Bộ não con người hoạt động như thế nào?

Bộ não hoạt động như một đơn vị cấu trúc và chức năng bao gồm chủ yếu hai loại tế bào: tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm. Người ta ước tính rằng có khoảng 100 tỷ tế bào thần kinh trong toàn bộ hệ thống thần kinh của con người và khoảng 1.000 tỷ tế bào thần kinh đệm (có số lượng tế bào thần kinh đệm gấp 10 lần so với tế bào thần kinh).

Các nơ-ron có tính chuyên môn cao và chức năng của chúng là nhận, xử lý và truyền thông tin qua các mạch và hệ thống khác nhau. Quá trình truyền thông tin được thực hiện thông qua các khớp thần kinh, có thể là điện hoặc hóa chất.

Mặt khác, các tế bào thần kinh đệm có nhiệm vụ điều hòa môi trường bên trong não và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giao tiếp thần kinh. Các tế bào này được sắp xếp trong toàn bộ hệ thống thần kinh nếu chúng có cấu trúc và tham gia vào các quá trình phát triển và hình thành của não.

Trước đây người ta cho rằng các tế bào thần kinh đệm chỉ hình thành cấu trúc của hệ thần kinh, do đó, huyền thoại nổi tiếng rằng chúng ta chỉ sử dụng 10% bộ não. Nhưng ngày nay chúng ta biết rằng nó đáp ứng các chức năng phức tạp hơn nhiều, ví dụ, có liên quan đến sự điều hòa của hệ thống miễn dịch và các quá trình dẻo của tế bào sau khi bị chấn thương.

Ngoài ra, chúng rất cần thiết cho các nơ-ron hoạt động chính xác, vì chúng tạo điều kiện cho giao tiếp nơ-ron thần kinh và đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển chất dinh dưỡng đến các nơ-ron.

Như bạn có thể đoán, bộ não con người phức tạp một cách ấn tượng. Người ta ước tính rằng một bộ não người trưởng thành có từ 100 đến 500 nghìn tỷ kết nối và thiên hà của chúng ta có khoảng 100 nghìn tỷ ngôi sao, vì vậy có thể kết luận rằng bộ não của con người phức tạp hơn nhiều so với một thiên hà (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Giao tiếp giữa các tế bào thần kinh: khớp thần kinh

Chức năng não liên quan đến việc truyền thông tin giữa các tế bào thần kinh, việc truyền này được thực hiện thông qua một thủ tục ít nhiều phức tạp gọi là khớp thần kinh.

Các khớp thần kinh có thể là điện hoặc hóa chất. Các khớp thần kinh điện bao gồm việc truyền dòng điện hai chiều trực tiếp giữa hai tế bào thần kinh, trong khi đó trong các khớp thần kinh hóa học lại thiếu các chất trung gian gọi là dẫn truyền thần kinh..

Về cơ bản, khi một tế bào thần kinh giao tiếp với một tế bào thần kinh khác để kích hoạt hoặc ức chế nó, những tác động cuối cùng có thể quan sát được trong hành vi hoặc trong một số quá trình sinh lý là kết quả của sự kích thích và ức chế một số tế bào thần kinh dọc theo mạch thần kinh.

Khớp thần kinh điện

Các khớp thần kinh điện nhanh hơn và đơn giản hơn nhiều so với các hóa chất. Giải thích một cách đơn giản, chúng bao gồm việc truyền các dòng khử cực giữa hai tế bào thần kinh khá gần nhau, gần như được dán lại với nhau. Loại khớp thần kinh này thường không tạo ra những thay đổi dài hạn trong các tế bào thần kinh sau synap.

Các khớp thần kinh này xảy ra trong các tế bào thần kinh có một mối nối chặt chẽ, trong đó các màng gần như được chạm vào, cách nhau một vài 2-4nm. Khoảng cách giữa các nơ-ron rất nhỏ vì các nơ-ron của chúng phải được nối với nhau bởi các kênh được hình thành bởi các protein gọi là con trỏ.

Các kênh được hình thành bởi các liên kết cho phép bên trong của cả hai tế bào thần kinh được giao tiếp. Thông qua các lỗ chân lông này có thể vượt qua các phân tử nhỏ (dưới 1kDa), do đó các khớp thần kinh hóa học có liên quan đến các quá trình giao tiếp trao đổi chất, ngoài giao tiếp điện, thông qua trao đổi các sứ giả thứ hai xảy ra trong khớp thần kinh, như inositoltriphosphate ( IP₃) hoặc adenosine monophosphate tuần hoàn (cAMP).

Các khớp thần kinh điện thường được tạo ra giữa các tế bào thần kinh cùng loại, tuy nhiên, các khớp thần kinh điện cũng có thể được quan sát giữa các tế bào thần kinh thuộc các loại khác nhau hoặc thậm chí giữa các tế bào thần kinh và tế bào hình sao (một loại tế bào thần kinh đệm).

Các khớp thần kinh điện cho phép các nơ-ron giao tiếp một cách nhanh chóng và kết nối nhiều nơ-ron đồng bộ. Nhờ những đặc tính này, chúng tôi có thể thực hiện các quy trình phức tạp đòi hỏi truyền thông tin nhanh chóng, chẳng hạn như các quá trình cảm giác, vận động và nhận thức (chú ý, ghi nhớ, học tập ...).

Khớp thần kinh

Các khớp thần kinh hóa học xảy ra giữa các tế bào thần kinh liền kề, trong đó một yếu tố tiền synap được kết nối, thường là một đầu sợi trục, phát ra tín hiệu và postynaptic, thường được tìm thấy trong soma hoặc đuôi gai, nhận tín hiệu. tín hiệu.

Những tế bào thần kinh này không bị mắc kẹt, có một khoảng trống giữa chúng là một khe hở 20nm được gọi là khe hở tiếp hợp.

Có nhiều loại khớp thần kinh hóa học khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm hình thái của chúng. Theo Gray (1959), các khớp thần kinh hóa học có thể được chia thành hai nhóm.

• Các khớp thần kinh loại I (không đối xứng) Trong các khớp thần kinh này, thành phần tiền synap được hình thành bởi các đầu sợi trục chứa các túi tròn và postynaptic được tìm thấy trong đuôi gai và có mật độ cao các thụ thể sau synap.
• Khớp thần kinh loại II (đối xứng) Trong các khớp thần kinh này, thành phần tiền synap được hình thành bởi các đầu sợi trục có chứa các túi hình bầu dục và các tế bào sau synap có thể được tìm thấy cả trong soma và đuôi gai và có mật độ các thụ thể sau synap mật độ thấp hơn so với các khớp thần kinh loại I. loại khớp thần kinh so với loại I là khe hở tiếp hợp của nó hẹp hơn (khoảng 12nm).

Loại khớp thần kinh phụ thuộc vào các chất dẫn truyền thần kinh liên quan đến nó, do đó các chất dẫn truyền thần kinh kích thích, như glutamate, có liên quan đến các khớp thần kinh loại I, trong khi các chất ức chế, như GABA, sẽ tham gia vào các khớp thần kinh loại II..

Mặc dù điều này không xảy ra trên toàn hệ thống thần kinh, nhưng ở một số khu vực như tủy sống, ligia nigra, hạch nền và colliculi, có các khớp thần kinh GABA-ergic với cấu trúc loại I.

Một cách khác để phân loại các khớp thần kinh là theo các thành phần tiền synap và postynaptic tạo thành chúng. Ví dụ, nếu cả hai thành phần tiền synap là một sợi trục và một thành phần sau synap, một dendrite được gọi là các khớp thần kinh axodendritic, theo cách này chúng ta có thể tìm thấy các khớp thần kinh axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic ...

Loại khớp thần kinh xảy ra thường xuyên nhất trong hệ thần kinh trung ương là loại khớp thần kinh loại I (không đối xứng). Người ta ước tính rằng từ 75-95% các khớp thần kinh của vỏ não là loại I, trong khi chỉ có từ 5 đến 25% là các khớp thần kinh loại II.

Các khớp thần kinh hóa học có thể được tóm tắt đơn giản như sau:

1. Một tiềm năng hành động đạt đến đầu sợi trục, nó mở ra các kênh ion canxi (Ca²⁺) và một dòng các ion được giải phóng vào khe hở tiếp hợp.
2. Dòng ion kích hoạt một quá trình trong đó các túi, chứa đầy chất dẫn truyền thần kinh, liên kết với màng sau synap và mở lỗ chân lông qua đó tất cả các nội dung của nó được giải phóng vào khe hở tiếp hợp..
3. Các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng liên kết với thụ thể postynaptic cụ thể cho chất dẫn truyền thần kinh đó.
4. Sự gắn kết của chất dẫn truyền thần kinh với tế bào thần kinh sau synap điều chỉnh các chức năng của tế bào thần kinh sau synap.

Chất dẫn truyền thần kinh và chất dẫn truyền thần kinh

Khái niệm dẫn truyền thần kinh bao gồm tất cả các chất được giải phóng trong khớp thần kinh hóa học và cho phép giao tiếp thần kinh. Chất dẫn truyền thần kinh đáp ứng các tiêu chí sau:

• Chúng được tổng hợp trong các tế bào thần kinh và có mặt trong các đầu sợi trục.
• Khi một lượng đủ chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng, nó sẽ phát huy tác dụng của nó đối với các tế bào thần kinh lân cận.
• Khi họ đã hoàn thành nhiệm vụ, họ bị loại bỏ thông qua các cơ chế xuống cấp, bất hoạt hoặc thu hồi.

Chất dẫn truyền thần kinh là những chất bổ sung cho hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh bằng cách tăng hoặc giảm tác dụng của chúng. Họ làm điều này bằng cách tham gia các trang web cụ thể trong thụ thể postynaptic.

Có nhiều loại chất dẫn truyền thần kinh, quan trọng nhất là:

• Các axit amin, có thể được kích thích, chẳng hạn như glutamate hoặc các chất ức chế, chẳng hạn như axit-aminobutyric, được gọi là GABA.
• Acetylcholine.
• Catecholamides, như dopamine hoặc noradrenaline
• Indolamines, chẳng hạn như serotonin.
• Neuropeptide.

Tài liệu tham khảo

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Thần kinh và giao tiếp thần kinh. Trong D. Redolar, Khoa học thần kinh nhận thức (trang 27-66). Madrid: Panamericana Y tế.
2. Gary, E. (1959). Các khớp thần kinh axo-somatic và axo-dendritic của vỏ não: một nghiên cứu kính hiển vi điện tử. J.Anat, 93, 420-433.
3. Thực tập sinh, H. (s.f.). Bộ não hoạt động như thế nào? Nguyên tắc chung. Truy cập ngày 1 tháng 7 năm 2016, từ Science for All.