Hoe werkt het menselijk brein?

De hersenen fungeren als een structurele en functionele eenheid die hoofdzakelijk bestaat uit twee soorten cellen: neuronen en gliacellen. Naar schatting zijn er ongeveer 100 miljard neuronen in het gehele menselijke zenuwstelsel en ongeveer 1.000 miljard gliacellen (er zijn 10 keer meer gliacellen dan neuronen).

Neuronen zijn zeer gespecialiseerd en hun functies zijn het ontvangen, verwerken en verzenden van informatie via verschillende circuits en systemen. Het proces van het verzenden van de informatie wordt uitgevoerd door synapsen, die elektrisch of chemisch kunnen zijn.

De gliacellen daarentegen zijn verantwoordelijk voor het reguleren van de interne omgeving van de hersenen en faciliteren het proces van neuronale communicatie. Deze cellen zijn door het hele zenuwstelsel gerangschikt als ze gestructureerd zijn en betrokken zijn bij de processen van ontwikkeling en vorming van de hersenen.

Vroeger werd gedacht dat gliacellen alleen de structuur van het zenuwstelsel vormden, vandaar de beroemde mythe dat we maar 10% van onze hersenen gebruiken. Maar vandaag weten we dat het veel complexere functies vervult, bijvoorbeeld gerelateerd zijn aan de regulatie van het immuunsysteem en cellulaire plasticiteitsprocessen na een blessure..

Bovendien zijn ze essentieel voor de correcte werking van neuronen, omdat ze neuronale communicatie vergemakkelijken en een belangrijke rol spelen bij het transport van voedingsstoffen naar neuronen..

Zoals je kunt raden, is het menselijk brein indrukwekkend complex. Er wordt geschat dat een volwassen menselijk brein bevat tussen de 100 en 500 biljoenen verbindingen en ons sterrenstelsel heeft ongeveer 100000000000000 sterren, zodat het kan worden geconcludeerd dat het menselijk brein is veel complexer dan een sterrenstelsel (Garcia Nunez, Santin, Redolar, & Valero, 2014).

Communicatie tussen neuronen: synapsen

Hersenfunctie omvat de overdracht van informatie tussen neuronen, deze overdracht gebeurt via een min of meer complexe procedure genaamd synaps.

De synapsen kunnen elektrisch of chemisch zijn. De elektrische synapsen bestaan ​​in de bidirectionele transmissie van elektrische stroom tussen twee neuronen direct, terwijl in de chemische synapsen er een gebrek is aan tussenproducten, neurotransmitters genaamd..

Kortom, wanneer een neuron communiceert met andere niet activeert of remt het voor de uiteindelijke waarneembare effecten op het gedrag of fysiologische processen zijn het gevolg van excitatie en inhibitie van verscheidene neuronen langs een zenuwbaan.

Elektrische synapsen

De elektrische synapsen zijn veel sneller en eenvoudiger dan de chemische. Op een eenvoudige manier verklaard, bestaan ​​ze uit de transmissie van depolariserende stromingen tussen twee neuronen die vrij dicht bij elkaar liggen, bijna aan elkaar gelijmd. Dit type synaps veroorzaakt meestal geen langetermijnveranderingen in postsynaptische neuronen.

Deze synapsen komen voor in neuronen met een nauwe overgang, waarbij de membranen bijna worden aangeraakt, gescheiden door een paar 2-4 nm. De ruimte tussen de neuronen is zo klein omdat hun neuronen moeten worden verbonden door kanalen die worden gevormd door eiwitten die connexines worden genoemd.

De kanalen gevormd door de connexins maken het mogelijk dat de binnenkant van beide neuronen in communicatie is. Door deze poriën kunnen passeren kleine (minder dan 1 kDa) moleculen die chemische synapsen hebben betrekking op werkwijzen voor metabolische communicatie naast elektrische verbinding, door de uitwisseling van tweede messengers die voorkomen in de synaps, zoals inositol trifosfaat ( IP₃) of cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP).

Elektrische synapsen worden meestal gemaakt tussen neuronen van hetzelfde type, maar elektrische synapsen kunnen ook worden waargenomen tussen neuronen van verschillende typen of zelfs tussen neuronen en astrocyten (een type gliacellen).

De elektrische synapsen laten neuronen toe om op een snelle manier te communiceren en om veel neuronen synchroon met elkaar te verbinden. Dankzij deze eigenschappen zijn we in staat om complexe processen uit te voeren die een snelle overdracht van informatie vereisen, zoals sensorische, motorische en cognitieve processen (aandacht, geheugen, leren ...).

Chemische synapsen

Chemische synapsen liggen tussen aangrenzende neuronen in een presynaptische verbonden is, gewoonlijk een axon terminal, welk signaal en een postsynaptische, dat gewoonlijk in de soma of dendrieten ontvangen signaal.

Deze neuronen zitten niet vast, er is een ruimte tussen hen van een 20 nm genaamd synaptische kloof.

Er zijn verschillende soorten chemische synapsen afhankelijk van hun morfologische kenmerken. Volgens Gray (1959) kunnen chemische synapsen in twee groepen worden verdeeld.

• Type I chemische synapsen (Asymmetric). In deze synapsen wordt de presynaptische component gevormd door axonale uiteinden die afgeronde vesicles bevatten en de postsynaptic wordt gevonden in de dendrieten en is er een hoge dichtheid van postsynaptische receptoren.
• Type II chemische synapsen (Symmetrische). In deze synapsen presynaptische component wordt gevormd door axonuiteinden met ovale blaasjes en postsynaptische vindt zowel in de soma en dendrieten en een gereduceerde dichtheid van postsynaptische receptoren in synapsen type I. Andere verschillen van deze type synaps vergeleken met type I is dat de synaptische spleet smaller is (ongeveer 12 nm).

De aard van de synaps is afhankelijk van de bij deze neurotransmitters, zodat bij synapsen betrokken Type I zijn prikkelende neurotransmitters zoals glutamaat, terwijl bij type II remmende neurotransmitters fungeren als GABA.

Hoewel dit niet overal in het zenuwstelsel voorkomt, zijn er in sommige gebieden zoals het ruggenmerg, de substantia nigra, de basale ganglia en de colliculi, GABA-ergische synapsen met een structuur van type I.

Een andere manier om synapsen te classificeren is volgens de presynaptische en postsynaptische componenten die ze vormen. Bijvoorbeeld, indien zowel de presynaptische component een axon en een dendriet genoemd postsynaptische synaps axodendríticas kan dus synapsen axoaxónicas vinden axosomatic, dendroaxónicas, dendrodendríticas ...

Het type synaps dat het vaakst voorkomt in het centrale zenuwstelsel zijn type I (asymmetrische) axospinale synapsen. Geschat wordt dat tussen 75-95% van de synapsen van de hersenschors type I zijn, terwijl slechts tussen 5 en 25% type II synapsen zijn.

Chemische synapsen kunnen eenvoudig als volgt worden samengevat:

1. Een actiepotentiaal bereikt de axonaansluiting, het opent de calciumionkanalen (Ca²⁺) en een stroom van ionen wordt vrijgegeven in de synaptische kloof.
2. De stroom van ionen triggert een proces waarbij de blaasjes, vol met neurotransmitters, binden aan het postsynaptische membraan en een porie openen waardoor al haar inhoud wordt vrijgegeven in de synaptische kloof..
3. De vrijgemaakte neurotransmitters binden aan de specifieke postsynaptische receptor voor die neurotransmitter.
4. De binding van de neurotransmitter aan het postsynaptische neuron reguleert de functies van het postsynaptische neuron.

Neurotransmitters en neuromodulatoren

Het neurotransmitterconcept omvat alle stoffen die vrijkomen in de chemische synaps en die neuronale communicatie mogelijk maken. Neurotransmitters voldoen aan de volgende criteria:

• Ze worden gesynthetiseerd in de neuronen en zijn aanwezig in de axonklemmen.
• Wanneer een voldoende hoeveelheid van de neurotransmitter wordt vrijgegeven, oefent het zijn effecten uit op de aangrenzende neuronen.
• Wanneer ze hun opdracht hebben voltooid, worden ze geëlimineerd door mechanismen van degradatie, inactivatie of herovering.

Neuromodulatoren zijn stoffen die de werking van neurotransmitters aanvullen door hun effect te vergroten of te verkleinen. Ze doen dit door zich aan te sluiten op specifieke sites binnen de postsynaptische receptor.

Er zijn talloze soorten neurotransmitters, de belangrijkste zijn:

• Aminozuren, die excitatoir kunnen zijn, zoals glutamaat of remmers, zoals y-aminoboterzuur, beter bekend als GABA.
• acetylcholine.
• Catecholamiden, zoals dopamine of noradrenaline
• Indolamines, zoals serotonine.
• neuropeptiden.

referenties

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuronen en neurale communicatie. In D. Redolar, Cognitieve neurowetenschap (pp. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). Axo-somatische en axo-dendritische synapsis van de hersenschors: een elektronenmicroscopisch onderzoek. J.Anat, 93, 420-433.
3. Stagiairs, H. (s.f.). Hoe werken de hersenen? Algemene principes. Opgeruimd op 1 juli 2016, van Science for All.