สมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร

สมองทำหน้าที่เป็นหน่วยงานโครงสร้างและหน้าที่ประกอบด้วยเซลล์สองประเภทคือเซลล์ประสาทและเซลล์ glial ประมาณว่ามีเซลล์ประสาทประมาณ 100 พันล้านเซลล์ในระบบประสาทของมนุษย์ทั้งหมดและเซลล์ glial ประมาณ 1,000 ล้านเซลล์ (มีเซลล์ glial มากกว่าเซลล์ประสาท 10 เท่า).

เซลล์ประสาทมีความเชี่ยวชาญสูงและหน้าที่ของมันคือรับประมวลผลและส่งข้อมูลผ่านวงจรและระบบต่าง ๆ กระบวนการในการส่งข้อมูลนั้นดำเนินการผ่านประสาทซึ่งอาจเป็นไฟฟ้าหรือสารเคมี.

ในขณะที่เซลล์ glial มีหน้าที่ควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของสมองและอำนวยความสะดวกในกระบวนการสื่อสารของเซลล์ประสาท เซลล์เหล่านี้จะถูกจัดเรียงทั่วทั้งระบบประสาทก่อตัวขึ้นหากมีโครงสร้างและมีส่วนร่วมในกระบวนการของการพัฒนาและการก่อตัวของสมอง.

ก่อนหน้านี้คิดว่าเซลล์ glial สร้างโครงสร้างของระบบประสาทเท่านั้นดังนั้นตำนานที่มีชื่อเสียงที่เราใช้เพียง 10% ของสมอง แต่วันนี้เรารู้ว่ามันตอบสนองฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนมากขึ้นตัวอย่างเช่นเกี่ยวข้องกับการควบคุมของระบบภูมิคุ้มกันและกระบวนการปั้นพลาสติกหลังจากที่ได้รับบาดเจ็บ.

นอกจากนี้พวกเขามีความจำเป็นสำหรับเซลล์ประสาทที่จะทำงานอย่างถูกต้องเนื่องจากพวกเขาอำนวยความสะดวกในการสื่อสารของเซลล์ประสาทและมีบทบาทสำคัญในการขนส่งสารอาหารไปยังเซลล์ประสาท.

อย่างที่คุณสามารถเดาได้ว่าสมองมนุษย์นั้นซับซ้อนอย่างน่าประทับใจ มีการประเมินว่าสมองมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่มีการเชื่อมต่อระหว่าง 100 ถึง 500 ล้านล้านดวงและกาแลคซีของเรามีดาวประมาณ 100 ล้านล้านดวงดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าสมองมนุษย์นั้นซับซ้อนกว่ากาแลคซี (García, Núñez, Santín, Redolar & Valero, 2014).

การสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาท: ประสาท

ฟังก์ชั่นสมองเกี่ยวข้องกับการส่งข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทการส่งสัญญาณนี้ทำผ่านขั้นตอนที่ซับซ้อนมากหรือน้อยที่เรียกว่าไซแนปส์.

ซินเซสอาจเป็นไฟฟ้าหรือสารเคมี synapses ไฟฟ้าประกอบด้วยการส่งกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทางแบบสองทิศทางระหว่างเซลล์ประสาทโดยตรงในขณะที่ synapses ทางเคมีมีการขาดตัวกลางที่เรียกว่าสารสื่อประสาท neurotransmitters.

โดยทั่วไปเมื่อเซลล์ประสาทสื่อสารกับเซลล์ประสาทอื่นเพื่อเปิดใช้งานหรือยับยั้งมันผลสุดท้ายที่สังเกตได้ในพฤติกรรมหรือในกระบวนการทางสรีรวิทยาบางอย่างเป็นผลมาจากการกระตุ้นและการยับยั้งของเซลล์ประสาทหลายแห่งตามวงจรเซลล์ประสาท.

ซิงค์ไฟฟ้า

synapses ไฟฟ้าเร็วกว่าและง่ายกว่าสารเคมี อธิบายอย่างง่ายพวกมันประกอบด้วยการส่งกระแสสลับขั้วระหว่างเซลล์ประสาทสองแห่งที่อยู่ใกล้กันเกือบจะติดกาวเข้าด้วยกัน ไซแนปส์ประเภทนี้มักจะไม่สร้างการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในเซลล์ประสาท postsynaptic.

ซินเนสเหล่านี้เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่มีรอยต่อแน่นซึ่งเยื่อหุ้มสัมผัสเกือบแยกออกจากกันด้วย 2-4nm ช่องว่างระหว่างเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กมากเนื่องจากเซลล์ประสาทของพวกเขาจะต้องเข้าร่วมโดยช่องทางที่เกิดขึ้นจากโปรตีนที่เรียกว่า connexins.

ช่องทางที่เกิดขึ้นจาก connexins ช่วยให้ด้านในของเซลล์ประสาททั้งสองอยู่ในการสื่อสาร ผ่านรูขุมขนเหล่านี้สามารถผ่านโมเลกุลขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1kDa) ดังนั้นสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญสารเคมี synapses นอกเหนือไปจากการสื่อสารไฟฟ้าผ่านการแลกเปลี่ยนของสารที่สองที่เกิดขึ้นใน synapse เช่น inositoltriphosphate ( IP₃) หรือ adenosine monophosphate แบบวงกลม (cAMP).

ไฟฟ้า synapses มักจะทำระหว่างเซลล์ประสาทชนิดเดียวกันอย่างไรก็ตามไฟฟ้า synapses สามารถสังเกตได้ระหว่างเซลล์ประสาทประเภทต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งระหว่างเซลล์ประสาทและ astrocytes (เซลล์ glial ประเภท).

synapses ไฟฟ้าช่วยให้เซลล์ประสาทสื่อสารอย่างรวดเร็วและเชื่อมต่อเซลล์ประสาทหลาย ๆ ขอบคุณคุณสมบัติเหล่านี้เราสามารถดำเนินการกระบวนการที่ซับซ้อนที่ต้องการการส่งข้อมูลอย่างรวดเร็วเช่นประสาทสัมผัสมอเตอร์และกระบวนการทางปัญญา (ความสนใจความจำการเรียนรู้ ... ).

สารเคมี

เคมีประสาทเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกันซึ่งองค์ประกอบ presynaptic มีการเชื่อมต่อมักจะเป็นขั้ว axonic ซึ่งส่งสัญญาณและ postsynaptic ซึ่งมักจะพบในโสมหรือ dendrites ซึ่งได้รับสัญญาณ สัญญาณ.

เซลล์ประสาทเหล่านี้จะไม่ติดอยู่มีช่องว่างระหว่างพวกเขาของ 20nm ที่เรียกว่าแหว่ง synaptic.

สารเคมีมีหลายชนิดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยา จากข้อมูลของ Gray (1959) synapses ทางเคมีสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม.

• สารเคมีประเภทที่ 1 (Asymmetric) ใน synapses เหล่านี้ส่วนประกอบ presynaptic ถูกสร้างขึ้นโดย terminal axonal ที่มีถุงกลมและ postynaptic พบใน dendrites และมีความหนาแน่นสูงของตัวรับ postsynaptic.
• สารเคมีชนิดที่สอง synapses (สมมาตร) ใน synapses เหล่านี้ส่วนประกอบ presynaptic ถูกสร้างขึ้นโดย terminal axonal ที่มี vesicles รูปไข่และหนึ่ง postynaptic สามารถพบได้ทั้งใน Soma และใน dendrites และมีความหนาแน่นต่ำกว่าของตัวรับ postsynaptic กว่าในประเภทฉัน synapses. ประเภทของ synapse เมื่อเทียบกับประเภทที่ 1 คือแหว่ง synaptic นั้นแคบกว่า (ประมาณ 12nm).

ประเภทของ synapse ขึ้นอยู่กับ neurotransmitters ที่เกี่ยวข้องดังนั้น excitatory neurotransmitters เช่นกลูตาเมตมีส่วนร่วมในประเภทที่ฉัน synapses ในขณะที่ตัวยับยั้งเช่น GABA จะเกี่ยวข้องในประเภทที่สอง synapses.

แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นทั่วทั้งระบบประสาทในบางพื้นที่เช่นไขสันหลัง, substantia nigra, basal ganglia และ colliculi มี GABA-ergic synapses ที่มีโครงสร้างประเภท I.

อีกวิธีในการแยกประเภทการซิงก์เป็นไปตามส่วนประกอบ presynaptic และ postsynaptic ที่สร้างขึ้นมา ยกตัวอย่างเช่นถ้าทั้ง presynaptic เป็นซอนและโพสท์ซินแน็ปทิคหนึ่ง dendrite เรียกว่า axodendritic synapses ด้วยวิธีนี้เราสามารถหา axoaxonic, axosomatic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses ...

ประเภทของไซแนปส์ที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในระบบประสาทส่วนกลางคือซินแทสซิสประเภท axiosinous synapses (ไม่สมมาตร) ประมาณว่าระหว่าง 75-95% ของ synapses ของ cerebral cortex เป็น type I ในขณะที่ระหว่าง 5 และ 25% เป็น synapses ประเภท II.

สรุปทางเคมีสามารถสรุปได้ง่าย ๆ ดังนี้:

1. การกระทำที่มีศักยภาพถึงเทอร์มินัล axon จะเปิดช่องแคลเซียมไอออน (Ca²⁺) และการไหลของไอออนจะถูกปล่อยออกมาในแหว่ง synaptic.
2. การไหลของไอออนก่อให้เกิดกระบวนการที่ถุงซึ่งเต็มไปด้วยสารสื่อประสาทจับกับเยื่อหุ้มเซลล์แบบซิงโครนัสและเปิดรูขุมขนผ่านซึ่งเนื้อหาทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมาในร่อง synaptic.
3. สารสื่อประสาทที่ปล่อยออกมานั้นเชื่อมโยงกับตัวรับโพสต์ซินแน็ปทิคเฉพาะสำหรับสารสื่อประสาทนั้น.
4. การเชื่อมโยงของสารสื่อประสาทกับเซลล์ประสาท postsynaptic ควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาท postsynaptic.

สารสื่อประสาทและสารสื่อประสาท

แนวคิดของสารสื่อประสาทรวมถึงสารทั้งหมดที่มีการเปิดตัวใน synapse ทางเคมีและที่ช่วยให้การสื่อสารของเซลล์ประสาท สารสื่อประสาทมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

• พวกมันถูกสังเคราะห์ภายในเซลล์ประสาทและมีอยู่ในขั้วซอน.
• เมื่อมีการปล่อยสารสื่อประสาทในปริมาณที่เพียงพอก็จะส่งผลต่อเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกัน.
• เมื่อพวกเขาทำงานที่ได้รับมอบหมายเสร็จสิ้นพวกเขาจะถูกกำจัดด้วยกลไกของการย่อยสลายการหยุดทำงานหรือการเอากลับคืน.

Neuromodulators เป็นสารที่เสริมการทำงานของสารสื่อประสาทด้วยการเพิ่มหรือลดผลกระทบของพวกเขา พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการเข้าร่วมเว็บไซต์เฉพาะภายในตัวรับ postsynaptic.

มีสารสื่อประสาทหลายชนิดที่สำคัญที่สุดคือ:

• กรดอะมิโนซึ่งสามารถขับออกมาเช่นกลูตาเมตหรือสารยับยั้งเช่นกรด am-aminobutyric หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ GABA.
• acetylcholine.
• Catecholamides เช่นโดปามีนหรือ noradrenaline
• อินโดลามีนเช่นเซโรโทนิน.
• neuropeptides.

การอ้างอิง

1. García, R. , Núñez, Santín, L. , Redolar, D. , & Valero, A. (2014) เซลล์ประสาทและการสื่อสารทางประสาท ใน D. Redolar, ประสาทวิทยาศาสตร์ (pp. 27-66) มาดริด: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959) Axo-somatic และ axo-dendritic synapsis ของเปลือกสมอง: การศึกษากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน. J.Anat, 93, 420-433.
3. ฝึกงาน, H. (s.f. ). สมองทำงานอย่างไร หลักการทั่วไป. สืบค้นเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2016 จาก Science for All.