Jak funguje lidský mozek?



Mozek funguje jako strukturní a funkční jednotka sestávající převážně ze dvou typů buněk: neuronů a gliálních buněk. Odhaduje se, že v celém lidském nervovém systému existuje asi 100 miliard neuronů a asi 1 000 miliard gliových buněk (existuje desetkrát více buněk glií než neuronů).

Neurony jsou vysoce specializované a jejich funkcí je přijímat, zpracovávat a přenášet informace prostřednictvím různých obvodů a systémů. Proces přenosu informací se provádí pomocí synapsí, které mohou být elektrické nebo chemické.

Gliální buňky jsou naopak zodpovědné za regulaci vnitřního prostředí mozku a usnadňují proces neuronální komunikace. Tyto buňky jsou uspořádány v celém nervovém systému, pokud jsou strukturovány a jsou zapojeny do procesů vývoje a tvorby mozku.

Dříve se předpokládalo, že gliové buňky tvoří pouze strukturu nervového systému, a proto je slavný mýtus, který používáme pouze 10% našeho mozku. Dnes však víme, že plní mnohem složitější funkce, například se týká regulace imunitního systému a procesů buněčné plasticity po utrpení zranění..

Kromě toho jsou nezbytné pro správnou funkci neuronů, protože usnadňují neuronální komunikaci a hrají důležitou roli při transportu živin do neuronů..

Jak můžete hádat, lidský mozek je působivě složitý. Odhaduje se, že dospělý lidský mozek obsahuje 100 až 500 bilionů spojení a naše galaxie má asi 100 bilionů hvězd, takže lze učinit závěr, že lidský mozek je mnohem složitější než galaxie (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Komunikace mezi neurony: synapsy

Funkce mozku zahrnuje přenos informací mezi neurony, tento přenos se provádí pomocí více či méně složitého postupu nazývaného synapse.

Synapsy mohou být elektrické nebo chemické. Elektrické synapsy se skládají z obousměrného přenosu elektrického proudu mezi dvěma neurony přímo, zatímco v chemických synapsech je nedostatek zprostředkovatelů nazývaných neurotransmitery..

V podstatě, když neuron komunikuje s jiným neuronem, aby jej aktivoval nebo inhiboval, jsou konečné účinky pozorovatelné v chování nebo v nějakém fyziologickém procesu výsledkem excitace a inhibice několika neuronů podél neuronálního okruhu.

Elektrické synapsy

Elektrické synapsy jsou mnohem rychlejší a jednodušší než chemické. Jednoduchým způsobem vysvětleny, spočívají v přenosu depolarizačních proudů mezi dvěma neurony, které jsou velmi blízko, téměř slepené dohromady. Tento typ synapse obvykle nevyvolává dlouhodobé změny v postsynaptických neuronech.

Tyto synapsy se vyskytují v neuronech, které mají těsnou křižovatku, ve které jsou membrány téměř dotknuty, oddělené několika 2-4nm. Prostor mezi neurony je tak malý, že jejich neurony musí být spojeny kanály tvořenými proteiny zvanými konexiny.

Kanály vytvořené konexiny umožňují komunikaci obou neuronů. Prostřednictvím těchto pórů mohou procházet malé molekuly (méně než 1kDa), takže chemické synapsy jsou spojeny s procesy metabolické komunikace, kromě elektrické komunikace, prostřednictvím výměny druhých poslů, které se vyskytují v synapse, jako je inositoltrifosfát (např. Inositoltrifosfát). IP3) nebo cyklického adenosinmonofosfátu (cAMP).

Elektrické synapse jsou obvykle dělány mezi neurons stejného typu, nicméně, elektrické synapses mohou také být pozorovány mezi neurons různých typů nebo dokonce mezi neurons a astrocytes (druh gliových buněk) \ t.

Elektrické synapsy umožňují neuronům komunikovat rychle a spojit mnoho neuronů synchronně. Díky těmto vlastnostem jsme schopni provádět komplexní procesy, které vyžadují rychlý přenos informací, jako jsou smyslové, motorické a kognitivní procesy (pozornost, paměť, učení ...).

Chemické synapsy

Chemické synapsy se vyskytují mezi sousedními neurony, ve kterých je připojen presynaptický prvek, obvykle axonickým terminálem, který vysílá signál, a postsynaptickým, který se obvykle nachází v soma nebo dendritech, které přijímají signál. signálu.

Tyto neurony nejsou uvízlé, je mezi nimi prostor 20nm nazývaný synaptická štěrbina.

Existují různé typy chemických synapsí v závislosti na jejich morfologických vlastnostech. Podle Greye (1959), chemické synapsy mohou být rozděleny do dvou skupin.

  • Chemické synapsy typu I (asymetrické) V těchto synapsech je presynaptická složka tvořena axonálními terminály obsahujícími zaoblené vesikuly a postsynaptická je nalezena v dendritech a je zde vysoká hustota postsynaptických receptorů..
  • Chemické synapsy typu II (symetrický) V těchto synapsech je presynaptická složka tvořena axonálními terminály obsahujícími oválné vesikuly a postsynaptická složka se nachází jak v soma, tak v dendritech a je zde nižší hustota postsynaptických receptorů než v synapsech typu I. Jiné rozdíly v této typ synapse ve srovnání s typem I je, že jeho synaptická štěrbina je užší (asi 12nm).

Typ synapse závisí na neurotransmiterech, které se na ní podílejí, takže excitační neurotransmitery, jako je glutamát, jsou zapojeny do synapsí typu I, zatímco inhibitory, jako je GABA, by byly zapojeny do synapsí typu II..

Ačkoli toto nenastane v celém nervovém systému, v některých oblastech takový jako mícha, substantia nigra, bazální ganglia a colliculi, tam jsou GABA-ergic synapses se strukturou typu I \ t.

Další způsob klasifikace synapsí je podle presynaptických a postsynaptických složek, které je tvoří. Například, jestliže jak presynaptic komponenta je axon tak postsynaptic jeden dendrite být volán axodendritic synapses, tímto způsobem můžeme najít axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses ...

Typem synapse, která se nejčastěji vyskytuje v centrálním nervovém systému, jsou asymetrické synapsy typu I (asymetrické). Odhaduje se, že 75-95% synapsí mozkové kůry je typu I, zatímco pouze 5 až 25% synapsy typu II.

Chemické synapsy lze shrnout jednoduše takto:

  1. Akční potenciál dosahuje terminálu axonu, otevírá kanály vápníkových iontů (Ca2+) a tok iontů je uvolněn do synaptické štěrbiny.
  2. Tok iontů spouští proces, při kterém se váčky plné neurotransmiterů váží na postsynaptickou membránu a otevírají pór, skrze který se veškerý obsah uvolňuje do synaptické štěrbiny..
  3. Uvolněné neurotransmitery se váží na specifický postsynaptický receptor pro tento neurotransmiter.
  4. Vazba neurotransmiteru na postsynaptický neuron reguluje funkce postsynaptického neuronu.

Neurotransmitery a neuromodulátory

Pojem neurotransmiter zahrnuje všechny látky, které jsou uvolňovány v chemické synapse a které umožňují neuronální komunikaci. Neurotransmitery splňují následující kritéria:

  • Jsou syntetizovány uvnitř neuronů a jsou přítomny v axonových terminálech.
  • Když je uvolněno dostatečné množství neurotransmiteru, působí na sousední neurony.
  • Když splní své úkoly, jsou eliminovány mechanismy degradace, inaktivace nebo znovuzískání.

Neuromodulátory jsou látky, které doplňují působení neurotransmiterů zvýšením nebo snížením jejich účinku. Dělají to spojením specifických míst v postsynaptickém receptoru.

Existuje mnoho typů neurotransmiterů, z nichž nejdůležitější jsou:

  • Aminokyseliny, které mohou být excitační, jako je glutamát, nebo inhibitory, jako je kyselina y-aminomáselná, lépe známé jako GABA.
  • Acetylcholin.
  • Katecholamidy, jako je dopamin nebo noradrenalin
  • Indolaminy, jako je serotonin.
  • Neuropeptidy.

Odkazy

  1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neurony a neurální komunikace. V D. Redolar, Kognitivní neurověda (str. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
  2. Gary, E. (1959). Axo-somatické a axo-dendritické synapsie mozkové kůry: studie elektronového mikroskopu. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Stážisté, H. (s.f.). Jak funguje mozek? Obecné zásady. Získáno dne 1. července 2016, od společnosti Science for All.