Ludzki mózg to najbardziej skomplikowany żywy organ. Sposób jego działania daje się jednak sprowadzić do pewnych podstawowych procesów fizyczno-chemicznych. Dzięki nowoczesnej nauce i zaawansowanej technologii wreszcie możemy zbadać je dokładniej.
Metody badania mózgu wykorzystywane na gruncie neuronauki różnią się ze względu na sposób mierzenia aktywności neuronów, czyli jego podstawowych komórek. I tak: część narzędzi mierzy bezpośrednią aktywność neuronów, część rejestruje zmiany metaboliczne towarzyszące ich aktywności, pozwalając na wnioskowanie o ich aktywności pośrednio. Jeszcze inne rejestrują efekty krótkotrwałej ingerencji w działanie neuronów, pozwalając na porównywanie kondycji mózgu w różnych warunkach. Razem dostarczają coraz lepszej wiedzy o działaniu ludzkiego mózgu. Przedstawię tu narzędzia najbardziej reprezentatywne dla każdej z tych grup.
Po pierwsze: elektryczność, czyli metody bezpośrednie
W 1780 r. Luigi Aloisio Galvani, włoski fizyk, biolog i filozof, wywołał skurcz mięśni martwej żaby przy użyciu impulsu elektrycznego. Dowiódł w ten sposób, jak ważną rolę w działaniu układu nerwowego pełni elektryczność. Istotnie, podstawą działania całego układu nerwowego – a przede wszystkim mózgu – są nieustanne wyładowania elektryczne neuronów. Pomiar elektryczności, towarzyszącej aktywności neuronów, może zatem informować o pracy mózgu.
Najbardziej bezpośrednią techniką rejestracji aktywności mózgu jest zapis elektrycznej aktywności pojedynczych neuronów. Metoda polega na wprowadzaniu do nich cieniutkich elektrod igłowych (ang. single unit recording). Za każdym razem, kiedy neuron jest aktywny, generuje napięcie, które zostaje w czasie rzeczywistym zarejestrowane przez elektrodę. To właśnie dzięki tej metodzie John O’Keefe odkrył strukturę mózgu, która determinuje umiejętność orientacji w przestrzeni.