KUINKA IHMISEN AIVOT TOIMIVAT? - NEUROPSYKOLOGIA - 2026

Aivot toimivat rakenteellisena ja toiminnallisena yksikönä, joka koostuu pääasiassa kahden tyyppisistä soluista: neuroneista ja glia-soluista. On arvioitu, että koko ihmisen hermostossa on noin 100 triljoonaa neuronia ja noin 1 000 biljoonaa glia-solua (glia-soluja on 10 kertaa enemmän kuin neuroneja).

Neuronit ovat erittäin erikoistuneita ja niiden tehtävänä on vastaanottaa, prosessoida ja siirtää tietoa eri piireissä ja järjestelmissä. Tiedonsiirtoprosessi suoritetaan synapsien kautta, jotka voivat olla sähköisiä tai kemiallisia.

Glia-solut puolestaan ​​vastaavat aivojen sisäisen ympäristön säätelemisestä ja hermosolujen kommunikoinnin helpottamisesta. Näitä soluja löytyy koko hermostosta, joka muodostaa sen rakenteen, ja ne osallistuvat aivojen kehitys- ja muodostumisprosesseihin.

Aikaisemmin ajateltiin, että glia-solut muodostavat vain hermoston rakenteen, mistä syystä kuuluisa myytti, että käytämme vain 10% aivoistamme. Mutta tänään tiedämme, että se täyttää paljon monimutkaisempia toimintoja, esimerkiksi, ne liittyvät immuunijärjestelmän säätelyyn ja solujen plastilisuusprosesseihin loukkaantumisen jälkeen.

Ne ovat lisäksi välttämättömiä hermosolujen moitteettomalle toiminnalle, koska ne helpottavat hermosolujen välistä kommunikointia ja ovat tärkeässä asemassa ravinteiden kuljetuksessa neuroneihin.

Kuten voit arvata, ihmisen aivot ovat vaikuttavasti monimutkaisia. On arvioitu, että aikuisen ihmisen aivoissa on 100 - 500 biljoonaa yhteyttä ja galaksissamme on noin 100 miljardia tähteä, joten voidaan päätellä, että ihmisen aivot ovat paljon monimutkaisempia kuin galaksi.

Kuinka tietoa välitetään aivoissa?

Aivotoiminto koostuu tiedon siirtämisestä neuronien välillä, tämä siirto suoritetaan enemmän tai vähemmän monimutkaisella menettelyllä, jota kutsutaan synapsiksi.

Synapsit voivat olla sähköisiä tai kemiallisia. Sähkösynapsit koostuvat sähkövirran kaksisuuntaisesta siirrosta kahden neuronin välillä suoraan, kun taas kemialliset synapsit vaativat välittäjiä, joita kutsutaan välittäjäaineiksi.

Viime kädessä, kun yksi neuroni on yhteydessä toiseen, se tekee sen aktivoidakseen tai estääkseen sen, lopulliset havaittavat vaikutukset käyttäytymiseen tai johonkin fysiologiseen prosessiin ovat seurausta useiden hermosolujen heräteestä ja estosta koko hermostopiirissä.

Sähkösynapsit

Sähkösynapsit ovat huomattavasti nopeampia ja helpompia kuin kemialliset. Yksinkertaisella tavalla selitettynä, ne koostuvat depolarisoivien virtojen siirrosta kahden hermoston välillä, jotka ovat melko lähellä, melkein kiinni toisistaan. Tämän tyyppinen synapsia ei yleensä tuota pitkäaikaisia ​​muutoksia postsynaptisissa hermosoluissa.

Nämä synapsit esiintyvät hermosoluissa, joilla on tiukka liitoskohta, jossa kalvot melkein koskettavat toisistaan ​​pienellä 2–4 nm: n erotuksella. Tila neuronien välillä on niin pieni, että niiden neuronien on liityttävä toisiinsa proteiineista muodostettujen kanavien kautta, joita kutsutaan conneksiineiksi.

Yhdisteiden muodostamat kanavat mahdollistavat molempien hermosolujen sisäisen kommunikoinnin. Pienet molekyylit (alle 1 kDa) voivat kulkea näiden huokosten läpi, joten kemialliset synapsit liittyvät sähköisen viestinnän lisäksi metabooliseen viestintään myös vaihtamalla synapsissa tuotettuja toisia sanansaattajia, kuten inositolitrifosfaattia (IP ₃) tai syklinen adenosiinimonofosfaatti (cAMP).

Sähkösynapsit tehdään yleensä samantyyppisten neuronien välillä, mutta sähköisiä synapsia voidaan havaita myös erityyppisten neuronien välillä tai jopa neuronien ja astrosyyttien välillä (erään tyyppisissä glia-soluissa).

Sähköiset synapsit antavat neuronien kommunikoida nopeasti ja monien neuronien yhdistyä synkronisesti. Näiden ominaisuuksien ansiosta pystymme suorittamaan monimutkaisia ​​prosesseja, jotka vaativat nopeaa tiedonsiirtoa, kuten aisti-, motoriset ja kognitiiviset prosessit (huomio, muisti, oppiminen…).

Kemialliset synapsit

Tämä kuva näyttää aksonin, josta välittäjäaineet vapautuvat kohti dendriittireseptoreita

Kemiallisia synapsia tapahtuu vierekkäisten hermosolujen, joihin presynaptinen elementti yhdistyy, välillä yleensä aksiaaliterminaalin, joka lähettää signaalin, ja toisen postsynaptisen välin välillä, joka yleensä sijaitsee somassa tai dendriiteissä, joka vastaanottaa signaalin. signaali.

Nämä hermosolut eivät ole kiinnittyneitä, niiden välissä on yhden nm: n tila, jota kutsutaan synaptiseksi rakoksi.

Kemiallisia synapsia on erityyppisiä morfologisista ominaisuuksista riippuen. Grayn (1959) mukaan kemialliset synapsit voidaan jakaa kahteen ryhmään.

Kemialliset synapsit voidaan yksinkertaisesti tiivistää seuraavasti:

1. Toimintapotentiaali saavuttaa aksoniterminaalin, tämä avaa kalsiumionikanavat (Ca ²⁺) ja ionien virtaus vapautuu synaptiseen rakoon.
2. Ionien virtaus käynnistää prosessin, jossa vesikkelit, täynnä välittäjäaineita, sitoutuvat postsynaptiseen kalvoon ja avaavat huokosen, jonka läpi niiden kaikki sisältö poistuu kohti synaptista rakoa.
3. Vapautuneet välittäjäaineet sitoutuvat kyseiselle välittäjäaineelle spesifiseen postsynaptiseen reseptoriin.
4. Neurotransmitterin sitoutuminen postsynaptiseen neuroniin säätelee postsynaptisen neuronin toimintoja.

Kemiallisten synapsien tyypit

Tyypin I kemialliset synapsit (epäsymmetrinen)

Näissä synapsissa presynaptinen komponentti koostuu aksonaalisista terminaaleista, jotka sisältävät pyöristetyt vesikkelit, ja postsynaptinen komponentti löytyy dendriiteistä ja postsynaptisten reseptoreiden tiheys on suuri.

Synapsityyppi riippuu mukana olevista välittäjäaineista, niin että kiihtyvät välittäjät, kuten glutamaatti, osallistuvat tyypin I synapsiin, kun taas estävät välittäjät, kuten GABA, toimivat tyypissä II.

Vaikka tätä ei tapahdu koko hermostojärjestelmässä, joillakin alueilla, kuten selkäytimessä, justi nigrassa, basaalgangionaissa ja colliculissa, esiintyy tyypin I rakenteella GABA-ergisiä synapsia.

Tyypin II kemialliset synapsit (symmetrinen)

Näissä synapsissa presynaptinen komponentti muodostuu aksiaaliterminaaleista, jotka sisältävät soikeita vesikkeleitä, ja postsynaptinen komponentti löytyy sekä suomasta että dendriiteistä, ja postsynaptisten reseptoreiden tiheys on alhaisempi kuin tyypin I synapsissa.

Muita eroja tämän tyyppisissä synapsissa tyypiin I nähden on, että sen synaptinen rako on kapeampi (suunnilleen noin 12 nm).

Toinen tapa luokitella synapsit on niiden muodostavien presynaptisten ja postsynaptisten komponenttien mukaan. Esimerkiksi, jos presynaptinen komponentti on aksoni ja postsynaptinen komponentti on dendriitti, niitä kutsutaan axodendriittisiksi synapsiksi. Tällä tavalla voimme löytää axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses…

Sinapsityyppi, jota esiintyy yleisimmin keskushermostossa, on axospinous tyypin I (asymmetrinen) synapsit. Arvioidaan, että 75-95% aivokuoren synapsista on tyyppiä I, kun taas vain 5-25% on tyypin II synapsia.

Neurotransmitterit ja neuromodulaattorit

Neurotransmitterin käsite sisältää kaikki aineet, jotka vapautuvat kemiallisessa synapsissa ja mahdollistavat hermosolujen kommunikoinnin. Neurotransmitterit täyttävät seuraavat kriteerit:

• Ne syntetisoidaan neuroneissa ja ovat läsnä akseliterminaaleissa.
• Kun riittävä määrä välittäjäaineesta vapautuu, se kohdistaa vaikutuksensa viereisiin hermosoluihin.
• Kun he ovat suorittaneet tehtävänsä, ne eliminoidaan hajoamis-, inaktivointi- tai takaisinottomekanismien avulla.

Neuromodulaattorit ovat aineita, jotka täydentävät välittäjäaineiden vaikutusta lisäämällä tai vähentämällä niiden vaikutusta. He tekevät tämän sitoutumalla spesifisiin kohtiin postsynaptisen reseptorin sisällä.

Välittäjäaineita on useita tyyppejä, joista tärkeimmät ovat:

• Aminohapot, jotka voivat olla herättäviä, kuten glutamaatti, tai estäjät, kuten y-aminovoihappo, tunnetaan paremmin nimellä GABA.
• Asetyylikoliini.
• Katekoliamidit, kuten dopamiini tai norepinefriini
• Indolamiinit, kuten serotoniini.
• Neuropeptides.

Viitteet

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., ja Valero, A. (2014). Neuronit ja hermoviestintä. Julkaisussa D. Redolar, Kognitiivinen neurotiede (sivut 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Aivokuoren aksosomaattiset ja axo-dendriittiset synapsit: elektronimikroskooppitutkimus. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (toinen). Kuinka aivot toimivat? Yleiset periaatteet. Haettu 1. heinäkuuta 2016, kaikille tieteestä.