神経科学者

神経科学者（または神経生物学者）は、神経科学の専門知識を持つ科学者です。神経科学は生物学の分野^[1]であり、ニューロン、神経回路、グリア細胞の生理学、生化学、心理学、解剖学、分子生物学、特に健康と病気における行動、生物学、心理学的側面を扱います。^[2]

神経科学者は一般的に、大学、政府機関、または民間企業で研究者として働いています。^{[3]研究志向のキャリアでは、神経科学者は通常}、神経系とその機能の理解に貢献する科学的実験の設計と実行に時間を費やします。彼らは基礎研究または応用研究に従事することができます。基礎研究は神経系に関する現在の理解に情報を追加することを目指していますが、応用研究は神経疾患の治療法の開発など、特定の問題に対処しようとします。生物医学志向の神経科学者は通常、応用研究に従事しています。神経科学者には、産業界、科学執筆、政府プログラム管理、科学擁護、教育などのキャリアを含む、研究分野以外の多くのキャリアの機会もあります。^[4]これらの個人は、最も一般的には科学の博士号を取得していますが、修士号を取得している場合もあります。

神経科学者は主に神経系の研究に焦点を当てています。神経系は脳、脊髄、神経細胞で構成されています。神経系の研究は、イオンチャネルの研究のように細胞レベルに焦点を当てることもあれば、行動や認知の研究のように全身レベルに焦点を当てることもあります。神経系研究の大部分は、多発性硬化症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ルー・ゲーリック病など、神経系に影響を与える病気の解明に費やされています。研究は一般に、民間、政府、公立の研究機関や大学で行われています。^[5]

神経科学者の一般的な仕事は以下のとおりです。^[6]

• 実験の開発とサポート役としてのグループの指導
• 理論的および計算的神経データ解析の実施
• 神経疾患に対する新たな治療法の研究開発
• 医師と協力して、希望する患者を対象に新薬の実験研究を行う
• 安全衛生手順とガイドラインに従う
• 実験標本の解剖

2014年5月の米国の神経科学者の給与の中央値は79,940ドルでした^{[どこで? ]}。神経科学者は通常、フルタイムの従業員です。米国の一般的な職場での平均給与は以下の通りです。^[6]

神経科学者は、神経系の生物学的側面と心理学的側面の両方を調査します。^[6]神経科学者が博士課程を修了すると、39%がさらに博士課程の研究を続け、36%が教授職に就きます。^{[7]神経科学者は、幅広い数学的手法、コンピュータープログラム、生化学的アプローチ、}磁気共鳴画像法、 コンピューター断層撮影血管造影法、拡散テンソル画像法などの画像技術を使用します。^[8] 画像技術により、科学者は信号が発生したときの脳と脊髄の物理的変化を観察することができます。神経科学者は、さまざまな神経科学組織に所属して、さまざまな研究トピックを発表したり読んだりすることもできます。

神経科学は2014年から2024年にかけて約8%の雇用増加が見込まれており、これは他の専門職と比較して平均雇用増加率よりもかなり高い数字です。この成長の要因としては、人口の高齢化、新たな研究分野につながる新たな発見、医薬品の利用増加などが挙げられます。研究に対する政府の資金援助も、この専門分野の需要に影響を与え続けるでしょう。^[6]

神経科学者は通常、4年間の学部課程に在籍し、その後大学院の博士課程に進みます。大学院課程を修了すると、神経科学者はポスドク研究を続け、より多くの研究室経験を積み、新しい研究方法を模索することがあります。学部時代には、神経科学者は通常、研究分野の基礎を身につけるために物理学と生命科学のコースを受講します。典型的な学部専攻には、生物学、行動神経科学、認知神経科学などがあります。^[9]

現在、多くの大学では神経科学の博士課程プログラムを設けており、認知神経科学、細胞・分子神経科学、計算神経科学、システム神経科学に分かれていることが多いです。

神経科学は、幅広い分野に応用できるという点で独自の視点を持っているため、神経科学者が研究する分野は多岐にわたります。神経科学者は、脳の大きな半球から、ミクロレベルでニューロンに発生する神経伝達物質やシナプスまで、さまざまなトピックを研究します。心理学と神経生物学を組み合わせた分野には、認知神経科学や行動神経科学などがあります。認知神経科学者は、人間の意識、特に脳を研究し、生化学的および生物物理学的プロセスというレンズを通してそれをどのように見ることができるかを研究します。^[10] 行動神経科学は、神経系、環境、脳全体を網羅し、これらの領域が動機、学習、運動能力など多くの側面をどのように示しているかを研究します。^[11]計算神経科学は、脳がどのように情報を処理するかを理解するために数学モデルを使用します。^[12]

脳に関する最初の文献のいくつかはエジプト人のものである。紀元前3000年頃、脳に関する最初の文献には、脳損傷の場所が特定の症状に関連している可能性があることも記されていた。この文献は当時の一般的な理論とは対照的であった。エジプト人の他の文献のほとんどは非常にスピリチュアルなもので、思考や感情は心の責任であると説明している。この考えは広く受け入れられ、17世紀のヨーロッパまで見受けられる。^[13]

プラトンは脳が精神活動の中心であると信じていました。しかし、アリストテレスは心臓が精神活動の源であり、脳は心臓血管系の冷却システムとして機能すると信じていました。^[14]

中世では、ガレノスは人体解剖学に大きな影響を与えた。神経科学の観点では、ガレノスは脊髄の基礎的な理解を与えるとともに、 7つの脳神経の機能について説明した。脳に関しては、感覚は脳の中央部で生じ、運動感覚は脳の前部で生じると彼は信じていた。ガレノスは精神疾患とその原因に関するいくつかの考えを伝えた。彼はその原因は黒胆汁の滞留であり、てんかんは痰によって引き起こされると信じていた。神経科学に関するガレノスの観察は、長年にわたり異論を唱えられることはなかった。^[15]

中世の信仰は、精神プロセスが脳内の特定の脳室に帰属するというガレノスの提唱を一般的に信じていた。脳の各領域の機能は、その質感と構成に基づいて定義されていた。記憶機能は、脳のより硬い領域であり、したがって記憶を保存するのに適した場所である後脳室に帰属していた。^[13]

アンドレアス・ヴェサリウスは神経科学の研究を解剖学の焦点から逸らしました。彼は位置に基づいて機能を割り当てることは粗雑であると考えたのです。ヴェサリウスはガレノスの表面的な提案や中世の信念を否定し、解剖学の研究が思考や脳の理解に大きな進歩をもたらすとは信じませんでした。^[13]

神経科学の研究は拡大しており、ますます学際的になっています。現在の多くの研究プロジェクトでは、人間の神経系のマッピングにコンピュータ プログラムを統合しています。2009 年に開始された国立衛生研究所 ( NIH ) が後援するHuman Connectome Project は、人間の神経系とその何百万もの接続の非常に詳細なマップを作成することを目指しています。詳細な神経マッピングは、神経疾患の診断と治療の進歩につながる可能性があります。

神経科学者たちはまた、エピジェネティクスの研究にも取り組んでいます。エピジェネティクスとは、私たちが日常生活で直面する特定の要因が私たち自身や私たちの遺伝子にどのような影響を与えるかだけでなく、それが私たちの子供たちにどのような影響を与え、私たちが直面した環境に適応するために彼らの遺伝子をどのように変化させるかを研究する学問です。

神経科学者たちは、脳がこれまで考えられていたよりもはるかに柔軟で変化できるものであることを示そうと研究してきた。彼らは、心理学者が以前に報告した研究を利用して、観察がどのように機能するかを示し、そのモデルを提示してきた。

最近の行動研究の 1 つに、フェニルケトン尿症 (PKU)があります。これは、アミノ酸 フェニルアラニンの毒性レベルにより脳に重大な損傷を与える疾患です。神経科学者がこの疾患を研究する前は、心理学者はこの疾患がどのようにしてアミノ酸の高レベルを引き起こすのかメカニズムを理解しておらず、そのため治療法は十分に理解されておらず、不十分な場合が多かったのです。この疾患を研究した神経科学者は、心理学者のこれまでの観察結果を利用して、分子レベルで疾患をよりよく理解できるメカニズム モデルを提案しました。これにより、疾患全体に対する理解が深まり、治療法が大きく変わり、疾患患者の生活が改善されました。^[16]

最近の別の研究はミラーニューロンの研究である。これは、何らかの表情、動き、身振りをしている他の動物や人物を真似したり観察したりするときに発火するニューロンである。この研究もまた、神経科学者が心理学者の観察結果を利用して観察がどのように機能するかのモデルを作成した研究である。最初の観察結果は、新生児が自分に対して表現された表情を真似るというものである。科学者たちは、新生児がさまざまな人物を真似できる複雑なニューロンを持つほど発達しているかどうか確信が持てず、表情を真似できる何か他のものがある。その後、神経科学者は何が起こっているのかのモデルを提供し、実際に乳児は表情を観察し真似するときに発火するニューロンを持っているという結論に達した。^[16]

神経科学者たちはまた、「養育」が発達中の脳に与える影響を研究してきました。ソール・シャンバーグと他の神経科学者たちは、ラットの発達中の脳にとって養育の接触がいかに重要であるかについて研究しました。彼らは、母親からの養育をたった1時間奪われたラットは、DNA合成やホルモン分泌などの機能が低下していることを発見しました。^[16]

マイケル・ミーニーと彼の同僚は、十分な養育と注意を与えた母ネズミの子孫は、恐怖心が少なく、ストレスに対してより積極的に反応し、完全に成熟したときに高いレベルでより長い時間機能する傾向があることを発見しました。彼らはまた、青年期に多くの注意を与えられたネズミは、子孫にも同じ量の注意を与えることを発見し、ネズミは自分が育てられたのと同じように子孫を育てていることを示しました。これらの研究は、顕微鏡レベルでも見られ、多くの養育を与えられたネズミでは異なる遺伝子が発現し、同じ遺伝子があまり注意を受けなかったネズミでは発現しませんでした。^[16]

養育と接触の影響は、ラットだけでなく、新生児の人間でも研究されました。多くの神経科学者が、新生児の人間における接触の重要性を示す研究を行ってきました。ラットで示されたのと同じ結果が、人間にも当てはまりました。接触と養育の少ない赤ちゃんは、多くの注意と養育を受けた赤ちゃんよりも発達が遅くなりました。定期的に養育された赤ちゃんはストレスレベルも低く、接触が増えたため認知発達も高くなりました。^[16]神経科学者のさまざまな研究によって示されているように、ラットの子孫と同様に、人間の子孫も養育によって成長します。

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  トーマス・C・ズードフ（2013年）、神経伝達物質の正確な 放出制御システムの発見。^[17]

• カミーロ・ゴルジとサンティアゴ・ラモン・イ・カハール（1906年）は銀染色法の開発で、後に個々のニューロンであると判明したものを明らかにした。ゴルジの染色法によって生成された画像に対するカハールの解釈は、ニューロン説の採用につながった。^[18]
• チャールズ・シェリントンとエドガー・エイドリアン（1932年）は、興奮性信号と抑制性信号、および神経線維の全か無かの反応を含むニューロンの一般的な機能を発見した。^[19]
• ヘンリー・デール卿とオットー・レーヴィ（1936年）は神経伝達物質の発見とアセチルコリンの同定を行った。^[20]
• ジョセフ・エルランガーとハーバート・ガッサー（1944年）は、単一の神経線維が示す多様なタイミングを発見した。^[21]
• ウォルター・ルドルフ・ヘスとアントニオ・カエターノ・エガス・モニス（1949年）は、それぞれ中脳の機能的組織の発見と、議論を呼んだ^[22]白質切除の治療的価値の発見に対して受賞した。
• アラン・ホジキン、アンドリュー・ハクスリー、ジョン・エクルズ卿（1963年）は、イカの巨大軸索を利用して活動電位と巨視的電流のイオン的基礎を発見した。^[23]
• 神経伝達物質の貯蔵、放出、不活性化のメカニズムの発見に対して、バーナード・カッツ卿、ウルフ・フォン・オイラー、ジュリアス・アクセルロッド（1970年）。彼らの研究には、シナプス小胞と量子的神経伝達物質放出の発見が含まれる。^[24]
• ロジャー・ギレマンとアンドリュー・V・シャリー（1977年）、脳内でペプチドホルモンが生成されることを発見。^[25]
• ロジャー・W・スペリー、デイビッド・H・ヒューベル、トルステン・N・ヴィーゼル（1981年）は、それぞれ大脳半球の特殊化と視覚システムに関する発見に対して受賞した。^[26]
• スタンレー・コーエンとリタ・レヴィ＝モンタルチーニ（1986年）は神経成長因子（NGF）と上皮成長因子（EGF）を発見した。^[27]
• パッチクランプ記録技術の開発により、初めて個々のイオンチャネルを通る電流の流れを観察することが可能になったエルウィン・ネーハーとバート・サックマン（1991年）は、イオンチャネルの特異性をさらに明らかにしました。^[28]
• アルヴィド・カールソン、ポール・グリーンガード、エリック・カンデル（2000年）は、神経伝達物質の結合による神経シグナル伝達経路の発見と、ドーパミンが主要な神経伝達物質であることの確立に貢献した。^[29]
• リチャード・アクセルとリンダ・B・バック（2004年）嗅覚系に関する発見^[30]
• ジョン・オキーフ、エドヴァルド・I・モーザー、メイブリット・モーザー（2014年）は、脳内の位置決めシステムを構成する細胞の発見に対して受賞した。^[31]
• ジェフリー・C・ホール、マイケル・ロスバッシュ、マイケル・W・ヤング（2017年）「概日リズムを制御する分子メカニズムの発見」^[32]

• ヴィクター・フランケンシュタイン、メアリー・シェリーの1818年の小説『フランケンシュタイン、あるいは現代のプロメテウス』の主人公
• エイミー・ファラ・ファウラー博士は、 CBS の ビッグバン・セオリーの主人公です。彼女を演じるのは、同じく神経科学の博士号を持つメイム・ビアリクです。
• スティッチャーズの主人公、キャメロン・グッドキン博士。NSAで働く前は、MITの研究員でした。

• 神経科学者のリスト
• 女性神経科学者のリスト
• 国際脳研究機構
• 神経科学学会

• 国立薬物乱用研究所所長、ノラ・ボルコウ氏へのインタビュー。「ノラ・ボルコウ: やる気のある神経科学者」『分子介入』（2004 年）第 4 巻、243 ～ 247 ページ。
• NIH科学教育局による神経科学研究における女性たち。
• ワシントン大学の Eric Chudler が管理する「神経科学者になるには」。