AKO FUNGUJE ĽUDSKÝ MOZOG? - NEUROPSYCHOLOGY - 2024

Mozog funguje ako štruktúrna a funkčná jednotka zložená hlavne z dvoch typov buniek: neurónov a gliových buniek. Odhaduje sa, že v celom ľudskom nervovom systéme je asi 100 biliónov neurónov a okolo 1 000 biliónov gliálnych buniek (existuje desaťkrát viac gliálnych buniek ako neurónov).

Neuróny sú vysoko špecializované a ich funkciami sú prijímanie, spracovanie a prenos informácií cez rôzne obvody a systémy. Proces prenosu informácií sa uskutočňuje prostredníctvom synapsií, ktoré môžu byť elektrické alebo chemické.

Gliálne bunky sú na druhej strane zodpovedné za reguláciu vnútorného prostredia mozgu a za uľahčenie procesu neurónovej komunikácie. Tieto bunky sa nachádzajú v nervovom systéme, ktorý tvorí jeho štruktúru, a podieľajú sa na vývoji a formovaní mozgu.

V minulosti sa predpokladalo, že gliové bunky tvoria iba štruktúru nervového systému, a teda slávny mýtus, že používame iba 10% nášho mozgu. Dnes však vieme, že plní oveľa zložitejšie funkcie, napríklad súvisí s reguláciou imunitného systému a procesmi bunkovej plasticity po zranení.

Okrem toho sú nevyhnutné pre správne fungovanie neurónov, pretože uľahčujú neurónovú komunikáciu a zohrávajú dôležitú úlohu pri prenose živín do neurónov.

Ako viete, ľudský mozog je pôsobivo zložitý. Odhaduje sa, že dospelý ľudský mozog obsahuje medzi 100 a 500 biliónmi spojení a naša galaxia má asi 100 miliárd hviezd, takže možno dospieť k záveru, že ľudský mozog je oveľa zložitejší ako galaxia.

Ako sa prenášajú informácie do mozgu?

Funkcia mozgu spočíva v prenose informácií medzi neurónmi, tento prenos sa vykonáva viac alebo menej komplexným postupom nazývaným synapse.

Synapsie môžu byť elektrické alebo chemické. Elektrické synapsie pozostávajú z obojsmerného prenosu elektrického prúdu medzi dvoma neurónmi priamo, zatiaľ čo chemické synapsie vyžadujú sprostredkovateľov nazývaných neurotransmitery.

Nakoniec, keď jeden neurón komunikuje s druhým, robí to tak, aby ho aktivoval alebo inhiboval, konečné pozorovateľné účinky na správanie alebo na nejaký fyziologický proces sú výsledkom excitácie a inhibície niekoľkých neurónov v celom neurónovom okruhu.

Elektrické synapsie

Elektrické synapsie sú podstatne rýchlejšie a ľahšie ako chemické. Jednoduché vysvetlenie spočíva v prenose depolarizačných prúdov medzi dvoma neurónmi, ktoré sú celkom blízko, takmer zlepené. Tento typ synapsie zvyčajne nespôsobuje dlhodobé zmeny v postsynaptických neurónoch.

Tieto synapsie sa vyskytujú v neurónoch, ktoré majú úzke spojenie, v ktorom sa membrány takmer dotýkajú a sú oddelené slabým 2-4 nm. Priestor medzi neurónmi je taký malý, pretože ich neuróny sa musia spojiť prostredníctvom kanálov vyrobených z proteínov nazývaných konexíny.

Kanály tvorené konexínmi umožňujú komunikáciu medzi oboma neurónmi. Malé molekuly (menej ako 1 kDa) môžu prechádzať cez tieto póry, takže chemické synapsie súvisia s procesmi metabolickej komunikácie, okrem elektrickej komunikácie, prostredníctvom výmeny druhých poslov, ktoré sú produkované v synapsii, ako je napríklad inozitoltrifosfát ( IP ₃ ) alebo cyklický adenozínmonofosfát (cAMP).

Elektrické synapsie sa zvyčajne vyrábajú medzi neurónmi rovnakého typu, avšak elektrické synapsie možno pozorovať aj medzi neurónmi rôznych typov alebo dokonca medzi neurónmi a astrocytmi (druh gliových buniek).

Elektrické synapsie umožňujú neurónom rýchlo komunikovať a mnoho neurónov sa môže synchronizovať. Vďaka týmto vlastnostiam sme schopní vykonávať zložité procesy, ktoré vyžadujú rýchly prenos informácií, ako sú senzorické, motorické a kognitívne procesy (pozornosť, pamäť, učenie …).

Chemické synapsie

Tento obrázok ukazuje axón, z ktorého sú neurotransmitery uvoľňované smerom k dendritovým receptorom

Chemické synapsie sa vyskytujú medzi susednými neurónmi, v ktorých sa pripája presynaptický prvok, zvyčajne axonálny terminál, ktorý vysiela signál, a ďalším postsynaptickým, ktorý sa zvyčajne nachádza v soma alebo v dendritoch, ktorý signál prijíma. signál.

Tieto neuróny nie sú pripútané, medzi nimi je medzera jedného 20nm nazývaná synaptická štrbina.

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

Chemické synapsie možno jednoducho zhrnúť takto:

1. Akčný potenciál dosahuje axonový terminál, tým sa otvárajú kanály vápnikových iónov (Ca ²⁺ ) a do iónov synaptickej štrbiny sa uvoľňuje tok iónov.
2. Tok iónov spúšťa proces, pri ktorom sa vezikuly, naplnené neurotransmitermi, viažu na postsynaptickú membránu a otvárajú póry, cez ktoré všetok ich obsah vystupuje smerom k synaptickej štrbine.
3. Uvoľnené neurotransmitery sa viažu na postsynaptický receptor špecifický pre tento neurotransmiter.
4. Väzba neurotransmitera na postsynaptický neurón reguluje funkcie postsynaptického neurónu.

Druhy chemických synapsií

Chemické synapsie typu I (asymetrické)

V týchto synapsiách je presynaptická zložka tvorená axonálnymi terminálmi, ktoré obsahujú zaoblené vezikuly a postsynaptická zložka sa nachádza v dendritoch a existuje vysoká hustota postsynaptických receptorov.

Typ synapsie závisí od zapojených neurotransmiterov, takže excitačné neurotransmitery, ako je glutamát, sú zapojené do synapsií typu I, zatiaľ čo inhibičné neurotransmitery, ako je GABA, pôsobia v synapsiách typu II.

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

Chemické synapsie typu II (symetrické)

V týchto synapsiách je presynaptická zložka tvorená axonálnymi terminálmi obsahujúcimi oválne vezikuly a postsynaptická zložka sa nachádza v somare aj v dendritoch a existuje nižšia hustota postsynaptických receptorov ako v synapsiách typu I.

Ďalšie rozdiely tohto typu synapsie v porovnaní s typom I sú v tom, že jeho synaptická rozštiepenie je užšie (približne približne 12 nm).

Ďalším spôsobom klasifikácie synapsií je podľa presynaptických a postsynaptických komponentov, ktoré ich tvoria. Napríklad, ak presynaptická zložka je axón a postsynaptická zložka je dendrit, nazývajú sa axodendritické synapsie. Týmto spôsobom nájdeme axoaxonické, axosomatické, dendroaxonické, dendrodendritické synapsie …

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

Neurotransmitery a neuromodulátory

Pojem neurotransmiter zahŕňa všetky látky, ktoré sa uvoľňujú pri chemickej synapsii a ktoré umožňujú neurónovú komunikáciu. Neurotransmitery spĺňajú nasledujúce kritériá:

• Sú syntetizované v neurónoch a sú prítomné v axonálnych termináloch.
• Keď sa uvoľní dostatočné množstvo neurotransmitera, prejaví to účinky na susedné neuróny.
• Keď dokončia svoju úlohu, sú eliminované mechanizmami degradácie, inaktivácie alebo spätného vychytávania.

Neuromodulátory sú látky, ktoré dopĺňajú činnosť neurotransmiterov zvýšením alebo znížením ich účinku. Robia to väzbou na špecifické miesta v postsynaptickom receptore.

Existuje mnoho typov neurotransmiterov, z ktorých najdôležitejšie sú:

• Aminokyseliny, ktoré môžu byť excitačné, ako je glutamát alebo inhibítory, ako je napríklad kyselina y-aminomaslová, lepšie známe ako GABA.
• Acetylcholín.
• Katechollamidy, ako je dopamín alebo norepinefrín
• Indolaminy, ako je serotonín.
• Neuropeptidy.

Referencie

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuróny a nervová komunikácia. V D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axosomatická a axo-dendritická synapsia mozgovej kôry: štúdia elektrónovým mikroskopom. J. Anat, 93, 420 - 433.
3. Pasantes, H. (nd). Ako funguje mozog? Všeobecné zásady. Získané 1. júla 2016 od Science for all.