Kako funkcionira ljudski mozak?



Mozak funkcionira kao strukturna i funkcionalna jedinica koja se sastoji uglavnom od dvije vrste stanica: neurona i glija stanica. Procjenjuje se da u cijelom ljudskom živčanom sustavu ima oko 100 milijardi neurona i oko 1.000 milijardi glijalnih stanica (10 puta je više glija od neurona).

Neuroni su visoko specijalizirani i njihove funkcije su primanje, obrada i prijenos informacija putem različitih krugova i sustava. Proces prijenosa informacija provodi se kroz sinapse, koje mogu biti električne ili kemijske.

S druge strane, glija stanice su odgovorne za regulaciju unutarnjeg okoliša mozga i olakšavaju proces neuronske komunikacije. Te su stanice raspoređene po cijelom tijelu živčanog sustava ako su strukturirane i uključene u procese razvoja i formiranja mozga.

Nekada se smatralo da glijalne stanice samo oblikuju strukturu živčanog sustava, stoga je poznati mit da koristimo samo 10% našeg mozga. Ali danas znamo da ispunjava mnogo složenije funkcije, na primjer, povezane su s regulacijom imunološkog sustava i procesima stanične plastičnosti nakon što su pretrpjeli ozljedu..

Osim toga, oni su neophodni za ispravno funkcioniranje neurona, jer olakšavaju komunikaciju neurona i igraju važnu ulogu u prijenosu hranjivih tvari u neurone.

Kao što možete pogoditi, ljudski mozak je impresivno složen. Procjenjuje se da odrasli ljudski mozak sadrži između 100 i 500 trilijuna veza, a naša galaksija ima oko 100 trilijuna zvijezda, tako da se može zaključiti da je ljudski mozak mnogo složeniji od galaksije (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Komunikacija između neurona: sinapsi

Funkcija mozga uključuje prijenos informacija između neurona, a taj se prijenos obavlja manje ili više složenim postupkom koji se zove sinapsa.

Sinapse mogu biti električne ili kemijske. Električni sinapsi sastoje se od dvosmjernog prijenosa električne struje između dva neurona izravno, dok u kemijskim sinapama nedostaje posrednika koji se nazivaju neurotransmiteri..

U osnovi, kada neuron komunicira s drugim neuronom da bi ga aktivirao ili inhibirao, konačni učinci koji se mogu vidjeti u ponašanju ili u nekom fiziološkom procesu su rezultat ekscitacije i inhibicije nekoliko neurona duž neuronskog kruga..

Električne sinapse

Električni sinapsi su mnogo brži i jednostavniji od kemijskih. Objašnjeni na jednostavan način, oni se sastoje u prijenosu depolarizirajućih struja između dvaju neurona koji su vrlo blizu, gotovo zalijepljeni. Ova vrsta sinapse obično ne proizvodi dugoročne promjene u postsinaptičkim neuronima.

Ovi sinapsi se pojavljuju u neuronima koji imaju čvrsto spajanje, pri čemu su membrane gotovo dodirnute, odvojene s nekoliko 2-4 nm. Prostor između neurona je tako mali jer se njihovi neuroni moraju spojiti kanalima koje tvore proteini nazvani koneksini.

Kanali koje tvore koneksini omogućuju da unutarnji neuroni budu u komunikaciji. Kroz ove pore mogu proći male molekule (manje od 1 kDa) tako da su kemijske sinapse povezane s procesima metaboličke komunikacije, uz električnu komunikaciju, kroz razmjenu sekundarnih glasnika koji se pojavljuju u sinapsi, kao što je inositoltrifosfat ( IP3) ili ciklički adenozin monofosfat (cAMP).

Električni sinapsi se obično stvaraju između neurona istog tipa, međutim, električni sinapsi se također mogu opaziti između neurona različitih tipova ili čak između neurona i astrocita (vrsta glialnih stanica)..

Električni sinapsi dopuštaju neuronima da komuniciraju na brz način i da sinkrono povežu mnoge neurone. Zahvaljujući tim svojstvima možemo obavljati složene procese koji zahtijevaju brz prijenos informacija, kao što su senzorni, motorički i kognitivni procesi (pažnja, pamćenje, učenje ...).

Kemijske sinapse

Kemijske sinapse javljaju se između susjednih neurona u kojima je povezan presinaptički element, obično aksonskog terminala, koji emitira signal, i postsinaptičkog, koji se obično nalazi u somi ili dendritima, koji prima signal. signal.

Ovi neuroni nisu zaglavljeni, postoji prostor između njih 20nm koji se zove sinaptički rascjep.

Postoje različite vrste kemijskih sinapsi ovisno o njihovim morfološkim značajkama. Prema Grayu (1959), kemijske sinapse mogu se podijeliti u dvije skupine.

  • Kemijski sinapsi tipa I (Asymmetric). U tim sinapsama presinaptička komponenta se formira pomoću aksonalnih terminala koji sadrže zaobljene vezikule, a postsinaptik se nalazi u dendritima i postoji visoka gustoća postsinaptičkih receptora..
  • Kemijski sinapsi tipa II (Simetrični). U tim sinapsi presinaptička komponenta se sastoji od aksonalnih terminala koji sadrže ovalne vezikule, a postsinaptički se može naći iu somi iu dendritima, a postoji i manja gustoća postsinaptičkih receptora nego kod sinapsi tipa I. Druge razlike u ovome tip sinapse u usporedbi s tipom I je da je njegova sinaptička pukotina uža (oko 12nm).

Tip sinapse ovisi o neurotransmiterima koji su uključeni u nju, tako da su ekscitacijski neurotransmiteri, kao što je glutamat, uključeni u sinapse tipa I, dok bi inhibitori, kao što je GABA, bili uključeni u sinapse tipa II..

Iako se to ne događa u živčanom sustavu, u nekim područjima kao što su kičmena moždina, supstance nigra, bazalni gangliji i kolikuli, postoje GABA-ergički sinapsi sa strukturom tipa I.

Drugi način klasificiranja sinapsi je prema presinaptičkim i postsinaptičkim komponentama koje ih tvore. Na primjer, ako su oba presinaptička komponenta akson, a postsinaptički dendrit se naziva aksodendritički sinapsi, na taj način možemo pronaći aksoaksonske, aksosomatske, dendroaksonske, dendrodendritične sinapse ...

Vrsta sinapse koja se najčešće javlja u središnjem živčanom sustavu su tip I (asimetrične) aksospinozne sinapse. Procjenjuje se da je između 75-95% sinapsa moždanog korteksa tipa I, dok je samo između 5 i 25% sinapsa tipa II..

Kemijske sinapse mogu se jednostavno sažeti na sljedeći način:

  1. Akcijski potencijal doseže aksonski terminal, otvara kalcijeve ionske kanale (Ca2+) i protok iona je pušten u sinaptički rascjep.
  2. Tok iona aktivira proces u kojem se vezikule, pune neurotransmitera, vežu za postsinaptičku membranu i otvaraju pore kroz koje se svi njezini sadržaji oslobađaju u sinaptički rascjep..
  3. Otpušteni neurotransmiteri vežu se za specifični postsinaptički receptor za taj neurotransmiter.
  4. Vezanje neurotransmitera na postsinaptički neuron regulira funkcije postsinaptičkog neurona.

Neurotransmiteri i neuromodulatori

Koncept neurotransmitera uključuje sve tvari koje se oslobađaju u kemijskoj sinapsi i koje omogućuju neuronsku komunikaciju. Neurotransmiteri ispunjavaju sljedeće kriterije:

  • Sintetiziraju se unutar neurona i prisutni su u terminalima aksona.
  • Kada se oslobodi dovoljna količina neurotransmitera, on djeluje na susjedne neurone.
  • Kada završe svoj zadatak, oni se eliminiraju mehanizmima degradacije, inaktivacije ili ponovnog hvatanja.

Neuromodulatori su tvari koje nadopunjuju djelovanje neurotransmitera povećavajući ili smanjujući njihov učinak. Oni to čine spajanjem specifičnih mjesta unutar postsinaptičkog receptora.

Postoje brojni tipovi neurotransmitera, od kojih su najvažniji:

  • Aminokiseline, koje mogu biti ekscitatorne, kao što su glutamat, ili inhibitori, kao što je y-aminobutirna kiselina, poznatiji kao GABA.
  • acetilkolin.
  • Kateholamidi, kao što je dopamin ili noradrenalin
  • Indolamini, kao što je serotonin.
  • neuropeptidi.

reference

  1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuroni i živčana komunikacija. U D. Redolar, Kognitivna neuroznanost (str. 27-66). Madrid: Panamericana Medicina.
  2. Gary, E. (1959). Akso-somatska i akso-dendritična sinapsa moždane kore: studija elektronskog mikroskopa. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Pripravnici, H. (s.f.). Kako funkcionira mozak? Opća načela. Preuzeto 1. srpnja 2016. iz Science for All.