Neurophysiologie

Die Neurophysiologie ist ein Teilgebiet der Physiologie und der Neurowissenschaften, das sich mit der Funktion des Nervensystems und nicht mit der Architektur des Nervensystems befasst und zur Diagnose und Überwachung von neurologischen Erkrankungen beiträgt.

Historisch gesehen wurde das Gebiet von der Elektrophysiologie dominiert, der elektrischen Aufzeichnung neuronaler Aktivität, die die Elektroenzephalographie und die intrazelluläre Aufzeichnung der Eigenschaften einzelner Neuronen umfasst, wobei Methoden wie die Patch-Clamp-Technik, die Voltage-Clamp-Technik, die extrazelluläre Aufzeichnung einzelner Einheiten und die Aufzeichnung lokaler Feldpotentiale verwendet werden. Da das Neuron jedoch eine elektrochemische Maschine ist, ist es schwierig, elektrische Ereignisse von den metabolischen und molekularen Prozessen, die sie verursachen, zu isolieren. Daher nutzen Neurophysiologen derzeit Instrumente aus der Chemie (Calcium-Imaging), der Physik (funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRI) und der Molekularbiologie (ortsgerichtete Mutationen), um die Gehirnaktivität zu untersuchen.

Geschichte

Im Jahr 177 stellte Galen die Theorie auf, dass das menschliche Denken im Gehirn stattfindet und nicht im Herzen, wie Aristoteles angenommen hatte (dieser dachte auch, das Gehirn sei ein "Kühlsystem"). Das Chiasma opticum, das für das Sehsystem von entscheidender Bedeutung ist, wurde um 100 n. Chr. von Marinus entdeckt. Um das Jahr 1000 begann Al-Zahrawi, der in Iberien lebte, über verschiedene chirurgische Behandlungen für neurologische Erkrankungen zu schreiben.

1216 verfasste Mondino de Luzzi das erste Anatomielehrbuch in Europa, das auch eine Beschreibung des Gehirns enthielt. 1402 wurde mit dem St. Mary of Bethlehem Hospital (in Großbritannien später als Bedlam bekannt) das erste Krankenhaus gegründet, das ausschließlich für psychisch Kranke genutzt wurde.

Im Jahr 1504 setzte Leonardo da Vinci seine Studien über den menschlichen Körper mit einem Wachsabdruck des menschlichen Ventrikelsystems fort. 1536 beschrieb Nicolo Massa die Auswirkungen verschiedener Krankheiten wie der Syphilis auf das Nervensystem. Er stellte auch fest, dass die Ventrikelhöhlen mit Liquor gefüllt waren.

Im Jahr 1542 wurde der Begriff Physiologie zum ersten Mal von dem französischen Arzt Jean Fernel verwendet, um die Körperfunktionen in Bezug auf das Gehirn zu erklären. 1543 schrieb Andreas Vesalius das Werk "De humani corporis fabrica", das das Studium der Anatomie revolutionierte. In diesem Buch beschrieb er die Zirbeldrüse und ihre Funktion und zeichnete den Corpus striatum, der aus den Basalganglien und der inneren Kapsel besteht.

Im Jahr 1549 veröffentlichte Jason Pratensis "De Cerebri Morbis". Dieses Buch war den neurologischen Krankheiten gewidmet und behandelte die Symptome sowie die Ideen von Galen und anderen griechischen, römischen und arabischen Autoren. Es befasste sich auch mit der Anatomie und den spezifischen Funktionen der verschiedenen Bereiche. Im Jahr 1550 untersuchte Andreas Vesalius einen Fall von Hydrocephalus, d. h. einer Flüssigkeitsansammlung im Gehirn. Im selben Jahr untersuchte Bartolomeo Eustachi den Sehnerv, wobei er sich vor allem auf dessen Ursprung im Gehirn konzentrierte. Im Jahr 1564 entdeckte Giulio Cesare Aranzio den Hippocampus und nannte ihn so, weil seine Form einem Seepferdchen ähnelt.

1621 veröffentlichte Robert Burton die "Anatomie der Melancholie", in der er den Verlust wichtiger Persönlichkeiten im Leben als Ursache für Depressionen betrachtete. 1649 untersuchte René Descartes die Zirbeldrüse (Epiphyse). Er glaubte fälschlicherweise, sie sei die „Seele“ des Gehirns und der Ort, an dem die Gedanken entstehen. 1658 untersuchte Johann Jakob Wepfer einen Patienten, bei dem er glaubte, dass ein geplatztes Blutgefäß einen Schlaganfall verursacht hatte.

1755 begann Jean-Baptiste Le Roy mit der Elektrokrampftherapie für Geisteskranke, eine Behandlung, die auch heute noch in bestimmten Fällen angewendet wird. 1760 untersuchte Arne-Charles, wie sich verschiedene Läsionen des Kleinhirns auf die motorischen Bewegungen auswirken konnten. Im Jahr 1776 beschäftigte sich Vincenzo Malacarne intensiv mit dem Kleinhirn und veröffentlichte ein Buch, das sich ausschließlich mit seiner Funktion und seinem Aussehen befasste.

1784 entdeckte Félix Vicq-d'Azyr eine schwarz gefärbte Struktur im Mittelhirn. 1791 wies Samuel Thomas von Sömmerring auf diese Struktur hin und nannte sie die Substantia nigra. Im selben Jahr beschrieb Luigi Galvani die Rolle der Elektrizität in den Nerven von sezierten Fröschen. 1811 untersuchte Julien Jean César Legallois die Atmung bei der Sektion von Tieren und bei Läsionen und fand das Zentrum der Atmung in der Medulla oblongata. Im selben Jahr beendete Charles Bell seine Arbeit an dem, was später als Bell-Magendie-Gesetz bekannt wurde, das funktionelle Unterschiede zwischen den dorsalen und ventralen Wurzeln des Rückenmarks verglich.

1822 unterschied Karl Friedrich Burdach zwischen dem lateralen und dem medialen Genicularkörper und benannte den Gyrus cingulatus. 1824 untersuchte F. Magendie die Rolle des Kleinhirns bei der Äquilibrierung und erbrachte den ersten Beweis dafür, dass das Bell-Magendie-Gesetz vollständig ist. 1838 begann Theodor Schwann, die weiße und graue Substanz des Gehirns zu untersuchen, und entdeckte die Myelinscheide. Diese Zellen, die die Axone der Neuronen im Gehirn umhüllen, werden nach ihm Schwann-Zellen genannt.

Im Jahr 1843 wiesen Carlo Matteucci und Emil du Bois-Reymond nach, dass Nerven Signale elektrisch übertragen. 1848 wurde Phineas Gage, der klassische Patient der Neurophysiologie, bei einem Sprengunfall von einer eisernen Stopfstange im Gehirn durchbohrt. Er wurde zu einem hervorragenden Fallbeispiel für den Zusammenhang zwischen dem präfrontalen Kortex und Verhalten, Entscheidungsfindung und Konsequenzen. 1849 untersuchte Hermann von Helmholtz die Geschwindigkeit von Nervenimpulsen bei Fröschen, während er die Elektrizität im Körper untersuchte.