HVORDAN FUNGERER DEN MENNESKELIGE HJERNE? - NEUROPSYKOLOGI - 2025

Hjernen fungerer som en strukturel og funktionel enhed, der hovedsageligt består af to typer celler: neuroner og gliaceller. Det estimeres, at der er omkring 100 billioner neuroner i hele det menneskelige nervesystem og ca. 1.000 billioner glialceller (der er 10 gange flere gliaceller end neuroner).

Neuroner er meget specialiserede, og deres funktioner er at modtage, behandle og overføre information gennem forskellige kredsløb og systemer. Processen med transmission af information udføres gennem synapser, der kan være elektriske eller kemiske.

Glialceller er derimod ansvarlige for at regulere det indre miljø i hjernen og lette processen med neuronal kommunikation. Disse celler findes i hele nervesystemet og danner dets struktur og er involveret i hjernens udviklings- og dannelsesprocesser.

Tidligere troede man, at gliaceller kun dannede nervesystemets struktur, og dermed den berømte myte om, at vi kun bruger 10% af vores hjerne. Men i dag ved vi, at det udfører meget mere komplekse funktioner, for eksempel er de relateret til regulering af immunsystemet og processerne med cellulær plasticitet efter at have lidt en skade.

Derudover er de vigtige for, at neuroner kan fungere korrekt, da de letter neuronal kommunikation og spiller en vigtig rolle i transporten af ​​næringsstoffer til neuroner.

Som du kan gætte, er den menneskelige hjerne imponerende kompleks. Det anslås, at en voksen menneskelig hjerne indeholder mellem 100 og 500 billioner forbindelser, og vores galakse har omkring 100 milliarder stjerner, så det kan konkluderes, at den menneskelige hjerne er meget mere kompleks end en galakse.

Hvordan overføres information i hjernen?

Hjernefunktion består af transmission af information mellem neuroner, denne transmission udføres gennem en mere eller mindre kompleks procedure kaldet synapse.

Synapser kan være elektriske eller kemiske. Elektriske synapser består af den tovejs transmission af elektrisk strøm mellem to neuroner direkte, mens kemiske synapser kræver mellemmænd kaldet neurotransmittere.

I sidste ende, når en neuron kommunikerer med en anden, gør den det for at aktivere eller hæmme det, de endelige observerbare effekter på adfærd eller på en eller anden fysiologisk proces er resultatet af excitation og inhibering af flere neuroner i et neuronalt kredsløb.

Elektriske synapser

Elektriske synapser er betydeligt hurtigere og lettere end kemiske. Forklaret på en simpel måde består de af transmission af depolariserende strømme mellem to neuroner, der er temmelig tæt på hinanden, næsten fast sammen. Denne type synapse producerer normalt ikke langsigtede ændringer i postsynaptiske neuroner.

Disse synapser forekommer i neuroner, der har et tæt forbindelsespunkt, hvor membranerne næsten rører ved, adskilt med en snavs 2-4nm. Rummet mellem neuroner er så lille, fordi deres neuroner skal samles gennem kanaler lavet af proteiner, der kaldes connexiner.

De kanaler, der dannes af forbindelserne, tillader det indre af begge neuroner at kommunikere. Små molekyler (mindre end 1 kDa) kan passere gennem disse porer, så kemiske synapser er relateret til processer med metabolisk kommunikation ud over elektrisk kommunikation gennem udveksling af andre messenger, der produceres i synapsen, såsom inositol-triphosphat (IP ₃) eller cyklisk adenosinmonophosphat (cAMP).

Elektriske synapser laves normalt mellem neuroner af samme type, men elektriske synapser kan imidlertid også observeres mellem neuroner af forskellige typer eller endda mellem neuroner og astrocytter (en type gliaceller).

Elektriske synapser giver neuroner mulighed for at kommunikere hurtigt, og mange neuroner til at forbinde synkront. Takket være disse egenskaber er vi i stand til at udføre komplekse processer, der kræver en hurtig transmission af information, såsom sensoriske, motoriske og kognitive processer (opmærksomhed, hukommelse, læring…).

Kemiske synapser

Dette billede viser aksonet, hvorfra neurotransmitterne frigøres mod dendritreceptorerne

Kemiske synapser forekommer mellem tilstødende neuroner, hvori et presynaptisk element forbinder, sædvanligvis en aksonal terminal, der udsender signalet, og et postsynaptisk element, som normalt findes i somaen eller dendritterne, der modtager signalet. signal.

Disse neuroner er ikke knyttet, der er et mellemrum mellem dem på en 20 nm kaldet synaptisk spalte.

Der er forskellige typer kemiske synapser afhængigt af deres morfologiske egenskaber. Ifølge Gray (1959) kan kemiske synapser opdeles i to grupper.

Kemiske synapser kan simpelthen opsummeres som følger:

1. Et handlingspotentiale når aksonterminalen, dette åbner calciumionkanalerne (Ca ²⁺), og en strøm af ioner frigøres til den synaptiske spalte.
2. Strømmen af ​​ioner udløser en proces, hvor vesiklerne, fyldt med neurotransmittere, binder til den postsynaptiske membran og åbner en pore, gennem hvilken alt deres indhold går ud mod synaptisk spalte.
3. De frigivne neurotransmittere binder til den postsynaptiske receptor, der er specifik for den neurotransmitter.
4. Bindingen af ​​neurotransmitteren til den postsynaptiske neuron regulerer funktionerne af den postsynaptiske neuron.

Typer af kemiske synapser

Type I kemiske synapser (asymmetrisk)

I disse synapser dannes den presynaptiske komponent af aksonale terminaler, der indeholder afrundede vesikler, og den postsynaptiske komponent findes i dendritterne, og der er en høj massefylde af postsynaptiske receptorer.

Type synapse afhænger af de involverede neurotransmittere, så excitatoriske neurotransmittere, såsom glutamat, er involveret i type I-synapser, mens inhiberende neurotransmittorer, såsom GABA, fungerer i type II-synapser.

Selvom dette ikke forekommer i hele nervesystemet, er der GABA-ergiske synapser i en type I-struktur i nogle områder såsom rygmarven, substantia nigra, basalganglier og colliculi.

Type II kemiske synapser (symmetrisk)

I disse synapser dannes den presynaptiske komponent af aksonale terminaler indeholdende ovale vesikler, og den postsynaptiske komponent kan findes både i somaen og i dendritterne, og der er en lavere densitet af postsynaptiske receptorer end i type I-synapser.

Andre forskelle i denne type synapse med hensyn til type I er, at dens synaptiske spalte er smallere (ca. 12 nm ca.).

En anden måde at klassificere synapser på er i henhold til de presynaptiske og postsynaptiske komponenter, der danner dem. For eksempel, hvis den presynaptiske komponent er en akson, og den postsynaptiske komponent er en dendrit, kaldes de aksodendritiske synapser. På denne måde kan vi finde axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses…

Den type synapse, der hyppigst forekommer i centralnervesystemet, er aksospinøs type I (asymmetrisk) synapser. Det anslås, at mellem 75-95% af synapser i cerebral cortex er type I, mens kun mellem 5 og 25% er type II-synapser.

Neurotransmittorer og neuromodulatorer

Begrebet neurotransmitter inkluderer alle stoffer, der frigives ved den kemiske synapse, og som tillader neuronal kommunikation. Neurotransmittere opfylder følgende kriterier:

• De syntetiseres i neuroner og er til stede i aksonterminaler.
• Når der frigives en tilstrækkelig mængde af neurotransmitteren, udøver den dens virkninger på tilstødende neuroner.
• Når de er færdige med deres opgave, fjernes de gennem nedbrydning, inaktivering eller genoptagelsesmekanismer.

Neuromodulatorer er stoffer, der supplerer virkningen af ​​neurotransmittere ved at øge eller reducere deres virkning. De gør dette ved at binde til specifikke steder i den postsynaptiske receptor.

Der er adskillige typer af neurotransmittere, hvoraf de vigtigste er:

• Aminosyrer, der kan være eksiterende, såsom glutamat eller hæmmere, såsom y-aminobutyric acid, bedre kendt som GABA.
• Acetylcholin.
• Catechollamides, såsom dopamin eller noradrenalin
• Indolaminer, såsom serotonin.
• Neuropeptider.

Referencer

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuroner og neurale kommunikation. I D. Redolar, Cognitive Neuroscience (s. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axo-somatisk og axo-dendritisk synapsis i hjernebarken: et elektronmikroskopundersøgelse. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Hvordan fungerer hjernen? Generelle principper. Hentet den 1. juli 2016 fra Science for all.