Ilmu Saraf: Kajian ilmiah tentang sistem syaraf

Area studi mencakup struktur, fungsi, sejarah evolusi, perkembangan, genetika, biokimia, fisiologi, farmakologi, informatika, penghitungan neurosains dan patologi sistem saraf. Awalnya merupakan cabang dari ilmu biologi, namun ilmu ini telah berkembang dan menarik berbagai jenis ilmu lain untuk memanfaatkan pendekatan ilmu saraf termasuk diantaranya adalah kognitif, neuropsikologi, ilmu komputer, statistika, fisika dan kedokteran.

Rentang bidang ilmu saraf telah meluas dengan mengikut sertakan percobaan ilmiah secara sistematis maupun penyelidikan teoritis dari sistem saraf pusat maupun sistem saraf tepi dari organisme biologis. Metodologi empiris yang digunakan oleh ilmuwan ilmu saraf saat ini telah berkembang dengan cepat. Dari studi molekuler dan seluler dari sel-sel saraf individu hingga pemotretan sensor, dan dan tugas motorik di otak.

Karena semakin berkembangnya jumlah ilmuwan yang mempelajari bidang studi ini, beberapa organisasi neuroscience terkemuka telah dibentuk untuk menyediakan forum untuk semua ahli ilmu saraf dan pendidik. Contohnya, International Brain Research Organization didirikan pada 1960, International Society for Neurochemistry pada tahun 1963, European Brain and Behaviour Society pada tahun 1968, dan Society for Neuroscience pada tahun 1969.

Ilmu saraf berbeda dengan neurologi, yang mempelajari sistem saraf manusia dari segi medis serta penanganan gangguan pada sistem saraf tersebut.

 

Penelitian ilmiah dari sistem saraf telah meningkat secara signifikan pada paruh kedua abad kedua puluh, terutama karena kemajuan dalam biologi molekuler, elektrofisiologi, dan komputasi ilmu saraf. Hal ini memungkinkan ahli saraf untuk mempelajari sistem saraf dalam segala aspeknya: bagaimana strukturnya, cara kerjanya, bagaimana berkembangnya, bagaimana malafungsi hal tersebut, dan bagaimana hal itu dapat diubah. Neuron adalah sel khusus untuk komunikasi. Mereka mampu berkomunikasi dengan neuron dan jenis sel lain melalui sambungan khusus yang disebut sinapsis, di mana sinyal listrik atau elektrokimia dapat ditransmisikan dari satu sel ke sel lainnya. Banyak neuron mengekstrusi filamen tipis panjang protoplasma yang disebut akson, yang dapat memperpanjang ke bagian tubuh yang jauh dan mampu membawa sinyal listrik dengan cepat, mempengaruhi aktivitas neuron lain, otot, atau kelenjar pada titik-titik terminasi mereka. Sebuah sistem saraf muncul dari kumpulan neuron yang saling terhubung satu sama lain.

Pada vertebrata, sistem saraf dapat dibagi menjadi dua bagian, sistem saraf pusat (otak dan sumsum tulang belakang), dan sistem saraf perifer. Dalam banyak spesies - termasuk semua vertebrata -sistem saraf adalah sistem organ yang paling kompleks dalam tubuh, dengan sebagian besar kompleksitas yang berada di otak. Otak manusia sendiri mengandung sekitar seratus miliar neuron dan seratus triliun sinapsis; terdiri dari ribuan substruktur yang dibedakan, terhubung satu sama lain dalam jaringan sinaptik yang kerumitan mulai terurai. Mayoritas dari sekitar 20-25,000 gen milik genom manusia dinyatakan secara khusus di dalam otak. Karena plastisitas otak manusia, struktur sinapsis dan fungsi mereka sehingga berubah sepanjang hidup.. Dengan demikian tantangan membuat rasa semua kompleksitas ini berat.

Ilmu saraf molekuler dan seluler

 

Studi tentang sistem saraf dapat dilakukan pada berbagai tingkat, mulai dari tingkat molekuler dan seluler dengan sistem dan tingkat kognitif. Pada tingkat molekuler, pertanyaan dasar dibahas dalam neuroscience molekuler termasuk mekanisme di mana neuron mengekspresikan dan merespon sinyal molekul dan bagaimana aksonmembentuk pola konektivitas kompleks. Pada tingkat ini, peralatan dari biologi molekuler dan genetika digunakan untuk memahami bagaimana neuron berkembang dan bagaimana perubahan genetik mempengaruhi fungsi biologis. Morfologi, identitas molekul, dan karakteristik fisiologis neuron dan bagaimana mereka berhubungan dengan berbagai jenis perilaku juga menarik untuk dikaji.

Pertanyaan-pertanyaan mendasar dibahas dalam ilmu saraf seluler termasuk mekanisme bagaimana neuron memproses sinyal fisiologis dan elektrokimia. Pertanyaan-pertanyaan ini mencakup bagaimana sinyal diproses oleh neurites - ekstensi tipis dari badan sel saraf, terdiri dari dendrit (mengkhususkan diri untuk menerima input sinaptik dari neuron lain) dan akson (mengkhususkan diri untuk melakukan impuls saraf yang disebut potensial aksi)- dan somas (badan sel neuron yang mengandung inti), dan bagaimana neurotransmitter dan sinyal listrik ini digunakan untuk memproses informasi dalam neuron. Area utama lain neuroscience diarahkan pada pemeriksaan dari perkembangan sistem saraf. Pertanyaan-pertanyaan ini meliputi pola dan regionalisasi dari sistem saraf, sel induk saraf, diferensiasi neuron dan glia, migrasi neuronal, aksonal dan pengembangan dendritik, interaksi trofik, dan pembentukan sinaps.

Sirkuit neural dan sistem

Pada tingkat sistem, pertanyaan yang dibahas dalam sistem ilmu saraf termasuk bagaimana sirkuit neural terbentuk dan digunakan anatomis dan fisiologis untuk menghasilkan fungsi seperti refleks, integrasi multiindrawi, koordinasi motorik, irama sirkadian, respon emosional, pembelajaran, dan memori. Dengan kata lain, mereka membahas bagaimana sirkuit saraf berfungsi dan melalui perilaku mekanisme yang dihasilkan. Bidang yang terkait neuroethology dan neuropsikologi menjawab berbagai pertanyaan tentang bagaimana substrat saraf mendasari hewan tertentu dan perilaku manusia. Neuroendocrinology dan psikoneuroimunologi meneliti interaksi antara sistem saraf dan endokrin dan sistem kekebalan tubuh masing-masing. Meskipun banyak kemajuan, cara jaringan neuron menghasilkan kognisi kompleks dan perilaku masih kurang dipahami.