کارآموزی نوروساینس: جراحی مغز

معرفی رشته علوم اعصاب

علوم اعصاب (نوروساینس) رشته‌ای است که در آن، چگونگی عملکرد سیستم عصبی انسان (شامل مغز، نخاع و انشعابات آن‌ها)، نقش و وظایف اجزای این سیستم، تاثیر و کنترل آن روی اندام‌ها، ساختار و روند تکاملی-ترمیمی آن و عوامل ژنتیکی‌، بیوشیمیایی، فیزیولوژی و فارماکولوژی مرتبط با سیستم عصبی مورد مطالعه قرار می‌گیرند؛ علوم اعصاب در واقع یک علم بین رشته ای محسوب می‌شود که با سایر رشته‌ها مانند ریاضیات، زبان‌شناسی، مهندسی، علوم کامپیوتر، شیمی، فلسفه، روان‌شناسی و پزشکی از نزدیک همکاری می‌کند و ارتباط تنگاتنگی دارد.

تاریخچه

در دهه‌های اخیر، دانشمندان اکتشافات اساسی و مهمی در مورد نورون‌ها، مغز و سیستم عصبی مرکزی انجام داده‌اند. مصریان باستان فکر می کردند که جایگاه هوش در قلب است. به همین دلیل، درطی فرآیند مومیایی کردن، مغز را خارج می کنند اما قلب را در بدن باقی می‌گذاشتند.

یونانیان باستان از نخستین افرادی بودند که مغز را مطالعه کردند. آنها سعی در درک نقش مغز و نحوه عملکرد آن و توضیح اختلالات عصبی داشتند. طبق مقاله ای درScientific American ، ارسطو، فیلسوف یونانی، عقیده داشت که مغز مکانیسم خنک کننده خون است.

پیر پاول بروکا (1824-1880) پزشک، جراح و آناتومیست فرانسوی بود. او بر روی بیمارانی که آسیب مغزی داشتند پژوهش می‌کرد. وی نتیجه گرفت که مناطق مختلف مغز درگیر عملکردهای خاص هستند؛ با توجه به خدمات این دانشمند ارزنده بخشی از مغز نیز که مسئول تکلم و برخی عملکردهای دیگر است بروکا نام گرفته است. در قرن نوزدهم، فون همولتز، پزشک و فیزیکدان آلمانی، سرعتی را که سلولهای عصبی باعث ایجاد تکانه های الکتریکی می شوند، اندازه گیری کردند.

در اوایل قرن بیستم، رامان کاخال، آسیب شناس، بافت شناس و عصب شناس اسپانیایی، این فرضیه را مطرح کرد که نورون‌ها به منزله سلول‌های عصبی مستقل هستند. در سال 1906، گلژی و کاخال به دلیل طبقه بندی نورون‌ها در مغز، به طور مشترک جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کردند.

از دهه 1950، تحقیقات عصب شناسی مدرن گام های بزرگی برداشته و منجر به پیشرفت در معالجه سکته مغزی، ضایعات نخاعی، اختلالات شناختی و روانی، برخی بیماری‌های مهم سیستم عصبی همانند آلزایمز، پارکینسون، مولتیپل اسکلروز (MS) و … شده است.

تحولات و پیشرفت‌های علمی سبب شده است تا دانشمندان علوم اعصاب ساختار سیستم عصبی، عملکردها، تکوین، ناهنجاری‌ها و روش‌های تغییر و بهبود آن را بررسی و در بسیار موارد شناسایی کنند.

قدمت آکادمیک رشته

به طور نسبی علوم اعصاب یک رشته نوپا محسوب می‌شود. اگرچه این رشته سابقه طولانی در جهان ندارد اما در دو دهه اخیر پیشرفت‌های چشمگیری داشته و در برخی دانشگاه‌ها‌ی دنیا در همه مقاطع تحصیلیِ دانشگاهی (کارشناسی- کارشناسی ارشد- دکتری) دانشجو می‌پذیرد.

رشته علوم اعصاب در ایران نیز قدمتی 15 ساله دارد و در میان رشته‌های علوم پایه پزشکی جای می‌گیرد؛ سال 1387، برای نخستین بار در کشور، دانشگاه علوم پزشکی تهران به همراه چند دانشگاه علوم پزشکی بزرگ دیگر اولین دانشجویان رشته علوم اعصاب را در مقطع دکتری تخصصی PhD پذیرش نمود. همچنان نیز پذیرش دانشجویان علوم اعصاب در ایران فقط در مقطع دکتری صورت می‌گیرد؛ بدین سبب داوطلبان کنکور دکتری علوم اعصاب از طیف گسترده ای از فارغ التحصیلان رشته‌های مختلف وزارت علوم و وزارت بهداشت هستند.

رشته علوم شناختی-گرایش اعصاب (زیرمجموعه وزارت علوم) نزدیکترین رشته به علوم اعصاب می‌باشد هرچند تفاوت‌های بارزی هم دارند، اما به طور کلی رشته علوم اعصاب نگاه ویژه‌تری به بُعد بالین دارد.

زیرشاخه‌ها و کاربردهای رشته علوم اعصاب

• علوم اعصاب بالینی: متخصصان حوزه بالین، مانند متخصصان مغز و اعصاب و روانپزشکان، با توجه به یافته‌های علوم اعصابِ پایه در مورد اختلالات سیستم عصبی، راه‌هایی برای درمان و پیشگیری از آنها پیدا می‌کنند. متخصصان این حوزه همچنین به دنبال روش‌هایی جهت توانبخشی افراد دچار ضایعات و آسیب‌های عصبی هستند. دانشمندان علوم اعصاب بالینی بیماریهای روانی را نیز جزء اختلالات مغزی می دانند.
• علوم اعصاب شناختی: این علم به چگونگی شکل‌گیری و کنترل افکار مغز و عوامل عصبی که زیربنای این فرآیندها هستند، می‌پردازد. دانشمندان این حوزه در تحقیقات خود، فعالیت مغز را در شرایط مختلف، اندازه‌گیری و تفسیر می‎کنند. این گرایش ترکیبی از علوم اعصاب با علوم شناختی روانشناسی و روانپزشکی است. گرایشی از علوم اعصاب شناختی وجود دارد که در زمینه زبان‌شناسی فعالیت می‌کند و محققان آن تلاش می‌کنند که کارکرد مغز را در رابطه با درک، بیان، ذخیره و کسب زبان توضیح دهند. این علم به گفتاردرمانان کمک می‌کند تا روش‌هایی را جهت کمک به کودکان دچار مشکلات گفتاری یا برای بازگردانی تکلم به بیماران (برای مثال بیماری که سکته کرده) به کار گیرند.
• علوم اعصاب رفتاری: زمینه اصلی مطالعه‌ی آن روی چگونگی تأثیر مغز بر رفتار است.
• علوم اعصاب فرهنگی: این حوزه به تعامل بین عوامل فرهنگی و فرآیند‌های ژنتیکی، عصبی و روانشناسی می‌پردازد و امکان توجیه تفاوت‌‌ در معیارهای سلامت را در جوامع مختلف فراهم می‌سازد. این شاخه می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا با در نظر گرفتن تفاوت‌ها و تبعیض‌های فرهنگی آزمایشات خود را طراحی کنند.
• علوم اعصاب تکوینی: چگونگی رشد و تغییر مغز از بدو شکل‌گیری جنین تا بزرگسالی را بررسی می‌کند و پژوهشگران را قادر می‌سازد تا طیف وسیعی از اختلالات تکوینی-رشدی را توصیف و توجیه کنند. همچنین سرنخ‌های در رابطه با نحوه و زمان ترمیم بافت‌های عصبی در اختیار می‌گذارد.
• علوم اعصاب سلولی و مولکولی: نقش انحصاری مولکول‌ها، ژن‌ها و پروتئین‌ها در عملکرد اعصاب و بررسی سیستم عصبی در سطح سلولی و مولکولی به این شاخه مربوط می‌شود.
• فیزیولوژی علوم اعصاب (نوروفیزیولوژی): چگونگی ارتباط مغز و عملکرد آن با سایر قسمت‌های بدن و نقش سیستم عصبی از سطح زیرسلولی تا اندام‌ها در این بخش بررسی می‌شود.
• علوم اعصاب محاسباتی: دانشمندان این حوزه سعی می کنند چگونگی محاسبات مغز را بفهمند. آنها از رایانه‌ها برای شبیه‌سازی و مدل‌سازی عملکردهای مغزی و از تکنیک‌های ریاضی، فیزیک و سایر زمینه های محاسباتی جهت مطالعه عملکرد مغز استفاده می‌کنند.
• نوروانفورماتیک: این علم رابطی بین محققان علوم اعصاب و متخصصان علوم رایانه‌ای است. بدین وسیله روش‌های کارآمد در زمینه جمع‌آوری، آنالیز، اشتراک گذاری و انتشار اطلاعات عصبی فراهم می‌شود.
• مهندسی عصب: محققان از تکنیک‌های جهت درک بهتر، جایگزینی، ترمیم و بهبود سیستم‌ عصبی استفاده می‌کنند.
• تصویربرداری عصبی: این رشته شاخه‌ای از تصویربرداری پزشکی نیز محسوب می‌شود که منحصرا روی مغز تمرکز می‌کند. تصویربرداری عصبی جهت تشخیص بیماری و ارزیابی سلامت مغز استفاده می‌شود. همچنین مطالعات پژوهشی روی فعالیت‌های مغزی با برخی تکنیک‌های تصویربرداری عصبی میسر می‌گردد.

توضیحات اختصاصی دوره نوروساینس: جراحی مغز

کارآموزی نوروساینس: جراحی مغز شامل 10 جلسه خواهد بود که برای فراگیرانی با دانش پایه در مورد سیستم عصبی، ساختار و عملکردهای آن طراحی شده است. دوره پیش رو با هدف ارائه یک مقدمه جامع به دانش آموزان در زمینه علوم اعصاب، ترکیب دانش نظری با مهارت های عملی است.

این دوره به دو بخش اصلی تقسیم می شود: بخش نظری که مفاهیم کلیدی در علوم اعصاب، از جمله نوروآناتومی، فیزیولوژی عصبی و اساس بیولوژیکی رفتار را پوشش خواهد داد و بخش عملی که شامل تجربه عملی با تکنیک های آزمایشگاهی مرتبط با تحقیقات علوم اعصاب است.

بخش تئوری

• مقدمه ای و مروری بر علوم اعصاب
  • اهمیت مطالعه سیستم عصبی
  • اصطلاحات و مفاهیم کلیدی در علوم اعصاب
  • دیدگاه های تاریخی و پیشرفت ها در این زمینه
• نوروآناتومی
  • ساختار و عملکرد سیستم عصبی مرکزی و محیطی
  • مناطق اصلی مغز (به عنوان مثال، مخ، مخچه، ساقه مغز) و نقش آنها
  • درک مدارهای عصبی و مفاهیم آنها برای رفتار
• فیزیولوژی عصبی (نوروفیزیولوژی)
  • مکانیسم های ارتباط عصبی (پتانسیل های عمل، انتقال سیناپسی)
  • پتانسیل استراحت غشاء و اهمیت آن
  • نقش انتقال دهنده های عصبی و گیرنده ها در سیگنال دهی عصبی
• حافظه و یادگیری
  • مبنای بیولوژیکی شکل گیری و بازیابی حافظه
  • انواع مختلف حافظه (کوتاه مدت، بلند مدت)
  • مکانیسم های زیربنایی فرآیندهای یادگیری
  • نقش مناطق خاص مغز در حافظه (مانند هیپوکامپ، آمیگدال)

بخش عملی

• جراحی استریوتاکسیک
  • مقدمه ای بر دستگاه استریوتاکسیک و کاربردهای آن در تحقیقات علوم اعصاب
  • آموزش عملی در انجام جراحی استریوتاکسیک بر روی حیوانات آزمایشگاهی کوچک
  • درک اهمیت دقت در هدف قرار دادن مناطق خاص مغز
• القای مدل‌های بیماری‌های عصبی در حیوانات آزمایشگاهی کوچک
  • مروری بر بیماری های عصبی رایج (به عنوان مثال، آلزایمر، پارکینسون)
  • تکنیک‌های القای مدل‌های بیماری عصبی در جوندگان
  • ملاحظات اخلاقی در تحقیقات حیوانی
• تست های مهم حافظه و یادگیری در حیوانات آزمایشگاهی کوچک
  • آشنایی با آزمون های رفتاری مورد استفاده برای ارزیابی حافظه و یادگیری (مانند ماز آبی موریس)
  • تجربه عملی انجام این آزمایش ها با حیوانات آزمایشگاهی
  • جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها برای ارزیابی عملکرد شناختی
• استخراج بافت مغز موش برای آزمایشات مولکولی و بافت شناسی
  • تکنیک های استخراج بافت مغز پس از آزمایش
  • تهیه نمونه برای تجزیه و تحلیل بافت شناسی یا مولکولی

جمع بندی

این دوره پایه علوم اعصاب ترکیبی منحصر به فرد از دانش نظری و تجربه عملی را ارائه می دهد و دانشجویان را برای مطالعات بیشتر یا مشاغل در علوم اعصاب آماده می کند.

با درگیر شدن با اصول علمی زیربنای عملکرد عصبی و تکنیک های آزمایشگاهی عملی، دانش آموزان به درک جامعی از این زمینه جذاب دست خواهند یافت. هدف این دوره نه تنها آموزش علم و مهارت است، بلکه حس کنجکاوی در مورد پیچیدگی های سیستم عصبی و تأثیر آن بر رفتار را نیز برمی انگیزد.