Як працює мозок людини?



Мозок функціонує як структурна і функціональна одиниця, що складається в основному з двох типів клітин: нейронів і гліальних клітин. Підраховано, що існує близько 100 мільярдів нейронів у всій нервовій системі людини і близько 1000 мільярдів гліальних клітин (у 10 разів більше гліальних клітин, ніж у нейронів)..

Нейрони є високоспеціалізованими, і їхні функції полягають у отриманні, обробці та передачі інформації через різні схеми та системи. Процес передачі інформації здійснюється через синапси, які можуть бути електричними або хімічними.

Гліальні клітини, з іншого боку, відповідають за регулювання внутрішнього середовища мозку і полегшують процес нейронального зв'язку. Ці клітини розташовані по всій нервовій системі, якщо вони структуровані і задіяні в процесах розвитку і утворення мозку.

Раніше вважалося, що гліальні клітини тільки формують структуру нервової системи, отже, відомий міф, що ми використовуємо лише 10% нашого мозку. Але сьогодні ми знаємо, що вона виконує набагато складніші функції, наприклад, пов'язані з регуляцією імунної системи і процесами клітинної пластичності після перенесеної травми..

Крім того, вони необхідні для правильного функціонування нейронів, оскільки вони полегшують зв'язок нейронів і відіграють важливу роль у транспортуванні поживних речовин до нейронів.

Як можна здогадатися, людський мозок вражає складний. Підраховано, що дорослий людський мозок містить від 100 до 500 трильйонів сполук, а наша галактика має близько 100 трильйонів зірок, тому можна зробити висновок, що людський мозок є набагато складнішим, ніж галактика (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Зв'язок між нейронами: синапси

Функція мозку передбачає передачу інформації між нейронами, ця передача здійснюється через більш-менш складну процедуру, яка називається синапсом.

Синапси можуть бути електричними або хімічними. Електричні синапси полягають у двонаправленій передачі електричного струму між двома нейронами безпосередньо, тоді як в хімічних синапсах відсутність посередників називається нейротрансміттерами..

В основному, коли нейрон зв'язується з іншим нейроном, щоб активувати або інгібувати його, кінцеві ефекти, які можна спостерігати в поведінці або в деяких фізіологічних процесах, є результатом збудження і гальмування декількох нейронів уздовж нейрональної схеми..

Електричні синапси

Електричні синапси набагато швидше і простіше, ніж хімічні. Роз'яснюючи простим способом, вони полягають у передачі деполяризуючих струмів між двома нейронами, які досить близькі, майже склеєні. Цей тип синапсу зазвичай не викликає довгострокових змін у постсинаптичних нейронах.

Ці синапси відбуваються в нейронах, які мають щільне з'єднання, в якому мембрани майже доторкнуті, розділені на кілька 2-4 нм. Простір між нейронами настільки малий, тому що їхні нейрони повинні з'єднуватися каналами, утвореними білками, які називаються коннексинами.

Канали, утворені коннексинами, дозволяють внутрішньому зв'язку обох нейронів знаходитися в комунікації. Через ці пори можуть проходити невеликі молекули (менше 1kDa), тому хімічні синапси пов'язані з метаболічними комунікаційними процесами, крім електричного зв'язку, за допомогою обміну вторинних месенджерів, що відбуваються в синапсі, таких як инозитолтрифосфат ( IP3) або циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ).

Електричні синапси зазвичай роблять між нейронами одного типу, однак, електричні синапси можуть також спостерігатися між нейронами різних типів або навіть між нейронами і астроцитами (тип гліальних клітин)..

Електричні синапси дозволяють нейронам швидко спілкуватися і з'єднувати багато нейронів синхронно. Завдяки цим властивостям ми здатні виконувати складні процеси, які вимагають швидкої передачі інформації, наприклад, сенсорних, рухових і когнітивних процесів (увага, пам'ять, навчання ...).

Хімічні синапси

Хімічні синапси відбуваються між сусідніми нейронами, в яких пов'язаний пресинаптичний елемент, зазвичай аксонічний термінал, який випускає сигнал, і постсинаптичний, який зазвичай зустрічається в сомах або дендритах, які отримують сигнал. сигналу.

Ці нейрони не застрягли, між ними існує простір 20nm, що називається синаптичною щілиною.

Існують різні типи хімічних синапсів залежно від їх морфологічних характеристик. За даними Грея (1959), хімічні синапси можна розділити на дві групи.

  • Хімічні синапси I типу (асиметричний) У цих синапсах пресинаптичний компонент утворюється аксональними терміналами, що містять округлі везикули, а постсинаптичний - у дендритах і є висока щільність постсинаптичних рецепторів..
  • Хімічні синапси типу II (симетричний) У цих синапсах пресинаптичний компонент формується аксональними терміналами, що містять овальні везикули, і постсинаптичний компонент може бути знайдений як у сомі, так і в дендритах, і є більш низька щільність постсинаптичних рецепторів, ніж у синапсах I типу. тип синапсу порівняно з типом I є те, що його синаптична щілина вужча (близько 12 нм).

Тип синапсу залежить від включених у нього нейротрансмітерів, так що збудливі нейротрансмітери, такі як глутамат, беруть участь у синапсах типу I, тоді як інгібітори, такі як GABA, будуть залучені до синапсів типу II..

Хоча це не відбувається по всій нервовій системі, в деяких областях, таких як спинний мозок, субстрат нігра, базальні ганглії і коллікули, є ГАМК-ергічні синапси зі структурою типу I.

Іншим способом класифікації синапсів є пресинаптичні та постсинаптичні компоненти, що їх формують. Наприклад, якщо обидві пресинаптичні компоненти - аксон, а постсинаптичні - дендритні, називаються аксондричними синапсами, таким чином ми можемо знайти аксоаксонічні, аксосоматичні, дендроаксонічні, дендродендріческіе синапси.

Тип синапсу, який найчастіше зустрічається в центральній нервовій системі, - це I (асиметричні) аксоспинальні синапси. Підраховано, що 75-95% синапсів кори головного мозку мають тип I, тоді як лише 5 - 25% є синапсами типу II..

Хімічні синапси можна підсумувати просто так:

  1. Потенціал дії досягає терміналу аксона, він відкриває іонні канали кальцію (Ca2+) і потік іонів вивільняється в синаптичну щілину.
  2. Потік іонів викликає процес, в якому везикули, повні нейротрансмітерів, зв'язуються з постсинаптичною мембраною і відкривають пори, через які всі її вміст вивільняються в синаптичну щілину..
  3. Вивільнені нейротрансмітери зв'язуються зі специфічним постсинаптичним рецептором для цього нейромедіатора.
  4. Зв'язування нейромедіатора з постсинаптичним нейроном регулює функції постсинаптичного нейрона.

Нейротрансмітери та нейромодулятори

Концепція нейромедіатора включає всі речовини, які вивільняються в хімічному синапсі і що дозволяють нейрональне спілкування. Нейротрансмітери відповідають наступним критеріям:

  • Вони синтезуються всередині нейронів і присутні в терміналах аксона.
  • Коли достатня кількість нейротрансмітера вивільняється, вона надає свою дію на сусідні нейрони.
  • Коли вони закінчили своє призначення, вони усуваються через механізми деградації, інактивації або повторного захоплення.

Нейромодулятори - це речовини, що доповнюють дії нейротрансмітерів за рахунок збільшення або зменшення їх ефекту. Вони роблять це шляхом приєднання до певних ділянок в постсинаптичному рецепторі.

Існують численні типи нейротрансмітерів, найбільш важливими є:

  • Амінокислоти, які можуть бути збудливими, такі як глутамат, або інгібітори, такі як γ-аміномасляна кислота, більш відома як ГАМК \ t.
  • Ацетилхолін.
  • Катехоламіди, такі як дофамін або норадреналін
  • Індоламіни, такі як серотонін.
  • Нейропептиди.

Список літератури

  1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Нейрони і нейронні комунікації. У D. Redolar, Когнітивна неврологія (сс. 27-66). Мадрид: Panamericana Medical.
  2. Gary, E. (1959). Аксо-соматичний і аксо-дендритний синапс кори головного мозку: дослідження електронного мікроскопа. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Стажери, H. (s.f.). Як працює мозок? Загальні принципи. Отримано 1 липня 2016 року, з Science for All.