Bagaimanakah otak manusia bekerja?

Otak berfungsi sebagai unit struktur dan berfungsi yang terdiri dari dua jenis sel: neuron dan sel glial. Dianggarkan terdapat kira-kira 100 bilion neuron dalam keseluruhan sistem saraf manusia dan kira-kira 1,000 bilion sel glial (terdapat sel-sel lebih kurang 10 kali ganda daripada neuron).

Neuron sangat khusus dan fungsi mereka adalah untuk menerima, memproses dan menghantar maklumat melalui litar dan sistem yang berbeza. Proses penyebaran maklumat dilakukan melalui sinaps, yang boleh menjadi elektrik atau kimia.

Sel-sel glial di sisi lain, bertanggungjawab untuk mengawal selia persekitaran dalaman otak dan memfasilitasi proses komunikasi neuron. Sel-sel ini disusun sepanjang sistem saraf yang membentuk jika mereka berstruktur dan terlibat dalam proses pembangunan dan pembentukan otak.

Dahulu ia dianggap bahawa sel glial hanya membentuk struktur sistem saraf, oleh itu mitos terkenal bahawa kita hanya menggunakan 10% otak kita. Tetapi hari ini kita tahu bahawa ia memenuhi fungsi yang lebih kompleks, sebagai contoh, berkaitan dengan peraturan sistem imun dan proses plastisitas selular setelah mengalami kecederaan.

Di samping itu, mereka adalah penting untuk neuron berfungsi dengan betul, memandangkan mereka memudahkan komunikasi saraf dan memainkan peranan penting dalam mengangkut nutrien kepada neuron.

Seperti yang anda boleh meneka, otak manusia sangat kompleks. Adalah dianggarkan bahawa otak manusia dewasa mengandungi antara 100 dan 500 trilion sambungan dan galaksi kita mempunyai kira-kira 100 trilion bintang, jadi ia boleh disimpulkan bahawa otak manusia adalah jauh lebih kompleks daripada galaksi (Garcia Nunez, Santin, Redolar, & Valero, 2014).

Komunikasi antara neuron: sinaps

Fungsi otak melibatkan penyebaran maklumat antara neuron, penghantaran ini dilakukan melalui prosedur yang lebih atau kurang kompleks yang disebut sinaps.

Sinapsinya boleh menjadi elektrik atau kimia. Sinapsular elektrik terdiri daripada dua arah penghantaran arus elektrik secara langsung antara dua neurons, sedangkan dalam sinaps kimia terdapat kekurangan perantara yang dipanggil neurotransmitter..

Pada asasnya, apabila neuron berkomunikasi dengan neuron lain untuk mengaktifkan atau menghalangnya, kesan akhir yang dapat dilihat dalam tingkah laku atau dalam beberapa proses fisiologi adalah hasil pengujaan dan perencatan beberapa neuron di sepanjang litar neuron.

Sinapsular elektrik

Sintetik elektrik lebih cepat dan lebih mudah daripada yang kimia. Dijelaskan dengan cara yang mudah, mereka terdiri dalam penghantaran arus depolarizsi antara dua neuron yang hampir rapat, hampir terpaku bersama. Jenis sinaps ini biasanya tidak menghasilkan perubahan jangka panjang dalam neuron postsynaptik.

Sinapsur ini berlaku di neuron yang mempunyai persimpangan yang ketat, di mana membran hampir disentuh, dipisahkan oleh beberapa 2-4nm. Ruang antara neuron adalah sangat kecil kerana neuron mereka mesti disertai dengan saluran yang dibentuk oleh protein yang disebut connexin.

Saluran yang terbentuk oleh connexin membolehkan bahagian dalam kedua-dua neuron menjadi dalam komunikasi. Melalui liang ini boleh lulus kecil (kurang daripada 1 kDa) molekul membuat sinaps kimia yang berkaitan dengan proses komunikasi metabolik selain komunikasi elektrik, melalui pertukaran utusan kedua yang berlaku di sinaps, seperti inositol trifosfat ( IP₃) atau adenosine monophosphate kitaran (cAMP).

Sintetik elektrik biasanya dibuat di antara neuron jenis yang sama, bagaimanapun, sinapsular elektrik juga boleh diperhatikan di antara neuron jenis yang berbeza atau bahkan di antara neuron dan astrocytes (sejenis sel glial).

Sinapsular elektrik membolehkan neuron berkomunikasi dengan cepat dan menyambungkan banyak neuron serentak. Terima kasih kepada sifat-sifat ini, kita dapat melakukan proses kompleks yang memerlukan penghantaran maklumat yang cepat, seperti proses deria, motor dan kognitif (perhatian, ingatan, pembelajaran ...).

Sintetik kimia

sinaps kimia berlaku antara neuron bersebelahan dalam elemen presynaptic disambungkan, biasanya terminal axon, yang isyarat dan postsynaptic, yang biasanya adalah di soma atau dendrit menerima isyarat.

Neuron-neuron ini tidak terperangkap, terdapat ruang di antara mereka dengan 20nm yang dipanggil celah sinaptik.

Terdapat pelbagai jenis sinaps kimia yang bergantung kepada ciri morfologi mereka. Menurut Gray (1959), sinapsis kimia boleh dibahagikan kepada dua kumpulan.

• Taipkan sinaps kimia kimia (asimetri) Dalam sinapsinya komponen presinaptik terbentuk oleh terminal axonal yang mengandungi vesikel bulat dan postsynaptic terdapat dalam dendrit dan terdapat kepadatan tinggi reseptor postsynaptic.
• Sinaps kimia jenis II (simetri) Dalam sinaps ini komponen presynaptic dibentuk oleh terminal axon mengandungi vesikel bujur dan postsynaptic boleh didapati dalam kedua-dua soma dan dendrit dan ketumpatan yang dikurangkan daripada reseptor postsynaptic dalam sinaps jenis I. Perbezaan lain ini jenis sinaps berbanding dengan jenis I ialah celah sinaptiknya lebih sempit (kira-kira 12nm).

Jenis sinaps bergantung kepada neurotransmitter yang terlibat dalam hal ini, supaya pada sinaps yang terlibat Jenis I adalah neurotransmitter berangsang seperti glutamat, manakala dalam jenis II neurotransmitter yg melarang bertindak sebagai GABA.

Walaupun ini tidak berlaku sepanjang sistem saraf, di beberapa kawasan seperti kord rahim, substantia nigra, ganglia basal dan colliculi, terdapat sinaps GABA-ergik dengan struktur jenis I.

Satu lagi cara untuk mengklasifikasikan sinapsinya adalah mengikut komponen presinaptic dan postsynaptic yang membentuknya. Sebagai contoh, jika kedua-dua komponen presynaptic adalah axon dan dendrite yang dipanggil sinaps postsynaptic axodendríticas itu boleh mencari axoaxónicas sinaps, axosomatic, dendroaxónicas, dendrodendríticas ...

Jenis sinaps yang paling kerap berlaku dalam sistem saraf pusat adalah jenis I (simetri) sintaks axospinous. Dianggarkan bahawa antara 75-95% daripada sinapsis korteks serebrum adalah jenis I, manakala hanya antara 5 dan 25% adalah sinapsis jenis II.

Sintetik kimia boleh diringkaskan hanya seperti berikut:

1. Potensi tindakan mencapai terminal akson, ia membuka saluran ion kalsium (Ca²⁺) dan aliran ion dilepaskan ke dalam celah sinaptik.
2. Aliran ion mencetuskan proses di mana vesikel, penuh dengan neurotransmitter, mengikat ke membran postsynaptic dan membuka lubang melalui mana semua kandungannya dilepaskan ke dalam celah sinaptik..
3. Neurotransmitter yang dilepaskan mengikat kepada reseptor postsynaptic khusus untuk neurotransmitter.
4. Pengikatan neurotransmitter ke neuron postsynaptik mengawal fungsi neuron postsynaptik.

Neurotransmitter dan neuromodulators

Konsep neurotransmiter termasuk semua bahan yang dikeluarkan dalam sinaps kimia dan yang membolehkan komunikasi neuron. Neurotransmitter memenuhi kriteria berikut:

• Mereka disintesis dalam neuron dan terdapat di terminal akson.
• Apabila jumlah neurotransmiter yang mencukupi dibebaskan, ia memberi kesan kepada neuron bersebelahan.
• Apabila mereka menyelesaikan tugasan mereka, mereka dihapuskan melalui mekanisme degradasi, ketidakaktifan atau penambatan semula.

Neuromodulator adalah bahan yang melengkapkan tindakan neurotransmitter dengan meningkatkan atau mengurangkan kesannya. Mereka melakukan ini dengan menyertai tapak tertentu dalam reseptor postsynaptic.

Terdapat pelbagai jenis neurotransmiter, yang paling penting adalah:

• Asid amino, yang boleh menggelapkan, seperti glutamat, atau perencat, seperti asid γ-aminobutyric, lebih dikenali sebagai GABA.
• Acetylcholine.
• Catecholamides, seperti dopamin atau noradrenalin
• Indolamin, seperti serotonin.
• Neuropeptida.

Rujukan

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuron dan komunikasi saraf. Dalam D. Redolar, Neurosains kognitif (ms 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). Synapsis Axo-somatik dan axo-dendritic dari korteks serebrum: kajian mikroskop elektron. J.Anat, 93, 420-433.
3. Interns, H. (s.f.). Bagaimanakah otak berfungsi? Prinsip umum. Diperoleh pada 1 Julai 2016, dari Sains untuk Semua.