Neurociencia

La neurociencia es el estudio científico del sistema nervioso. Es una ciencia multidisciplinaria que combina fisiología, anatomía, biología molecular, biología del desarrollo, citología, informática y modelado matemático para comprender las propiedades fundamentales y emergentes de las neuronas, la glía y los circuitos neuronales. Eric Kandel ha descrito la comprensión de la base biológica del aprendizaje, la memoria, el comportamiento, la percepción y la conciencia como el "desafío épico" de las ciencias biológicas.

El alcance de la neurociencia se ha ampliado con el tiempo para incluir diferentes enfoques utilizados para estudiar el sistema nervioso en 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.

Historia

El primer estudio del sistema nervioso data del 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. Los manuscritos que datan del 1700 a. C. indican que los egipcios tenían algún conocimiento sobre los síntomas del daño cerebral.

Los primeros puntos de vista sobre la función del cerebro lo consideraban una especie de "relleno craneal". En Egipto, desde finales del Reino Medio en adelante, el cerebro se extirpaba regularmente como preparación para la momificación. En esa época se creía que el corazón era el asiento 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 resto del cráneo se limpia mediante un enjuague con drogas. "

La opinión de que el corazón era la fuente de la conciencia no fue cuestionada hasta la época del médico griego Hipócrates. Él creía que el cerebro no solo estaba involucrado con la sensación, 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 el asiento de la inteligencia. Platón también especuló que el cerebro era el asiento de la parte racional del alma. Aristóteles, sin embargo, creía que el corazón era el centro de la inteligencia y que el cerebro regulaba la cantidad de calor del corazón. Este punto de vista fue generalmente aceptado hasta que el médico romano Galeno, un seguidor de Hipócrates y médico de los gladiadores romanos, observó que sus pacientes perdían sus facultades mentales cuando habían sufrido daño en sus cerebros.

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, Vesalius (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 fines del siglo XVIII sentó las bases para el estudio de la excitabilidad eléctrica de los músculos y las neuronas. En la primera mitad del siglo XIX, Jean Pierre Flourens fue pionero en el método experimental de realizar lesiones cerebrales localizadas en animales vivos describiendo sus efectos sobre la motricidad, la sensibilidad y el comportamiento. En 1843 Emil du Bois-Reymond demostró la naturaleza eléctrica de la señal nerviosa, cuya velocidad procedió a medir Hermann von Helmholtz, y en 1875 Richard Caton encontró fenómenos eléctricos en los hemisferios cerebrales de conejos y monos. Adolf Beck publicó en 1890 observaciones similares de la actividad eléctrica espontánea del cerebro de conejos y perros.Los estudios del cerebro se volvieron más sofisticados después de la invención del microscopio y el desarrollo de un procedimiento de tinción por parte de Camillo Golgi a fines de la década de 1890. El procedimiento utilizó una sal de cromato de plata para revelar las estructuras intrincadas de las 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. 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 esta investigación, el trabajo con pacientes con daño cerebral de Paul Broca sugirió que ciertas regiones del cerebro eran responsables de ciertas funciones. En ese momento, los hallazgos de Broca 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.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 al observar la progresión de las convulsiones a través del cuerpo. Carl Wernicke desarrolló aún más la teoría de la especialización de estructuras cerebrales específicas en la comprensión y producción del lenguaje. La investigación moderna a través de técnicas de neuroimagen todavía utiliza las definiciones anatómicas del mapa citoarquitectónico cerebral de Brodmann (refiriéndose al estudio de la estructura celular) de esta época para continuar mostrando que distintas áreas de la corteza se activan en la ejecución de tareas específicas.

Durante el siglo XX, la neurociencia comenzó a ser reconocida como una disciplina académica distinta por derecho propio, más que como 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 un papel fundamental en el establecimiento del campo.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. A esto le siguió el Departamento de Neurobiología de la Facultad de Medicina de Harvard, fundado en 1966 por Stephen Kuffler.

La comprensión de las neuronas y de la función 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 de Hodgkin-Huxley. En 1961-1962, Richard FitzHugh y J. Nagumo simplificaron Hodgkin-Huxley, en lo que se llama el modelo FitzHugh-Nagumo. En 1962, Bernard Katz modeló la neurotransmisión a través del espacio entre las 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 neurocientíficas prominentes para brindar un foro a todos los neurocientíficos durante el siglo XX. Por ejemplo, la Organización Internacional de Investigación del Cerebro se fundó en 1961, la Sociedad Internacional de Neuroquímica en 1963, la Sociedad Europea del Cerebro y el Comportamiento en 1968 y la Sociedad de Neurociencia en 1969. Recientemente, la aplicación de los resultados de la investigación en neurociencia también ha dado lugar a a disciplinas aplicadas como la neuroeconomía, la neuroeducación, la neuroética y el neuroderecho.

Con el tiempo, la investigación del cerebro ha pasado por fases filosóficas, experimentales y teóricas, y se prevé que el trabajo sobre la simulación del cerebro sea importante en el futuro.

Neurociencia moderna

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, se ha vuelto posible comprender, con mucho detalle, los procesos complejos que ocurren dentro de una sola neurona. Las neuronas son células especializadas para la comunicación. Pueden comunicarse con las 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 expulsan 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, lo que influye en la actividad de otras neuronas, músculos o glándulas en sus puntos de terminación. Un sistema nervioso emerge del ensamblaje de neuronas que están conectadas entre sí.

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. Solo el cerebro humano contiene alrededor de cien mil millones de neuronas y cien billones de sinapsis; consiste en miles de subestructuras distinguibles, conectadas entre sí en redes sinápticas cuyas complejidades solo 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.

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.

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 puede modificarse o repararse. Por lo tanto, el análisis del sistema nervioso se realiza en múltiples niveles, que van desde los niveles moleculares y celulares 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 conocimientos 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. Desarrollos en microscopía electrónica, informática, electrónica, neuroimagen funcional,

Quizás uno de los principales problemas no resueltos en la neurociencia moderna es el llamado problema de los "tipos de células", que se refiere a la categorización, definición e identificación de todos los tipos de células neuronales/astrocíticas en un organismo. Por lo general, esto se refiere al cerebro del ratón, ya que la comprensión del cerebro del ratón se considera un trampolín para comprender al ser humano. Los avances modernos en la clasificación de las células neuronales han sido posibles gracias al registro electrofisiológico, la secuenciación genética de una sola célula y la microscopía de alta calidad, que se han combinado recientemente en un canal de un solo método llamado Patch-seq en el que los 3 métodos se aplican simultáneamente utilizando herramientas en miniatura.La eficiencia de este método y la gran cantidad de datos que se generan permitieron a los investigadores sacar algunas conclusiones generales sobre los tipos de células; por ejemplo, que el cerebro humano y el del ratón tienen diferentes versiones de fundamentalmente los mismos tipos de células.

Neurociencia molecular y celular

Las preguntas básicas abordadas en la neurociencia molecular incluyen los mecanismos por los cuales las neuronas expresan y responden a las 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. La morfología, la identidad molecular y las características fisiológicas de las neuronas y cómo se relacionan con diferentes tipos de comportamiento también son de gran interés.

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 del cuerpo de una célula neuronal, que consisten en dendritas (especializadas en 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.

Otra área importante de la neurociencia celular es la investigación del desarrollo del sistema nervioso. 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 los fractones en las células madre neurales, la diferenciación de las neuronas y la glía (neurogénesis y gliogénesis) y la migración neuronal.

El modelado neurogenético computacional se ocupa del desarrollo de modelos neuronales dinámicos para modelar las funciones cerebrales con respecto a los genes y las interacciones dinámicas entre genes.

Circuitos y sistemas neuronales

Las preguntas en la neurociencia de sistemas incluyen cómo se forman y utilizan los circuitos neuronales anatómica y fisiológicamente para producir funciones tales como reflejos, integración multisensorial, coordinación motora, ritmos circadianos, respuestas emocionales, aprendizaje y memoria. En otras palabras, abordan cómo funcionan estos circuitos neuronales en redes cerebrales a gran escala y los mecanismos a través de los cuales se generan los comportamientos. Por ejemplo, el análisis a nivel de sistemas aborda cuestiones relacionadas con modalidades sensoriales y motoras específicas: ¿cómo funciona la visión? ¿Cómo aprenden los pájaros cantores nuevas canciones y los murciélagos las localizan con ultrasonido? ¿Cómo procesa el sistema somatosensorial la información táctil? Los campos relacionados de la neuroetología y la neuropsicología abordan la cuestión de cómo los sustratos neuronales subyacen a comportamientos animales y humanos específicos. La neuroendocrinología y la psiconeuroinmunología examinan las interacciones entre el sistema nervioso y los sistemas endocrino e inmunológico, respectivamente. A pesar de muchos avances, la forma en que las redes de neuronas realizan procesos y comportamientos cognitivos complejos aún no se conoce bien.

Neurociencia cognitiva y conductual

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 cómo la cognición y la emoción se asignan a sustratos neurales específicos. Aunque muchos estudios aún mantienen una postura reduccionista que busca la base neurobiológica de los fenómenos cognitivos, investigaciones recientes muestran que existe una interacción interesante entre los hallazgos neurocientíficos y la investigación conceptual, solicitando e integrando ambas perspectivas. Por ejemplo,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.

La neurociencia también está aliada con las ciencias sociales y del comportamiento, así como con campos interdisciplinarios nacientes. Los ejemplos de tales alianzas incluyen la neuroeconomía, la teoría de la decisión, la neurociencia social y el neuromarketing para abordar preguntas complejas sobre las interacciones del cerebro con su entorno. Un estudio sobre las respuestas de los consumidores, por ejemplo, utiliza EEG para investigar los correlatos neuronales asociados con el transporte narrativo en historias sobre la eficiencia energética.

Neurociencia Computacional

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 en pico que se pueden usar para describir tanto el comportamiento de las 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. La implementación de nanopartículas en medicamentos 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. Aunque las nanopartículas pueden ayudar a los fármacos terapéuticos ajustando las propiedades físicas para lograr los efectos deseados, a menudo se producen aumentos involuntarios de la toxicidad en los ensayos preliminares de fármacos.Además, la producción de nanomedicina para ensayos de fármacos consume económicamente, 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 los trastornos neurológicos al tiempo que mitigan los posibles efectos secundarios y los costos de desarrollo.

Los nanomateriales a menudo operan en escalas de longitud entre regímenes clásicos y cuánticos. Debido a las incertidumbres asociadas a las escalas de longitud en las que operan los nanomateriales, es difícil predecir su comportamiento antes de los estudios in vivo. Clásicamente, los procesos físicos que ocurren en las neuronas son análogos a los circuitos eléctricos. Los diseñadores se enfocan en tales analogías y modelan la actividad cerebral como un circuito neural. 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.

Las nanoagujas ultrafinas para manipulaciones celulares son más delgadas que los nanotubos de carbono de pared simple más pequeños. La química cuántica computacional se utiliza para diseñar nanomateriales ultrafinos con estructuras altamente simétricas para optimizar la geometría, la reactividad y la estabilidad.

El comportamiento de los nanomateriales está dominado por interacciones no enlazantes de largo alcance. Los procesos electroquímicos que ocurren en todo el cerebro generan un campo eléctrico que puede afectar inadvertidamente el comportamiento de algunos nanomateriales. Las simulaciones de dinámica molecular pueden mitigar la fase de desarrollo de los nanomateriales, así como prevenir la toxicidad neuronal de los nanomateriales después de los ensayos clínicos in vivo. 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 superficiales de nanomateriales, etc. sin necesidad de experimentación in vivo.La flexibilidad en las simulaciones dinámicas moleculares permite a los médicos personalizar el tratamiento. Los datos relacionados con nanopartículas de la nanoinformática traslacional vinculan datos específicos de pacientes neurológicos para predecir la respuesta al tratamiento.

Neurociencia y medicina

Neurología, psiquiatría, neurocirugía, psicocirugía, anestesiología y medicina del dolor, 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 relacionadas con el diagnóstico y tratamiento de estas enfermedades.

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 de percepción. 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.

Investigación traslacional

Recientemente, los límites entre varias especialidades se han desdibujado, ya que todas están influenciadas por la investigación básica en neurociencia. Por ejemplo, las imágenes del cerebro 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 control del progreso del paciente a lo largo del tiempo.

La neurociencia integradora 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 del cerebro junto con los modelos numéricos fisiológicos y las teorías de los mecanismos fundamentales pueden arrojar luz sobre los trastornos psiquiátricos.

Otra área importante de la investigación traslacional son las interfaces cerebro-computadora, o máquinas que pueden comunicarse e influir en el cerebro. Las interfaces cerebro-computadora (BCI) se están investigando actualmente por su potencial para reparar sistemas neuronales y restaurar ciertas funciones cognitivas. Sin embargo, algunas consideraciones éticas tienen que ser tratadas antes de que sean aceptadas.

Ramas principales

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.

Organizaciones de neurociencia

La organización de neurociencia profesional más grande es la Society for Neuroscience (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 constantemente: a partir de 2010 registró 40.290 miembros de 83 países. Las reuniones anuales, que se llevan a cabo cada año en una ciudad estadounidense diferente, atraen la asistencia de investigadores, becarios posdoctorales, estudiantes graduados y estudiantes universitarios, así como instituciones educativas, agencias de financiación, editoriales y cientos de empresas que suministran productos utilizados en 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 Neurociencias, la Sociedad Alemana de Neurociencias (Neurowissenschaftliche Gesellschaft) y la Sociedad Francesa de Neurociencias. La primera Sociedad Nacional de Honor en Neurociencia, Nu Rho Psi, se fundó en 2006. También existen numerosas sociedades de neurociencia para jóvenes que apoyan a estudiantes universitarios, graduados e investigadores de carrera temprana, como Simply Neuroscience.y Proyecto Encéfalo.

En 2013, se anunció la Iniciativa BRAIN en EE. UU. La Iniciativa Internacional del Cerebro se creó en 2017 y actualmente está integrada por más de siete iniciativas de investigación del cerebro a nivel nacional (EE. UU., Europa, Instituto Allen, Japón, China, Australia, Canadá, Corea e Israel) que abarcan cuatro continentes.

Educación pública y divulgación

Además de realizar investigaciones tradicionales en entornos de laboratorio, los neurocientíficos también se han involucrado en la promoción de la conciencia y el conocimiento sobre el sistema nervioso entre el público en general y los funcionarios gubernamentales. Tales promociones han sido realizadas tanto por neurocientíficos individuales como por grandes organizaciones. Por ejemplo, neurocientíficos individuales han promovido la educación en neurociencia entre los jóvenes estudiantes al organizar el International Brain Bee, que es una competencia académica para estudiantes de secundaria y preparatoria de todo el mundo. En los Estados Unidos, grandes organizaciones como la Society for Neuroscience han promovido la educación en neurociencia mediante el desarrollo de un manual llamado Brain Facts,colaborando con maestros de escuelas públicas para desarrollar conceptos básicos de neurociencia para maestros y estudiantes de K-12, y copatrocinando 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. En Canadá, el CIHR Canadian National Brain Bee se lleva a cabo anualmente en la Universidad McMaster.

Los educadores en neurociencia formaron la Facultad de Neurociencia para estudiantes universitarios (FUN, por sus siglas en inglés) en 1992 para compartir las mejores prácticas y otorgar premios de viaje para los estudiantes universitarios que se presentan en las reuniones de la Sociedad de Neurociencias.

Los neurocientíficos también han colaborado con otros expertos en educación para estudiar y refinar técnicas educativas para optimizar el aprendizaje entre los estudiantes, un campo emergente llamado neurociencia educativa. Las agencias federales de los Estados Unidos, como el Instituto Nacional de Salud (NIH) y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), también han financiado investigaciones relacionadas con las mejores prácticas en la enseñanza y el aprendizaje de conceptos de neurociencia.

Aplicaciones de ingeniería de la neurociencia.

Chips de computadora neuromórficos

La ingeniería neuromórfica es una rama de la neurociencia que se ocupa de la creación de modelos físicos funcionales de las neuronas con fines de computación útil. 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 un procesador central.

Un ejemplo de tal computadora es la supercomputadora SpiNNaker.

Los sensores también se pueden hacer inteligentes con tecnología neuromórfica. Un ejemplo de esto es BrainScaleS (Cómputo multiescala inspirado 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 de 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 operan en promedio 864 veces (24 horas de tiempo real son 100 segundos en la simulación de la máquina) que sus contrapartes biológicas.

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 enfermedades.

Premios nobel relacionados con la neurociencia

Año	campo de premios	Imagen	Laureado	Toda la vida	País	Razón fundamental	Árbitro.
1904	Fisiología		Iván Petróvich Pavlov	1849-1936	Imperio ruso	"en reconocimiento a su trabajo sobre la fisiología de la digestión, a través del cual se ha transformado y ampliado el conocimiento sobre aspectos vitales del tema"
1906	Fisiología		Camilo Golgi	1843-1926	Reino de Italia	"en reconocimiento a su trabajo sobre la estructura del sistema nervioso"
	Santiago Ramón y Cajal	1852-1934	Restauración (España)
1914	Fisiología		Robert Barany	1876-1936	Austria-Hungría	"por su trabajo sobre la fisiología y patología del aparato vestibular"
1932	Fisiología		Charles Scott Sherrington	1857-1952	Reino Unido	"por sus descubrimientos sobre las funciones de las neuronas"
	Edgar Douglas Adrián	1889-1977	Reino Unido
1936	Fisiología		Henry Hallett Dale	1875-1968	Reino Unido	"por sus descubrimientos relacionados con la transmisión química de los impulsos nerviosos"
	Otto Loewi	1873-1961	AustriaAlemania
1938	Fisiología		Corneille Jean François Heymans	1892-1968	Bélgica	"por el descubrimiento del papel que juegan los mecanismos sinusales y aórticos en la regulación de la respiración"
1944	Fisiología		jose erlanger	1874-1965	Estados Unidos	"por sus descubrimientos relacionados con las funciones altamente diferenciadas de las fibras nerviosas individuales"
	Herbert Spencer Gasser	1888-1963	Estados Unidos
1949	Fisiología		Walter Rodolfo Hess	1881-1973	Suiza	"por su descubrimiento de la organización funcional del intercerebro como coordinador de las actividades de los órganos internos"
	António Caetano Egas Moniz	1874-1955	Portugal	"por su descubrimiento del valor terapéutico de la leucotomía en ciertas psicosis"
1955	Química		Vicente de Vigneaud	1901-1978	Estados Unidos	"por su trabajo sobre compuestos de azufre bioquímicamente importantes, especialmente para la primera síntesis de una hormona polipeptídica" (Oxitocina)
1957	Fisiología		Daniel Bovet	1907–1992	Italia	"por sus descubrimientos relacionados con compuestos sintéticos que inhiben la acción de ciertas sustancias corporales, y especialmente su acción sobre el sistema vascular y los músculos esqueléticos"
1961	Fisiología		Georg von Bekésy	1899-1972	Estados Unidos	"por sus descubrimientos del mecanismo físico de estimulación dentro de la cóclea"
1963	Fisiología		John Carew Eccles	1903-1997	Australia	"por sus descubrimientos sobre los mecanismos iónicos involucrados en la excitación e inhibición en las porciones periférica y central de la membrana de la célula nerviosa"
	alan lloyd hodgkin	1914-1998	Reino Unido
	Andrew Fielding Huxley	1917-2012	Reino Unido
1967	Fisiología		Granito Ragnar	1900-1991	FinlandiaSuecia	"por sus descubrimientos sobre los principales procesos visuales fisiológicos y químicos en el ojo"
	Haldan Keffer Hartline	1903-1983	Estados Unidos
	Jorge Wald	1906-1997	Estados Unidos
1970	Fisiología		Julio Axelrod	1912-2004	Estados Unidos	"por sus descubrimientos sobre los transmisores humorales en las terminales nerviosas y el mecanismo para su almacenamiento, liberación e inactivación"
	Ulf de Euler	1905-1983	Suecia
	bernardo katz	1911-2003	Reino Unido
1973	Fisiología		Karl von Frisch	1886-1982	Austria	"por sus descubrimientos sobre la organización y obtención de patrones de comportamiento individual y social"
	Konrad Lorenz	1903–1989	Austria
	Nicolás Tinbergen	1907-1988	Países Bajos
1977	Fisiología		Roger Guillemin	1924–	Francia	"por sus descubrimientos sobre la producción de hormonas peptídicas en el cerebro"
	Andrés V. Schally	1926–	Polonia
1981	Fisiología		roger w sperry	1913-1994	Estados Unidos	"por sus descubrimientos sobre la especialización funcional de los hemisferios cerebrales"
	David H Hubel	1926-2013	Canadá	"por sus descubrimientos sobre el procesamiento de la información en el sistema visual"
	Torsten N. Wiesel	1924–	Suecia
1986	Fisiología		stanley cohen	1922-2020	Estados Unidos	"por sus descubrimientos de factores de crecimiento"
	Rita Levi Montalcini	1909-2012	Italia
1997	Fisiología		Stanley B. Prusiner	1942–	Estados Unidos	"por su descubrimiento de los priones, un nuevo principio biológico de infección"
1997	Química		Jens C Skou	1918-2018	Dinamarca	"por el primer descubrimiento de una enzima transportadora de iones, Na, K -ATPasa"
2000	Fisiología		arvid carlsson	1923-2018	Suecia	"por sus descubrimientos sobre la transducción de señales en el sistema nervioso"
	Pablo Greengard	1925-2019	Estados Unidos
	Eric R. Kandel	1929–	Estados Unidos
2003	Química		Roderick Mackinnon	1956–	Estados Unidos	"para descubrimientos sobre canales en membranas celulares [...] para estudios estructurales y mecánicos de canales iónicos"
2004	Fisiología		ricardo axel	1946–	Estados Unidos	"por sus descubrimientos de los receptores de olores y la organización del sistema olfativo"
	Linda B Buck	1947–	Estados Unidos
2014	Fisiología		John O´Keefe	1939–	Estados UnidosReino Unido	"por sus descubrimientos de células que constituyen un sistema de posicionamiento en el cerebro"
	mayo-britt moser	1963–	Noruega
	Edvard I. Moser	1962–	Noruega
2017	Fisiología		jeffrey c hall	1939–	Estados Unidos	"por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano"
	miguel rosbash	1944–	Estados Unidos
	Michael W joven	1949–	Estados Unidos
2021	Fisiología		david julio	1955–	Estados Unidos	"por sus descubrimientos de receptores para la temperatura y el tacto"
	Ardem Patapoutian	1967–	Líbano