Beyin , sinir sisteminin merkezi olarak hizmet eden bir organıdır. Bütün omurgalı hayvanlar ve çoğu omurgasız hayvan -bazı süngerler, knidliler, tulumlular ve derisi dikenliler gibi omurgasızlar hariç- beyne sahiptir. Baş kısmında; duyma, tatma, görme, denge, koklama gibi duyulara hizmet eden organlara yakın bir noktada bulunan beyin omurgalıların vücudundaki en karmaşık organdır. Normal bir insanda serebral korteksin 15-33 milyar nörondan müteşekkil olduğu tahmin edilmektedir. Her biri birkaç bin nöronla sinaps denen bağlantılar yardımıyla bağlıdır. Bu nöronlar birbirleriyle akson denen uzun protoplazmik lifler yardımıyla iletişim kurar. Aksonlar bilgiyi beynin diğer kısımlarına yahut vücudun spesifik alıcı hücrelerine taşır.
Farmakoloji ya da eczabilim günümüzdeki anlamıyla canlı organizmadaki ilaç etkilerini ve canlı organizmaya alınan ilaçların yapısını inceleyen bir bilim dalıdır. Yeni sentezlenmiş veya bitkilerden ayrıştırılmış maddelerin etkilerini biyolojik yapısını laboratuvar çalışmaları ile deney hayvanlarında, klinik araştırmalar ile insanlarda inceleyerek ilaç geliştirme çalışmalarına katkı veren bir tıp ve eczacılık bilimidir. Diğer bir deyişle, ilaçların yapımından, kullanıma sunulmasına, ilaçlar ile biyolojik dizgeler arasındaki etkileşimleri inceleyen bilim dalıdır. Farmakoloji, deneyleri ve canlılar üzerindeki araştırmalardan klinik uygulamaya değin uzanan bu karmaşık ve yoğun süreci birçok alt dalı ve yardımcı bilim dalları ile yakından bağlantılı yürütür.
Nöroloji ya da sinir bilimi, genel olarak beyin, beyin sapı, omurilik ve çevresel sinir sistemiyle kasların hastalıklarını inceleyen, cerrahi dışındaki tedavi uygulamalarını içeren tıp bilimi dalıdır. Nöroloji zamanla içine kapalı ve sınırlı bir dal olmaktan çıkmış, epilepsi, hareket bozuklukları, beyin damar hastalıkları, bunamalar, uyku bozuklukları gibi ayrıca özelleşmişlik gerektiren alt disiplinlere bölünmüştür, bunun yanı sıra 19. yüzyılda ruh hastalıklarıyla birlikte ele alınırken, 20. yüzyıldan itibaren psikiyatri ayrı bir dal olarak ayrılmıştır. Tüm bu alanlardaki ciddi laboratuvar arka planının yanı sıra günümüze nöroloji pek çok başka tıp alanı ile multidisipliner bir ilişki içindedir.
Retina (latince:rete) ya da ağkatman çoğu omurgalı ve bazı yumuşakçaların gözünün en içindeki görmeyi sağlayan ışığa ve renge duyarlı hücrelerin bulunduğu göz doku tabakasıdır. Gözün optiği, retinadaki görsel dünyanın odaklanmış iki boyutlu bir görüntü oluşturur ve bu görüntüyü beyne elektriksel sinir uyarılarına çevirerek görsel algı oluşturur. Retina, bir kameradaki film veya görüntü sensörü 'ne benzer bir iş yapar.
Sinir sistemi veya sinir ağı, canlıların içsel ve dışsal çevresini algılamasına yol açan, bilgi elde eden ve elde edilen bilgiyi işleyen, vücut içerisinde hücreler ağı sayesinde sinyallerin farklı bölgelere iletimini sağlayan, organların, kasların aktivitelerini düzenleyen bir organ sistemidir. Sinir sistemi iki bölümden oluşur: Merkezî sinir sistemi (MSS) ve çevresel sinir sistemi (ÇSS). MSS, beyin ve omurilikten oluşur. ÇSS, MSS'yi vücudun diğer tüm kısımları ile bağlayan uzun fiberlerden oluşur. ÇSS, motor nöronları, dolaylı istemli hareket, otonom sinir sistemi, sempatik sinir sistemi, parasempatik sinir sistemi, düzenli istemsiz işlevler ve enterik sinir sisteminden oluşur.
Roger Wolcott Sperry, bölünmüş beyin çalışmalarıyla ünlü bir nöropsikologtur. Bu çalışmalar sayesinde David Hunter Hubel ve Torsten Nils Wiesel ile birlikte 1981 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü kazanmıştır.
Merkezî sinir sistemi sinir sisteminin en büyük bölümünü teşkil eder. Beyin ve omurilikten oluşur. Bazı sınıflandırmalarda retina ve kraniyal sinirler de MSS'ye dâhil edilir. Çevresel sinir sistemi ile birlikte davranış kontrolünde temel bir göreve sahip olan merkezî sinir sistemini çevresel sinir sisteminden ayıran belirgin bir sınır olmayıp ayrım keyfîdir. MSS, vücut boşluğunda, kraniyal boşluktaki beyni ve spinal boşluktaki omuriliği kapsar. Omurgalılarda beyin kafatası ile korunurken, omurilik de omurga ile korunur. Bunların her ikisi de, meninskler ile çevrilmiştir. Şekilde kırmızı ile gösterilenler MSS'ye ait ana sinirlerdir.
Beyin ve sinir cerrahisi, nörocerrahi ya da nöroşirürji merkezi ve periferik sinir sistemi bozukluklarının mekanik müdahale yoluyla tedavisini yapan bir cerrahi uzmanlık dalıdır. Bu dalda uzmanlık alan tıp doktorlarına nörocerrah ya da nöroşirürjiyen denmektedir. Bu uzmanlık eğitiminin sonrasında daha üst ihtisas dalları olarak spinal, fonksiyonel, tümör, vasküler, pediatrik nöroşirürji gibi dalları da vardır.
Nörobilim, sinir sistemini inceleyen disiplinlerarası bir bilim dalıdır. Nöronların ve nöral devrelerin temel özelliklerini anlamayı hedefleyen bu bilim dalı, bu amaçla fizyoloji, anatomi, moleküler biyoloji, gelişim biyolojisi, sitoloji, matematiksel modelleme ve psikolojiyi birleştirir. Öğrenme, bellek, davranış, algı ve bilincin biyolojik temelinin anlaşılması Eric Kandel tarafından biyolojik bilimlerin "nihai zorluğu" olarak tanımlanmıştır.
Bilişsel nöropsikoloji, beynin yapısı ve işlevinin belirli psikolojik süreçlerle nasıl ilişkili olduğunu anlamayı amaçlayan bilişsel psikolojinin bir dalıdır. Bilişsel psikoloji, zihinsel süreçlerin yeni anılar saklama ve üretme, dil üretme, insanları ve nesneleri tanıma, akıl ve problem çözme yeteneğimizin bilişsel yeteneklerimizden nasıl sorumlu olduğunu inceleyen bilimdir. Bilişsel nöropsikoloji, normal bilişsel işlevsellik modellerinin çıkarımını sağlamak amacıyla beyin hasarı veya nörolojik hastalığın bilişsel etkilerini incelemeye özel bir vurgu yapar. Kanıtlar, beyin bölgelerinde eksiklik gösteren ve çift ayrışma sergileyen hastaların beyin hasarlı bireysel vaka çalışmalarına dayanmaktadır. Çifte ayrışma iki hasta ve iki görevi içerir. Bir hasta bir görevde bozulmuş, diğerinde normal iken diğer hasta ilk görevde normal, diğerinde ise bozulmuştur. Örneğin, A hastası basılı sözcükleri okumada başarısız olmasına rağmen konuşulan sözcükleri normal şekilde anlıyor olabilir. Öte yandan B hastası yazılı sözcükler anlamada normal ve konuşulan sözcükleri anlamada başarısız olacaktır. Bilim insanları bu bilgiyi, sözcük anlama için nasıl tek bir bilişsel modülün olduğunu açıklamak için yorumlayabilirler. Bunun gibi çalışmalardan araştırmacılar, beynin farklı alanlarının son derece uzmanlaşmış olduğunu ortaya koyuyor. Bilişsel nöropsikoloji, beyin hasarlı hastalarla da ilgilenen bilişsel sinirbilimden ayırt edilebilir, ancak bilişsel süreçlerin altında yatan sinirsel mekanizmaları ortaya çıkarmaya odaklanmıştır.
Fizyolojik psikoloji, kontrollü deneylerde insan dışı hayvan deneklerin beyinlerinin doğrudan manipülasyonu yoluyla sinirsel algı ve davranış mekanizmalarını inceleyen davranışsal sinirbilimin bir alt bölümüdür. Bu psikoloji alanı beyin ve insan davranışlarını incelerken ampirik ve pratik bir yaklaşım gerektirir. Bu alandaki çoğu bilim insanı, zihnin sinir sisteminden kaynaklanan bir fenomen olduğuna inanmaktadır. Fizyolojik psikologlar sinir sisteminin mekanizmaları hakkında çalışarak ve bilgi edinerek insan davranışı hakkında birçok gerçeği ortaya çıkarabilirler. Biyolojik psikolojideki diğer alt bölümlerin aksine, psikolojik araştırmanın ana odağı beyin-davranış ilişkilerini tanımlayan teorilerin geliştirilmesidir.
Nörofizyoloji sinir sisteminin işleyişi ile ilgilenen bir fizyoloji ve sinirbilim dalıdır. Temel nörofizyolojik araştırmanın birincil araçları arasında yama kelepçesi, voltaj kelepçesi, hücre dışı tek birimli kayıt ve yerel alan potansiyellerinin kaydedilmesi ve ayrıca kalsiyum görüntüleme, optogenetik ve moleküler biyoloji gibi elektrofizyolojik kayıtlar bulunur.
Nörofarmakoloji, ilaçların sinir sistemindeki hücresel işlevini ve davranışı etkileyen nöral mekanizmaları araştıran bilim dalıdır. Nörofarmakolojinin davranışsal ve moleküler olmak üzere iki ana alt dalı vardır. Davranışsal nörofarmakoloji, ilaç bağımlılığı ve bağımlılığının insan beynini nasıl etkilediğinin incelenmesi de dahil olmak üzere ilaçların insan davranışını nasıl etkilediğine odaklanır. Moleküler nörofarmakoloji, nöronların ve nörokimyasal etkileşimleri incelemenin yanı sıra nörolojik fonksiyon üzerinde faydalı etkileri olan ilaçların geliştirilmesi genel amacını taşır. Bu alanların her ikisi de yakından bağlantılıdır, çünkü her ikisi de merkezi ve periferik sinir sistemlerindeki nörotransmitterler, nöropeptitler, nörohormonlar, nöromodülatörler, enzimler, ikinci haberciler, ortak taşıyıcılar, iyon kanalları ve reseptör proteinlerinin etkileşimleri ile ilgilidir. Bu etkileşimleri inceleyen araştırmacılar, ağrı, Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklar, psikolojik bozukluklar, bağımlılık gibi birçok farklı nörolojik bozukluğu tedavi etmek için ilaçlar geliştirirler.
Sosyal sinirbilim, biyolojik sistemlerin sosyal süreçleri ve davranışları nasıl gerçekleştirdiklerini anlamaya ve sosyal süreçler ve davranış teorilerini bilgilendirmek ve düzeltmek için biyolojik kavram ve yöntemleri kullanmaya adanmış disiplinlerarası bir alandır. İnsanlar temelde bireyciden ziyade sosyal bir türdür. Bu sebeple Homo sapiens bireyin ötesinde çiftler, aileler ve gruplardan şehirler, medeniyetler ve kültürlere kadar çeşitli organizasyonlar oluşturabilir. Bu ortaya çıkan yapılar, onları desteklemek için nöral ve hormonal mekanizmalarla birlikte gelişmiştir çünkü sonuçta ortaya çıkan sosyal davranışlar, bu organizmaların çoğalmayacak kadar uzun süre yavruların hayatta kalmasına, çoğalmasına ve bakımını sağlamasına yardımcı olmuştur. "Sosyal sinirbilim" terimi, üç ayda bir 1988-1994 yılları arasında yayınlanan "Sosyal Sinirbilim Bülteni" adlı bir yayında ilk olarak ortaya kondu. Terim daha sonra John Cacioppo ve Gary Berntson tarafından 1992'de Amerikalı Psikolog'da yayınlanan bir makalede popüler hale getirildi. Cacioppo ve Berntson, sosyal sinirbilimin meşru babaları olarak kabul edilir. Halen genç bir alan olan sosyal sinirbilim, beynin sosyal etkileşimlere nasıl aracılık ettiğine odaklanarak duyuşsal sinirbilim ve bilişsel sinirbilim ile yakından ilgilidir. Sosyal bilişin biyolojik temelleri sosyal bilişsel sinirbilimde incelenir
Bilişsel nöropsikoloji, beynin yapısı ve işlevinin belirli psikolojik süreçlerle nasıl ilişkili olduğunu anlamayı amaçlayan bilişsel psikolojinin bir dalıdır. Bilişsel psikoloji, zihinsel süreçlerin yeni anılar saklama ve üretme, dil üretme, insanları ve nesneleri tanıma, akıl ve problem çözme yeteneğimizin bilişsel yeteneklerimizden nasıl sorumlu olduğunu inceleyen bilimdir. Bilişsel nöropsikoloji, normal bilişsel işlevsellik modellerinin çıkarımını sağlamak amacıyla beyin hasarı veya nörolojik hastalığın bilişsel etkilerini incelemeye özel bir vurgu yapar. Kanıtlar, beyin bölgelerinde eksiklik gösteren ve çift ayrışma sergileyen hastaların beyin hasarlı bireysel vaka çalışmalarına dayanmaktadır. Çifte ayrışma iki hasta ve iki görevi içerir. Bir hasta bir görevde bozulmuş, diğerinde normal iken diğer hasta ilk görevde normal, diğerinde ise bozulmuştur. Örneğin, A hastası basılı sözcükleri okumada başarısız olmasına rağmen konuşulan sözcükleri normal şekilde anlıyor olabilir. Öte yandan B hastası yazılı sözcükler anlamada normal ve konuşulan sözcükleri anlamada başarısız olacaktır. Bilim insanları bu bilgiyi, sözcük anlama için nasıl tek bir bilişsel modülün olduğunu açıklamak için yorumlayabilirler. Bunun gibi çalışmalardan araştırmacılar, beynin farklı alanlarının son derece uzmanlaşmış olduğunu ortaya koyuyor. Bilişsel nöropsikoloji, beyin hasarlı hastalarla da ilgilenen bilişsel sinirbilimden ayırt edilebilir, ancak bilişsel süreçlerin altında yatan sinirsel mekanizmaları ortaya çıkarmaya odaklanmıştır.
Nöroinformatik, hesaplama modelleri ve analitik araçların uygulanmasıyla sinirbilim verilerinin düzenlenmesi ile ilgili bir araştırma alanıdır. Bu araştırma alanları giderek daha büyük hacimli, yüksek boyutlu ve ince taneli deneysel verilerin entegrasyonu ve analizi için önemlidir. Nöroinformatistler, klinisyenler ve araştırma bilimcileri için hesaplamalı araçlar, matematiksel modeller sağlar ve birlikte çalışabilir veritabanları oluşturur. Sinirbilim, birçok ve çeşitli alt disiplinlerden oluşan heterojen bir alandır. Beyin anlayışımızın derinleşmeye devam edebilmesi için, bu alt disiplinlerin verileri ve bulguları anlamlı bir şekilde paylaşabilmeleri gerekir; Nöroinformatistler bunu kolaylaştırır.
Nörogörüntüleme veya beyin görüntüleme; sinir sisteminin yapısını, işlevini veya farmakolojisini doğrudan veya dolaylı yollarla görüntülemek için çeşitli tekniklerin kullanımıdır. Tıp, sinirbilim ve psikolojide kullanımına görece yeni başlanan bir disiplindir. Klinik ortamda nörogörüntülemenin yapılmasında ve yorumlanmasında görevli hekimler de nöroradyolog olarak adlandırılır.
Sinir sistemi hastalıkları; nörolojik bozukluklar olarak da bilinir ve sinir sistemini etkileyen tüm durumları tarif eder. Bu kategori, genetik bozukluklar, enfeksiyonlar, kanser, nöbet bozuklukları, kardiyovasküler kaynaklı durumlar, konjenital ve gelişimsel bozukluklar ve dejeneratif bozukluklar içermektedir.
Klinik sinirbilim, beyin ve merkezi sinir sistemi hastalıklarının ve bozukluklarının altında yatan temel mekanizmaların bilimsel çalışmalarına odaklanan bir sinirbilim dalıdır. Bu tür bozuklukları tanımlamanın ve teşhis etmenin yeni yollarını ve nihayetinde yeni tedaviler geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Nöroloji ve nöroşirürji uygulamaları tarih öncesi zamanlara kadar uzanır. Ancak akademik çalışmalar 16. yüzyıla kadar başlamamıştır. Gözlemsel bilimden yola çıkarak, sinir sistemine ve nörolojik hastalıklara ve bunlara olası müdahalelere yaklaşmanın sistematik bir yolu zaman içinde gelişmiştir.
