İnsan beyni nasıl çalışır?



Beyin, temel olarak iki tür hücreden oluşan yapısal ve işlevsel bir birim olarak işlev görür: nöronlar ve glial hücreler. Tüm insan sinir sisteminde yaklaşık 100 milyar nöron ve yaklaşık 1000 milyar glial hücre olduğu tahmin edilmektedir (nöronlardan 10 kat daha fazla glial hücre vardır)..

Nöronlar oldukça uzmandır ve işlevleri farklı devreler ve sistemler yoluyla bilgi almak, işlemek ve iletmektir. Bilginin iletilmesi işlemi, elektriksel veya kimyasal olabilen sinapslar vasıtasıyla gerçekleştirilir..

Diğer taraftan, glial hücreler beynin iç ortamını düzenlemekten ve nöronal iletişim sürecini kolaylaştırmaktan sorumludur. Bu hücreler, eğer yapılandırılmışlarsa ve beynin gelişim ve oluşum süreçlerinde yer alıyorlarsa, sinir sistemi oluşturan düzen boyunca düzenlenirler..

Daha önce glial hücrelerin sadece sinir sisteminin yapısını oluşturduğu, dolayısıyla ünlü efsanenin beynimizin sadece% 10'unu kullandığı düşünülüyordu. Fakat günümüzde, örneğin çok daha karmaşık işlevleri yerine getirdiğini biliyoruz, örneğin, bir yaralanmadan sonra bağışıklık sisteminin düzenlenmesi ve hücresel plastisite süreçleri ile ilgilidir..

Ayrıca, nöronların iletişimini kolaylaştırdıkları ve besin maddelerinin nöronlara taşınmasında önemli bir rol oynadıkları için nöronların doğru çalışması için gereklidirler..

Tahmin edebileceğiniz gibi, insan beyni etkileyici bir şekilde karmaşık. Yetişkin bir insan beyninin 100 ila 500 trilyon bağlantı içerdiği ve galaksimizin yaklaşık 100 trilyon yıldız olduğu tahmin edilmektedir, bu nedenle insan beyninin galaksiden çok daha karmaşık olduğu sonucuna varılabilir (García, Núñez, Santín, Redolar, Ve Valero, 2014).

Nöronlar arasındaki iletişim: sinaps

Beyin fonksiyonu, nöronlar arasında bilgi iletimini içerir, bu iletim, sinaps adı verilen az çok karmaşık bir işlemle yapılır..

Sinapslar elektriksel veya kimyasal olabilir. Elektriksel sinapslar, elektrik akımının doğrudan iki nöron arasında çift yönlü olarak iletilmesinden ibaretken, kimyasal sinapslarda, nörotransmiterler olarak adlandırılan aracıların eksikliği vardır..

Temel olarak, bir nöron aktif hale getirmek veya inhibe etmek için başka bir nöron ile iletişim kurduğunda, davranışta veya bazı fizyolojik süreçlerde gözlenen nihai etkiler, nöronal bir devre boyunca birkaç nöronun uyarılması ve inhibe edilmesinin sonucudur..

Elektrik sinapsları

Elektriksel sinapslar kimyasal olanlardan çok daha hızlı ve basittir. Basit bir şekilde açıklanmışlar, birbirine yakın yapıştırılmış iki nöron arasındaki depolarize akımların iletimi. Bu tip sinaps, postsinaptik nöronlarda genellikle uzun vadeli değişiklikler yapmaz.

Bu sinapslar, membranların neredeyse dokunduğu, birkaç 2-4nm ile ayrılmış, sıkı bir kavşağa sahip nöronlarda meydana gelir. Nöronlar arasındaki boşluk çok küçüktür, çünkü nöronlarına, konneksinler adı verilen proteinlerin oluşturduğu kanallarla birleştirilmesi gerekir..

Konneksinlerin oluşturduğu kanallar her iki nöronun içlerinin iletişim halinde olmasını sağlar. Bu gözenekler sayesinde küçük moleküller (1kDa'dan az) geçebilir, bu nedenle kimyasal sinapslar, elektrik iletişimine ek olarak, inositoltriphosphate gibi sinapsta meydana gelen ikinci habercilerin değişimi yoluyla, metabolik iletişim işlemleriyle ilgilidir. IP3) veya siklik adenozin monofosfat (cAMP).

Elektriksel sinapslar genellikle aynı tipteki nöronlar arasında yapılır, ancak farklı tiplerdeki nöronlar arasında veya hatta nöronlar ve astrositler (bir tür glial hücre) arasında elektriksel sinapslar da gözlenebilir..

Elektriksel sinapslar, nöronların hızlı bir şekilde iletişim kurmasını ve birçok nöronu senkronize olarak bağlamasını sağlar. Bu özellikler sayesinde duyusal, motorlu ve bilişsel süreçler (dikkat, hafıza, öğrenme ...) gibi bilgilerin hızlı bir şekilde iletilmesini gerektiren karmaşık süreçleri gerçekleştirebiliyoruz..

Kimyasal sinapslar

Presinaptik bir elemanın bağlandığı bitişik nöronlar, genellikle sinyali yayan bir akson terminali ve genellikle sinyali alan somada ya da dendritlerde bulunan bir postsinaptik arasında kimyasal sinapslar meydana gelir. işaret.

Bu nöronlar sıkışmış değil, aralarında sinaptik yarık denilen 20nm arasında bir boşluk var.

Morfolojik özelliklerine bağlı olarak farklı tipte kimyasal sinapslar vardır. Gray'e göre (1959), kimyasal sinapslar iki gruba ayrılabilir.

  • Tip I kimyasal sinapslar (Asimetrik). Bu sinapslarda presinaptik bileşen, yuvarlak kesecikler içeren aksonal terminaller tarafından oluşturulur ve postsinaptik, dendritlerde bulunur ve postsinaptik reseptörlerin yoğunluğu çok yüksektir..
  • Tip II kimyasal sinapslar (Simetrik). Bu sinapslarda presinaptik bileşen, oval vezikülleri içeren aksonal terminaller tarafından oluşturulmaktadır ve postsinaptik olan, hem somada hem de dendritlerde bulunabilir ve postsinaptik reseptörlerin yoğunluğu, tip I sinapslardan daha düşüktür. tip I ile karşılaştırıldığında sinaps tipi, sinaptik yarığının daha dar olması (yaklaşık 12nm) olmasıdır..

Sinaps tipi, içerdiği nörotransmitere bağlıdır, bu nedenle glutamat gibi uyarıcı nörotransmiterler, tip I sinapslarda yer alırken, GABA gibi inhibitörlerin tip II sinapslarında yer alacaktır..

Her ne kadar bu sinir sistemi boyunca oluşmasa da, omurilik, önemli nigra, bazal ganglionlar ve koliküler gibi bazı bölgelerde, I tipi bir yapıya sahip GABA-ergik sinapsları vardır..

Sinapsları sınıflandırmanın başka bir yolu, onları oluşturan presinaptik ve postsinaptik bileşenlere göredir. Örneğin, hem presinaptik bileşen hem de bir akson ise ve postsinaptik bir hem de dendrit, aksodendritik synapse'lar olarak adlandırılırsa, bu şekilde axoaksononik, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritik synap'lar bulabiliriz ...

Santral sinir sisteminde en sık görülen sinaps tipi, tip I (asimetrik) aksospinöz sinapslardır. Serebral korteksin sinapslarının% 75-95'i tip I, yalnızca% 5 ila 25'i tip II sinaps olduğu tahmin edilmektedir.

Kimyasal sinapslar aşağıdaki gibi özetlenebilir:

  1. Bir aksiyon potansiyeli akson terminaline ulaşır, kalsiyum iyonu kanallarını açar (Ca2+) ve sinaptik yarığa bir iyon akışı serbest bırakılır..
  2. İyonların akışı, nörotransmiterlerle dolu veziküllerin postsinaptik membrana bağlandıkları ve tüm içeriklerinin sinaptik yarığa salındığı bir gözeneği açtığı bir işlemi tetikler..
  3. Serbest bırakılan nörotransmiterler, bu nörotransmitter için spesifik postsinaptik reseptöre bağlanır.
  4. Nörotransmitterin postsinaptik nörona bağlanması, postsinaptik nöronun fonksiyonlarını düzenler..

Nörotransmitterler ve nöromodülatörler

Nörotransmitter kavramı, kimyasal sinapsta salınan ve nöronal iletişime izin veren tüm maddeleri içerir. Nörotransmiterler aşağıdaki kriterleri karşılamaktadır:

  • Nöronlarda sentezlenirler ve akson terminallerinde bulunurlar..
  • Yeterli miktarda nörotransmiter serbest bırakıldığında, komşu nöronlar üzerindeki etkilerini uygular..
  • Görevlerini tamamladıklarında, bozulma, inaktivasyon veya tekrar yakalama mekanizmalarıyla elimine edilirler..

Nöromodülatörler, nörotransmiterlerin etkilerini artırarak veya azaltarak etkilerini tamamlayan maddelerdir. Bunu postsinaptik reseptör içindeki belirli bölgelere katılarak yaparlar..

Çok sayıda nörotransmiter vardır, en önemlileri şunlardır:

  • GABA olarak bilinen, glutamat gibi uyarıcı olabilen amino asitler veya γ-aminobütirik asit gibi inhibitörleri.
  • asetilkolin.
  • Dopamin veya noradrenalin gibi katekolamidler
  • Serotonin gibi indolaminler.
  • nöropeptidlerin.

referanslar

  1. García, R., N., Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Nöronlar ve sinirsel iletişim. D. Redolar'da, Bilişsel Sinirbilim (s. 27-66). Madrid: Panamericana Medical.
  2. Gary, E. (1959). Serebral korteksin akso-somatik ve akso-dendritik synapsis: elektron mikroskobu çalışması. J.Anat, 93, 420-433.
  3. Stajyerler, H. (s.f.). Beyin nasıl çalışır? Genel ilkeler. Bilim için Herkesden 1 Temmuz 2016 tarihinde alındı.