KAKO DELUJEJO ČLOVEŠKI MOŽGANI? - NEVROPSIHOLOGIJA - 2025

Možgani delujejo kot strukturna in funkcionalna enota, sestavljena večinoma iz dveh vrst celic: nevronov in glialnih celic. Ocenjujejo, da je v celotnem človeškem živčnem sistemu približno 100 trilijonov nevronov in približno 1000 trilijonov glialnih celic (glialnih celic je 10-krat več kot nevronov).

Nevroni so visoko specializirani in so njihove funkcije sprejemati, obdelovati in prenašati informacije skozi različna vezja in sisteme. Postopek prenosa informacij poteka prek sinaps, ki so lahko električne ali kemične.

Po drugi strani so glialne celice odgovorne za uravnavanje notranjega okolja možganov in olajšanje procesa nevronske komunikacije. Te celice najdemo po celotnem živčnem sistemu, ki tvori njegovo strukturo in sodelujejo v možganskih razvojnih in tvorbenih procesih.

V preteklosti je veljalo, da glialne celice tvorijo samo strukturo živčnega sistema, od tod znan mit, da uporabljamo le 10% svojih možganov. Danes pa vemo, da izpolnjuje veliko bolj zapletene funkcije, na primer, povezane so z uravnavanjem imunskega sistema in s procesi celične plastičnosti po poškodbi.

Poleg tega so bistvenega pomena za pravilno delovanje nevronov, saj olajšajo komunikacijo z nevroni in igrajo pomembno vlogo pri prenosu hranil v nevrone.

Kot ugibate, so človeški možgani impresivno kompleksni. Ocenjujejo, da človeški možgani odraslih vsebujejo med 100 in 500 bilijonov povezav, naša galaksija pa ima približno 100 milijard zvezd, zato je mogoče sklepati, da so človeški možgani veliko bolj zapleteni kot galaksija.

Kako se informacije prenašajo v možganih?

Možganska funkcija je sestavljena iz prenosa informacij med nevroni, ta prenos poteka preko bolj ali manj zapletenega postopka, imenovanega sinapsa.

Sinapse so lahko električne ali kemične. Električne sinapse so sestavljene iz dvosmernega prenosa električnega toka med dvema nevronoma neposredno, medtem ko kemične sinapse potrebujejo posrednike, imenovane nevrotransmiterji.

Ko končno en nevron komunicira z drugim, to stori, da ga aktivira ali zavira, so končni opazni učinki na vedenje ali na neki fiziološki proces posledica vzbujanja in inhibicije več nevronov v nevronskem vezju.

Električne sinapse

Električne sinapse so bistveno hitrejše in enostavnejše od kemičnih. Pojasnjeno na preprost način, so sestavljeni iz prenosa depolarizirajočih tokov med dvema nevronoma, ki sta precej blizu, skoraj zlepljena. Ta vrsta sinapse običajno ne povzroči dolgoročnih sprememb v postinaptičnih nevronih.

Te sinapse se pojavljajo v nevronih, ki imajo tesno stičišče, v katerem se membrane skoraj dotikajo, ločene s skromnimi 2-4 nm. Prostor med nevroni je tako majhen, ker se morajo njihovi nevroni združevati skozi kanale, sestavljene iz beljakovin, imenovanih koneksini.

Kanali, ki jih tvorijo koneksini, omogočajo komunikacijo notranjosti obeh nevronov. Skozi te pore lahko prehajajo majhne molekule (manj kot 1kDa), zato so kemične sinapse povezane z metaboličnimi komunikacijskimi procesi, poleg električne komunikacije, tudi z izmenjavo drugih glasnikov, ki nastajajo v sinapsi, na primer inozitol trifosfata ( IP ₃ ) ali ciklični adenozin monofosfat (cAMP).

Električne sinapse se običajno naredijo med nevroni iste vrste, vendar lahko električne sinapse opazimo tudi med nevroni različnih vrst ali celo med nevroni in astrociti (vrsta glialnih celic).

Električne sinapse omogočajo nevronom hitro komunikacijo, številni nevroni pa se sinhrono povežejo. Zahvaljujoč tem lastnostim lahko izvajamo zapletene procese, ki zahtevajo hiter prenos informacij, kot so senzorični, motorični in kognitivni procesi (pozornost, spomin, učenje …).

Kemične sinapse

Ta slika prikazuje aksone, od koder se nevrotransmiterji sprostijo proti dendritnim receptorjem

Kemične sinapse se pojavljajo med sosednjimi nevroni, v katerih se povezuje presinaptični element, običajno aksonski terminal, ki oddaja signal, in drugo postsinaptično, ki se običajno nahaja v soma ali v dendritih, ki sprejema signal. signal.

Ti nevroni niso pritrjeni, med njimi je razmik enega 20nm, imenovanega sinaptični razcep.

Glede na njihove morfološke značilnosti obstajajo različne vrste kemičnih sinaps. Po Grayu (1959) lahko kemične sinapse razdelimo v dve skupini.

Sinapse kemikalij lahko preprosto povzamemo na naslednji način:

1. Akcijski potencial doseže aksonski terminal, s tem se odprejo kalcijevi ionski kanali (Ca ²⁺ ) in tok ionov se sprosti v sinaptično razcep.
2. Pretok ionov sproži proces, v katerem se vezikuli, napolnjeni z nevrotransmiterji, vežejo na postsinaptično membrano in odprejo pore, skozi katere vsa njihova vsebina izstopi proti sinaptični razcepu.
3. Sproščeni nevrotransmiterji se vežejo na postsinaptični receptor, značilen za ta nevrotransmiter.
4. Vezava nevrotransmiterja na postsinaptični nevron uravnava funkcije postsinaptičnega nevrona.

Vrste kemičnih sinaps

Kemijske sinapse tipa I (asimetrične)

Presinaptična komponenta je v teh sinapsih tvorjena z aksonskimi terminali, ki vsebujejo zaobljene vezikule, postsinaptična komponenta pa se nahaja v dendritih in obstaja velika gostota postsinaptičnih receptorjev.

Vrsta sinapse je odvisna od vpletenih nevrotransmiterjev, zato so v sinapsi tipa I vključeni ekscitacijski nevrotransmiterji, kot je glutamat, medtem ko zaviralni nevrotransmiterji, kot je GABA, delujejo v sinapsi tipa II.

Čeprav se to ne dogaja v celotnem živčnem sistemu, na nekaterih področjih, kot so hrbtenjača, substantia nigra, bazalni gangliji in kolike, obstajajo GABA-ergične sinapse s strukturo tipa I.

Kemijske sinapse tipa II (simetrične)

Presinaptična komponenta je v teh sinapsih tvorjena z aksonskimi terminali, ki vsebujejo ovalne vezikle, postinaptično komponento pa najdemo tako v soma kot v dendritih in obstaja manjša gostota postsinaptičnih receptorjev kot v sinapsah tipa I.

Druge razlike te vrste sinapse glede na tip I so, da je njena sinaptična razcepka ožja (približno 12 nm).

Drug način za razvrščanje sinapse je glede na presinaptične in postsinaptične komponente, ki jih tvorijo. Na primer, če je presinaptična komponenta akson in postsinaptična komponenta dendrit, jih imenujemo akodendritične sinapse. Na ta način lahko najdemo aksoksaksonske, aksosomatske, dendroaksonične, dendrodendritične sinapse …

Vrsta sinapse, ki se najpogosteje pojavlja v osrednjem živčnem sistemu, so aksospinozni sinapsi tipa I (asimetrične). Ocenjujejo, da je med 75 in 95% sinaps v možganski skorji tipa I, medtem ko je med 5 in 25% sinaps tipa II.

Nevrotransmiterji in nevromodulatorji

Koncept nevrotransmiterja vključuje vse snovi, ki se sprostijo ob kemični sinapsi in omogočajo komunikacijo nevronov. Nevrotransmiterji izpolnjujejo naslednja merila:

• Sintetizirajo se znotraj nevronov in so prisotni na aksonskih terminalih.
• Ko se sprosti zadostna količina nevrotransmiterja, ta vpliva na sosednje nevrone.
• Ko končajo svojo nalogo, se odpravijo z mehanizmi degradacije, inaktivacije ali ponovnega prevzema.

Nevromodulatorji so snovi, ki dopolnjujejo delovanje nevrotransmiterjev s povečanjem ali zmanjšanjem njihovega učinka. To storijo tako, da se vežejo na določena mesta znotraj postsinaptičnega receptorja.

Obstajajo številne vrste nevrotransmiterjev, med katerimi so najpomembnejši:

• Aminokisline, ki so lahko vzbujajoče, na primer glutamat, ali inhibitorji, kot je γ-amino-maslačna kislina, bolj znan kot GABA.
• Acetilholin.
• Kateholamidi, kot sta dopamin ali norepinefrin
• Indolamini, kot je serotonin.
• Nevropeptidi.

Reference

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Nevroni in nevronska komunikacija. V D. Redolar, Kognitivna nevroznanost (str. 27–66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Aksomatska in akso-dendritična sinapsa možganske skorje: študija z elektronskim mikroskopom. J. Anat, 93, 420–433.
3. Pasantes, H. (drugo). Kako delujejo možgani? Splošna načela. Pridobljeno 1. julija 2016 iz oddaje Science for all.