La neurociencia es el estudio científico del sistema nervioso (el cerebro , la médula espinal y el sistema nervioso periférico ), sus funciones y trastornos. [1] [2] [3] Es una ciencia multidisciplinaria que combina fisiología , anatomía , biología molecular , biología del desarrollo , citología , psicología , física , informática , química , medicina , estadística y modelación matemática para comprender los aspectos fundamentales y emergentes. Propiedades de las neuronas , la glía y los circuitos neuronales . [4] [5] [6] [7] [8] La comprensión de las bases biológicas del aprendizaje , la memoria , el comportamiento , la percepción y la conciencia ha sido descrita por Eric Kandel como el "desafío épico" de las ciencias biológicas . [9]
El alcance de la neurociencia se ha ampliado con el tiempo para incluir diferentes enfoques utilizados para estudiar el sistema nervioso a diferentes escalas. Las técnicas utilizadas por los neurocientíficos se han expandido enormemente, desde estudios moleculares y celulares de neuronas individuales hasta imágenes de tareas sensoriales , motoras y cognitivas en el cerebro.
El estudio más antiguo del sistema nervioso se remonta al antiguo Egipto . La trepanación , la práctica quirúrgica de perforar o raspar un agujero en el cráneo con el fin de curar lesiones en la cabeza o trastornos mentales , o aliviar la presión craneal, se registró por primera vez durante el período Neolítico . Manuscritos que datan del año 1700 a. C. indican que los egipcios tenían cierto conocimiento sobre los síntomas del daño cerebral . [10]
Las primeras opiniones sobre la función del cerebro lo consideraban una especie de "relleno craneal". En Egipto , desde finales del Imperio Medio en adelante, el cerebro se extraía periódicamente en preparación para la momificación . En aquella época se creía que el corazón era la sede de la inteligencia. Según Heródoto , el primer paso de la momificación era "tomar un trozo de hierro torcido y con él extraer el cerebro a través de las fosas nasales, eliminando así una parte, mientras que el cráneo se limpia del resto enjuagándolo con drogas". " [11]
La opinión de que el corazón era la fuente de la conciencia no fue cuestionada hasta la época del médico griego Hipócrates . Creía que el cerebro no sólo estaba involucrado con las sensaciones, ya que la mayoría de los órganos especializados (por ejemplo, ojos, oídos, lengua) están ubicados en la cabeza, cerca del cerebro, sino que también era la sede de la inteligencia. [12] Platón también especuló que el cerebro era el asiento de la parte racional del alma. [13] Aristóteles , sin embargo, creía que el corazón era el centro de la inteligencia y que el cerebro regulaba la cantidad de calor del corazón. [14] Este punto de vista fue generalmente aceptado hasta que el médico romano Galeno , seguidor de Hipócrates y médico de los gladiadores romanos , observó que sus pacientes perdían sus facultades mentales cuando habían sufrido daños en el cerebro. [15]
Abulcasis , Averroes , Avicena , Avenzoar y Maimónides , activos en el mundo musulmán medieval, describieron una serie de problemas médicos relacionados con el cerebro. En la Europa del Renacimiento , Vesalio (1514-1564), René Descartes (1596-1650), Thomas Willis (1621-1675) y Jan Swammerdam (1637-1680) también hicieron varias contribuciones a la neurociencia.
El trabajo pionero de Luigi Galvani a finales del siglo XVIII sentó las bases para el estudio de la excitabilidad eléctrica de músculos y neuronas. En 1843 Emil du Bois-Reymond demostró la naturaleza eléctrica de la señal nerviosa, [16] cuya velocidad procedió a medir Hermann von Helmholtz , [17] y en 1875 Richard Caton encontró fenómenos eléctricos en los hemisferios cerebrales de conejos y monos. [18] Adolf Beck publicó en 1890 observaciones similares de la actividad eléctrica espontánea del cerebro de conejos y perros. [19] Los estudios del cerebro se volvieron más sofisticados después de la invención del microscopio y el desarrollo de un procedimiento de tinción por Camillo Golgi a finales de la década de 1890. El procedimiento utilizó una sal de cromato de plata para revelar las intrincadas estructuras de neuronas individuales . Su técnica fue utilizada por Santiago Ramón y Cajal y condujo a la formación de la doctrina de la neurona , la hipótesis de que la unidad funcional del cerebro es la neurona. [20] Golgi y Ramón y Cajal compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1906 por sus extensas observaciones, descripciones y categorizaciones de las neuronas en todo el cerebro.
Paralelamente a estas investigaciones, en 1815 Jean Pierre Flourens indujo lesiones cerebrales localizadas en animales vivos para observar sus efectos sobre la motricidad, la sensibilidad y el comportamiento. El trabajo de Marc Dax en 1836 y Paul Broca en 1865 con pacientes con daño cerebral sugirió que ciertas regiones del cerebro eran responsables de ciertas funciones. En ese momento, estos hallazgos fueron vistos como una confirmación de la teoría de Franz Joseph Gall de que el lenguaje estaba localizado y que ciertas funciones psicológicas estaban localizadas en áreas específicas de la corteza cerebral . [21] [22] La hipótesis de la localización de la función fue respaldada por observaciones de pacientes epilépticos realizadas por John Hughlings Jackson , quien infirió correctamente la organización de la corteza motora observando la progresión de las convulsiones a través del cuerpo. Carl Wernicke desarrolló además la teoría de la especialización de estructuras cerebrales específicas en la comprensión y producción del lenguaje. La investigación moderna, mediante técnicas de neuroimagen , todavía utiliza el mapa citoarquitectónico cerebral de Brodmann (refiriéndose al estudio de la estructura celular ), definiciones anatómicas de esta época para seguir demostrando que distintas áreas de la corteza se activan en la ejecución de tareas específicas. [23]
Durante el siglo XX, la neurociencia comenzó a ser reconocida como una disciplina académica distinta por derecho propio, en lugar de estudios del sistema nervioso dentro de otras disciplinas. Eric Kandel y sus colaboradores han citado a David Rioch , Francis O. Schmitt y Stephen Kuffler por haber desempeñado papeles críticos en el establecimiento de este campo. [24] Rioch originó la integración de la investigación anatómica y fisiológica básica con la psiquiatría clínica en el Instituto de Investigación del Ejército Walter Reed , a partir de la década de 1950. Durante el mismo período, Schmitt estableció un programa de investigación en neurociencia dentro del Departamento de Biología del Instituto Tecnológico de Massachusetts , que reúne biología, química, física y matemáticas. El primer departamento independiente de neurociencia (entonces llamado Psicobiología) fue fundado en 1964 en la Universidad de California, Irvine, por James L. McGaugh . [25] A esto le siguió el Departamento de Neurobiología de la Facultad de Medicina de Harvard , que fue fundado en 1966 por Stephen Kuffler. [26]
En el proceso de tratamiento de la epilepsia , Wilder Penfield elaboró mapas de la ubicación de diversas funciones (motoras, sensoriales, de memoria, visuales) en el cerebro. [27] [28] Resumió sus hallazgos en un libro de 1950 llamado The Cerebral Cortex of Man . [29] Wilder Penfield y sus co-investigadores Edwin Boldrey y Theodore Rasmussen son considerados los creadores del homúnculo cortical . [30]
La comprensión de las neuronas y del funcionamiento del sistema nervioso se volvió cada vez más precisa y molecular durante el siglo XX. Por ejemplo, en 1952, Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley presentaron un modelo matemático para la transmisión de señales eléctricas en las neuronas del axón gigante de un calamar, al que llamaron " potenciales de acción ", y cómo se inician y propagan, conocido como El modelo Hodgkin-Huxley . En 1961-1962, Richard FitzHugh y J. Nagumo simplificaron Hodgkin-Huxley, en lo que se denomina modelo de FitzHugh-Nagumo . En 1962, Bernard Katz modeló la neurotransmisión a través del espacio entre neuronas conocido como sinapsis . A partir de 1966, Eric Kandel y sus colaboradores examinaron los cambios bioquímicos en las neuronas asociadas con el aprendizaje y el almacenamiento de la memoria en Aplysia . En 1981, Catherine Morris y Harold Lecar combinaron estos modelos en el modelo Morris-Lecar . Este trabajo cada vez más cuantitativo dio lugar a numerosos modelos de neuronas biológicas y modelos de computación neuronal .
Como resultado del creciente interés por el sistema nervioso, se han formado varias organizaciones de neurociencia destacadas para proporcionar un foro a todos los neurocientíficos durante el siglo XX. Por ejemplo, la Organización Internacional de Investigación del Cerebro se fundó en 1961, [31] la Sociedad Internacional de Neuroquímica en 1963, [32] la Sociedad Europea del Cerebro y el Comportamiento en 1968, [33] y la Sociedad de Neurociencia en 1969. [34] Recientemente, la aplicación de los resultados de la investigación en neurociencia también ha dado lugar a disciplinas aplicadas como la neuroeconomía , [35] la neuroeducación , [36] la neuroética , [37] y el neuroderecho . [38]
Con el tiempo, la investigación del cerebro ha pasado por fases filosóficas, experimentales y teóricas, y se prevé que el trabajo sobre implantes neuronales y simulación cerebral será importante en el futuro. [39]
El estudio científico del sistema nervioso aumentó significativamente durante la segunda mitad del siglo XX, principalmente debido a los avances en biología molecular , electrofisiología y neurociencia computacional . Esto ha permitido a los neurocientíficos estudiar el sistema nervioso en todos sus aspectos: cómo está estructurado, cómo funciona, cómo se desarrolla, cómo funciona mal y cómo se puede cambiar.
Por ejemplo, ahora es posible comprender con mucho detalle los complejos procesos que ocurren dentro de una sola neurona . Las neuronas son células especializadas para la comunicación. Son capaces de comunicarse con neuronas y otros tipos de células a través de uniones especializadas llamadas sinapsis , en las que se pueden transmitir señales eléctricas o electroquímicas de una célula a otra. Muchas neuronas extruyen un filamento largo y delgado de axoplasma llamado axón , que puede extenderse a partes distantes del cuerpo y es capaz de transportar rápidamente señales eléctricas, influyendo en la actividad de otras neuronas, músculos o glándulas en sus puntos terminales. Un sistema nervioso surge del conjunto de neuronas que están conectadas entre sí en circuitos y redes neuronales .
El sistema nervioso de los vertebrados se puede dividir en dos partes: el sistema nervioso central (definido como el cerebro y la médula espinal ) y el sistema nervioso periférico . En muchas especies, incluidos todos los vertebrados, el sistema nervioso es el sistema de órganos más complejo del cuerpo, y la mayor parte de la complejidad reside en el cerebro. Sólo el cerebro humano contiene alrededor de cien mil millones de neuronas y cien billones de sinapsis; consta de miles de subestructuras distinguibles, conectadas entre sí en redes sinápticas cuyas complejidades apenas han comenzado a desentrañarse. Al menos uno de cada tres de los aproximadamente 20.000 genes que pertenecen al genoma humano se expresa principalmente en el cerebro. [40]
Debido al alto grado de plasticidad del cerebro humano, la estructura de sus sinapsis y sus funciones resultantes cambian a lo largo de la vida. [41]
Dar sentido a la complejidad dinámica del sistema nervioso es un desafío de investigación formidable. En última instancia, a los neurocientíficos les gustaría comprender todos los aspectos del sistema nervioso, incluido cómo funciona, cómo se desarrolla, cómo funciona mal y cómo se puede alterar o reparar. Por lo tanto, el análisis del sistema nervioso se realiza en múltiples niveles, que van desde los niveles molecular y celular hasta los sistemas y los niveles cognitivos. Los temas específicos que forman el foco principal de la investigación cambian con el tiempo, impulsados por una base de conocimiento en constante expansión y la disponibilidad de métodos técnicos cada vez más sofisticados. Las mejoras en la tecnología han sido los principales impulsores del progreso. Los avances en microscopía electrónica , informática , electrónica , neuroimagen funcional y genética y genómica han sido importantes impulsores del progreso.
Los avances en la clasificación de las células cerebrales han sido posibles gracias al registro electrofisiológico, la secuenciación genética unicelular y la microscopía de alta calidad, que se han combinado en un único método llamado secuenciación por parches en el que los tres métodos se aplican simultáneamente utilizando herramientas en miniatura. [42] La eficiencia de este método y las grandes cantidades de datos que se generan han permitido a los investigadores sacar algunas conclusiones generales sobre los tipos de células; por ejemplo, que el cerebro humano y el del ratón tienen versiones diferentes de fundamentalmente los mismos tipos de células. [43]
Las cuestiones básicas abordadas en la neurociencia molecular incluyen los mecanismos mediante los cuales las neuronas expresan y responden a señales moleculares y cómo los axones forman patrones de conectividad complejos. En este nivel se utilizan herramientas de la biología molecular y la genética para comprender cómo se desarrollan las neuronas y cómo los cambios genéticos afectan las funciones biológicas. [44] La morfología , la identidad molecular y las características fisiológicas de las neuronas y cómo se relacionan con diferentes tipos de comportamiento también son de considerable interés. [45]
Las preguntas abordadas en la neurociencia celular incluyen los mecanismos de cómo las neuronas procesan las señales fisiológica y electroquímicamente. Estas preguntas incluyen cómo las neuritas y los somas procesan las señales y cómo se utilizan los neurotransmisores y las señales eléctricas para procesar la información en una neurona. Las neuritas son extensiones delgadas de un cuerpo celular neuronal , que consisten en dendritas (especializadas para recibir entradas sinápticas de otras neuronas) y axones (especializados en conducir impulsos nerviosos llamados potenciales de acción ). Los somas son los cuerpos celulares de las neuronas y contienen el núcleo. [46]
Otra área importante de la neurociencia celular es la investigación del desarrollo del sistema nervioso . [47] Las preguntas incluyen el patrón y la regionalización del sistema nervioso, el desarrollo axonal y dendrítico, las interacciones tróficas , la formación de sinapsis y la implicación de las fractonas en las células madre neurales , [48] [49] la diferenciación de neuronas y glía ( neurogénesis y gliogénesis ) . y migración neuronal . [50]
El modelado neurogenético computacional se ocupa del desarrollo de modelos neuronales dinámicos para modelar funciones cerebrales con respecto a genes e interacciones dinámicas entre genes, a nivel celular (CNGM también se puede utilizar para modelar sistemas neuronales). [51]
La investigación en neurociencia de sistemas se centra en la arquitectura estructural y funcional del cerebro humano en desarrollo y las funciones de las redes cerebrales a gran escala , o sistemas funcionalmente conectados dentro del cerebro. Además del desarrollo del cerebro, la neurociencia de sistemas también se centra en cómo la estructura y función del cerebro permite o restringe el procesamiento de información sensorial, utilizando modelos mentales aprendidos del mundo, para motivar el comportamiento.
Las cuestiones de la neurociencia de sistemas incluyen cómo se forman y utilizan los circuitos neuronales anatómica y fisiológicamente para producir funciones como reflejos , integración multisensorial , coordinación motora , ritmos circadianos , respuestas emocionales , aprendizaje y memoria . [52] En otras palabras, esta área de investigación estudia cómo se crean y transforman las conexiones en el cerebro, y el efecto que tiene sobre la sensación, el movimiento, la atención, el control inhibitorio, la toma de decisiones, el razonamiento, la formación de la memoria, la recompensa y la recompensa de los seres humanos. Regulación emocional. [53]
Las áreas específicas de interés para el campo incluyen observaciones de cómo la estructura de los circuitos neuronales afecta la adquisición de habilidades, cómo se desarrollan y cambian regiones especializadas del cerebro ( neuroplasticidad ) y el desarrollo de atlas cerebrales o diagramas de cableado de cerebros individuales en desarrollo. [54]
Los campos relacionados de la neuroetología y la neuropsicología abordan la cuestión de cómo los sustratos neuronales subyacen a comportamientos animales y humanos específicos . [55] La neuroendocrinología y la psiconeuroinmunología examinan las interacciones entre el sistema nervioso y los sistemas endocrino e inmunológico , respectivamente. [56] A pesar de muchos avances, la forma en que las redes de neuronas realizan procesos cognitivos y comportamientos complejos aún no se comprende bien. [57]
La neurociencia cognitiva aborda las cuestiones de cómo los circuitos neuronales producen las funciones psicológicas . La aparición de nuevas y poderosas técnicas de medición como la neuroimagen (p. ej., fMRI , PET , SPECT ), EEG , MEG , electrofisiología , optogenética y análisis genético humano, combinadas con sofisticadas técnicas experimentales de la psicología cognitiva , permite a los neurocientíficos y psicólogos abordar cuestiones abstractas como, por ejemplo, cómo la cognición y la emoción se asignan a sustratos neuronales específicos. Aunque muchos estudios todavía mantienen una postura reduccionista que busca las bases neurobiológicas de los fenómenos cognitivos, investigaciones recientes muestran que existe una interacción interesante entre los hallazgos neurocientíficos y la investigación conceptual, que solicita e integra ambas perspectivas. Por ejemplo, la investigación en neurociencia sobre la empatía solicitó un interesante debate interdisciplinario que involucraba filosofía, psicología y psicopatología. [58] Además, la identificación neurocientífica de múltiples sistemas de memoria relacionados con diferentes áreas del cerebro ha desafiado la idea de la memoria como una reproducción literal del pasado, apoyando una visión de la memoria como un proceso generativo, constructivo y dinámico. [59] [60]
La neurociencia también está aliada de las ciencias sociales y del comportamiento , así como de los nacientes campos interdisciplinarios. Ejemplos de tales alianzas incluyen la neuroeconomía , la teoría de la decisión , la neurociencia social y el neuromarketing para abordar cuestiones complejas sobre las interacciones del cerebro con su entorno. Un estudio sobre las respuestas de los consumidores, por ejemplo, utiliza EEG para investigar correlatos neuronales asociados con el transporte narrativo en historias sobre eficiencia energética . [61]
Las preguntas en neurociencia computacional pueden abarcar una amplia gama de niveles de análisis tradicional, como el desarrollo , la estructura y las funciones cognitivas del cerebro. La investigación en este campo utiliza modelos matemáticos , análisis teóricos y simulación por computadora para describir y verificar neuronas y sistemas nerviosos biológicamente plausibles. Por ejemplo, los modelos de neuronas biológicas son descripciones matemáticas de neuronas con picos que pueden usarse para describir tanto el comportamiento de neuronas individuales como la dinámica de las redes neuronales . La neurociencia computacional a menudo se denomina neurociencia teórica.
Las nanopartículas en medicina son versátiles en el tratamiento de trastornos neurológicos y muestran resultados prometedores en la mediación del transporte de fármacos a través de la barrera hematoencefálica . [62] La implementación de nanopartículas en fármacos antiepilépticos mejora su eficacia médica al aumentar la biodisponibilidad en el torrente sanguíneo, además de ofrecer una medida de control en la concentración del tiempo de liberación. [62] Aunque las nanopartículas pueden ayudar a los fármacos terapéuticos ajustando las propiedades físicas para lograr efectos deseables, a menudo se producen aumentos involuntarios de la toxicidad en los ensayos preliminares de fármacos. [63] Además, la producción de nanomedicina para ensayos de fármacos supone un consumo económico, lo que dificulta el progreso en su implementación. Los modelos computacionales en nanoneurociencia brindan alternativas para estudiar la eficacia de los medicamentos basados en nanotecnología en trastornos neurológicos y al mismo tiempo mitigan los posibles efectos secundarios y los costos de desarrollo. [62]
Los nanomateriales a menudo operan en escalas de longitud entre los regímenes clásico y cuántico . [64] Debido a las incertidumbres asociadas en las escalas de longitud en las que operan los nanomateriales, es difícil predecir su comportamiento antes de los estudios in vivo. [62] Clásicamente, los procesos físicos que ocurren a través de las neuronas son análogos a los circuitos eléctricos. Los diseñadores se centran en este tipo de analogías y modelan la actividad cerebral como un circuito neuronal. [65] El éxito en el modelado computacional de neuronas ha llevado al desarrollo de modelos estereoquímicos que predicen con precisión las sinapsis basadas en receptores de acetilcolina que operan en escalas de tiempo de microsegundos. [sesenta y cinco]
Las nanoagujas ultrafinas para manipulaciones celulares son más delgadas que los nanotubos de carbono de pared simple más pequeños . La química cuántica computacional [66] se utiliza para diseñar nanomateriales ultrafinos con estructuras altamente simétricas para optimizar la geometría, la reactividad y la estabilidad. [64]
El comportamiento de los nanomateriales está dominado por interacciones no enlazantes de largo alcance. [67] Los procesos electroquímicos que ocurren en todo el cerebro generan un campo eléctrico que puede afectar inadvertidamente el comportamiento de algunos nanomateriales. [64] Las simulaciones de dinámica molecular pueden mitigar la fase de desarrollo de nanomateriales, así como prevenir la toxicidad neuronal de los nanomateriales después de ensayos clínicos in vivo. [63] Las pruebas de nanomateriales mediante dinámica molecular optimizan las características de los nanomateriales con fines terapéuticos al probar diferentes condiciones ambientales, fabricaciones de formas de nanomateriales, propiedades de la superficie de los nanomateriales, etc., sin la necesidad de experimentación in vivo. [68] La flexibilidad en las simulaciones dinámicas moleculares permite a los médicos personalizar el tratamiento. Los datos relacionados con nanopartículas procedentes de la nanoinformática traslacional vinculan datos neurológicos específicos del paciente para predecir la respuesta al tratamiento. [67]
Neurología, psiquiatría, neurocirugía, psicocirugía, anestesiología y analgésica , neuropatología, neurorradiología , oftalmología , otorrinolaringología , neurofisiología clínica , medicina de las adicciones y medicina del sueño son algunas especialidades médicas que abordan específicamente las enfermedades del sistema nervioso. Estos términos también se refieren a disciplinas clínicas que involucran el diagnóstico y tratamiento de estas enfermedades. [69]
La neurología trabaja con enfermedades del sistema nervioso central y periférico, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y el accidente cerebrovascular , y su tratamiento médico. La psiquiatría se centra en los trastornos afectivos , conductuales, cognitivos y perceptivos . La anestesiología se centra en la percepción del dolor y la alteración farmacológica de la conciencia. La neuropatología se centra en la clasificación y los mecanismos patogénicos subyacentes de las enfermedades musculares y del sistema nervioso central y periférico, con énfasis en las alteraciones morfológicas, microscópicas y químicamente observables. La neurocirugía y la psicocirugía trabajan principalmente con el tratamiento quirúrgico de enfermedades del sistema nervioso central y periférico. [70]
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Recientemente, los límites entre las distintas especialidades se han desdibujado, ya que todas ellas están influenciadas por la investigación básica en neurociencia. Por ejemplo, las imágenes cerebrales permiten una visión biológica objetiva de las enfermedades mentales, lo que puede conducir a un diagnóstico más rápido, un pronóstico más preciso y un mejor seguimiento del progreso del paciente a lo largo del tiempo. [71]
La neurociencia integrativa describe el esfuerzo por combinar modelos e información de múltiples niveles de investigación para desarrollar un modelo coherente del sistema nervioso. Por ejemplo, las imágenes cerebrales junto con modelos numéricos fisiológicos y teorías de mecanismos fundamentales pueden arrojar luz sobre los trastornos psiquiátricos. [72]
Otra área importante de la investigación traslacional son las interfaces cerebro-computadora, o máquinas que pueden comunicarse e influir en el cerebro. Actualmente se están investigando las interfaces cerebro-computadora (BCI) por su potencial para reparar sistemas neuronales y restaurar ciertas funciones cognitivas. [73] Sin embargo, es necesario abordar algunas consideraciones éticas antes de aceptarlas. [74] [75]
Las actividades modernas de educación e investigación en neurociencia se pueden clasificar de manera muy aproximada en las siguientes ramas principales, según el tema y la escala del sistema en examen, así como los distintos enfoques experimentales o curriculares. Sin embargo, los neurocientíficos individuales a menudo trabajan en preguntas que abarcan varios subcampos distintos.
La organización profesional de neurociencia más grande es la Sociedad de Neurociencia (SFN), que tiene su sede en los Estados Unidos pero incluye muchos miembros de otros países. Desde su fundación en 1969, la SFN ha crecido de manera constante: en 2010 contaba con 40.290 miembros de 83 países. [102] Las reuniones anuales, que se celebran cada año en una ciudad estadounidense diferente, atraen la asistencia de investigadores, becarios posdoctorales, estudiantes de posgrado y estudiantes universitarios, así como de instituciones educativas, agencias de financiación, editoriales y cientos de empresas que suministran productos utilizados en la investigación. .
Otras organizaciones importantes dedicadas a la neurociencia incluyen la Organización Internacional de Investigación del Cerebro (IBRO), que celebra sus reuniones en un país de una parte diferente del mundo cada año, y la Federación de Sociedades Europeas de Neurociencia (FENS), que celebra una reunión en un ciudad europea diferente cada dos años. FENS comprende un conjunto de 32 organizaciones a nivel nacional, incluida la Asociación Británica de Neurociencia , la Sociedad Alemana de Neurociencia ( Neurowissenschaftliche Gesellschaft ) y la Société des Neurosciences francesa . [103] La primera Sociedad Nacional de Honor en Neurociencia, Nu Rho Psi , se fundó en 2006. También existen numerosas sociedades juveniles de neurociencia que apoyan a estudiantes universitarios, graduados e investigadores que inician su carrera, como Simply Neuroscience [104] y Project Encephalon. [105]
En 2013, se anunció la Iniciativa BRAIN en Estados Unidos. La Iniciativa Internacional del Cerebro [106] fue creada en 2017, [107] actualmente integrada por más de siete iniciativas de investigación del cerebro a nivel nacional (EE.UU., Europa , Instituto Allen , Japón , China , Australia, [108] Canadá, [109] Corea , [110] e Israel [111] ) [112] que abarcan cuatro continentes.
Además de realizar investigaciones tradicionales en entornos de laboratorio, los neurocientíficos también han participado en la promoción de la conciencia y el conocimiento sobre el sistema nervioso entre el público en general y los funcionarios gubernamentales. Estas promociones han sido realizadas tanto por neurocientíficos individuales como por grandes organizaciones. Por ejemplo, neurocientíficos individuales han promovido la educación en neurociencia entre estudiantes jóvenes mediante la organización del International Brain Bee , que es una competencia académica para estudiantes de secundaria o secundaria de todo el mundo. [113] En los Estados Unidos, grandes organizaciones como la Sociedad de Neurociencia han promovido la educación en neurociencia mediante el desarrollo de un manual llamado Brain Facts, [114] colaborando con maestros de escuelas públicas para desarrollar conceptos básicos de neurociencia para maestros y estudiantes de K-12, [ 115] y copatrocina una campaña con la Fundación Dana llamada Brain Awareness Week para aumentar la conciencia pública sobre el progreso y los beneficios de la investigación del cerebro. [116] En Canadá, el CIHR Canadian National Brain Bee se lleva a cabo anualmente en la Universidad McMaster . [117]
Los educadores de neurociencia formaron la Facultad de Neurociencia de Pregrado (FUN) en 1992 para compartir las mejores prácticas y ofrecer premios de viaje para estudiantes universitarios que se presenten en las reuniones de la Sociedad de Neurociencia. [118]
Los neurocientíficos también han colaborado con otros expertos en educación para estudiar y perfeccionar técnicas educativas para optimizar el aprendizaje entre los estudiantes, un campo emergente llamado neurociencia educativa . [119] Las agencias federales de los Estados Unidos, como el Instituto Nacional de Salud (NIH) [120] y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), [121] también han financiado investigaciones relacionadas con las mejores prácticas en la enseñanza y el aprendizaje de conceptos de neurociencia. .
La ingeniería neuromórfica es una rama de la neurociencia que se ocupa de la creación de modelos físicos funcionales de neuronas con fines de computación útiles. Las propiedades computacionales emergentes de las computadoras neuromórficas son fundamentalmente diferentes de las computadoras convencionales en el sentido de que son un sistema complejo y que los componentes computacionales están interrelacionados sin ningún procesador central. [122]
Un ejemplo de tal computadora es la supercomputadora SpiNNaker . [123]
Los sensores también pueden volverse inteligentes con tecnología neuromórfica. Un ejemplo de esto es BrainScaleS (Computación multiescala inspirada en el cerebro en sistemas híbridos neuromórficos) de Event Camera , una supercomputadora neuromórfica analógica híbrida ubicada en la Universidad de Heidelberg en Alemania. Fue desarrollado como parte de la plataforma de computación neuromórfica del Human Brain Project y es el complemento de la supercomputadora SpiNNaker, que se basa en tecnología digital. La arquitectura utilizada en BrainScaleS imita las neuronas biológicas y sus conexiones a nivel físico; Además, dado que los componentes están hechos de silicio, estas neuronas modelo funcionan en promedio 864 veces (24 horas de tiempo real son 100 segundos en la simulación de la máquina) que sus contrapartes biológicas. [124]
Los avances recientes en la tecnología de microchips neuromórficos han llevado a un grupo de científicos a crear una neurona artificial que puede reemplazar a las neuronas reales en las enfermedades. [125] [126]
La última frontera de las ciencias biológicas –su desafío final– es comprender las bases biológicas de la conciencia y los procesos mentales mediante los cuales percibimos, actuamos, aprendemos y recordamos.
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