ประสาทวิทยาศาสตร์ (อังกฤษ : Neuroscience ) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับ โครงสร้าง (neuroanatomy) , หน้าที่, การเจริญเติบโต (neural development) , พันธุศาสตร์ , ชีวเคมี , สรีรวิทยา , เภสัชวิทยา และพยาธิวิทยา ของระบบประสาท นอกจากนี้การศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมและการเรียนรู้ ยังถือว่าเป็นสาขาของประสาทวิทยาอีกด้วย
การศึกษาทางชีววิทยาของสมอง ของมนุษย์มีเนื้อหาเกี่ยวโยงกันของสาขาวิชาต่าง ๆ ในหลายระดับ มีตั้งแต่ระดับโมเลกุลไปจนถึงระดับเซลล์ (นิวรอน ) ซึ่งมีทั้งระดับการทำงานของกลุ่มของนิวรอนจำนวนน้อย เช่น ในคอลัมน์ของสมองส่วนคอร์เทกซ์ (cortical columns) ไปจนถึงระดับการทำงานของระบบต่าง ๆ ในสมองที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับระบบประสาทการมองเห็น และไปจนถึงระดับการทำงานของระบบขนาดใหญ่ เช่น การทำงานของสมองส่วนซีรีบรัลคอร์เทกซ์ หรือ ซีรีเบลลัม และการทำงานของสมองทั้งหมด
ระดับสูงสุดของการศึกษาวิชาประสาทวิทยา คือ การนำวิธีการศึกษาทางประสาทวิทยาไปรวมกับการศึกษาทาง ปริชานประสาทวิทยาศาสตร์ หรือประสาทวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการรับรู้ (cognitive neuroscience) อันเป็นสาขาวิชาที่พัฒนามาจากวิชา จิตวิทยาการรับรู้ (cognitive psychology) แต่ปัจจุบันได้แยกออกมาเป็นสาขาวิชาหนึ่ง ปริชานประสาทวิทยาศาสตร์เป็นสาขาวิชาที่ทำให้เราเข้าใจการทำงานของจิตใจ (mind) และการมีสติ (consciousness) จากเหตุมายังผล ซึ่งแตกต่างจากการศึกษาทางวิชาจิตวิทยา อันเป็นการศึกษาจากผลมายังเหตุ นักวิทยาศาสตร์บางท่านเชื่อว่าปริชานประสาทวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายสิ่งต่าง ๆ เพิ่มเติมจากการศึกษาทางจิตวิทยา และบางทีอาจจะดีกว่าจนกระทั่งมาแทนที่ความรู้ทางจิตวิทยาที่เชื่อกันมาได้
หัวข้อการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับวิชาประสาทวิทยาศาสตร์ อาทิเช่น
การทำงานของสารสื่อประสาท (neurotransmitter) ที่เกิดขึ้นบริเวณไซแนปส์ (synapse)
กลไกทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ (ทั้งการเรียนรู้แบบบอกกล่าว (declarative learning) และการเรียนรู้ทางการเคลื่อนไหว (motor learning)
ผลของยีน ต่อการเจริญเติบโตของระบบประสาท ตั้งแต่ระยะเอ็มบริโอ ไปจนระยะผู้ใหญ่
การทำงานของโครงสร้างระบบประสาทแบบง่าย ๆ ในสิ่งมีชีวิตที่ไม่ซับซ้อน เช่น ในทากทะเล
โครงสร้างและการทำงานของระบบวงจรประสาทแบบซับซ้อนที่ใช้ในการรับประสาทสัมผัส, ความจำ และการพูด นักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญทางด้านเนื้อเยื่อ (histologist) ชาวสเปน ชื่อ Santiago Ramón y Cajal เป็นคนแรกที่ทำการศึกษาประสาทวิทยาศาสตร์ระดับเซลล์ จากการที่เขาสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์ศึกษาสมองได้เป็นผลสำเร็จ เขาเป็นคนพบว่า ชั้นต่าง ๆ ของเปลือกสมอง (cortex) ประกอบด้วยเซลประสาทหรือนิวรอนเป็นล้าน ๆ เซลล์ และเซลล์เหล่านั้นมีการจัดเรียงตัวเป็นระเบียบ (polarize) สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เป็นพื้นฐานของความรู้ความเข้าใจของการทำงานของระบบประสาทในเวลาต่อมา
ปัจจุบันวิชาประสาทวิทยาศาสตร์ได้แบ่งการศึกษาเป็นสี่สาขาใหญ่ ๆ คือ
ประสาทวิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุล และระดับเซลล์ - โดยหลักการแล้ว ไม่มีความแตกต่างระหว่างสองระดับนี้ทางชีววิทยาของสมองและอวัยวะอื่น ๆ แต่ระบบประสาทนั้นมีความแตกต่างจากอวัยวะอื่น ๆ ในร่างกายทั้งในระดับโมเลกุลและระดับเซลล์ นักวิทยาศาสตร์จึงจัดสาขาวิชานี้แยกจากวิชาชีววิทยาระดับโมเลกุลและระดับเซลล์ทั่วไปประสาทวิทยาศาสตร์การเจริญเติบโต - สาขาวิชานี้เกี่ยวกับวิธีการที่ระบบประสาทซึ่งพัฒนามาจากเนื้อเยื่อส่วนเอกโตเดิร์มของเอ็มบริโอมีการจัดระเบียบจนกลายเป็นระบบประสาทของสัตว์โตเต็มวัย มีการใช้สัตว์ต่าง ๆ เป็นโมเดลในการศึกษาการเจริญเติบโตของระบบประสาท อันได้แก่ แมลงหวี่ (Drosophila melanogaster) , ปลาม้าลาย (Danio rerio) , ลูกอ๊อดของกบ (Xenopus laevis) และหนอนตัวกลม (Caenorhabditis elegans) ฯลฯปริชานประสาทวิทยาศาสตร์ และประสาทวิทยาศาสตร์ระบบ (systems neuroscience) - สองสาขาวิชานี้เกี่ยวกับการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างจิตใจ (mind) กับสมอง วิธีการหลัก ๆ ที่ใช้ในการศึกษา คือ เทคนิคการถ่ายภาพการทำงาน (functional imaging) , การวัดระดับของ action potentials และการวิเคราะห์พฤติกรรมอย่างละเอียด ยกตัวอย่างเช่นเซลล์สมองส่วนลิมบิกใน Limbic system ซึ่งทำหน้าที่ทำหน้าที่รับความรู้สึกเจ็บปวดที่เกิดจากอาการช็อก เมื่อบาดเจ็บรุนแรง และรับผิดชอบเรื่องภาษากายเป็นหลักประสาทชีววิทยาของโรคต่าง ๆ - สาขาวิชานี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษาวิจัยทางคลินิกในการค้นหาวิธีการรักษาโรคต่าง ๆ ของระบบประสาทคำว่า ประสาทวิทยาศาสตร์ (neuroscience) มักใช้ในการพูดถึงสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาระบบประสาท (nervous system) อาจจะกล่าวได้ว่า จิตวิทยา (psychology) จริง ๆ แล้วเป็นสาขาย่อยของประสาทวิทยาศาสตร์ แต่นักทฤษฎีจิต-ร่างกายโต้แย้งคำกล่าวนี้ คำว่า ประสาทชีววิทยา (neurobiology) สามารถนำมาใช้แทนคำว่าประสาทวิทยาศาสตร์ เฉพาะการศึกษาที่เน้นการศึกษาทางชีววิทยา ของระบบประสาท อย่างไรก็ตามความจำกัดความของสองคำนี้ก็ยังคลุมเครืออยู่
สาขาวิชาที่เกี่ยวข้องและคาบเกี่ยวกับประสาทวิทยาศาสตร์
Aphasiology
การถ่ายภาพสมอง (Brain imaging)
Computational neuroscience
ประสาทกายวิภาคศาสตร์ (Neuroanatomy)ประสาทชีวเคมี (Neurochemistry)
ประสาทเศรษฐศาสตร์ (Neuroeconomics)
Neuroesthetics
Neuroethology
Neuroheuristic
Neurolinguistics
ประสาทวิทยา (Neurology)
ประสาทสรีรวิทยา (Neurophysiology)
ประสาทรัฐศาสตร์ (Neuropolitics)
ประสาทจิตเวชศาสตร์ (Neuropsychiatry)
ประสาทจิตวิทยา (Neuropsychology)
ประสาทเทววิทยา และชีวเทววิทยา (Neurotheology, also Biotheology)
จิตเวชศาสตร์ (Psychiatry)
จิตเภสัชศาสตร์ (Psychopharmacology)
จิตชีววิทยา หรือชีวจิตวิทยา (Psychobiology, also Biopsychology, also Biological psychology)
ประสาทวิทยาวิวัฒนาการ (Evolutionary neuroscience)
Neurogenomics
Neurophenomenology
ประสาทจริยศาสตร์ (Neuroethics)
Neuroprosthetics
ราตรี สุดทรวง และ วีระชัย สิงหนิยม. ประสาทสรีรวิทยา พิมพ์ครั้งที่ ๕ กรุงเทพฯ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, พ.ศ. ๒๕๕๐ ISBN 9741315228
สุพรพิมพ์ เจียสกุล บรรณธิการ สริรวิทยา ๓ พิมพ์ครั้งที่ ๒ กรุงเทพฯ โรงพิมพ์เรืองแก้ว พ.ศ. ๒๕๔๔ ISBN 9746616412 (ล. 3)
Bear, M. F. et. al. Eds. (1995). Neuroscience: Exploring The Brain . Baltimore, Maryland, Williams and Wilkins. ISBN 0781739446
Kandel, Eric, James Schwartz, and Thomas Jessel. 2000. Principles of Neural Science . 4th ed. McGraw-Hill, New York ISBN 0838577016
Damasio, A. R. (1994). Descartes' Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. New York, Avon Books. ISBN 0399138943 (Hardcover) ISBN 0380726475 (Paperback)
Andreason, N. C. (2001). Brave New Brain: Conquering Mental Illness in the Age of the Genome. Oxford, Oxford University Press. ISBN 0195145097 (Hardcover) ISBN 0195167287 (Paperback)
Gardner, H. (1976). The Shattered Mind: The Person After Brain Damage. New York, Vintage Books, 1976 ISBN 0394719468
Goldstein, K. (2000). The Organism. New York, Zone Books. ISBN 0942299965 (Hardcover) ISBN 0942299973 (Paperback)
Luria, A. R. (1997). The Man with a Shattered World: The History of a Brain Wound. Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press. ISBN 0224007920 (Hardcover) ISBN 0674546253 (Paperback)
Luria, A. R. (1998). The Mind of a Mnemonist: A Little Book About A Vast Memory. New York, Basic Books, Inc. ISBN 0674576225
Sacks, O. The Man Who Mistook His Wife for a Hat . Summit Books ISBN 0671554719 (Hardcover) ISBN 0060970790 (Paperback)
Sacks, O. (1990). Awakenings. New York, Vintage Books. (See also Oliver Sacks ) ISBN 0671648349 (Hardcover) ISBN 0060973684 (Paperback)
