Cum funcționează creierul uman?

Creierul funcționează ca unitate structurală și funcțională constând în principal din două tipuri de celule: neuronii și celulele gliale. Se estimează că există aproximativ 100 de miliarde de neuroni în întregul sistem nervos uman și aproximativ 1.000 de miliarde de celule gliale (sunt de 10 ori mai multe celule gliale decât neuronii).

Neuronii sunt foarte specializați și funcțiile lor sunt de a primi, procesa și transmite informații prin diferite circuite și sisteme. Procesul de transmitere a informațiilor se realizează prin intermediul sinapsei, care pot fi electrice sau chimice.

Celulele gliale între timp reglează mediul intern al creierului și facilitează procesul de comunicare neuronal. Aceste celule sunt aranjate în întregul sistem nervos care formează dacă sunt structurate și sunt implicate în procesele de dezvoltare și formare a creierului.

Anterior, sa crezut că celulele gliale au format doar structura sistemului nervos, de unde și mitul celebru că folosim doar 10% din creierul nostru. Dar astăzi știm că îndeplinește funcții mult mai complexe, de exemplu, sunt legate de reglementarea sistemului imunitar și a proceselor de plasticitate celulară după ce au suferit un prejudiciu.

În plus, ele sunt esențiale pentru ca neuronii să funcționeze corect, deoarece ele facilitează comunicarea neuronală și joacă un rol important în transportul nutrienților către neuroni.

După cum se poate observa, creierul uman este impresionant complex. Se estimează că un creier uman adult conține între 100 și 500 de mii de miliarde de conexiuni si galaxia noastra are aproximativ 100 de trilioane stele, astfel încât se poate concluziona că creierul uman este mult mai complexă decât o galaxie (Garcia Nunez, Santin, Redolar, & Valero, 2014).

Comunicarea dintre neuroni: sinapselor

Funcția creierului implică transmiterea de informații între neuroni, această transmisie fiind realizată printr-o procedură mai mult sau mai puțin complexă numită sinapsă.

Sinapsele pot fi electrice sau chimice. Sinapsele electrice constau în transmiterea bidirecțională a curentului electric între doi neuroni direct, în timp ce în sinapsele chimice există o lipsă de intermediari numiți neurotransmițători.

Practic, atunci când un neuron comunică cu celălalt se activează sau inhibă aceasta pentru efectele observabile finale asupra comportamentului sau a unui proces fiziologic sunt rezultatul excitatie si inhibitie a mai multor neuroni de-a lungul unui circuit neuronale.

Sinapse electrice

Sinapsele electrice sunt mult mai rapide și mai simple decât cele chimice. Explicate într-un mod simplu, ele constau în transmiterea de curenți depolarizanți între doi neuroni care sunt destul de aproape, aproape lipiți împreună. Acest tip de sinapsă nu produce de obicei modificări pe termen lung în neuronii postsynaptici.

Aceste sinapse apar în neuronii care au o joncțiune strânsă, în care membranele sunt aproape atinse, separate de câteva 2-4nm. Spațiul dintre neuroni este atât de mic, deoarece neuronii trebuie să fie uniți cu canalele formate de proteine ​​numite connexins.

Canalele formate de conexine permit ca interiorul ambilor neuroni să fie în comunicare. Prin intermediul acestor pori pot trece mici (mai puțin de 1 kDa) molecule care fac sinapsele chimice sunt legate de procesele de comunicare metabolice în afară de comunicație electrică, prin schimbul de mesagerilor secundari care apar în sinapse, cum ar fi inositol trifosfat ( IP₃) sau adenozin monofosfat ciclic (cAMP).

sinapselor electrice intre neuroni, de obicei, efectuate de același tip, sinapselor electrice cu toate acestea, pot fi de asemenea observate între neuroni de tipuri diferite sau chiar între neuroni și astrocite (un tip de celule gliale).

Sinapsele electrice permit neuronilor să comunice într-un mod rapid și să conecteze mai mulți neuroni în mod sincron. Datorită acestor proprietăți, putem efectua procese complexe care necesită o transmitere rapidă a informațiilor, cum ar fi procesele senzoriale, motorii și cognitive (atenție, memorie, învățare ...).

Sinapse chimice

sinapsele chimice apar intre neuroni adiacente într-un element de presinaptic este conectat, de obicei, un terminal axon, care semnal, și un postsinaptic, care de obicei este în soma sau dendrite primirea semnal.

Acești neuroni nu sunt atașați, există un spațiu între ele de 20nm numit cleft sinaptic.

Există diferite tipuri de sinapse chimice în funcție de caracteristicile lor morfologice. Potrivit lui Gray (1959), sinapsele chimice pot fi împărțite în două grupe.

• Sinapse chimice de tip I (Asymmetric). In aceste sinapse componenta presinaptice este format prin terminalele axon care conțin vezicule rotunjite și dendritele postsinaptice sunt foarte dens și acolo receptorii postsinaptici.
• Sinapse chimice de tip II (Symmetric).In aceste sinapse componenta presinaptice este format prin terminalele axon care conțin vezicule ovale și postsinaptic pot fi găsite atât în ​​soma și dendrite și o densitate redusă a receptorilor postsinaptici în sinapsele tip I. Alte diferențe ale acestei Tipul de sinapsă față de cele de tip I este că cleftul său sinaptic este mai îngust (aproximativ 12 nm).

Tipul de sinapsa depinde de neurotransmitatori implicate în aceasta, astfel încât la sinapselor de tip I sunt implicate neurotransmițători excitatori, cum ar fi glutamat, in timp ce in tip II neurotransmitatorilor inhibitor acționează ca GABA.

Cu toate că acest lucru nu are loc de-a lungul sistemului nervos, în unele zone, cum ar fi măduva spinării, substantia nigra, ganglionii bazali și colliculus, acolo Synapse GABAnergic cu o structură de tip I.

Un alt mod de clasificare a sinapselor este conform componentelor presinaptice și postsynaptice care le formează. De exemplu, în cazul în care atât componenta presinaptic este axon și dendrite sunt numite sinapse postsinaptic axodendríticas astfel pot găsi axoaxónicas sinapselor, axosomatic, dendroaxónicas, dendrodendríticas ...

Tipul de sinapsă care apare cel mai frecvent în sistemul nervos central este sinapselor axospinice de tip I (asimetrice). Se estimează că 75-95% din sinapsele din cortexul cerebral sunt de tip I, în timp ce doar între 5 și 25% sunt de tip II sinapse.

Sinapsele chimice pot fi rezumate pur și simplu după cum urmează:

1. Un potențial de acțiune ajunge la terminalul axonului, deschide canalele de ioni de calciu (Ca²⁺) și un flux de ioni este eliberat în cleft sinaptic.
2. flux ionic declanșează un proces în care vezicule, umplute cu neurotransmitatorilor, se leaga de membrana postsinaptică și o deschidere a porilor, lăsând tot conținutul său în fanta sinaptică.
3. Neurotransmițătorii eliberați se leagă la receptorul postsynaptic specific pentru acel neurotransmițător.
4. Legarea neurotransmițătorului la neuronul postsynaptic reglează funcțiile neuronului postsynaptic.

Neurotransmițători și neuromodulatori

Conceptul de neurotransmițător include toate substanțele care sunt eliberate în sinapse chimice și care permit comunicarea neuronală. Neurotransmițătorii îndeplinesc următoarele criterii:

• Acestea sunt sintetizate în interiorul neuronilor și sunt prezente în terminalele axonale.
• Când se eliberează o cantitate suficientă de neurotransmițător, ea își exercită efectele asupra neuronilor adiacenți.
• După ce își îndeplinesc sarcina, ele sunt eliminate prin mecanisme de degradare, inactivare sau recuperare.

Neuromodulatorii sunt substanțe care completează acțiunile neurotransmițătorilor prin creșterea sau diminuarea efectului lor. Ei fac acest lucru prin aderarea la anumite site-uri din cadrul receptorului postsynaptic.

Există numeroase tipuri de neurotransmițători, cele mai importante fiind:

• Aminoacizii, care pot fi excitatori, cum ar fi glutamat sau inhibitori, cum ar fi acidul γ-aminobutiric, cunoscut sub numele de GABA.
• Acetilcolina.
• Catecholamide, cum ar fi dopamina sau noradrenalina
• Indolaminele, cum ar fi serotonina.
• Neuropeptide.

referințe

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D. și Valero, A. (2014). Neuronii și comunicarea neuronală. În D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). Synapsis axo-somatic și axo-dendritic al cortexului cerebral: un studiu cu microscop electronic. J.Anat, 93, 420-433.
3. Interni, H. (s.f.). Cum funcționează creierul? Principii generale Adus la 1 iulie 2016 de la Science for All.