Jak funguje lidský mozek?

Mozek funguje jako strukturní a funkční jednotka složená převážně ze dvou typů buněk: neuronů a gliových buněk. Odhaduje se, že v celém lidském nervovém systému je asi 100 bilionů neuronů a asi 1 000 bilionů gliových buněk (gliových buněk je 10krát více než neuronů).

Neurony jsou vysoce specializované a jejich funkcí je přijímat, zpracovávat a přenášet informace prostřednictvím různých obvodů a systémů. Proces přenosu informací se provádí pomocí synapsí, které mohou být elektrické nebo chemické.

Gliální buňky jsou mezitím odpovědné za regulaci vnitřního prostředí mozku a usnadňují proces neuronové komunikace. Tyto buňky se nacházejí v celém nervovém systému tvořícím jeho strukturu a podílejí se na procesech vývoje a formování mozku..

V minulosti se předpokládalo, že gliové buňky utvářejí pouze strukturu nervového systému, a proto proslulý mýtus, že používáme pouze 10% našeho mozku. Ale dnes víme, že plní mnohem složitější funkce, například souvisí s regulací imunitního systému a procesy buněčné plasticity po úrazu..

Kromě toho jsou nezbytné pro správné fungování neuronů, protože usnadňují neuronovou komunikaci a hrají důležitou roli při transportu živin do neuronů..

Jak lze uhodnout, lidský mozek je působivě složitý. Odhaduje se, že dospělý lidský mozek obsahuje 100 až 500 bilionů spojení a naše galaxie má asi 100 miliard hvězd, takže lze dojít k závěru, že lidský mozek je mnohem složitější než galaxie.

Rejstřík článků

• 1 Jak se informace přenášejí v mozku?
• 2 Elektrické synapse
• 3 Chemické synapse
  • 3.1 Druhy chemických synapsí
• 4 Neurotransmitery a neuromodulátory
• 5 Reference

Jak se informace přenášejí v mozku?

Funkce mozku spočívá v přenosu informací mezi neurony, tento přenos se provádí více či méně složitým postupem zvaným synapse..

Synapse mohou být elektrické nebo chemické. Elektrické synapse se skládají z obousměrného přenosu elektrického proudu mezi dvěma neurony přímo, zatímco chemické synapse vyžadují prostředníky zvané neurotransmitery..

Nakonec, když jeden neuron komunikuje s druhým, dělá to pro jeho aktivaci nebo inhibici, konečné pozorovatelné účinky na chování nebo na nějaký fyziologický proces jsou výsledkem excitace a inhibice několika neuronů v celém neuronovém okruhu..

Elektrické synapse

Elektrické synapse jsou podstatně rychlejší a jednodušší než ty chemické. Vysvětleny jednoduchým způsobem, skládají se z přenosu depolarizačních proudů mezi dvěma neurony, které jsou docela blízko u sebe, téměř slepené. Tento typ synapse obvykle neprodukuje dlouhodobé změny v postsynaptických neuronech..

Tyto synapse se vyskytují v neuronech, které mají těsné spojení, ve kterém se téměř dotýkají membrány, oddělené mizivou hodnotou 2-4 nm. Prostor mezi neurony je tak malý, protože jejich neurony se musí spojovat kanály vytvořenými z proteinů nazývaných konexiny..

Kanály tvořené konexiny umožňují komunikaci vnitřku obou neuronů. Malé molekuly (méně než 1 kDa) mohou procházet těmito póry, takže chemické synapsy souvisejí s metabolickými komunikačními procesy, kromě elektrické komunikace, prostřednictvím výměny druhých poslů, které se produkují v synapse, jako je inositol trifosfát (IP₃) nebo cyklický adenosinmonofosfát (cAMP).

Elektrické synapse se obvykle vytvářejí mezi neurony stejného typu, avšak lze je také pozorovat mezi neurony různých typů nebo dokonce mezi neurony a astrocyty (typ gliových buněk).

Elektrické synapse umožňují neuronům rychle komunikovat a mnoho neuronů se synchronně spojuje. Díky těmto vlastnostem jsme schopni provádět složité procesy, které vyžadují rychlý přenos informací, jako jsou smyslové, motorické a kognitivní procesy (pozornost, paměť, učení ...).

Chemické synapse

Chemické synapse se vyskytují mezi sousedními neurony, ve kterých se spojuje presynaptický prvek, obvykle axonální terminál, který vysílá signál, a další postsynaptický, který se obvykle nachází v soma nebo dendritech, které signál přijímají..

Tyto neurony nejsou připojeny, je mezi nimi prostor o délce 20 nm, který se nazývá synaptická štěrbina.

Existují různé typy chemických synapsí v závislosti na jejich morfologických vlastnostech. Podle Graye (1959) lze chemické synapse rozdělit do dvou skupin.

Chemické synapse lze jednoduše shrnout takto:

1. Akční potenciál dosáhne axonového terminálu, čímž se otevřou kanály vápníkových iontů (Ca^dva+) a tok iontů se uvolní do synaptické štěrbiny.
2. Tok iontů spouští proces, při kterém se vezikuly plné neurotransmiterů váží na postsynaptickou membránu a otevírají póry, kterými veškerý jejich obsah vychází směrem k synaptické štěrbině..
3. Uvolněné neurotransmitery se vážou na specifický postsynaptický receptor pro tento neurotransmiter.
4. Vazba neurotransmiteru na postsynaptický neuron reguluje funkce postsynaptického neuronu.

Druhy chemických synapsí

Chemické synapse typu I (asymetrické)

V těchto synapsích je presynaptická složka tvořena axonálními konci, které obsahují zaoblené vezikuly a postsynaptická složka se nachází v dendritech a existuje vysoká hustota postsynaptických receptorů..

Typ synapsí závisí na zapojených neurotransmiterech, takže excitační neurotransmitery, jako je glutamát, jsou zapojeny do synapsí typu I, zatímco inhibiční neurotransmitery, jako je GABA, působí v synapsích typu II..

I když k tomu nedochází v celém nervovém systému, v některých oblastech, jako je mícha, substantia nigra, bazální ganglia a colliculi, existují GABA-ergické synapsie se strukturou typu I..

Chemické synapse typu II (symetrické)

V těchto synapsích je presynaptická složka tvořena axonálními konci, které obsahují oválné váčky, a postsynaptickou složku lze nalézt jak v soma, tak v dendritech a je zde nižší hustota postsynaptických receptorů než v synapsích typu I..

Další rozdíly tohoto typu synapsí oproti typu I spočívají v tom, že jeho synaptická štěrbina je užší (přibližně 12 nm).

Další způsob klasifikace synapsí je podle presynaptických a postsynaptických komponent, které je tvoří. Například pokud je presynaptická složka axon a postsynaptická složka dendrit, nazývají se axodendritické synapsy. Tímto způsobem můžeme najít axoaxonické, axosomatické, dendroaxonické, dendrodendritické synapse ...

Typ synapse, který se nejčastěji vyskytuje v centrálním nervovém systému, jsou axospinózní synapse typu I (asymetrické). Odhaduje se, že mezi 75-95% synapsí v mozkové kůře je typu I, zatímco pouze mezi 5 a 25% jsou synapsy typu II..

Neurotransmitery a neuromodulátory

Koncept neurotransmiteru zahrnuje všechny látky, které se uvolňují při chemické synapse a které umožňují neuronovou komunikaci. Neurotransmitery splňují následující kritéria:

• Jsou syntetizovány v neuronech a jsou přítomny na axonálních zakončeních.
• Když se uvolní dostatečné množství neurotransmiteru, působí na sousední neurony..
• Když splní svůj úkol, jsou eliminováni mechanismy degradace, inaktivace nebo zpětného vychytávání..

Neuromodulátory jsou látky, které doplňují působení neurotransmiterů zvyšováním nebo snižováním jejich účinku. Dělají to vazbou na specifická místa v postsynaptickém receptoru..

Existuje mnoho typů neurotransmiterů, z nichž nejdůležitější jsou:

• Aminokyseliny, které mohou být excitační, jako je glutamát, nebo inhibitory, jako je kyselina y-aminomáselná, lépe známá jako GABA.
• Acetylcholin.
• Katecholamidy, jako je dopamin nebo norepinefrin
• Indolaminy, jako je serotonin.
• Neuropeptidy.

Reference

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neurony a neurální komunikace. V D. Redolar, Kognitivní neurovědy (str. 27–66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axo-somatická a axo-dendritická synapse mozkové kůry: studie elektronového mikroskopu. J.Anat, 93, 420-433.
3. Interns, H. (s.f.). Jak funguje mozek? Obecné zásady. Citováno dne 1. července 2016 z Vědy pro všechny.