HUR FUNGERAR DEN MÄNSKLIGA HJÄRNAN? - NEUROPSYCHOLOGY - 2025

Hjärnan fungerar som en strukturell och funktionell enhet som huvudsakligen består av två typer av celler: nervceller och gliaceller. Det uppskattas att det finns cirka 100 biljoner nervceller i hela det mänskliga nervsystemet och cirka 1 000 biljoner glialceller (det finns 10 gånger fler glialceller än neuroner).

Neuroner är mycket specialiserade och deras funktioner är att ta emot, bearbeta och överföra information genom olika kretsar och system. Processen för överföring av information utförs genom synapser, som kan vara elektriska eller kemiska.

Gliaceller är däremot ansvariga för att reglera hjärnans inre miljö och underlätta processen för neuronal kommunikation. Dessa celler finns i hela nervsystemet och bildar dess struktur och är involverade i hjärnans utvecklings- och bildningsprocesser.

Tidigare trodde man att gliaceller bara bildade nervsystemets struktur, därmed den berömda myten att vi bara använder 10% av vår hjärna. Men idag vet vi att det uppfyller mycket mer komplexa funktioner, till exempel är de relaterade till regleringen av immunsystemet och processerna för cellplasticitet efter att ha lidit en skada.

Dessutom är de viktiga för att neuroner ska fungera korrekt, eftersom de underlättar neuronal kommunikation och spelar en viktig roll i transporten av näringsämnen till neuroner.

Som ni kan gissa är den mänskliga hjärnan imponerande komplex. Det uppskattas att en vuxen mänsklig hjärna innehåller mellan 100 och 500 biljoner anslutningar och vår galax har cirka 100 miljarder stjärnor, så det kan dras slutsatsen att den mänskliga hjärnan är mycket mer komplex än en galax.

Hur överförs information i hjärnan?

Hjärnfunktion består av överföring av information mellan neuroner, denna överföring utförs genom en mer eller mindre komplex procedur som kallas synapse.

Synapser kan vara elektriska eller kemiska. Elektriska synapser består av dubbelriktad överföring av elektrisk ström mellan två nervceller direkt, medan kemiska synapser kräver mellanhänder som kallas neurotransmitters.

I slutändan, när en neuron kommunicerar med en annan, gör den det för att aktivera eller hämma det, de slutliga observerande effekterna på beteende eller på någon fysiologisk process är resultatet av excitation och hämning av flera neuroner i en neuronal krets.

Elektriska synapser

Elektriska synapser är betydligt snabbare och enklare än kemiska. Förklarade på ett enkelt sätt består de av överföring av depolariserande strömmar mellan två neuroner som är ganska nära, nästan fast ihop. Denna typ av synapse ger vanligtvis inte långvariga förändringar i postsynaptiska neuroner.

Dessa synapser förekommer i neuroner som har en snäv övergång, där membranen nästan berör, separerade med en knapp 2-4nm. Utrymmet mellan nervceller är så litet eftersom deras neuroner måste gå samman genom kanaler tillverkade av proteiner som kallas connexins.

Kanalerna som bildas av anslutningarna tillåter det inre av båda nervcellerna att kommunicera. Små molekyler (mindre än 1 kDa) kan passera genom dessa porer, så kemiska synapser är relaterade till processer för metabolisk kommunikation, förutom elektrisk kommunikation, genom utbyte av andra budbärare som produceras i synapsen, såsom inositoltrifosfat ( IP ₃ ) eller cykliskt adenosinmonofosfat (cAMP).

Elektriska synapser görs vanligtvis mellan neuroner av samma typ, men elektriska synapser kan också observeras mellan neuroner av olika typer eller till och med mellan neuroner och astrocyter (en typ av gliaceller).

Elektriska synapser gör det möjligt för neuroner att kommunicera snabbt och många neuroner för att ansluta synkront. Tack vare dessa egenskaper kan vi genomföra komplexa processer som kräver en snabb överföring av information, såsom sensoriska, motoriska och kognitiva processer (uppmärksamhet, minne, lärande …).

Kemiska synapser

Den här bilden visar axon från var neurotransmittorerna frigörs mot dendritreceptorerna

Kemiska synapser inträffar mellan angränsande nervceller där ett presynaptiskt element ansluter, vanligtvis en axonal terminal, som avger signalen, och ett postsynaptiskt element, som vanligtvis finns i soma eller dendriter, som tar emot signalen. signal.

Dessa neuroner är inte fästa, det finns ett avstånd mellan dem på en 20 nm som kallas synaptisk klyftan.

Det finns olika typer av kemiska synapser beroende på deras morfologiska egenskaper. Enligt Gray (1959) kan kemiska synapser delas upp i två grupper.

Kemiska synapser kan enkelt sammanfattas enligt följande:

1. En handlingspotential når axonterminalen, detta öppnar kalciumjonkanalerna (Ca ²⁺ ) och ett flöde av joner släpps till det synaptiska klyftan.
2. Flödet av joner utlöser en process där vesiklarna, fulla av neurotransmittorer, binder till det postsynaptiska membranet och öppnar en pore genom vilken allt deras innehåll går ut mot det synaptiska klyftan.
3. De frisatta neurotransmittorerna binder till den postsynaptiska receptorn som är specifik för den neurotransmitteren.
4. Neurotransmitterens bindning till det postsynaptiska neuronet reglerar den postsynaptiska neuronets funktioner.

Typer av kemiska synapser

Kemiska synapser av typ I (asymmetriska)

I dessa synapser består den presynaptiska komponenten av axonala terminaler som innehåller rundade vesiklar och den postsynaptiska komponenten finns i dendriterna och det finns en hög densitet av postsynaptiska receptorer.

Typen av synapse beror på de involverade neurotransmittorerna, så excitatoriska neurotransmittorer, såsom glutamat, är involverade i synapser av typ I, medan hämmande neurotransmittorer, såsom GABA, verkar i typ II-synapser.

Även om detta inte inträffar i hela nervsystemet, finns det i vissa områden som ryggmärgen, substantia nigra, basala ganglia och colliculi GABA-ergiska synapser med en typ I-struktur.

Kemiska synapser av typ II (symmetriska)

I dessa synapser bildas den presynaptiska komponenten av axonala terminaler innehållande ovala vesiklar och den postsynaptiska komponenten kan hittas både i soma och dendriter och det finns en lägre densitet av postsynaptiska receptorer än i synapser av typ I.

Andra skillnader av denna typ av synapse med avseende på typ I är att dess synaptiska klyftan är smalare (ungefär 12 nm ungefär).

Ett annat sätt att klassificera synapser är enligt de presynaptiska och postsynaptiska komponenterna som bildar dem. Om till exempel den presynaptiska komponenten är en axon och den postsynaptiska komponenten är en dendrit, kallas de axodendritiska synapser. På detta sätt kan vi hitta axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses …

Den typ av synapse som förekommer oftast i centrala nervsystemet är axospinösa synapser av typ I (asymmetriska). Det uppskattas att mellan 75-95% av synapserna i hjärnbarken är typ I, medan endast mellan 5 och 25% är typ II-synapser.

Neurotransmittorer och neuromodulatorer

Begreppet neurotransmitter inkluderar alla ämnen som frigörs vid den kemiska synapsen och som möjliggör neuronal kommunikation. Neurotransmittorer uppfyller följande kriterier:

• De syntetiseras i neuroner och finns i axonala terminaler.
• När en tillräcklig mängd neurotransmitter släpps utövar den dess effekter på angränsande neuroner.
• När de har avslutat sin uppgift elimineras de genom nedbrytning, inaktivering eller återupptagningsmekanismer.

Neuromodulatorer är ämnen som kompletterar verkningarna av neurotransmittorer genom att öka eller minska deras effekt. De gör detta genom att binda till specifika platser i den postsynaptiska receptorn.

Det finns många typer av neurotransmittorer, varav de viktigaste är:

• Aminosyror, som kan vara exciterande, såsom glutamat, eller hämmare, såsom y-aminobutyric acid, bättre känd som GABA.
• Acetylkolin.
• Katekollamider, såsom dopamin eller noradrenalin
• Indolaminer, såsom serotonin.
• Neuropeptider.

referenser

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuroner och neuralkommunikation. I D. Redolar, Cognitive Neuroscience (s. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axo-somatisk och axo-dendritisk synapsis i hjärnbarken: en elektronmikroskopstudie. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Hur fungerar hjärnan? Generella principer. Hämtad den 1 juli 2016 från Science for all.