Come funziona il cervello umano?

Il cervello è un organo incredibilmente complesso, in cui risiedono la mente e la consapevolezza degli individui. Con licenza

Il cervello umano funziona come un'unità strutturale e funzionale formata principalmente da due tipi di cellule: neuroni e cellule gliali. È l'organo più voluminoso del cervello e la persona responsabile di tutte le funzioni vitali dell'organismo. In esso sta la coscienza e la mente dell'individuo.

Si stima che ci siano circa 100 miliardi di neuroni in tutto il sistema nervoso umano e circa 1.000 miliardi di cellule gliali (ci sono 10 volte più cellule gliali dei neuroni).

I neuroni sono altamente specializzati e le loro funzioni devono ricevere, elaborare e trasmettere informazioni attraverso diversi circuiti e sistemi. La procedura di trasmissione delle informazioni viene eseguita attraverso la sinapsi, che può essere elettrica o chimica.

Le cellule gliali, nel frattempo, sono responsabili della regolazione dell'ambiente cerebrale interno e della facilitazione del processo di comunicazione neuronale. Queste cellule sono disposte in tutto il sistema nervoso, formando la struttura e sono coinvolte nello sviluppo del cervello e nei processi di formazione.

In precedenza, si pensava che le cellule gliali formassero solo la struttura del sistema nervoso, da cui il famoso mito che usiamo solo il 10 % del nostro cervello. Ma oggi sappiamo che svolgono funzioni molto più complesse, come la regolazione del sistema immunitario e i processi di plasticità cellulare dopo aver subito una lesione.

Inoltre, sono indispensabili per i neuroni per funzionare correttamente, poiché facilitano la comunicazione neuronale e svolgono un ruolo importante nel trasporto di nutrienti ai neuroni.

Il cervello umano è straordinariamente complesso. Si stima che un cervello umano adulto contenga tra 100 e 500 trilioni di connessioni.

Come vengono trasmesse le informazioni nel cervello?

Il funzionamento del cervello consiste nella trasmissione di informazioni tra i neuroni. Questa trasmissione viene eseguita da una procedura più o meno complessa chiamata sinapsi.

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Le sinapsi possono essere elettriche o chimiche. L'elettricità consiste nella trasmissione bidirezionale della corrente elettrica tra due neuroni direttamente, mentre nella sinapsi chimica.

In background, quando un neurone comunica con un altro, fa per attivarlo o inibirlo, gli effetti finali osservabili nel comportamento o in alcuni processi fisiologici sono il risultato dell'eccitazione e dell'inibizione di diversi neuroni in un circuito neuronale.

Sinapsi elettrica

Le sinapsi elettriche sono molto più veloci dei prodotti chimici. Spiegato in modo semplice, consiste nella trasmissione di correnti depolarizzanti tra due neuroni piuttosto vicini, quasi bloccati.

Questo tipo di sinapsi di solito non produce cambiamenti a lungo termine nei neuroni postsinaptici.

Queste sinapsi sono riportate nei neuroni che hanno un'unione ristretta, in cui le membrane sono quasi toccate, separate da pochi 2-4 nm. Lo spazio tra i neuroni è così piccolo perché i loro neuroni devono essere uniti dai canali formati da proteine, chiamate connessioni.

I canali formati dalle connessioni consentono all'interno di entrambi i neuroni di essere in comunicazione.

Attraverso questi pori possono passare piccole molecole (meno di 1 kDa) in modo che le sinapsi chimiche siano correlate ai processi di comunicazione metabolica, oltre alla comunicazione elettrica, in cambio di secondi messaggeri che si verificano in sinapsi, come inositurifosfato (IP₃) o l'adenosinofosfato ciclico (AMPC).

Le sinapsi elettriche vengono generalmente eseguite tra neuroni dello stesso tipo, tuttavia, si possono osservare anche sinapsi elettriche tra neuroni di diversi tipi o addirittura tra neuroni e astrociti (un tipo di cellule gliali).

Le sinapsi elettriche consentono ai neuroni di comunicare rapidamente e collegare molti neuroni sincroni.

Grazie a queste proprietà, siamo in grado di svolgere processi complessi che richiedono una rapida trasmissione di informazioni, come sensoriali, motori e processi cognitivi (attenzione, memoria, apprendimento ...).

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Sinapsi chimiche

In questa immagine puoi vedere l'assone da dove vengono rilasciati i neurotrasmettitori verso i recettori del dendrite

Le sinapsi chimiche sono riportate tra i neuroni adiacenti in cui è collegato un elemento presinaptico, di solito un terminale axonico, che emette il segnale e un altro post -sinaptico, che di solito si trova nel Soma o nei dendriti, che riceve il segnale.

Questi neuroni non sono incollati, c'è uno spazio tra loro di 20 nm, chiamato fessura sinaptica.

Esistono diversi tipi di sinapsi chimiche, a seconda delle loro caratteristiche morfologiche, e possono essere divise in due gruppi.

Le sinapsi chimiche possono essere riassunte in modo semplice come segue:

- Un potenziale d'azione raggiunge il terminale axonico, apre i canali ionici di calcio (CA²⁺) E viene rilasciato un flusso di ioni alla schisi sinaptica.

- Il flusso di ioni innesca un processo in cui le vescicole, piene di neurotrasmettitori, si legano alla membrana postsinaptica e aprono un poro attraverso il quale tutto il suo contenuto esce verso la fessura sinaptica.

- I neurotrasmettitori liberati si legano con il recettore postsinaptico specifico per quel neurotrasmettitore.

- L'unione del neurotrasmettitore al neurone postsinaptico regola le funzioni del neurone postsinaptico.

Tipi di sinapsi chimiche

Sinapsi chimiche di tipo I (asimmetrico)

In queste sinapsi il componente presinaptico è costituito da terminali assonici che contengono vescicole arrotondate e il post -sinaptico si trova nei dendriti e c'è molta densità dei recettori postsinaptici.

Il tipo di sinapsi dipende dai neurotrasmettitori coinvolti, in modo che nella sinapsi di tipo I siano implicati neurotrasmettitori eccitatori, come il glutammato, mentre da quelli di tipo II agirebbero i neurotrasmettitori di inibitori, come.

Sebbene ciò non si verifichi in tutto il sistema nervoso, in alcune aree come il midollo spinale, la sostanza nera, i gangli della base e i colici, ci sono sinapsi GABA-Erigic con una struttura di tipo I.

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Sinapsi chimiche di tipo II (simmetriche)

In queste sinapsi il componente presinaptico è formato da terminali axonici che contengono vescicole ovali e il post -sinaptico può essere trovato sia in soma che in dendriti, e c'è una minore densità di recettori postsinaptici rispetto alle sinapsi di tipo I.

Altre differenze di questo tipo di sinapsi rispetto a quelle di tipo I sono che la sua fessura sinaptica è più stretta (circa 12 nm).

Un altro modo per classificare le sinapsi è secondo i componenti presinaptici e postsinaptici che li formano.

Ad esempio, se il componente presinaptico è un assone e il postpinteptico a dendrite, sono chiamati sinapsi axodendritica. In questo modo possiamo incontrare sinapsi axoaxoniche, axosomatiche, dendroaxoniche, dendritiche ..

Il tipo di sinapsi che si verifica più frequentemente nel sistema nervoso centrale sono le sinapsi di tipo I (asimmetriche) Axosevinio. Si stima che tra il 75-95% delle sinapsi della corteccia cerebrale sia di tipo I, mentre solo tra il 5 e il 25% sono sinapsi di tipo II.

Neurotrasmettitori e neuromodulatori

Il concetto di Neurotrasmettitore Include tutte le sostanze che vengono rilasciate in sinapsi chimiche e consentono la comunicazione neuronale. I neurotrasmettitori soddisfano i seguenti criteri:

- Sono sintetizzati all'interno dei neuroni e sono presenti ai terminali axonici.

- Quando viene rilasciata una quantità sufficiente di neurotrasmettitore, esercita i suoi effetti sui neuroni adiacenti.

- Quando il loro compito è terminato, vengono eliminati attraverso i meccanismi di degradazione, inattivazione o reuptake.

IL Neuromodulatori Sono sostanze che completano le azioni dei neurotrasmettitori, aumentando o diminuendo il loro effetto. Questo viene fatto unendo a siti specifici all'interno del recettore postsinaptico.

Esistono numerosi tipi di neurotrasmettitori, i più importanti sono:

- Gli aminoacidi, che possono essere eccitatori, come glutammato, o inibitori, come l'acido γ-aminobutirico, meglio noto come GABA.

- Acetilcolina.

- Catecolamidi, come dopamina o noradrenalina.

- Indolamina, come la serotonina.

- Neuropeptidi.

Riferimenti

1. Gary, e. (1959). Sinapsi axo-somatica e axo-dendritica della corteccia cerebrale: uno studio sul microscopio elettronico.
2. Stagisti, h. (S.F.). Come funziona il cervello? Principi generali. Estratto dalla scienza per tutti.