Neuroscience

Neuroscience ist die wissenschaftliche Studie des Nervensystems. Traditionell ist neuroscience als ein Zweig der Biologie gesehen worden. Jedoch ist es zurzeit eine zwischendisziplinarische Wissenschaft, die mit anderen Feldern wie Chemie, Informatik, Technik, Linguistik, Mathematik, Medizin und verbundene Disziplinen, Philosophie, Physik und Psychologie zusammenarbeitet. Der Begriff Neurobiologie wird gewöhnlich austauschbar mit dem Begriff neuroscience gebraucht, obwohl sich der erstere spezifisch auf die Biologie des Nervensystems bezieht, wohingegen sich der Letztere auf die komplette Wissenschaft des Nervensystems bezieht.

Das Spielraum von neuroscience hat sich verbreitert, um verschiedene Annäherungen einzuschließen, die verwendet sind, um die molekularen, rechenbetonten und medizinischen, funktionellen Zellentwicklungsstrukturentwicklungsaspekte des Nervensystems zu studieren. Die durch neuroscientists verwendeten Techniken haben sich auch enorm von molekularen und zellularen Studien von individuellen Nervenzellen zur Bildaufbereitung von Sinnes- und Motoraufgaben im Gehirn ausgebreitet. Neuen theoretischen Fortschritten in neuroscience ist auch durch die Studie von Nervennetzen geholfen worden.

In Anbetracht der steigenden Zahl von Wissenschaftlern, die das Nervensystem studieren, sind mehrere prominente neuroscience Organisationen gebildet worden, um ein Forum dem ganzen neuroscientists und Pädagogen zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel wurde die Internationale Gehirnforschungsorganisation 1960, die Internationale Gesellschaft für die Neurochemie 1963, die europäische Gehirn- und Verhaltensgesellschaft 1968 und die Gesellschaft für Neuroscience 1969 gegründet.

Geschichte

Die Studie des Nervensystems geht nach dem alten Ägypten zurück. Beweise von trepanation, die chirurgische Praxis entweder des Bohrens oder Kratzens eines Loches in den Schädel mit dem Zweck, Kopfweh oder Geistesstörungen zu heilen oder Schädeldruck zu erleichtern, auf Patienten durchgeführt, gehen auf Neolithische Zeiten zurück und sind in verschiedenen Kulturen weltweit gefunden worden. Manuskripte, die bis 1700 v. Chr. zurückgehen, haben angezeigt, dass die Ägypter einige Kenntnisse über Symptome vom Gehirnschaden hatten.

Frühe Ansichten auf der Funktion des Gehirns haben es betrachtet, um eine "Schädelfüllung" von Sorten zu sein. In Ägypten, vom späten Mittleren Königreich vorwärts, wurde das Gehirn regelmäßig in der Vorbereitung der Einbalsamierung entfernt. Es wurde zurzeit geglaubt, dass das Herz der Sitz der Intelligenz war. Gemäß Herodotus war der erste Schritt der Einbalsamierung, ein gekrümmtes Stück von Eisen "zu nehmen, und damit ziehen das Gehirn durch die Nasenlöcher, so das Loswerden eines Teils heraus, während der Schädel vom Rest durch das Spülen mit Rauschgiften geklärt wird."

Die Ansicht, dass das Herz die Quelle des Bewusstseins war, wurde bis zur Zeit von Hippocrates nicht herausgefordert. Er hat geglaubt, dass das Gehirn mit der Sensation nicht nur beteiligt wurde — da am meisten spezialisierte Organe (z.B, Augen, Ohren, Zunge) im Kopf in der Nähe vom Gehirn gelegen werden — aber war auch der Sitz der Intelligenz. Plato hat auch nachgesonnen, dass das Gehirn der Sitz des vernünftigen Teils der Seele war. Aristoteles hat jedoch geglaubt, dass das Herz das Zentrum der Intelligenz war, und dass das Gehirn den Betrag der Hitze vom Herzen geregelt hat. Diese Ansicht wurde allgemein akzeptiert, bis der römische Arzt Galen, ein Anhänger von Hippocrates und Arzt römischen Gladiatoren, bemerkt hat, dass seine Patienten ihre Denkvermögen verloren haben, als sie Schaden an ihrem Verstand gestützt hatten.

Abulcasis, Averroes, Avenzoar, und Maimonides, der in der Mittelalterlichen moslemischen Welt aktiv ist, hat mehrere medizinische mit dem Gehirn verbundene Probleme beschrieben. In der Renaissance hat Europa, Vesalius (1514-1564) und René Descartes (1596-1650) auch mehrere Beiträge zu neuroscience geleistet.

Studien des Gehirns sind hoch entwickelter nach der Erfindung des Mikroskops und der Entwicklung eines Färbeverfahrens durch Camillo Golgi während des Endes der 1890er Jahre geworden. Das Verfahren hat ein Silberchromat-Salz verwendet, um die komplizierten Strukturen von individuellen Neuronen zu offenbaren. Seine Technik wurde von Santiago Ramón y Cajal verwendet und die Bildung der Neuron-Doktrin, der Hypothese geführt, dass die funktionelle Einheit des Gehirns das Neuron ist. Golgi und Ramón y Cajal haben den Nobelpreis in der Physiologie oder Medizin 1906 für ihre umfassenden Beobachtungen, Beschreibungen und Kategorisierungen von Neuronen überall im Gehirn geteilt. Die Neuron-Doktrin wurde durch Experimente im Anschluss an die Pionierarbeit von Luigi Galvani in der elektrischen Erregbarkeit von Muskeln und Neuronen unterstützt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts haben Emil du Bois-Reymond, Johannes Peter Müller und Hermann von Helmholtz demonstriert, dass Neurone elektrisch erregbar waren, und dass ihre Tätigkeit wie vorherzusehen war den elektrischen Staat von angrenzenden Neuronen betroffen hat.

In der Parallele mit dieser Forschung hat die Arbeit mit gehirnbeschädigten Patienten durch Paul Broca darauf hingewiesen, dass bestimmte Gebiete des Gehirns für bestimmte Funktionen verantwortlich waren. Zurzeit wurden die Ergebnisse von Broca als eine Bestätigung der Theorie von Franz Joseph Gall gesehen, dass Sprache lokalisiert wurde, und dass bestimmte psychologische Funktionen in spezifischen Gebieten des Kortex lokalisiert wurden. Die Lokalisierung der Funktionshypothese wurde durch Beobachtungen von epileptischen Patienten unterstützt, die von John Hughlings Jackson geführt sind, der richtig die Organisation des Motorkortexes abgeleitet hat, indem er den Fortschritt von Beschlagnahmen durch den Körper beobachtet hat. Carl Wernicke hat weiter die Theorie der Spezialisierung von spezifischen Gehirnstrukturen im Sprachverständnis und der Produktion entwickelt. Moderne Forschung verwendet noch den Brodmann Gehirncytoarchitectonic-Karte (sich auf die Studie der Zellstruktur beziehend), anatomische Definitionen von diesem Zeitalter im Weitergehen zu zeigen, dass verschiedene Gebiete des Kortexes in der Ausführung von spezifischen Aufgaben aktiviert werden.

1952 haben Alan Lloyd Hodgkin und Andrew Huxley ein mathematisches Modell für die Übertragung von elektrischen Signalen in Neuronen des Riesen axon von einem Tintenfisch, Handlungspotenzialen präsentiert, und wie sie begonnen und fortgepflanzt, als das Modell von Hodgkin-Huxley bekannt werden. In 1961-2 Richard haben FitzHugh und J. Nagumo Hodgkin-Huxley, darin vereinfacht, was das FitzHugh-Nagumo Modell genannt wird. 1962 hat Bernard Katz neurotransmission über den Raum zwischen als Synapsen bekannten Neuronen modelliert. 1981 haben Catherine Morris und Harold Lecar diese Modelle im Modell von Morris-Lecar verbunden. 1984 haben J. L. Hindmarsh und R.M. Rose weiter neurotransmission modelliert.

1966 beginnend, haben Eric Kandel und Mitarbeiter biochemische Änderungen in Neuronen untersucht, die mit dem Lernen und der Speicherlagerung vereinigt sind.

Moderner neuroscience

Die wissenschaftliche Studie des Nervensystems hat bedeutsam während der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts, hauptsächlich wegen Fortschritte in der molekularen Biologie, electrophysiology, und rechenbetonten neuroscience zugenommen. Das hat neuroscientists erlaubt, das Nervensystem in allen seinen Aspekten zu studieren: Wie es strukturiert wird, wie es arbeitet, wie es sich entwickelt, wie es schlecht funktioniert, und wie es geändert werden kann. Zum Beispiel ist es möglich geworden, in viel Detail, die komplizierten Prozesse zu verstehen, die innerhalb eines einzelnen Neurons vorkommen. Neurone sind für die Kommunikation spezialisierte Zellen. Sie sind im Stande, sich mit Neuronen und anderen Zelltypen durch Spezialverbindungspunkte genannt Synapsen in Verbindung zu setzen, an denen elektrische oder elektrochemische Signale von einer Zelle bis einen anderen übersandt werden können. Viele Neurone stehen vor lange dünne Glühfäden des Protoplasmas haben axons genannt, der sich bis zu entfernte Teile des Körpers ausstrecken kann und dazu fähig ist, schnell elektrische Signale zu tragen, die Tätigkeit anderer Neurone, Muskeln oder Drüsen an ihren Beendigungspunkten beeinflussend. Ein Nervensystem erscheint aus dem Zusammenbau von Neuronen, die mit einander verbunden werden.

In Wirbeltieren kann das Nervensystem in zwei Teile, das Zentralnervensystem (Gehirn- und Rückenmark), und das peripherische Nervensystem gespalten werden. In vielen Arten — einschließlich aller Wirbeltiere — ist das Nervensystem das kompliziertste Organ-System im Körper mit dem grössten Teil der Kompliziertheit, die im Gehirn wohnt. Das menschliche Gehirn allein enthält ungefähr hundert Milliarden Neurone und hundert Trillionen Synapsen; es besteht aus Tausenden von unterscheidbaren Unterbauten, die mit einander in synaptic Netzen verbunden sind, deren Kompliziertheit nur begonnen hat, ausgefasert zu werden. Die Mehrheit von Genen, die dem menschlichen Erbgut gehören, wird spezifisch im Gehirn ausgedrückt. So ist die Herausforderung, diese ganze Kompliziertheit zu verstehen, furchterregend.

Molekularer und zellularer neuroscience

Die Studie des Nervensystems kann an vielfachen Niveaus, im Intervall von den molekularen und zellularen Niveaus zu den Systemen und kognitiven Niveaus getan werden. Am molekularen Niveau schließen die grundlegenden in molekularem neuroscience gerichteten Fragen die Mechanismen ein, durch die Neurone ausdrücken und auf molekulare Signale antworten, und wie axons komplizierte Konnektivitätsmuster bilden. An diesem Niveau werden Werkzeuge von der molekularen Biologie und Genetik verwendet, um zu verstehen, wie sich Neurone entwickeln, und wie genetische Änderungen biologische Funktionen betreffen. Die Morphologie, molekulare Identität und physiologischen Eigenschaften von Neuronen, und wie sie sich auf verschiedene Typen des Verhaltens beziehen, sind auch vom beträchtlichen Interesse.

Die grundsätzlichen in zellularem neuroscience gerichteten Fragen schließen die Mechanismen dessen ein, wie Neuron-Prozess physiologisch und elektrochemisch signalisiert. Diese Fragen schließen ein, wie Signale durch neurites - dünne Erweiterungen von einem neuronal Zellkörper bearbeitet werden, aus Dendriten (spezialisiert bestehend, um Synaptic-Eingänge von anderen Neuronen zu erhalten), und axons (spezialisiert, um Nervenimpulse genannt Handlungspotenziale zu führen) - und somas (die Zellkörper der Neurone, die den Kern enthalten), und wie neurotransmitters und elektrische Signale verwendet werden, um Information in einem Neuron zu bearbeiten. Ein anderes Hauptgebiet von neuroscience wird bei Untersuchungen der Entwicklung des Nervensystems geleitet. Diese Fragen schließen das Mustern und regionalization des Nervensystems, der Nervenstammzellen, der Unterscheidung von Neuronen und glia, neuronal Wanderung, axonal und dendritic Entwicklung, trophische Wechselwirkungen und Synapse-Bildung ein.

Nervenstromkreise und Systeme

Am Systemniveau schließen die Fragen, die in Systemen neuroscience gerichtet sind, ein, wie Nervenstromkreise gebildet und anatomisch und physiologisch verwendet werden, Funktionen wie Reflexe, Sinnesintegration, Motorkoordination, circadian Rhythmen, emotionale Antworten, das Lernen und Gedächtnis zu erzeugen. Mit anderen Worten richten sie, wie diese Nervenstromkreise fungieren und die Mechanismen, durch die Handlungsweisen erzeugt werden. Zum Beispiel richtet Systemniveau-Analyse Fragen bezüglich spezifischer Sinnes- und Motormodalitäten: Wie arbeitet Vision? Wie erfahren Singvögel neue Lieder und Fledermäuse mit dem Ultraschall lokalisieren? Wie bearbeitet das somatosensory System fühlbare Information? Die zusammenhängenden Felder von neuroethology und neuropsychology richten die Frage dessen, wie Nervensubstrate spezifischem Tier und menschlichen Handlungsweisen unterliegen. Neuroendocrinology und psychoneuroimmunology untersuchen Wechselwirkungen zwischen dem Nervensystem und den endokrinen und Immunsystemen beziehungsweise. Trotz vieler Förderungen wird die Weise, wie Netze von Neuronen kompliziertes Erkennen und Handlungsweisen erzeugen, noch schlecht verstanden.

Kognitiver und Verhaltensneuroscience

Am kognitiven Niveau richtet kognitiver neuroscience die Fragen dessen, wie psychologische Funktionen durch das Nervenschaltsystem erzeugt werden. Das Erscheinen von starken neuen Maß-Techniken wie neuroimaging (z.B, fMRI, HAUSTIER, SPECT), electrophysiology, und menschliche genetische Analyse, die mit hoch entwickelten experimentellen Techniken von der kognitiven Psychologie verbunden ist, erlaubt neuroscientists und Psychologen, abstrakte Fragen solcher als zu richten, wie menschliches Erkennen und Gefühl zu spezifischen Nervensubstraten kartografisch dargestellt werden.

Neuroscience wird auch mit den sozialen und Verhaltenswissenschaften sowie werdenden zwischendisziplinarischen Feldern wie neuroeconomics, Entscheidungstheorie und sozialer neuroscience verbunden, um komplizierte Fragen über Wechselwirkungen des Gehirns mit seiner Umgebung zu richten.

Schließlich würde neuroscientists gern jeden Aspekt des Nervensystems, einschließlich verstehen, wie es arbeitet, wie es sich entwickelt, wie es schlecht funktioniert, und wie es verändert oder repariert werden kann. Die spezifischen Themen, die die Hauptfokusse der Forschungsänderung mit der Zeit, gesteuert durch eine sich jemals ausbreitende Basis von Kenntnissen und die Verfügbarkeit von immer hoch entwickelteren technischen Methoden bilden. Über die lange Sicht sind Verbesserungen in der Technologie die primären Fahrer des Fortschritts gewesen. Entwicklungen in Elektronmikroskopie, Computern, Elektronik, funktioneller Gehirnbildaufbereitung, und am meisten kürzlich Genetik und genomics, sind alle Hauptfahrer des Fortschritts gewesen.

Übersetzungsforschung und Medizin

Neurologie, Psychiatrie, Neurochirurgie, psychosurgery, anesthesiology, Neuropathologie, neuroradiology, klinische Neurophysiologie und Hingabe-Medizin sind medizinische Spezialisierungen, die spezifisch die Krankheiten des Nervensystems richten. Diese Begriffe beziehen sich auch auf klinische Disziplinen, die Diagnose und Behandlung dieser Krankheiten einschließen. Neurologie arbeitet mit Krankheiten der zentralen und peripherischen Nervensysteme, wie amyotrophic seitliche Sklerose (ALS) und Schlag und ihre ärztliche Behandlung. Psychiatrie konzentriert sich auf affective, perceptual und kognitive Verhaltensunordnungen. Anesthesiology konzentriert sich auf Wahrnehmung des Schmerzes und pharmakologische Modifizierung des Bewusstseins. Neuropathologie konzentriert sich auf die Klassifikation und zu Grunde liegenden pathogenen Mechanismen des zentralen und peripherischen Nervensystems und der Muskelkrankheiten, mit einer Betonung auf morphologic, mikroskopischen und chemisch erkennbaren Modifizierungen. Neurochirurgie und psychosurgery arbeiten in erster Linie mit dem chirurgischen Eingriff von Krankheiten der zentralen und peripherischen Nervensysteme. Die Grenzen zwischen diesen Spezialisierungen sind kürzlich verschwommen, weil sie alle unter Einfluss der Grundlagenforschung in neuroscience sind. Gehirnbildaufbereitung ermöglicht auch objektive, biologische Einblicke in geistige Krankheit, die zu schnellerer Diagnose, genauerer Prognose führen kann, und Hilfe geduldigen Fortschritt mit der Zeit bewertet.

Einheitlicher neuroscience macht Verbindungen über diese Spezialgebiete des Fokus.

Hauptzweige

Moderne neuroscience Ausbildung und Forschungstätigkeiten können in die folgenden Hauptzweige sehr grob kategorisiert werden, die auf dem Thema und der Skala des Systems in der Überprüfung gestützt sind sowie verschieden sind, experimentell oder Curricular-Annäherungen. Individuelle neuroscientists arbeiten jedoch häufig an Fragen, die mehrere verschiedene Teilfelder abmessen.

Organisationen von Neuroscience

Die größte neuroscience Berufsorganisation ist Gesellschaft Für Neuroscience (SFN), die in den Vereinigten Staaten basiert, aber viele Mitglieder aus anderen Ländern einschließt. Seit seiner Gründung 1969 ist der SFN fest gewachsen: Bezüglich 2010 hat es 40,290 Mitglieder aus 83 verschiedenen Ländern registriert. Jahresversammlungen, gehalten jedes Jahr in einer verschiedenen amerikanischen Stadt, ziehen Bedienung von Forschern, Postdoktorgefährten, Studenten im Aufbaustudium, und Studenten, sowie Bildungseinrichtungen, Agenturen, Herausgeber und Hunderte von Geschäften finanziell unterstützend, die in der Forschung verwendete Produkte liefern.

Andere neuroscience gewidmete Hauptorganisationen schließen International Brain Research Organization (IBRO) ein, die seine Jahresversammlungen in einem Land von einem verschiedenen Teil der Welt jedes Jahr und die Föderation von europäischen Neuroscience Gesellschaften (FENNE) hält, der Jahresversammlungen in europäischen Städten hält. FENNE umfassen eine Reihe 32 Organisationen der nationalen Ebene, einschließlich der britischen Neuroscience Vereinigung, des deutschen Neurowissenschaftliche Gesellschaft und des French Societé des Neurosciences.

Öffentliche Ausbildung und übertrifft

Zusätzlich zum Leiten traditioneller Forschung in Laboreinstellungen sind neuroscientists auch an der Promotion des Bewusstseins und der Kenntnisse über das Nervensystem unter der breiten Öffentlichkeit und den Staatsangestellten beteiligt worden. Solche Promotionen sind sowohl durch individuellen neuroscientists als auch durch große Organisationen getan worden. Zum Beispiel haben individuelle neuroscientists neuroscience Ausbildung unter jungen Studenten durch das Organisieren von International Brain Bee (IBB) gefördert, die eine akademische Konkurrenz für Studenten der Höheren Schule oder Höheren Schule weltweit ist. In den Vereinigten Staaten haben große Organisationen wie die Gesellschaft für Neuroscience neuroscience Ausbildung durch das Entwickeln einer Zündvorrichtung genannt Gehirntatsachen, das Zusammenarbeiten mit öffentlichen Schullehrern gefördert, um Neuroscience Kernkonzepte für K-12 Lehrer und Studenten und cosponsoring eine Kampagne mit dem Fundament von Dana genannt die Gehirnbewusstsein-Woche zu entwickeln, um öffentliches Bewusstsein über den Fortschritt und die Vorteile der Gehirnforschung zu vergrößern.

Schließlich haben neuroscientists auch mit anderen Ausbildungsexperten zusammengearbeitet, um Bildungstechniken zu studieren und zu raffinieren, um das Lernen unter Studenten zu optimieren, ein erscheinendes Feld hat pädagogischen neuroscience genannt. Bundesanstalten in den Vereinigten Staaten, wie das Nationale Institut für die Gesundheit (NIH) und National Science Foundation (NSF), haben auch Forschung finanziell unterstützt, die besten Methoden im Unterrichten und Lernen von neuroscience Konzepten gehört.

Siehe auch

  • Liste von neuroscience Datenbanken
  • Liste von neuroscience Themen
  • Liste von neuroscientists

Weiterführende Literatur

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