획하는 데 도움이 되는 데이터를 비침습적으로 얻을 수 있습니다.

유전기술

  • QTL 매핑 – 일부 행동에서 유전자의 영향은 일부 종(대부분의 생쥐)의 근친교배종을 연구함으로써 통계적으로 추론할 수 있습니다.최근 많은 종, 특히 생쥐의 게놈 염기서열 분석이 이 기술을 촉진시켰다.
  • 선택적 번식 – 종종 생쥐를 교배된 균주 사이에서 선택적으로 번식시켜 재조합 선천성 균주를 만들 수 있습니다.이것은 DNA의 역할에 대한 더 강력한 추론을 가능하게 하기 위해 한 변종에서 파생된 DNA의 실험적인 흥미로운 범위를 다른 변종의 게놈에서 분리하기 위해 행해질 수 있다.
  • 유전자 공학 – 게놈은 실험적으로 조작될 수도 있습니다. 예를 들어 녹아웃 마우스는 특정 유전자를 결여하도록 조작될 수도 있고, 유전자는 보통 그렇게 하지 않는 변종에서 발현될 수도 있습니다.또한 첨단 기술은 조절 화학물질을 주입함으로써 유전자의 발현 또는 억제를 가능하게 할 수 있다.

기타 조사방법

계산 모델 - 컴퓨터를 사용하여 실제 문제를 만들어 솔루션을 [26]개발합니다.이 방법은 종종 컴퓨터 과학에 초점을 맞추고 있지만, 다른 연구 분야로 옮겨가기 시작했다.예를 들어, 심리학은 이러한 분야 중 하나이다.계산 모델은 심리학 연구자들이 신경계의 기능과 발달에 대한 이해를 높일 수 있게 해준다.방법의 예로는 뉴런, 네트워크 및 뇌 시스템의 모델링과 이론적 [27]분석이 있다.계산 방법에는 실험의 명확화, 가설 테스트, 새로운 통찰력 창출 등 다양한 역할이 있습니다.이 기술들은 생물학적 [28]심리학의 발전에 점점 더 큰 역할을 한다.

제한사항과 이점

서로 다른 조작에는 장점과 한계가 있습니다.수술, 전기충격 또는 신경독의 주요 결과로 파괴된 신경조직은 신체적 외상 마스크가 관심의 근본적인 신경생리학적 과정에서 변화하도록 결과를 혼란시킬 수 있다.때 쥐의 뇌의 뚜렷한 지역에 위치한 목적이 있는 병변을 만들기 위해 전해 프로브를 사용하여 예를 들어, 주변 조직: 그렇다면, 행동에서 변화를 실험 대상 post-surgery에 어느 정도로 뚜렷한 뇌 영역의 손상으로보다 주변 신경 조직에 큰 피해를 결과는 받을 수 있습니다.[29][30]대부분의 유전자 조작 기술은 [30]영구적인 것으로 여겨진다.예를 들어,[30] 특정 유전자는 식이요법으로 켜고 끌 수 있는 등 유전자 조작이 발달하면 일시적인 병변은 달성될 수 있다.약리학적 조작은 또한 약물이 [30]대사된 후 기능이 이전 상태로 돌아가기 때문에 특정 신경전달물질을 일시적으로 차단할 수 있게 한다.

토픽 영역

일반적으로, 행동 신경 과학자들은 비록 인간이 아닌 동물을 사용할 필요성에 의해 제한되기는 하지만, 학문적인 심리학자들과 유사한 주제와 문제들을 연구합니다.그 결과 행동신경과학 문헌의 대부분은 다음과 같은 다른 동물 모델 간에 공유되는 정신적 과정과 행동을 다루고 있습니다.

그러나 기술적 정교함이 증가하고 인간 피험자에게 적용될 수 있는 보다 정밀한 비침습적 방법이 개발됨에 따라 행동 신경 과학자는 다음과 같은 다른 고전적인 주제 영역에 기여하기 시작했습니다.

행동 신경 과학은 또한 임상 심리학과 생물학적 정신 병리학(이상 심리학으로도 알려져 있음)의 범위에 속하는 질병을 포함한 의학 장애에 대한 이해에 기여하는 강력한 역사를 가지고 있다.동물 모델이 모든 정신 질환에 대해 존재하는 것은 아니지만, 이 분야는 다음을 포함한 다양한 조건에 대한 중요한 치료 데이터를 제공해왔다.

  • 파킨슨병은 중추신경계의 퇴행성 질환으로 운동능력과 언어를 손상시키는 경우가 많다.
  • 헌팅턴병은 유전되는 희귀한 신경학적 질환으로 몸의 움직임과 협응력의 결여가 가장 명백한 증상이다.그것은 또한 많은 정신 능력과 성격의 일부 측면에도 영향을 미친다.
  • 알츠하이머는 65세 이상의 사람들에게서 발견되는 가장 흔한 신경퇴행성 질환으로 일상생활의 활동 저하와 함께 진행성 인지능력 저하, 신경정신학적 증상 또는 행동 변화에 의해 특징지어진다.
  • 임상 우울증, 일반적인 정신 질환으로, 지속적인 기분 저하, 일상 활동에 대한 흥미 상실, 즐거움을 경험할 수 있는 능력 저하가 특징입니다.
  • 정신분열증, 현실의 지각이나 표현에 장애가 있는 것으로 특징지어지는 정신질환을 설명하는 정신질환 진단으로, 가장 일반적으로 환청, 편집증 또는 기괴한 망상, 심각한 사회적 또는 직업적 기능 장애의 맥락에서 체계적이지 않은 말과 생각으로 나타난다.
  • 자폐증은 사회적 상호작용과 의사소통을 저해하고 제한적이고 반복적인 행동을 일으키는 뇌 발달 장애로, 이 모든 것이 아이가 3살이 되기 전에 시작된다.
  • 불안감, 인지적, 신체적, 감정적 및 행동적 구성요소로 특징지어지는 생리학적 상태.이러한 요소들이 결합되어 일반적으로 두려움, 우려 또는 걱정으로 인식되는 감정을 만듭니다.
  • 알코올 중독을 포함한 약물 남용

어워드

노벨상 수상자

다음의 노벨상 수상자들은 합리적으로 행동 신경과학자 또는 신경생물학자로 [by whom?]여겨질 수 있다.(이 목록은 거의 전적으로 신경해부학자 또는 신경생리학자인 승자는 제외됩니다. 즉, 행동적 또는 신경생물학적 변수를 측정하지 않은 승자는 제외됩니다.)

카블리 신경과학상

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레퍼런스

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이 오디오 파일은 2006년 12월 18일(2006-12-18) 이 문서의 개정판에서 작성되었으며 이후 편집 내용은 반영되지 않습니다.
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