Kuidas toimib inimese aju?



Aju toimib struktuurse ja funktsionaalse üksusena, mis koosneb peamiselt kahte tüüpi rakkudest: neuronitest ja glialrakkudest. Hinnanguliselt on kogu inimese närvisüsteemis umbes 100 miljardit neuronit ja ligikaudu 1000 miljardit gliiarakku (10 korda rohkem gliaalrakke kui neuronid).

Neuronid on väga spetsialiseeritud ja nende funktsioonid on informatsiooni vastuvõtmine, töötlemine ja edastamine erinevate ahelate ja süsteemide kaudu. Teabe edastamise protsess toimub läbi sünapsi, mis võib olla elektriline või keemiline.

Teisest küljest vastutavad aju sisekeskkonna reguleerimise ja neuronite kommunikatsiooni hõlbustamise eest gliiarakud. Need rakud on paigutatud kogu närvisüsteemi moodustamisse, kui need on struktureeritud ja osalevad aju arengu ja moodustumise protsessides.

Varem arvati, et gliiarakud moodustasid ainult närvisüsteemi struktuuri, seega kuulus müüt, et me kasutame ainult 10% meie ajust. Kuid täna teame, et ta täidab palju keerukamaid funktsioone, näiteks on seotud immuunsüsteemi ja rakulise plastilisuse protsessidega pärast vigastust.

Lisaks on nad hädavajalikud, et neuronid toimiksid õigesti, kuna need soodustavad neuronaalset suhtlemist ja mängivad olulist rolli toitainete neuronite transportimisel..

Nagu võite arvata, on inimese aju muljetavaldavalt keeruline. Hinnanguliselt sisaldab täiskasvanud inimese aju 100 kuni 500 triljoni ühendust ja meie galaktikal on umbes 100 triljonit tähte, seega võib järeldada, et inimese aju on palju keerulisem kui galaktika (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Kommunikatsioon neuronite vahel: sünapsid

Ajufunktsioon hõlmab informatsiooni edastamist neuronite vahel, see edastamine toimub rohkem või vähem keeruka protseduuri kaudu, mida nimetatakse sünapsiseks.

Sünapsid võivad olla elektrilised või keemilised. Elektrilised sünapsid koosnevad elektrivoolu kahesuunalisest edastamisest kahe neuroni vahel otse, samas kui keemilistes sünapsis on puuduvad vahendajad, mida nimetatakse neurotransmitteriteks..

Põhimõtteliselt, kui neuron suhtleb teise neuroniga selle aktiveerimiseks või inhibeerimiseks, on lõpptulemused, mida täheldatakse käitumises või mõnes füsioloogilises protsessis, mitmete neuronite ahela ergutamise ja pärssimise tulemus..

Elektrilised sünapsid

Elektrilised sünapsid on palju kiiremad ja lihtsamad kui keemilised. Lihtsalt selgitatud, et need kujutavad endast depolariseerivate hoovuste ülekandmist kahe üsna lähedase, peaaegu kokku liimitud neuroni vahel. Selline sünapsi tüüp ei põhjusta tavaliselt postsünaptilistes neuronites pikaajalisi muutusi.

Need sünapsid esinevad neuronites, millel on tihe ristmik, kus membraanid on peaaegu puudutatud, eraldatud mõne 2-4 m kaugusel. Neuronite vaheline ruum on nii väike, et nende neuronid peavad olema ühendatud kanalitega, mille moodustavad proteiinid, mida nimetatakse konnexiinideks.

Connexinide moodustatud kanalid võimaldavad mõlema neuroni sisemuses olla side. Nende pooride kaudu võivad läbida väikesed molekulid (vähem kui 1 kDa), nii et keemilised sünapsid on seotud ainevahetuse protsessidega, lisaks elektrilisele kommunikatsioonile, sünapsis esinevate teise sõnumitoojate, nagu inositoltriposfosfaadi ( IP3) või tsükliline adenosiinmonofosfaat (cAMP).

Elektrilised sünapsid tehakse tavaliselt sama tüüpi neuronite vahel, kuid erinevat tüüpi neuronite või isegi neuronite ja astrotsüütide (gliaalrakkude tüüp) vahel võib täheldada ka elektrilisi sünapse..

Elektrilised sünapsid võimaldavad neuronitel kiiresti suhelda ja ühendada palju neuroneid sünkroonselt. Tänu nendele omadustele oleme võimelised teostama keerulisi protsesse, mis nõuavad kiiret informatsiooni edastamist, nagu sensoorsed, motoorsed ja kognitiivsed protsessid (tähelepanu, mälu, õppimine ...).

Keemilised sünapsid

Keemilised sünapsid esinevad külgnevate neuronite vahel, milles on ühendatud presünaptiline element, tavaliselt aksoniline terminal, mis kiirgab signaali, ja postsünaptiline, mis on tavaliselt somas või dendriitides, mis võtab signaali vastu. signaal.

Need neuronid ei ole kinni jäänud, nende vahel on 20nm suurune ruum, mida nimetatakse sünaptiliseks lõheks.

Sõltuvalt nende morfoloogilistest omadustest on olemas erinevaid keemilisi sünapse. Gray (1959) järgi võib keemilisi sünapse jagada kahte rühma.

  • I tüüpi keemilised sünapsid (asümmeetriline) Nendes sünapssides moodustavad presünaptilised komponendid ümaraid vesiikulite sisaldavad aksonaalsed terminalid ja dündritides leidub postünaptiline komponent ning postünaptiliste retseptorite tihedus on suur..
  • II tüüpi keemilised sünapsid (sümmeetriline) Nendes sünapssides moodustavad presünaptilised komponendid ovaalsed terminaalid, mis sisaldavad ovaalseid vesiikulid, ja postünaptiline komponent võib leida nii somas kui ka dendriitides ning postünaptiliste retseptorite tihedus on väiksem kui I tüüpi sünapsis. sünapsi tüüp võrreldes I tüübiga on see, et selle sünaptiline lõhenemine on kitsam (umbes 12 nm).

Sünapsi tüüp sõltub selles osalevatest neurotransmitteritest, nii et I tüüpi sünapsidesse on kaasatud ergastavad neurotransmitterid, nagu glutamaat, samas kui II tüüpi sünapsidesse kaasatakse inhibiitorid, nagu GABA..

Kuigi see ei esine kogu närvisüsteemis, on mõnedes sellistes valdkondades nagu seljaaju, substraatnigra, basaalganglionid ja colliculid GABA-ergilised sünapsid, mille struktuur on I tüüpi..

Teine võimalus sünapside klassifitseerimiseks on nende moodustavate presünaptiliste ja postsünaptiliste komponentide järgi. Näiteks kui mõlemad presünaptilised komponendid on akson ja postünaptiline üks, siis dendriiti nimetatakse aksodendriitilisteks sünapsideks, sel viisil leiame axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses ...

Kesknärvisüsteemis kõige sagedamini esinev sünapsi tüüp on I tüüpi (asümmeetrilised) aksospiinsed sünapsid. Hinnanguliselt on 75-95% ajukoorme sünapsetest I tüüpi, samas kui ainult 5–25% on II tüüpi sünapsid.

Keemilisi sünapse võib kokku võtta järgmiselt:

  1. Toimimispotentsiaal jõuab aksoniterminali, avab kaltsiumioonikanalid (Ca2+) ja ioonide vool vabaneb sünaptilise lõheni.
  2. Ioonide vool tekitab protsessi, mille käigus neurotransmitteritega täis vesiikulid seonduvad postünaptilise membraaniga ja avavad pooride, mille kaudu kogu selle sisu vabastatakse sünaptilises lõhes..
  3. Vabanenud neurotransmitterid seonduvad selle neurotransmitteri spetsiifilise postsünaptilise retseptoriga.
  4. Neurotransmitteri sidumine postsünaptilise neuroniga reguleerib postsünaptilise neuroni funktsioone.

Neurotransmitterid ja neuromodulaatorid

Neurotransmitteri kontseptsioon hõlmab kõiki aineid, mis vabanevad keemilises sünapsis ja mis võimaldavad neuronaalset kommunikatsiooni. Neurotransmitterid vastavad järgmistele kriteeriumidele:

  • Need sünteesitakse neuronites ja esinevad aksoniterminalides.
  • Kui vabaneb piisav hulk neurotransmitterit, avaldab see oma mõju külgnevatele neuronitele.
  • Kui nad on oma ülesande täitnud, kõrvaldatakse need degradeerimise, inaktiveerimise või taaskasutamise mehhanismide abil.

Neuromodulaatorid on ained, mis täiendavad neurotransmitterite toimet, suurendades või vähendades nende toimet. Nad teevad seda, ühendades postünaptilise retseptori spetsiifilised saidid.

Neurotransmitterite tüübid on mitmed, kõige olulisemad on:

  • Aminohapped, mis võivad olla erutavad, nagu glutamaat, või inhibiitorid, nagu y-aminovõihape, paremini tuntud kui GABA.
  • Atsetüülkoliin.
  • Katekolamiidid, nagu dopamiin või noradrenaliin
  • Indolamiinid nagu serotoniin.
  • Neuropeptiidid.

Viited

  1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuronid ja närvikommunikatsioon. D. Redolaris, Kognitiivne neuroteadus (lk 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
  2. Gary, E. (1959). Aju-koore akso-somaatiline ja akso-dendriitne sünapsis: elektronmikroskoobi uuring. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Interns, H. (s.f.). Kuidas aju toimib? Üldpõhimõtted. Välja otsitud 1. juulil 2016, Science for All.