ЯК ПРАЦЮЄ МОЗОК ЛЮДИНИ? - НЕЙРОПСИХОЛОГІЯ - 2025

Мозок функціонує як структурна і функціональна одиниця, що складається в основному з двох типів клітин: нейронів і гліальних клітин. Підраховано, що у всій нервовій системі людини близько 100 трлн нейронів і близько 1000 трлн гліальних клітин (там гліальні клітини в 10 разів більше, ніж нейрони).

Нейрони вузькоспеціалізовані і їхні функції полягають у прийнятті, обробці та передачі інформації через різні схеми та системи. Процес передачі інформації здійснюється через синапси, які можуть бути електричними або хімічними.

Гліальні клітини, з іншого боку, відповідають за регулювання внутрішнього середовища мозку та полегшення процесу нейрональної комунікації. Ці клітини знаходяться по всій нервовій системі, утворюючи її структуру, і беруть участь у процесах розвитку та формування мозку.

Раніше вважалося, що гліальні клітини лише формують структуру нервової системи, звідси відомий міф, що ми використовуємо лише 10% нашого мозку. Але сьогодні ми знаємо, що він виконує набагато складніші функції, наприклад, вони пов'язані з регуляцією імунної системи та процесами клітинної пластичності після отримання травми.

Крім того, вони мають важливе значення для належного функціонування нейронів, оскільки вони полегшують нейронну комунікацію і відіграють важливу роль у транспортуванні поживних речовин до нейронів.

Як ви здогадуєтесь, людський мозок вражаюче складний. За оцінками, мозок дорослої людини містить від 100 до 500 трильйонів зв’язків, а наша галактика має близько 100 мільярдів зірок, тому можна зробити висновок, що людський мозок набагато складніший, ніж галактика.

Як передається інформація в мозок?

Мозкова функція складається з передачі інформації між нейронами, ця передача здійснюється через більш-менш складну процедуру, яку називають синапсом.

Синапси можуть бути електричними або хімічними. Електричні синапси складаються з двонаправленої передачі електричного струму між двома нейронами безпосередньо, тоді як хімічні синапси потребують посередників, званих нейромедіаторами.

Зрештою, коли один нейрон спілкується з іншим, він робить це для його активації або гальмування, остаточні видимі ефекти на поведінку або на якийсь фізіологічний процес є результатом збудження та гальмування декількох нейронів у нейронному ланцюзі.

Електричні синапси

Електричні синапси значно швидші та легші, ніж хімічні. Пояснене просто, вони складаються з передачі деполяризуючих струмів між двома нейронами, які знаходяться досить близько, майже скріплені між собою. Цей тип синапсу зазвичай не виробляє тривалих змін у постсинаптичних нейронах.

Ці синапси зустрічаються в нейронах, що мають тісний з’єднання, в якому мембрани майже торкаються, розділені мізерними 2-4 нм. Простір між нейронами настільки малий, тому що їх нейрони повинні з'єднуватися між собою через канали, виготовлені з білків, званих коннексинами.

Канали, утворені коннексинами, дозволяють взаємодіяти обох нейронів. Невеликі молекули (менше 1 кДа) можуть проходити через ці пори, тому хімічні синапси пов'язані з процесами метаболічного зв'язку, крім електричного зв'язку, шляхом обміну другими месенджерами, що виробляються в синапсі, наприклад, інозитолу трифосфату ( IP ₃ ) або циклічний аденозинофосфат (цАМФ).

Електричні синапси зазвичай робляться між нейронами одного типу, однак електричні синапси можна спостерігати також між нейронами різних типів або навіть між нейронами та астроцитами (тип гліальних клітин).

Електричні синапси дозволяють нейронам швидко спілкуватися, а багато нейронів з'єднуватися синхронно. Завдяки цим властивостям ми можемо здійснювати складні процеси, що вимагають швидкої передачі інформації, таких як сенсорні, рухові та когнітивні процеси (увага, пам'ять, навчання …).

Хімічні синапси

На цьому зображенні показаний аксон, з якого виходять нейромедіатори до дендритових рецепторів

Хімічні синапси виникають між сусідніми нейронами, в яких з'єднується пресинаптичний елемент, як правило, аксональний термінал, який випромінює сигнал, і постсинаптичним елементом, який зазвичай знаходиться в сомі або дендритах, який приймає сигнал. сигнал.

Ці нейрони не приєднані, між ними є простір одного 20nm, який називається синаптичною щілиною.

Існують різні типи хімічних синапсів залежно від їх морфологічних характеристик. За Грієм (1959), хімічні синапси можна розділити на дві групи.

Хімічні синапси можна просто узагальнити так:

1. Потенціал дії досягає термінала аксона, це відкриває іонні канали кальцію (Са ²⁺ ) і потік іонів вивільняється до синаптичної щілини.
2. Потік іонів запускає процес, при якому везикули, повні нейромедіаторів, зв’язуються з постсинаптичною мембраною і відкривають пори, через які весь їх вміст виходить до синаптичної щілини.
3. Вивільнені нейромедіатори зв'язуються з специфічним для цього нейромедіатора постсинаптичним рецептором.
4. Зв'язування нейротрансмітера з постсинаптичним нейроном регулює функції постсинаптичного нейрона.

Види хімічних синапсів

Хімічні синапси типу I (асиметричні)

У цих синапсах пресинаптичний компонент складається з аксональних терміналів, які містять округлі везикули, а постсинаптичний компонент знаходиться в дендритах і спостерігається висока щільність постсинаптичних рецепторів.

Тип синапсу залежить від зайнятих нейромедіаторів, тому збудники нейромедіаторів, такі як глутамат, беруть участь у синапсах I типу, тоді як інгібіторні нейромедіатори, такі як GABA, діють у синапсах II типу.

Хоча це не відбувається у всій нервовій системі, у деяких областях, таких як спинний мозок, субстанція nigra, базальні ганглії та коллікули, є ГАМК-ергічні синапси зі структурою I типу.

Синапси хімічного типу II (симетричні)

У цих синапсах пресинаптичний компонент утворений аксональними терміналами, що містять овальні везикули, і постсинаптичний компонент можна знайти як у сомі, так і в дендритах, і там нижча щільність постсинаптичних рецепторів, ніж у синапсах I типу.

Інші відмінності цього типу синапсу щодо I типу полягають у тому, що його синаптична щілина вужча (приблизно 12 нм приблизно).

Інший спосіб класифікації синапсів - це за пресинаптичними та постсинаптичними компонентами, які їх утворюють. Наприклад, якщо пресинаптичний компонент є аксоном, а постсинаптичний компонент - дендритом, їх називають аксодендритними синапсами. Таким чином ми можемо знайти аксоаксонічні, аксосоматичні, дендроаксонічні, дендродендритні синапси …

Тип синапсу, який найчастіше зустрічається в центральній нервовій системі, - це аксоспінозні синапси I типу (асиметричні). Підраховано, що між 75-95% синапсів у корі головного мозку є типом I, тоді як лише між 5 і 25% - це синапси II типу.

Нейромедіатори та нейромодулятори

Поняття нейротрансміттера включає всі речовини, які виділяються при хімічному синапсі і які дозволяють нейронну комунікацію. Нейромедіатори відповідають наступним критеріям:

• Вони синтезуються всередині нейронів і присутні в аксональних терміналах.
• Коли виділяється достатня кількість нейромедіатора, він чинить вплив на сусідні нейрони.
• Коли вони закінчили своє завдання, вони усуваються за допомогою механізмів деградації, інактивації або повторного захоплення.

Нейромодулятори - це речовини, що доповнюють дію нейромедіаторів шляхом збільшення або зменшення їх дії. Вони роблять це шляхом зв'язування з певними ділянками в межах постсинаптичного рецептора.

Існують численні типи нейромедіаторів, найважливішими з яких є:

• Амінокислоти, які можуть бути збудливими, такими як глутамат, або інгібітори, такі як γ-аміномасляна кислота, більш відома як GABA.
• Ацетилхолін.
• Катехоламіди, такі як дофамін або норадреналін
• Індоламіни, такі як серотонін.
• Нейропептиди.

Список літератури

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Нейрони та нейронна комунікація. У Д. Редолара когнітивна нейронаука (с. 27-66). Мадрид: панамеріканський медичний.
2. Гері, Е. (1959). Аксо-соматичний та аксо-дендритний синапсис кори головного мозку: дослідження електронним мікроскопом. Дж. Аната, 93, 420-433.
3. Пасантес, Х. (другий). Як працює мозок? Загальні принципи. Отримано 1 липня 2016 року з науки для всіх.