神経生理学

神経生理学は紀元前4000年頃から研究対象となっていた。紀元前初期には、アルコールやケシなどのさまざまな天然鎮静剤に関する研究がほとんどだった。紀元前1700年には、エドウィン・スミス外科パピルスが書かれた。このパピルスは、古代エジプト人が神経系をどのように理解していたかを理解する上で非常に重要だった。このパピルスでは、体のさまざまな部分、特に頭部の損傷に関するさまざまな症例研究が検討された。この知識は、古代エジプトの医学に対する合理的で科学的なアプローチを示している。^{[ 10 ]： 58}紀元前460年頃から、ヒポクラテスはてんかんの研究を始め、てんかんは脳に起源を持つという理論を提唱した。ヒポクラテスはまた、脳は感覚に関与しており、知能はそこから生じるという理論も提唱した。ヒポクラテスをはじめとする古代ギリシャ人の大半は、リラクゼーションとストレスのない環境が神経疾患の治療に不可欠であり、「健康的な地中海式ダイエットと毎日の適度な運動は病気を予防できる」と信じていた。^{[ 11 ]}紀元前280年、キオス島のエラシストラトスは、脳内の前庭処理に区分があるという理論を提唱し、観察から感覚がそこにあることを推論した。^{[ 12 ]}

177年、ガレノスは、アリストテレスが提唱した心臓ではなく、脳で人間の思考が起こるという理論を提唱した。 ^{[ 13 ]}視覚系にとって重要な視交叉は、100年頃にマリヌス​​によって発見された。^{[ 14 ]}

アブー・バクル・アル＝ラーズィー（西暦864年または865年 - 925年または935年）、ラテン語名ラーゼスとしても知られるペルシャの医師、哲学者、錬金術師は、アル＝マンスールのために、神経、筋肉、目や心臓などの臓器を含む身体構造に関する26の章からなる書物（Kitāb al-Manṣūrī）を著した。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}これは1180年頃にクレモナのジェラールによってラテン語に翻訳された。^{[ 18 ]} 1000年頃、イベリア半島に住んでいたアル＝ザフラウィは、神経疾患に対するさまざまな外科的治療について書き始めた。彼は、1000 年に完成した30 巻の医学百科事典、Kitab al-Tasrif写本の中で、片頭痛などの神経疾患を治療するための外科的処置 (特に、片頭痛に対する側頭動脈の結紮)について記述した。 ^{[ 19 ] [ 20 ]}アル・ザフラウィは、麻痺の根本原因を最初に発見した。^{[ 21 ]}ペルシャでは、アヴィセンナ(イブン・シーナ) が頭蓋骨骨折とその外科的治療に関する詳細な知識を提示した。^{[ 22 ]} 1216 年、脳の説明を含むヨーロッパ初の解剖学教科書がモンディーノ・デ・ルッツィによって書かれた。^{[ 23 ] : 64} 1402 年、セント・メアリー・オブ・ベツレヘム病院(後にイギリスでベドラムとして知られる) は、精神病患者専用の最初の病院であった。^{[ 24 ]}

1504年、レオナルド・ダ・ヴィンチは人間の心室系の蝋型を用いて人体研究を続けた。 1536年、ニコロ・マッサは梅毒などの様々な病気が神経系に及ぼす影響について記述した。彼はまた、心室腔が脳脊髄液で満たされていることにも気づいた。^{[ 25 ]} 1542年、フランスの医師ジャン・フェルネルが、脳と関連付けた身体機能の説明に初めて生理学という用語を使用した。^{[ 26 ]}

1543年、アンドレアス・ヴェサリウスは『De humani corporis fabrica』を著し、解剖学の研究に革命をもたらした。この著作集の第7巻では、脳とその被膜、眼、感覚器官、四肢の神経の構造と機能が記述されている。この巻では、松果体とその機能について記述し、基底核と内包からなる線条体を描くことができた。脳の正しい解剖方法に関する章で締めくくられている。^{[ 27 ]} 1549年、ジェイソン・プラテンシスは『De Cerebri Morbis』を出版した。この本は神経疾患に特化しており、症状やガレノスや他のギリシャ、ローマ、アラビアの著述家からの考えについて論じている。また、さまざまな領域の解剖学と特定の機能についても考察している。^{[ 28 ]} 1550 年、アンドレアス・ヴェサリウスは水頭症、つまり脳に液体が溜まる症例に取り組んだ。同年、バルトロメオ・ユースタキは視神経を研究し、主に脳内でのその起源に焦点を当てた。1564 年、ジュリオ・チェーザレ・アランツィオは海馬を発見し、^{[ 29 ]}その形がタツノオトシゴに似ていることからそのように名付けた。^{[ 30 ]}

1621年、ロバート・バートンは『憂鬱の解剖学』を出版し、人生における重要な人物の喪失がうつ病につながることを考察した。^{[ 31 ]} 1649年、ルネ・デカルトは松果体を研究した。彼は松果体が脳の「魂」であり、思考が形成される場所だと誤って信じていた。1658年、ヨハン・ヤコブ・ヴェプファーは、血管の破裂が脳卒中を引き起こしたと考える患者を研究した。欧州脳卒中会議は、2005年以来毎年、脳卒中研究に対してヴェプファー賞を授与している。^{[ 32 ]} 1664年、トーマス・ウィリスは『脳の解剖学』を出版した。彼は脳をより明確に記述し、脳への動脈供給を可能にする血管の輪であるウィリス動脈輪を提示した。彼はてんかん、脳卒中、麻痺について記述した。^{[ 33 ]}

1749年、デイヴィッド・ハートリーは『人間に関する観察』を出版し、フレーム（神経学）、義務（道徳心理学）、期待（精神性）に焦点を当て、これらがどのように相互に統合されるかを論じた。^{[ 34 ]}このテキストは、英語の用語「psychology」を初めて使用したものでもある。1752年、クエーカー教徒協会はペンシルベニア州フィラデルフィアに精神病院を設立した。この病院は、精神病患者に医療を提供するだけでなく、介護者と快適な生活環境を提供することも目的としていた。1755年、ジャン＝バティスト・ル・ロワは精神病患者に電気けいれん療法を開始した。この治療法は、特定の症例では現在でも使用されている。1760年、アルネ＝シャルルは小脳のさまざまな病変が運動にどのように影響するかを研究した。^{[ 35 ]} 1776年、ヴィンチェンツォ・マラカルネは小脳を徹底的に研究し、その機能と外観のみに基づいた本を出版した。

1784年、フェリックス・ヴィック・ダジールは中脳に黒色の構造を発見した。^{[ 36 ]} 1791年、サミュエル・トーマス・フォン・ゼメリングはこの構造に言及し、それを黒質と呼んだ。^{[ 37 ]}同年、ルイージ・ガルヴァーニは解剖したカエルの神経における電気の役割について記述した。^{[ 38 ]}

1808年、フランツ・ヨーゼフ・ガルは骨相学を研究し、その研究成果を発表した。骨相学は、頭の形を見て性格や脳機能のさまざまな側面を判断するという誤った科学であった。^{[ 39 ] : 10–11} 1811年、ジュリアン・ジャン・セザール・レガロワは動物の解剖と病変における呼吸を研究し、延髄に呼吸中枢があることを発見した。^{[ 40 ]}同年、チャールズ・ベルは後にベル・マジャンディの法則として知られることになる研究を完成させた。これは脊髄の背側根と腹側根の機能的な違いを比較したものである。彼は運動神経と感覚神経を区別した最初の人物であり、「筋感覚」の概念を提唱した。^{[ 41 ]} 1822年、カール・フリードリヒ・ブルダッハは外側膝状体と内側膝状体を区別し、帯状回と名付けた。ブルダッハ柱または楔状束は、脊髄の背側索の外側部分であり、彼の名にちなんで名付けられました。^{[ 42 ]} 1824年、F. マジャンディは、ベル・マジャンディの法則を完成させるために、平衡における小脳の役割を研究し、最初の証拠を提示しました。

神経系の機能とそのメカニズムに関する科学的知識は、1837年にチェコの生理学者ヤン・エヴァンゲリスト・プルキンエにちなんで名付けられたプルキンエ細胞（またはプルキンエニューロン）が発見されたことで拡大した。小脳皮質にあるこれらの大きなニューロンは、運動活動の調節において重要な役割を果たしている。この発見により、脳が他のすべての組織と同様に細胞で構成されているかどうかについての議論に決着がついた。^{[ 43 ]} 1838年、テオドール・シュワンは脳の白質と灰白質の研究を開始し、ミエリン鞘を発見した。脳のニューロンの軸索を覆うこれらの細胞は、彼の名にちなんでシュワン細胞と名付けられた。^{[ 44 ]} 1843年、カルロ・マテウッチとエミール・デュ・ボワ＝レイモンは、神経が電気的に信号を伝達することを実証した。^{[ 45 ]}

1848年、古典的な神経生理学の患者であるフィニアス・ゲージは、爆破事故で鉄製の突き棒で脳を貫かれました。彼は前頭前皮質と行動、意思決定、結果との関連性に関する優れた症例研究となりました。^{[ 46 ]： 19} 1849年、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、体内の電気を研究しながらカエルの神経インパルスの速度を研究しました。 ^{[ 47 ]}

1861年、フランスの神経学者ポール・ブローカは、患者の後下前頭回（ブローカ野としても知られる）の損傷が発話不能の原因であることを発見した。^{[ 48 ]}

イタリアの神経解剖学者カミッロ・ゴルジ教授は1870年代に、神経系のすべての神経細胞が連続した相互接続されたネットワークであることを発見した。^{[ 49 ]}

中心脳領域の地域特有の特徴は、1874年にベッツ教授によって記述され、ヒト大脳皮質全体の微細構造的、細胞構築学的区分化への最初のステップの1つとなった。^{[ 50 ] [ 51 ]}

1875年、リチャード・ケイトン教授は英国医師会に、動物の生きた脳の表面から電気信号が発せられているのを観察したと報告した。^{[ 52 ]}

1894年、神経学者で精神科医のエドワード・フラタウは人間の脳の図鑑「人間の脳と神経線維の経路の図鑑」を出版した。^{[ 53 ]}

1896年、ダルソンバル教授は、時間変動磁場が脳に及ぼす影響に関する最初の記録された研究を実施し、生理学的変化を引き起こしました。被験者は、コイルで頭部を42Hzで刺激されたときに光視症とめまいを報告しました 。^{[ 54 ]}

1902年、ユリウス・ベルンシュタイン教授は、活動電位は軸索膜のイオン透過性の変化によって生じると提唱し、神経の「静止電位」と「活動電位」の起源に関する知識を提供することで、神経インパルスの生理学に貢献した。「膜仮説」は、正に帯電したイオンが細胞質内の高濃度から細胞外溶液中の低濃度へと拡散する傾向によって生じる拡散電位として神経と筋肉の静止電位を説明し、他のイオンは保持されるとした。ベルンシュタインはまた、膜を横切る静止電位に関するネルンストの式を初めて導入した人物でもある。 ^{[ 55 ]}

1907年、ルイ・ラピック教授は活動電位が閾値を越えたときに発生すると提唱した[39]（後に動的なイオン伝導系の産物であることがよりよく示された）。^{[ 56 ]}

1909年、ドイツの解剖学者コルビニアン・ブロードマンは、脳マッピングに関する独自の研究を発表し、現在ブロードマン領域として知られる大脳皮質の52の異なる領域を定義した。 ^{[ 57 ]}

1924年、ドイツの生理学者で精神科医のハンス・ベルガー（1873-1941）は、脳の電気活動（脳波と呼ばれる）と、特に脳波の一種であるアルファ波リズムを発見した。 ^{[ 58 ] [ 59 ]}

感覚器官と神経細胞の機能に関する多くの研究は、イギリスの生理学者エドガー・エイドリアンによって行われました。1928年、彼はカエルの実験中に神経線維の活動を観察し、物理的刺激下での単一神経線維の電気的放電を記録することができました。^{[ 60 ]}彼は、一定の刺激下での皮膚の興奮は最初は強いが、時間の経過とともに徐々に減少するのに対し、接触点から神経に沿って伝わる感覚インパルスは強さは一定であるが、時間の経過とともに頻度が減少し、その結果、脳内の感覚が減少すると結論付けました。^{[ 60 ]}これらの結果を神経系の刺激によって引き起こされる痛みの研究に拡張し、彼は脳内でのそのような信号の受容と、さまざまな動物の大脳皮質の感覚領域の空間分布について発見しました。これらの結論は、体性感覚系におけるホムンクルスと呼ばれる感覚マップの概念につながりました。この歪んだ人体観は、人間の脳の反応領域と部位の神経学的「地図」に基づいていた。^{[ 60 ]}

1944年、ヨーゼフ・エルランガー教授とヘルベルト・ガッサーは、「単一神経線維の高度に分化した機能に関する発見」によりノーベル生理学・医学賞を受賞しました。^{[ 61 ]}彼らは、スパイク期とスパイク後期の2つの相からなる活動電位を発見し、それぞれ独自の興奮電位を持つ多くの形態の神経を明らかにしました。また、神経線維の直径と活動電位の速度の間に比例関係があることも発見しました。^{[ 62 ]}

1950年、ワイルダー・ペンフィールド教授は、てんかんの治療過程で定義した脳内のさまざまな機能（運動、感覚、記憶、視覚）の位置を示す地図を掲載した『人間の大脳皮質』という本を出版した。^{[ 63 ]}ワイルダー・ペンフィールド教授と彼の同僚であるエドウィン・バルドリーとセオドア・ラスムッセンは、皮質ホムンクルスの創始者と考えられている。^{[ 64 ]}