HOE WERKT HET MENSELIJK BREIN? - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

De hersenen functioneren als een structurele en functionele eenheid die hoofdzakelijk uit twee soorten cellen bestaat: neuronen en gliacellen. Er wordt geschat dat er ongeveer 100 biljoen neuronen in het gehele menselijke zenuwstelsel en ongeveer 1.000 biljoen gliacellen zijn (er zijn 10 keer meer gliacellen dan neuronen).

Neuronen zijn zeer gespecialiseerd en hun functies zijn het ontvangen, verwerken en verzenden van informatie via verschillende circuits en systemen. Het proces van het verzenden van informatie wordt uitgevoerd via synapsen, die elektrisch of chemisch kunnen zijn.

Gliacellen daarentegen zijn verantwoordelijk voor het reguleren van de interne omgeving van de hersenen en het vergemakkelijken van het proces van neuronale communicatie. Deze cellen worden door het hele zenuwstelsel aangetroffen en vormen de structuur ervan en zijn betrokken bij de ontwikkelings- en vormingsprocessen van de hersenen.

In het verleden werd gedacht dat gliacellen alleen de structuur van het zenuwstelsel vormden, vandaar de beroemde mythe dat we maar 10% van onze hersenen gebruiken. Maar tegenwoordig weten we dat het veel complexere functies vervult, ze houden bijvoorbeeld verband met de regulatie van het immuunsysteem en de processen van cellulaire plasticiteit na een blessure.

Bovendien zijn ze essentieel voor het goed functioneren van neuronen, aangezien ze neuronale communicatie vergemakkelijken en een belangrijke rol spelen bij het transport van voedingsstoffen naar neuronen.

Zoals je kunt raden, is het menselijk brein indrukwekkend complex. Geschat wordt dat een volwassen menselijk brein tussen de 100 en 500 biljoen verbindingen bevat en dat onze melkweg ongeveer 100 miljard sterren heeft, dus kan worden geconcludeerd dat het menselijk brein veel complexer is dan een melkwegstelsel.

Hoe wordt informatie in de hersenen overgedragen?

De hersenfunctie bestaat uit de overdracht van informatie tussen neuronen, deze overdracht vindt plaats via een min of meer complexe procedure die synapsen wordt genoemd.

Synapsen kunnen elektrisch of chemisch zijn. Elektrische synapsen bestaan ​​uit de bidirectionele transmissie van elektrische stroom tussen twee neuronen rechtstreeks, terwijl chemische synapsen tussenpersonen vereisen die neurotransmitters worden genoemd.

Uiteindelijk, wanneer een neuron met een ander communiceert, doet het dit om het te activeren of te remmen, de uiteindelijk waarneembare effecten op gedrag of op een of ander fysiologisch proces zijn het resultaat van excitatie en remming van verschillende neuronen door een neuronaal circuit.

Elektrische synapsen

Elektrische synapsen zijn aanzienlijk sneller en gemakkelijker dan chemische. Eenvoudig uitgelegd, bestaan ​​ze uit de overdracht van depolariserende stromen tussen twee neuronen die vrij dichtbij zijn, bijna aan elkaar plakken. Dit type synaps veroorzaakt gewoonlijk geen langetermijnveranderingen in postsynaptische neuronen.

Deze synapsen komen voor in neuronen die een nauwe overgang hebben, waarin de membranen elkaar bijna raken, gescheiden door een kleine 2-4 nm. De ruimte tussen neuronen is zo klein omdat hun neuronen samen moeten komen via kanalen die zijn gemaakt van eiwitten die connexines worden genoemd.

De kanalen die door de connexines worden gevormd, laten het interieur van beide neuronen communiceren. Kleine moleculen (minder dan 1 kDa) kunnen door deze poriën gaan, dus chemische synapsen zijn gerelateerd aan metabolische communicatieprocessen, naast elektrische communicatie, door de uitwisseling van tweede boodschappers die in de synaps worden geproduceerd, zoals inositoltrifosfaat ( IP ₃ ) of cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP).

Elektrische synapsen worden meestal gemaakt tussen neuronen van hetzelfde type, maar elektrische synapsen kunnen ook worden waargenomen tussen neuronen van verschillende typen of zelfs tussen neuronen en astrocyten (een soort gliacellen).

Elektrische synapsen zorgen ervoor dat neuronen snel kunnen communiceren en dat veel neuronen synchroon kunnen verbinden. Dankzij deze eigenschappen zijn we in staat complexe processen uit te voeren die een snelle overdracht van informatie vereisen, zoals sensorische, motorische en cognitieve processen (aandacht, geheugen, leren …).

Chemische synapsen

Deze afbeelding toont het axon van waaruit de neurotransmitters worden vrijgegeven naar de dendrietreceptoren

Chemische synapsen komen voor tussen aangrenzende neuronen waarin een presynaptisch element is verbonden, meestal een axonale terminal, die het signaal uitzendt, en een postsynaptisch element, dat meestal wordt aangetroffen in het soma of dendrieten, dat het signaal ontvangt. signaal.

Deze neuronen zijn niet gehecht, er is een ruimte tussen hen van een 20nm genaamd de synaptische spleet.

Er zijn verschillende soorten chemische synapsen, afhankelijk van hun morfologische kenmerken. Volgens Gray (1959) kunnen chemische synapsen in twee groepen worden verdeeld.

Chemische synapsen kunnen eenvoudig als volgt worden samengevat:

1. Een actiepotentiaal bereikt het axon-uiteinde, dit opent de calciumionenkanalen (Ca ²⁺ ) en een stroom ionen wordt vrijgegeven naar de synaptische spleet.
2. De stroom van ionen zet een proces op gang waarbij de blaasjes, vol met neurotransmitters, binden aan het postsynaptische membraan en een porie openen waardoor al hun inhoud naar de synaptische spleet gaat.
3. De vrijgekomen neurotransmitters binden zich aan de postsynaptische receptor die specifiek is voor die neurotransmitter.
4. De binding van de neurotransmitter aan het postsynaptische neuron reguleert de functies van het postsynaptische neuron.

Soorten chemische synapsen

Type I chemische synapsen (asymmetrisch)

In deze synapsen bestaat de presynaptische component uit axonale uiteinden die ronde blaasjes bevatten en de postsynaptische component wordt aangetroffen in de dendrieten en er is een hoge dichtheid aan postsynaptische receptoren.

Het type synaps hangt af van de betrokken neurotransmitters, dus exciterende neurotransmitters, zoals glutamaat, zijn betrokken bij type I-synapsen, terwijl remmende neurotransmitters, zoals GABA, werken in type II-synapsen.

Hoewel dit niet overal in het zenuwstelsel voorkomt, zijn er in sommige gebieden, zoals het ruggenmerg, substantia nigra, basale ganglia en colliculi, GABA-ergische synapsen met een type I-structuur.

Type II chemische synapsen (symmetrisch)

In deze synapsen wordt de presynaptische component gevormd door axonale uiteinden die ovale blaasjes bevatten en de postsynaptische component kan zowel in de soma als in de dendrieten worden aangetroffen en er is een lagere dichtheid van postsynaptische receptoren dan in type I synapsen.

Andere verschillen van dit type synaps met betrekking tot type I is dat de synaptische spleet smaller is (ongeveer 12 nm ongeveer).

Een andere manier om synapsen te classificeren is volgens de presynaptische en postsynaptische componenten waaruit ze bestaan. Als de presynaptische component bijvoorbeeld een axon is en de postsynaptische component een dendriet, worden ze axodendritische synapsen genoemd. Op deze manier kunnen we axoaxonische, axosomatische, dendroaxonische, dendrodendritische synapsen vinden …

Het type synaps dat het meest voorkomt in het centrale zenuwstelsel zijn axospinale type I (asymmetrische) synapsen. Geschat wordt dat tussen 75-95% van de synapsen in de hersenschors type I zijn, terwijl slechts tussen de 5 en 25% type II-synapsen zijn.

Neurotransmitters en neuromodulatoren

Het concept van neurotransmitter omvat alle stoffen die vrijkomen bij de chemische synaps en die neuronale communicatie mogelijk maken. Neurotransmitters voldoen aan de volgende criteria:

• Ze worden gesynthetiseerd in neuronen en zijn aanwezig op axonale terminals.
• Wanneer een voldoende hoeveelheid van de neurotransmitter wordt vrijgegeven, oefent het zijn effecten uit op aangrenzende neuronen.
• Wanneer ze hun taak hebben voltooid, worden ze geëlimineerd door degradatie-, inactivering- of heropnameremechanismen.

Neuromodulatoren zijn stoffen die de werking van neurotransmitters aanvullen door hun effect te vergroten of te verkleinen. Ze doen dit door zich te binden aan specifieke plaatsen binnen de postsynaptische receptor.

Er zijn talloze soorten neurotransmitters, waarvan de belangrijkste zijn:

• Aminozuren, die prikkelend kunnen zijn, zoals glutamaat, of remmers, zoals γ-aminoboterzuur, beter bekend als GABA.
• Acetylcholine.
• Catechollamiden, zoals dopamine of norepinefrine
• Indolamines, zoals serotonine.
• Neuropeptiden.

Referenties

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuronen en neurale communicatie. In D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axosomatische en axo-dendritische synapsis van de hersenschors: een elektronenmicroscoopstudie. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (zd). Hoe werken de hersenen? Algemene principes. Opgehaald op 1 juli 2016 vanuit Science for all.