Ako funguje ľudský mozog?



Mozog funguje ako štruktúrna a funkčná jednotka pozostávajúca hlavne z dvoch typov buniek: neurónov a gliálnych buniek. Odhaduje sa, že existuje približne 100 miliárd neurónov v celom ľudskom nervovom systéme a približne 1 000 miliárd gliových buniek (existuje 10-krát viac gliálnych buniek ako neurónov).

Neuróny sú vysoko špecializované a ich funkciou je prijímať, spracovávať a prenášať informácie prostredníctvom rôznych obvodov a systémov. Proces prenosu informácií sa uskutočňuje prostredníctvom synapsií, ktoré môžu byť elektrické alebo chemické.

Gliové bunky sú na druhej strane zodpovedné za reguláciu vnútorného prostredia mozgu a uľahčujú proces neuronálnej komunikácie. Tieto bunky sú usporiadané v celom nervovom systéme, ak sú štruktúrované a sú zapojené do procesov vývoja a tvorby mozgu.

Predtým sa myslelo, že gliálne bunky tvorili len štruktúru nervového systému, teda slávny mýtus, ktorý používame iba 10% nášho mozgu. Dnes však vieme, že plní oveľa komplexnejšie funkcie, napríklad súvisí s reguláciou imunitného systému a procesmi bunkovej plasticity po utrpení zranenia..

Okrem toho sú nevyhnutné pre správne fungovanie neurónov, pretože uľahčujú neuronálnu komunikáciu a hrajú dôležitú úlohu pri preprave živín do neurónov..

Ako môžete uhádnuť, ľudský mozog je pôsobivo zložitý. Odhaduje sa, že dospelý ľudský mozog obsahuje 100 až 500 biliónov pripojení a naša galaxia má približne 100 biliónov hviezd, takže možno dospieť k záveru, že ľudský mozog je oveľa zložitejší ako galaxia (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Komunikácia medzi neurónmi: synapsiami

Funkcia mozgu zahŕňa prenos informácií medzi neurónmi, tento prenos sa vykonáva prostredníctvom viac alebo menej zložitého postupu nazývaného synapse.

Synapsie môžu byť elektrické alebo chemické. Elektrické synapsie spočívajú v obojsmernom prenose elektrického prúdu medzi dvoma neurónmi priamo, zatiaľ čo v chemických synapsiách je nedostatok sprostredkovateľov nazývaných neurotransmitery..

V podstate, keď neurón komunikuje s iným neurónom na jeho aktiváciu alebo inhibíciu, konečné účinky pozorovateľné v správaní alebo v nejakom fyziologickom procese sú výsledkom excitácie a inhibície niekoľkých neurónov pozdĺž neuronálneho okruhu..

Elektrické synapsie

Elektrické synapsy sú oveľa rýchlejšie a jednoduchšie ako chemické. Jednoducho vysvetlené, spočívajú v prenose depolarizačných prúdov medzi dvoma neurónmi, ktoré sú dosť blízko, takmer zlepené. Tento typ synapse zvyčajne nevyvoláva dlhodobé zmeny v postsynaptických neurónoch.

Tieto synapsie sa vyskytujú v neurónoch, ktoré majú tesné spojenie, v ktorom sú membrány takmer dotkol, oddelené niekoľkými 2-4 nm. Priestor medzi neurónmi je taký malý, že ich neuróny musia byť spojené kanálmi tvorenými proteínmi nazývanými konexíny.

Kanály tvorené konexínmi umožňujú, aby vnútro oboch neurónov bolo v komunikácii. Prostredníctvom týchto pórov môžu prejsť malé molekuly (menej ako 1 kDa), takže chemické synapsie súvisia s procesmi metabolickej komunikácie, okrem elektrickej komunikácie, prostredníctvom výmeny druhých poslov, ktoré sa vyskytujú v synapse, ako je inositoltrifosfát (napr. Inositoltrifosfát). IP3) alebo cyklického adenozínmonofosfátu (cAMP).

Elektrické synapsy sa zvyčajne robia medzi neurónmi rovnakého typu, avšak elektrické synapsie sa môžu pozorovať aj medzi neurónmi rôznych typov alebo dokonca medzi neurónmi a astrocytmi (typ gliových buniek)..

Elektrické synapsie umožňujú neurónom komunikovať rýchlo a spojiť mnoho neurónov synchrónne. Vďaka týmto vlastnostiam sme schopní vykonávať komplexné procesy, ktoré vyžadujú rýchly prenos informácií, ako sú zmyslové, motorické a kognitívne procesy (pozornosť, pamäť, učenie ...).

Chemické synapsie

Chemické synapsie sa vyskytujú medzi susednými neurónmi, v ktorých je pripojený presynaptický prvok, zvyčajne axonálny terminál, ktorý vysiela signál, a postsynaptický, ktorý sa zvyčajne nachádza v soma alebo dendritoch, ktoré prijímajú signál. signál.

Tieto neuróny nie sú prilepené, je medzi nimi priestor 20nm nazývaný synaptická štrbina.

Existujú rôzne typy chemických synapsií v závislosti od ich morfologických charakteristík. Podľa Graya (1959) možno chemické synapsie rozdeliť do dvoch skupín.

  • Chemické synapsie typu I (Asymmetric). V týchto synapsiách je presynaptická zložka tvorená axonálnymi terminálmi obsahujúcimi zaoblené vezikuly a postsynaptické sa nachádzajú v dendritoch a je tu vysoká hustota postsynaptických receptorov.
  • Chemické synapsie typu II (Symetrické). V týchto synapsiách je presynaptická zložka tvorená axonálnymi terminálmi obsahujúcimi oválne vezikuly a postsynaptická zložka sa nachádza ako v soma, tak v dendritoch a je tu nižšia hustota postsynaptických receptorov ako v synapsiách typu I. Iné rozdiely v tomto typ synapse v porovnaní s typom I je, že jeho synaptická štrbina je užšia (približne 12 nm).

Typ synapse závisí od neurotransmiterov, ktoré sa na nej podieľajú, takže excitačné neurotransmitery, ako je glutamát, sú zapojené do synapsií typu I, zatiaľ čo inhibítory, ako napríklad GABA, by sa podieľali na synapsiách typu II..

Hoci sa to nevyskytuje v celom nervovom systéme, v niektorých oblastiach, ako je miecha, substantia nigra, bazálne gangliá a kolikuly, existujú GABA-ergické synapsie so štruktúrou typu I.

Ďalší spôsob klasifikácie synapsií je podľa presynaptických a postsynaptických zložiek, ktoré ich tvoria. Napríklad, ak je ako presynaptická zložka axón, tak postsynaptická je dendrit nazývaný axodendritické synapsie, týmto spôsobom nájdeme axoaxonické, axosomatické, dendroaxonické, dendrodendritické synapsie ...

Typ synapse, ktorá sa najčastejšie vyskytuje v centrálnom nervovom systéme, sú synchsy typu I (asymetrické). Odhaduje sa, že 75 - 95% synapsií mozgovej kôry je typu I, zatiaľ čo iba 5 až 25% sú synapsie typu II.

Chemické synapsie možno zhrnúť jednoducho takto:

  1. Akčný potenciál dosahuje terminál axónu, otvára vápnikové iónové kanály (Ca2+) a tok iónov sa uvoľňuje do synaptickej štrbiny.
  2. Prúd iónov spúšťa proces, pri ktorom sa vezikuly, plné neurotransmiterov, viažu na postsynaptickú membránu a otvárajú póry, cez ktoré sa všetok jej obsah uvoľňuje do synaptickej štrbiny..
  3. Uvoľnené neurotransmitery sa viažu na špecifický postsynaptický receptor pre tento neurotransmiter.
  4. Väzba neurotransmitera na postsynaptický neurón reguluje funkcie postsynaptického neurónu.

Neurotransmitery a neuromodulátory

Pojem neurotransmiter zahŕňa všetky látky, ktoré sa uvoľňujú v chemickej synapse a ktoré umožňujú neuronálnu komunikáciu. Neurotransmitery spĺňajú tieto kritériá:

  • Sú syntetizované v neurónoch a sú prítomné v axónových termináloch.
  • Keď sa uvoľní dostatočné množstvo neurotransmiteru, prejaví sa vplyv na susedné neuróny.
  • Keď dokončia svoju úlohu, sú eliminované mechanizmami degradácie, inaktivácie alebo opätovného zachytenia.

Neuromodulátory sú látky, ktoré dopĺňajú pôsobenie neurotransmiterov zvýšením alebo znížením ich účinku. Robia to spojením špecifických miest v postsynaptickom receptore.

Existuje mnoho typov neurotransmiterov, z ktorých najdôležitejšie sú:

  • Aminokyseliny, ktoré môžu byť excitačné, ako je glutamát, alebo inhibítory, ako je kyselina y-aminomaslová, lepšie známe ako GABA.
  • acetylcholín.
  • Catecholamidy, ako je dopamín alebo noradrenalín
  • Indolamíny, ako napríklad serotonín.
  • neuropeptides.

referencie

  1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuróny a nervová komunikácia. V D. Redolar, Kognitívne neurovedy (str. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
  2. Gary, E. (1959). Axo-somatické a axo-dendritické synapsie mozgovej kôry: štúdia elektrónového mikroskopu. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Stážisti, H. (s.f.). Ako funguje mozog? Všeobecné zásady. Získané dňa 1. júla 2016 od spoločnosti Science for All.