Miten ihmisen aivot toimivat?

Aivot toimivat rakenteellisena ja toiminnallisena yksikkönä, joka koostuu pääasiassa kahden tyyppisistä soluista: hermosoluista ja glia- soluista. On arvioitu, että koko ihmisen hermojärjestelmässä on noin 100 miljardia hermosolua ja noin 1 000 miljardia glia-solua (10 kertaa enemmän glia-soluja kuin neuronit).

Neuronit ovat erittäin erikoistuneita ja niiden tehtävänä on vastaanottaa, käsitellä ja lähettää tietoa eri piirien ja järjestelmien kautta. Tietojen lähettämisprosessi toteutetaan synapsien kautta, jotka voivat olla sähköisiä tai kemiallisia.

Glia- solut puolestaan ​​ovat vastuussa aivojen sisäisen ympäristön säätelystä ja helpottavat hermosysteemin prosessia. Nämä solut on järjestetty koko hermostoon, jos ne ovat rakenteellisia ja osallistuvat aivojen kehittymis- ja muodostumisprosessiin.

Aikaisemmin ajateltiin, että glial-solut muodostivat vain hermoston rakenteen, joten kuuluisa myytti, että käytämme vain 10% aivoistamme. Mutta tänään tiedämme, että se täyttää paljon monimutkaisempia toimintoja, esimerkiksi liittyvät immuunijärjestelmän ja solujen plastisointiprosessin säätämiseen loukkaantumisen jälkeen.

Lisäksi ne ovat välttämättömiä, jotta neuronit toimisivat oikein, koska ne helpottavat hermosolujen välistä viestintää ja niillä on tärkeä rooli ravinteiden kuljettamisessa neuroneihin..

Kuten voit arvata, ihmisen aivot ovat vaikuttavan monimutkaisia. On arvioitu, että aikuisen ihmisen aivoissa on 100-5000000000000 yhteyksiä ja galaksissamme on noin 100 biljoonaa tähteä, joten voidaan päätellä, että ihmisen aivot ovat paljon monimutkaisempia kuin galaksi (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Viestintä neuronien välillä: synapsiot

Aivotoiminto sisältää tiedon välittämisen hermosolujen välillä, tämä siirto tapahtuu enemmän tai vähemmän monimutkaisella menetelmällä, jota kutsutaan synapsiksi.

Synapsiot voivat olla sähköisiä tai kemiallisia. Sähköiset synapsiot muodostuvat sähkövirran kaksisuuntaisesta siirrosta kahden neuronin välillä suoraan, kun taas kemiallisissa synapseissa on välittäjiä, joita kutsutaan välittäjäaineiksi..

Periaatteessa, kun neuroni kommunikoi toisen neuronin kanssa sen aktivoimiseksi tai inhiboimiseksi, lopulliset vaikutukset, joita havaitaan käyttäytymisessä tai joissakin fysiologisissa prosesseissa, johtuvat useiden hermosolujen virittämisestä ja inhiboinnista neuronaalisen piirin läpi.

Sähköiset synapsiot

Sähköiset synapsit ovat paljon nopeampia ja yksinkertaisempia kuin kemialliset. Selitetään yksinkertaisella tavalla, ne koostuvat depolarisoivien virtojen välityksestä kahden melko lähellä olevan, lähes liimatun neuronin välillä. Tämän tyyppinen synapsi ei yleensä aiheuta pitkäaikaisia ​​muutoksia postsynaptisissa neuroneissa.

Näitä synapseja esiintyy hermosoluilla, joilla on tiukka liitos, jossa kalvot ovat melkein kosketuksissa ja joita erottaa muutama 2-4 nm. Neuronien välinen tila on niin pieni, että niiden neuronit on liitettävä kanaviin, joita muodostavat connexins-proteiinit.

Connexinien muodostamat kanavat mahdollistavat molempien neuronien sisäisen viestinnän. Näiden huokosten kautta voi kulkea pieniä molekyylejä (alle 1 kDa), joten kemialliset synapsiot liittyvät sähköisen viestinnän lisäksi aineenvaihduntaan liittyviin prosesseihin vaihtamalla toisia synapseissa esiintyviä sanomaajia, kuten inositoltriposfaatti ( IP₃) tai syklinen adenosiinimonofosfaatti (cAMP).

Sähkön synapseja tehdään yleensä saman tyyppisten neuronien välillä, mutta eri tyyppisten neuronien tai jopa hermosolujen ja astrosyyttien välisten sähköisten synapsien välillä voidaan havaita sähköisiä synapseja..

Sähköiset synapsiot sallivat neuronien kommunikoida nopeasti ja yhdistää monia neuroneja synkronisesti. Näiden ominaisuuksien ansiosta pystymme suorittamaan monimutkaisia ​​prosesseja, jotka vaativat nopean tiedonsiirron, kuten aistien, moottorin ja kognitiivisten prosessien (huomio, muisti, oppiminen ...).

Kemialliset synapsiot

Kemialliset synapsiot esiintyvät vierekkäisten hermosolujen välillä, joissa presynaptinen elementti on liitetty, tavallisesti aksoninen terminaali, joka lähettää signaalin, ja postynaptinen, joka on tavallisesti somassa tai dendriitteissä, joka vastaanottaa signaalin. signaali.

Nämä neuronit eivät ole juuttuneet, niiden välillä on 20 nm: n kokoinen tila, joka on nimeltään synaptinen lohko.

On olemassa erilaisia ​​kemiallisia synapseja, jotka riippuvat niiden morfologisista ominaisuuksista. Grayin (1959) mukaan kemialliset synapsiot voidaan jakaa kahteen ryhmään.

• Tyypin I kemialliset synapsiot (Asymmetric). Näissä synapseissa presynaptinen komponentti muodostuu aksonaalisista terminaaleista, jotka sisältävät pyöristettyjä vesikkeleitä, ja postsynaptinen löytyy dendriiteistä ja postsynaptisten reseptorien tiheys on suuri.
• Tyypin II kemialliset synapsiot (Symmetrinen). Näissä synapseissa presynaptinen komponentti muodostuu ovonaalisista terminaaleista, jotka sisältävät ovaalisia vesikkeleitä, ja postsynaptinen yksi löytyy sekä somasta että dendriiteistä ja postsynaptisten reseptorien tiheys on pienempi kuin tyypin I synapseissa. synapsien tyyppi verrattuna tyypiin I on se, että sen synaptinen kaula on kapeampi (noin 12 nm).

Synapsin tyyppi riippuu siihen liittyvistä neurotransmittereistä, niin että kiihottavat neurotransmitterit, kuten glutamaatti, ovat mukana tyypin I synapseissa, kun taas inhibiittorit, kuten GABA, olisivat mukana tyypin II synapseissa..

Vaikka tämä ei tapahdu koko hermojärjestelmässä, joillakin alueilla, kuten selkäytimessä, nigrassa, basaalisessa gangliassa ja colliculissa, on GABA-ergic synapseja, joiden rakenne on tyyppi I.

Toinen tapa luokitella synapseja on niiden muodostavien presynaptisten ja postsynaptisten komponenttien mukaan. Esimerkiksi, jos sekä presynaptinen komponentti on aksoni ja postynaptinen yksi, dendriittiä kutsutaan aksodendriittisynapseiksi, tällä tavalla löydämme aksoaxonisia, aksosomaattisia, dendroaksonisia, dendrodendriittisiä synapseja ...

Synapsien tyyppi, joka esiintyy useimmiten keskushermostojärjestelmässä, on tyypin I (epäsymmetrinen) aksospininen synapsi. On arvioitu, että 75-95% aivokuoren synapseista on tyyppi I, kun taas vain 5 - 25% ovat tyypin II synapseja.

Kemialliset synapsiot voidaan tiivistää yksinkertaisesti seuraavasti:

1. Toimintapotentiaali saavuttaa aksoniterminaalin, se avaa kalsiumionikanavat (Ca²⁺) ja ionien virtaus vapautuu synaptiseen lohkoon.
2. Ionien virtaus laukaisee prosessin, jossa hermosoluja, jotka ovat täynnä neurotransmittereitä, sitoutuvat postsynaptiseen kalvoon ja avaa huokosen, jonka läpi kaikki sen sisältö vapautuu synaptiseen kauhaan..
3. Vapautuneet neurotransmitterit sitoutuvat spesifiseen postsynaptiseen reseptoriin kyseiselle neurotransmitterille.
4. Neurotransmitterin sitoutuminen postsynaptiseen neuroniin säätelee postsynaptisen neuronin toimintaa.

Neurotransmitterit ja neuromodulaattorit

Neurotransmitterin käsite sisältää kaikki aineet, jotka vapautuvat kemiallisessa synapssissa ja jotka mahdollistavat neuronaalisen viestinnän. Neurotransmitterit täyttävät seuraavat kriteerit:

• Ne syntetisoidaan neuroneissa ja ne ovat läsnä aksoniterminaaleissa.
• Kun riittävä määrä neurotransmitteria vapautuu, se vaikuttaa sen viereisiin neuroneihin.
• Kun he ovat suorittaneet tehtävänsä, ne poistetaan mekanismeilla, jotka aiheuttavat hajoamista, inaktivointia tai palautumista.

Neuromodulaattorit ovat aineita, jotka täydentävät neurotransmitterien toimintaa lisäämällä tai vähentämällä niiden vaikutusta. Ne tekevät tämän liittämällä spesifisiä postsynaptisen reseptorin alueita.

Neurotransmittareita on lukuisia, tärkeimmät ovat:

• Aminohapot, jotka voivat olla ärsyttäviä, kuten glutamaatti, tai inhibiittorit, kuten y-aminovoihappo, joka tunnetaan paremmin nimellä GABA.
• asetyylikoliini.
• Katekolamidit, kuten dopamiini tai noradrenaliini
• Indolamiinit, kuten serotoniini.
• neuropeptides.

viittaukset

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuronit ja hermoviestintä. D. Redolarissa, Kognitiivinen neurotiede (s. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). Aivokuoren akso-somaattinen ja akso-dendriittinen synapsi: elektronimikroskooppitutkimus. J.Anat, 93, 420-433.
3. Interns, H. (s.f.). Miten aivot toimivat? Yleiset periaatteet. Haettu 1. heinäkuuta 2016 osoitteesta Science for All.