Khoa học thần kinh (hay neurobiology) là nghiên cứu khoa học về hệ thần kinh. Nó là một ngành khoa học đa ngành, liên quan đến giải phẫu học, sinh hóa học, sinh học phân tử và sinh lý học của nơ-ron và mạch thần kinh. Nó cũng dựa trên các lĩnh vực khác, với sự rõ ràng nhất là dược học, tâm lý học và y học.
Phạm vi của khoa học thần kinh đã được mở rộng theo thời gian để bao gồm các cách tiếp cận khác nhau được sử dụng để nghiên cứu khía cạnh phân tử, tế bào, phát triển, cấu trúc, chức năng, tiến hóa, tính toán, tâm lý xã hội và y học của hệ thần kinh. Khoa học thần kinh cũng đã làm nổi lên các nguyên tắc khác như neuroeducation, neuroethics và thần kinh thần kinh. Các kỹ thuật được sử dụng bởi các nhà thần kinh học cũng đã mở rộng rất lớn từ các nghiên cứu tế bào phân tử và tế bào của các nơ-ron cá nhân đến việc hình ảnh các tác động cảm giác và động cơ trong não. Những tiến bộ lý thuyết gần đây về khoa học thần kinh cũng đã được hỗ trợ bởi nghiên cứu các mạng thần kinh.
Theo kết quả của ngày càng nhiều các nhà khoa học nghiên cứu hệ thống thần kinh, một số tổ chức khoa học thần kinh nổi bật đã được hình thành để cung cấp một diễn đàn cho tất cả các nhà thần kinh học và nhà giáo dục. Ví dụ Tổ chức Nghiên cứu não Quốc tế được thành lập vào năm 1960, Hiệp hội Hóa học Thần kinh Quốc tế năm 1963, Hiệp hội Não và Hành vi Châu Âu năm 1968, Hiệp hội Khoa học Thần kinh năm 1969
Lịch sử
Minh họa từ Grey’s Anatomy (1918) về một cái nhìn ngang của bộ não con người, bao gồm các vùng hippocampus giữa các tính năng thần kinh học khác
Nghiên cứu sớm nhất về hệ thần kinh ngày xưa đến với Ai Cập cổ đại. Trepanation, thực hành phẫu thuật của một trong hai khoan hoặc cạo một lỗ vào hộp sọ với mục đích chữa đau đầu hoặc rối loạn tâm thần, hoặc giảm áp lực sọ, lần đầu tiên được ghi lại trong thời kỳ đồ đá mới. Các bản thảo năm 1700 TCN chỉ ra rằng người Ai Cập có một số kiến thức về các triệu chứng tổn thương não
Quan điểm ban đầu về chức năng của não coi nó là một “nhồi sọ” của các loại. Ở Ai Cập, từ cuối Trung Quốc trở đi, não được thường xuyên loại bỏ để chuẩn bị cho ướp xác. Người ta tin rằng vào thời điểm đó trái tim là chỗ ngồi của trí thông minh. Theo Herodotus, bước đầu ướp xác là “lấy một miếng sắt uốn cong, và kéo nó ra khỏi lỗ mũi, để thoát khỏi một phần, trong khi hộp sọ được dọn dẹp phần còn lại bằng cách rửa bằng ma túy. “
Quan điểm cho rằng trái tim là nguồn gốc của ý thức đã không bị thách thức cho đến thời của bác sĩ Hy Lạp Hippocrates. Ông tin rằng não không chỉ liên quan đến cảm giác – vì hầu hết các cơ quan chuyên biệt (ví dụ như mắt, tai, lưỡi) đều nằm ở đầu gần não – nhưng cũng là nơi có trí thông minh. Plato cũng suy đoán rằng não là chỗ ngồi của phần hợp lý của linh hồn . Aristotle, tuy nhiên, tin rằng trái tim là trung tâm của trí thông minh và não điều chỉnh lượng nhiệt từ tim. Quan điểm này được chấp nhận rộng rãi cho đến khi bác sĩ Roman Galen, một tín đồ của Hippocrates và bác sĩ của Roman Gladiator, quan sát thấy rằng các bệnh nhân của ông ta bị mất năng lực trí tuệ khi họ bị tổn thương não.
Abulcasis, Averroes, Avicenna, Avenzoar, và Maimonides, hoạt động trong thế giới Hồi giáo Trung cổ, mô tả một số vấn đề y tế liên quan đến não. Trong thời Phục hưng Châu Âu, Vesalius (1514-1564), René Descartes (1596-1650), và Thomas Willis (1621-1675) cũng có nhiều đóng góp cho khoa học thần kinh.
Trong nửa đầu của thế kỷ 19, Jean Pierre Flourens đi tiên phong trong việc thực hiện các tổn thương cục bộ của não trong động vật sống mô tả ảnh hưởng của chúng lên động cơ, nhạy cảm và hành vi. Các nghiên cứu về bộ não trở nên phức tạp hơn sau khi phát minh ra kính hiển vi và sự phát triển của một thủ thuật nhuộm bằng Camillo Golgi trong những năm cuối của những năm 1890. Thủ tục sử dụng một muối bạc cromat để lộ cấu trúc phức tạp của các nơ-ron cá nhân. Kỹ thuật của ông đã được Santiago Ramón y Cajal sử dụng và dẫn đến sự hình thành học thuyết thần kinh, giả thuyết rằng đơn vị chức năng của não là thần kinh. Golgi và Ramón y Cajal đã chia sẻ giải Nobel về Sinh lý học hoặc Y học vào năm 1906 vì những quan sát, mô tả và phân loại nơ-ron trong não của họ. Trong khi tác phẩm tiên phong của Luigi Galvani vào cuối những năm 1700 đã đặt ra giai đoạn nghiên cứu tính kích thích điện của cơ và nơ-ron, vào cuối thế kỷ 19 Emil du Bois-Reymond, Johannes Peter Müller và Hermann von Helmholtz đã chứng minh rằng kích thích điện các nơ-ron thần kinh dự đoán ảnh hưởng đến các trạng thái điện của các nơ-ron lân cận, và Richard Caton tìm ra các hiện tượng điện trong bán cầu não của thỏ và khỉ.
Cùng với nghiên cứu này, làm việc với các bệnh nhân bị tổn thương não do Paul Broca gợi ý rằng một số vùng não nhất định chịu trách nhiệm về một số chức năng nhất định. Vào thời điểm đó, những phát hiện của Broca được xem như một sự xác nhận lý thuyết của Franz Joseph Gall rằng ngôn ngữ được bản địa hoá và các chức năng tâm lý nhất định đã được bản địa hoá trong các khu vực cụ thể của vỏ não. Nội địa hoá giả thuyết chức năng được hỗ trợ bởi các quan sát bệnh nhân động kinh do John Hughlings Jackson, người đã đưa ra một cách chính xác sự tổ chức của vỏ động cơ bằng cách theo dõi sự tiến triển của động kinh qua cơ thể. Carl Wernicke tiếp tục phát triển lý thuyết về chuyên môn hóa các cấu trúc não đặc biệt trong việc hiểu và sản xuất ngôn ngữ. Nghiên cứu hiện đại thông qua các kỹ thuật chụp ảnh thần kinh, vẫn sử dụng bản đồ giải phẫu học của não Brodmann (xem nghiên cứu về cấu trúc tế bào) từ thời đại này để tiếp tục cho thấy các vùng riêng biệt của vỏ não được kích hoạt trong việc thực hiện các công việc cụ thể .
Trong thế kỷ 20, khoa học thần kinh bắt đầu được công nhận là một ngành học riêng biệt, chứ không phải là các nghiên cứu về hệ thần kinh trong các ngành khác. Eric Kandel và các cộng tác viên đã trích dẫn David Rioch, Francis O. Schmitt, và Stephen Kuffler đã đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập lĩnh vực này.Rioch có nguồn gốc từ việc tích hợp các nghiên cứu về giải phẫu học và sinh lý học với tâm thần học lâm sàng tại Viện Nghiên cứu Quân đội Walter Reed, bắt đầu từ những năm 1950. Trong cùng thời kỳ đó, Schmitt đã thành lập một chương trình nghiên cứu thần kinh học thuộc Bộ Sinh học thuộc Viện Công nghệ Massachusetts, đưa các sinh vật học, hóa học, vật lý và toán học. Bộ phận thần kinh học tự do đầu tiên (sau đó gọi là Psychobiology) được thành lập vào năm 1964 tại Đại học California, Irvine của James L. McGaugh, sau đó là Khoa Sinh học Thần kinh học tại Trường Y Harvard, được thành lập vào năm 1966 bởi Stephen Kuffler.
Sự hiểu biết về nơ-ron và chức năng hệ thần kinh ngày càng trở nên chính xác và phân tử trong thế kỷ 20. Ví dụ, vào năm 1952, Alan Lloyd Hodgkin và Andrew Huxley trình bày mô hình toán học để truyền các tín hiệu điện trong nơ-ron của sợi trục thần kinh của mực, và chúng được gọi là “tiềm năng hành động”, và chúng được bắt đầu và truyền bá như thế nào Mô hình Hodgkin-Huxley. Trong những năm 1961-1962, Richard FitzHugh và J. Nagumo đã đơn giản hoá Hodgkin-Huxley, trong cái được gọi là mô hình FitzHugh-Nagumo. Năm 1962, Bernard Katz đã mô phỏng sự dẫn truyền thần kinh qua không gian giữa các nơron gọi là khớp thần kinh. Bắt đầu từ năm 1966, Eric Kandel và các cộng tác viên đã kiểm tra những thay đổi sinh học ở nơ-ron liên quan đến học tập và bộ nhớ trong Aplysia. Năm 1981, Catherine Morris và Harold Lecar kết hợp các mô hình này trong mô hình Morris-Lecar. Công việc định lượng ngày càng làm tăng số lượng mô hình nơ-ron sinh học.