HVORDAN FUNGERER DEN MENNESKELIGE HJERNEN? - NEVROPSYKOLOGI - 2025

Hjernen fungerer som en strukturell og funksjonell enhet som hovedsakelig består av to typer celler: nevroner og gliaceller. Det er anslått at det er rundt 100 billioner nevroner i hele det menneskelige nervesystemet og rundt 1000 billioner glialceller (det er 10 ganger flere glialceller enn nevroner).

Nevroner er svært spesialiserte og deres funksjoner er å motta, behandle og overføre informasjon gjennom forskjellige kretsløp og systemer. Prosessen med overføring av informasjon utføres gjennom synapser, som kan være elektriske eller kjemiske.

Glialceller er derimot ansvarlige for å regulere det indre miljøet i hjernen og lette prosessen med neuronal kommunikasjon. Disse cellene finnes i hele nervesystemet og danner strukturen og er involvert i utviklings- og dannelsesprosessene i hjernen.

Tidligere trodde man at gliaceller bare dannet strukturen i nervesystemet, derav den berømte myten om at vi bare bruker 10% av hjernen vår. Men i dag vet vi at det oppfyller mye mer komplekse funksjoner, for eksempel er de relatert til regulering av immunforsvaret og prosessene med cellulær plastisitet etter å ha lidd en skade.

I tillegg er de viktige for at nevroner skal fungere ordentlig, siden de letter neuronal kommunikasjon og spiller en viktig rolle i transporten av næringsstoffer til nevroner.

Som du kan gjette, er den menneskelige hjernen imponerende sammensatt. Det anslås at en voksen menneskelig hjerne inneholder mellom 100 og 500 billioner forbindelser og galaksen vår har rundt 100 milliarder stjerner, så det kan konkluderes med at den menneskelige hjernen er mye mer sammensatt enn en galakse.

Hvordan overføres informasjon i hjernen?

Hjernefunksjon består av overføring av informasjon mellom nevroner, denne overføringen gjennomføres gjennom en mer eller mindre kompleks prosedyre som kalles synapse.

Synapser kan være elektriske eller kjemiske. Elektriske synapser består av toveisoverføring av elektrisk strøm mellom to nevroner direkte, mens kjemiske synapser krever mellomledd som kalles nevrotransmittere.

Til slutt, når en nevron kommuniserer med en annen, gjør den det for å aktivere eller hemme det, de endelige observerbare effektene på atferd eller på en eller annen fysiologisk prosess er et resultat av eksitasjon og hemming av flere nevroner i en nevronal krets.

Elektriske synapser

Elektriske synapser er betydelig raskere og enklere enn kjemiske. Forklaret på en enkel måte består de av overføring av depolariserende strømmer mellom to nevroner som er ganske nærme, nesten fast sammen. Denne typen synapse produserer vanligvis ikke langsiktige endringer i postsynaptiske nevroner.

Disse synapser forekommer i nevroner som har et tett veikryss, der membranene nærmest berører, atskilt med en knapp 2-4nm. Avstanden mellom nevroner er så liten fordi nevronene deres må gå sammen gjennom kanaler laget av proteiner kalt connexins.

Kanalene som dannes av forbindelsene lar interiøret i begge nevronene kommunisere. Små molekyler (mindre enn 1 kDa) kan passere gjennom disse porene, så kjemiske synapser er relatert til metabolske kommunikasjonsprosesser, i tillegg til elektrisk kommunikasjon, gjennom utveksling av andre budbringere som produseres i synapsen, for eksempel inositoltrifosfat ( IP ₃ ) eller syklisk adenosinmonofosfat (cAMP).

Elektriske synapser lages vanligvis mellom nevroner av samme type, men elektriske synapser kan også observeres mellom nevroner av forskjellige typer eller til og med mellom nevroner og astrocytter (en type gliaceller).

Elektriske synapser gjør at neuroner kan kommunisere raskt og mange nevroner for å koble seg synkront. Takket være disse egenskapene er vi i stand til å gjennomføre komplekse prosesser som krever rask overføring av informasjon, for eksempel sensoriske, motoriske og kognitive prosesser (oppmerksomhet, minne, læring …).

Kjemiske synapser

Dette bildet viser aksonet der neurotransmittorene frigjøres mot dendrittreseptorene

Kjemiske synapser oppstår mellom tilstøtende nevroner der et presynaptisk element kobles sammen, vanligvis en aksonal terminal, som avgir signalet, og et postsynaptisk element, som vanligvis finnes i soma eller dendritter, som mottar signalet. signal.

Disse nevronene er ikke festet, det er et mellomrom mellom en på 20 nm kalt synaptisk spalte.

Det er forskjellige typer kjemiske synapser avhengig av deres morfologiske egenskaper. I følge Gray (1959) kan kjemiske synapser deles inn i to grupper.

Kjemiske synapser kan ganske enkelt oppsummeres som følger:

1. Et handlingspotensial når aksonterminalen, dette åpner kalsiumionkanalene (Ca ²⁺ ) og en strøm av ioner frigjøres til synaptisk spalte.
2. Strømmen av ioner utløser en prosess der vesiklene, fulle av nevrotransmittere, binder seg til den postsynaptiske membranen og åpner en pore som hele innholdet kommer ut mot synaptisk spalte.
3. De frigitte nevrotransmitterne binder seg til den postsynaptiske reseptoren som er spesifikk for den nevrotransmitteren.
4. Bindingen av nevrotransmitteren til det postsynaptiske nevron regulerer funksjonene til det postsynaptiske nevronet.

Typer kjemiske synapser

Type I kjemiske synapser (asymmetrisk)

I disse synapser dannes den presynaptiske komponenten av aksonale terminaler som inneholder avrundede vesikler og den postsynaptiske komponenten finnes i dendritene, og det er en høy tetthet av postsynaptiske reseptorer.

Type synapse avhenger av involverte nevrotransmittere, så eksitatoriske nevrotransmittere, for eksempel glutamat, er involvert i type I-synapser, mens hemmende nevrotransmittere, som GABA, virker i type II-synapser.

Selv om dette ikke forekommer i hele nervesystemet, er det GABA-ergiske synapser med en type I-struktur i noen områder som ryggmargen, substantia nigra, basal ganglia og colliculi.

Type II kjemiske synapser (symmetrisk)

I disse synapser dannes den presynaptiske komponenten av aksonale terminaler som inneholder ovale vesikler og den postsynaptiske komponenten kan finnes både i soma og dendritter, og det er en lavere tetthet av postsynaptiske reseptorer enn i type I-synapser.

Andre forskjeller av denne typen synapse med hensyn til type I er at dens synaptiske spalte er smalere (ca. 12nm omtrent).

En annen måte å klassifisere synapser på er i henhold til de presynaptiske og postsynaptiske komponentene som danner dem. For eksempel, hvis den presynaptiske komponenten er et akson og den postsynaptiske komponenten er en dendritt, kalles de aksodendritiske synapser. På denne måten kan vi finne axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses …

Den type synapse som forekommer hyppigst i sentralnervesystemet er aksospinøse synapser av type I (asymmetrisk). Det anslås at mellom 75-95% av synapene i hjernebarken er type I, mens bare mellom 5 og 25% er type II-synapser.

Nevrotransmittere og nevromodulatorer

Begrepet nevrotransmitter inkluderer alle stoffer som frigjøres ved den kjemiske synapsen, og som tillater nevron kommunikasjon. Nevrotransmittere oppfyller følgende kriterier:

• De syntetiseres i nevroner og er til stede ved aksonale terminaler.
• Når det frigjøres en tilstrekkelig mengde av nevrotransmitteren, utøver den virkningen på tilstøtende nevroner.
• Når de er ferdige med sin oppgave, blir de eliminert gjennom degradering, inaktivering eller gjenopptaksmekanismer.

Nevromodulatorer er stoffer som kompletterer handlingene til nevrotransmittere ved å øke eller redusere effekten. De gjør dette ved å binde seg til spesifikke steder i den postsynaptiske reseptoren.

Det finnes mange typer nevrotransmittere, hvorav de viktigste er:

• Aminosyrer, som kan være eksiterende, så som glutamat, eller hemmere, slik som γ-aminobutyric acid, bedre kjent som GABA.
• Acetylkolin.
• Katekollamider, for eksempel dopamin eller noradrenalin
• Indolaminer, for eksempel serotonin.
• Nevropeptider.

referanser

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Nevroner og nevralkommunikasjon. I D. Redolar, Cognitive Neuroscience (s. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Akso-somatisk og akso-dendritisk synapse av hjernebarken: en elektronmikroskopundersøkelse. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Hvordan fungerer hjernen? Generelle prinsipper. Hentet 1. juli 2016, fra Science for all.