สมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร? - ไซโค

สมองทำหน้าที่เป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่ประกอบด้วยเซลล์สองประเภทส่วนใหญ่คือเซลล์ประสาทและเซลล์ glial คาดว่ามีเซลล์ประสาทประมาณ 100 ล้านล้านเซลล์ในระบบประสาททั้งหมดของมนุษย์และเซลล์ glial ประมาณ 1,000 ล้านล้านเซลล์ (มีเซลล์ glial มากกว่าเซลล์ประสาท 10 เท่า)

เซลล์ประสาทมีความเชี่ยวชาญสูงและมีหน้าที่ในการรับประมวลผลและส่งข้อมูลผ่านวงจรและระบบต่างๆ ขั้นตอนการส่งข้อมูลจะดำเนินการผ่านทางไซแนปส์ซึ่งอาจเป็นไฟฟ้าหรือสารเคมี

ในทางกลับกันเซลล์ Glial มีหน้าที่ควบคุมสภาพแวดล้อมภายในของสมองและอำนวยความสะดวกในกระบวนการสื่อสารของเซลล์ประสาท เซลล์เหล่านี้พบได้ทั่วระบบประสาทที่สร้างโครงสร้างและมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการพัฒนาและการสร้างสมอง

ในอดีตมีความคิดว่าเซลล์ glial ก่อตัวเป็นโครงสร้างของระบบประสาทเท่านั้นดังนั้นตำนานอันโด่งดังที่เราใช้สมองเพียง 10% แต่วันนี้เรารู้แล้วว่ามันตอบสนองการทำงานที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นเกี่ยวข้องกับการควบคุมระบบภูมิคุ้มกันและกระบวนการสร้างความเป็นพลาสติกของเซลล์หลังจากได้รับบาดเจ็บ

นอกจากนี้ยังมีความจำเป็นสำหรับเซลล์ประสาทในการทำงานอย่างถูกต้องเนื่องจากช่วยอำนวยความสะดวกในการสื่อสารของเซลล์ประสาทและมีบทบาทสำคัญในการขนส่งสารอาหารไปยังเซลล์ประสาท

อย่างที่คุณเดาได้ว่าสมองของมนุษย์มีความซับซ้อนอย่างน่าประทับใจ คาดว่าสมองของมนุษย์ที่โตเต็มวัยมีการเชื่อมต่อระหว่าง 100 ถึง 500 ล้านล้านและกาแลคซีของเรามีดาวประมาณ 1 แสนล้านดวงดังนั้นจึงสรุปได้ว่าสมองของมนุษย์ซับซ้อนกว่ากาแลคซีมาก

ข้อมูลถูกส่งไปยังสมองอย่างไร?

การทำงานของสมองประกอบด้วยการส่งข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทการส่งผ่านนี้ดำเนินการผ่านขั้นตอนที่ซับซ้อนไม่มากก็น้อยที่เรียกว่าไซแนปส์

ไซแนปส์อาจเป็นไฟฟ้าหรือเคมี ไซแนปส์ไฟฟ้าประกอบด้วยการส่งกระแสไฟฟ้าแบบสองทิศทางระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์โดยตรงในขณะที่ไซแนปส์ทางเคมีต้องการตัวกลางที่เรียกว่าสารสื่อประสาท

ในที่สุดเมื่อเซลล์ประสาทหนึ่งสื่อสารกับอีกเซลล์หนึ่งมันจะกระตุ้นหรือยับยั้งมันผลสุดท้ายที่สังเกตได้ต่อพฤติกรรมหรือกระบวนการทางสรีรวิทยาบางอย่างเป็นผลมาจากการกระตุ้นและการยับยั้งเซลล์ประสาทหลายเซลล์ตลอดวงจรเซลล์ประสาท

ไซแนปส์ไฟฟ้า

ไซแนปส์ไฟฟ้านั้นเร็วและง่ายกว่าสารเคมีมาก อธิบายอย่างง่าย ๆ คือประกอบด้วยการส่งกระแสดีโพลาไรซ์ระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์ที่ค่อนข้างใกล้ชิดเกือบติดกัน ไซแนปส์ประเภทนี้มักไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในเซลล์ประสาทโพสซิแนปติก

ซิแนปส์เหล่านี้เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่มีทางแยกที่แน่นซึ่งเยื่อหุ้มเกือบจะสัมผัสกันโดยคั่นด้วย 2-4 นาโนเมตร ช่องว่างระหว่างเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กมากเนื่องจากเซลล์ประสาทต้องเชื่อมต่อกันผ่านช่องทางที่ทำจากโปรตีนที่เรียกว่าคอนเน็กซิน

ช่องทางที่เกิดจากคอนเน็กซินช่วยให้ภายในเซลล์ประสาททั้งสองสื่อสารกันได้ โมเลกุลขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1kDa) สามารถผ่านรูพรุนเหล่านี้ได้ดังนั้นไซแนปส์ทางเคมีจึงเกี่ยวข้องกับกระบวนการสื่อสารเมตาบอลิซึมนอกเหนือจากการสื่อสารทางไฟฟ้าผ่านการแลกเปลี่ยนสารตัวที่สองที่ผลิตในไซแนปส์เช่นอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต ( IP ₃ ) หรือไซคลิกอะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต (cAMP)

ไซแนปส์ไฟฟ้ามักเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ประสาทชนิดเดียวกันอย่างไรก็ตามยังสามารถสังเกตเห็นไซแนปส์ไฟฟ้าระหว่างเซลล์ประสาทประเภทต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งระหว่างเซลล์ประสาทและแอสโตรไซต์ (เซลล์ glial ชนิดหนึ่ง)

ไซแนปส์ไฟฟ้าช่วยให้เซลล์ประสาทสามารถสื่อสารได้อย่างรวดเร็วและเซลล์ประสาทจำนวนมากสามารถเชื่อมต่อแบบซิงโครนัสได้ ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เราสามารถดำเนินกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งต้องการการส่งผ่านข้อมูลอย่างรวดเร็วเช่นกระบวนการทางประสาทสัมผัสมอเตอร์และความรู้ความเข้าใจ (ความสนใจความจำการเรียนรู้ … )

ไซแนปส์เคมี

ภาพนี้แสดงแอกซอนจากจุดที่สารสื่อประสาทถูกปล่อยไปยังตัวรับเดนไดรต์

ไซแนปส์เคมีเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกันซึ่งองค์ประกอบ presynaptic เชื่อมต่อกันโดยปกติจะเป็นขั้วแอกโซนัลซึ่งปล่อยสัญญาณและโพสต์ซินแนปติกอื่นซึ่งมักจะอยู่ในโสมหรือในเดนไดรต์ซึ่งรับสัญญาณ สัญญาณ.

เซลล์ประสาทเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อมีช่องว่างระหว่างพวกมัน 20 นาโนเมตรหนึ่งเรียกว่าซินแนปติกแหว่ง

ไซแนปส์เคมีมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยา ตามที่ Grey (1959) ไซแนปส์เคมีสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม

การประสานทางเคมีสามารถสรุปได้ดังนี้:

ศักยภาพในการกระทำไปถึงขั้วแอกซอนซึ่งจะเปิดช่องแคลเซียมไอออน (Ca ²⁺ ) และการไหลของไอออนจะถูกปล่อยไปที่ช่องว่างซิแนปติก
การไหลของไอออนก่อให้เกิดกระบวนการที่ถุงน้ำซึ่งเต็มไปด้วยสารสื่อประสาทจับกับเมมเบรนโพสซินแนปติกและเปิดรูขุมขนที่เนื้อหาทั้งหมดจะออกไปสู่ช่องว่างระหว่างซินแนปติก
สารสื่อประสาทที่ปล่อยออกมาจะจับกับตัวรับโพสซินแนปติกที่เฉพาะเจาะจงสำหรับสารสื่อประสาทนั้น
ความผูกพันของสารสื่อประสาทกับเซลล์ประสาทโพสซินแนปติกควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทโพสซิแนปติก

ประเภทของสารเคมี

ไซแนปส์ทางเคมีประเภทที่ 1 (ไม่สมมาตร)

ในไซแนปส์เหล่านี้ส่วนประกอบพรีซิแนปติกประกอบด้วยเทอร์มินัลแอกโซนัลที่มีถุงกลมและส่วนประกอบโพสซิแนปติกพบได้ในเดนไดรต์และมีตัวรับโพสซิแนปติกที่มีความหนาแน่นสูง

ประเภทของไซแนปส์ขึ้นอยู่กับสารสื่อประสาทที่เกี่ยวข้องเพื่อให้สารสื่อประสาทที่กระตุ้นเช่นกลูตาเมตมีส่วนเกี่ยวข้องกับไซแนปส์ประเภทที่ 1 ในขณะที่สารสื่อประสาทที่ยับยั้งเช่น GABA ทำหน้าที่ในประเภท II

แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นทั่วทั้งระบบประสาทในบางพื้นที่เช่นไขสันหลังคอนสเตียนิกราฐานปมประสาทและ colliculi มี GABA-ergic synapses ที่มีโครงสร้างประเภท I

ไซแนปส์เคมีประเภท II (สมมาตร)

ในไซแนปส์เหล่านี้ส่วนประกอบ presynaptic ถูกสร้างขึ้นโดยขั้วแอกโซนัลที่มีถุงรูปไข่และส่วนประกอบโพสซิแนปติกสามารถพบได้ทั้งในโสมและในเดนไดรต์และมีความหนาแน่นของตัวรับโพสซิแนปติกต่ำกว่าไซแนปประเภทที่ 1

ความแตกต่างอื่น ๆ ของไซแนปส์ประเภทนี้เมื่อเทียบกับประเภท I คือช่องว่างแบบซิแนปติกนั้นแคบกว่า (ประมาณ 12 นาโนเมตรโดยประมาณ)

อีกวิธีหนึ่งในการจัดประเภทของซินแนปส์คือตามส่วนประกอบของพรีซิแนปติกและโพสต์ซินแนปติกที่สร้างขึ้น ตัวอย่างเช่นถ้าส่วนประกอบ presynaptic เป็นแอกซอนและองค์ประกอบ postsynaptic เป็นเดนไดรต์จะเรียกว่า axodendritic synapses ด้วยวิธีนี้เราสามารถค้นหา axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses …

ประเภทของไซแนปส์ที่เกิดขึ้นบ่อยที่สุดในระบบประสาทส่วนกลางคือไซแนปส์ชนิดที่ 1 (ไม่สมมาตร) ประมาณว่าระหว่าง 75-95% ของซินแนปส์ในเปลือกสมองเป็นประเภทที่ 1 ในขณะที่มีเพียง 5 ถึง 25% เท่านั้นที่เป็นซิแนปส์ประเภท II

สารสื่อประสาทและสารสื่อประสาท

แนวคิดของสารสื่อประสาทรวมถึงสารทั้งหมดที่ปล่อยออกมาที่ไซแนปส์ทางเคมีและอนุญาตให้มีการสื่อสารของเซลล์ประสาท สารสื่อประสาทตรงตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

พวกมันถูกสังเคราะห์ภายในเซลล์ประสาทและมีอยู่ที่ขั้วแอกโซนัล
เมื่อสารสื่อประสาทถูกปล่อยออกมาในปริมาณที่เพียงพอจะมีผลต่อเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกัน
เมื่อพวกเขาเสร็จสิ้นภารกิจพวกเขาจะถูกกำจัดโดยกลไกการย่อยสลายการปิดใช้งานหรือการนำกลับมาใช้ใหม่

Neuromodulators เป็นสารที่เสริมการทำงานของสารสื่อประสาทโดยการเพิ่มหรือลดผลกระทบ โดยเชื่อมโยงกับไซต์เฉพาะภายในตัวรับ postynaptic

สารสื่อประสาทมีหลายประเภทที่สำคัญที่สุด ได้แก่ :

กรดอะมิโนซึ่งสามารถกระตุ้นได้เช่นกลูตาเมตหรือสารยับยั้งเช่นกรดγ-aminobutyric หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ GABA
acetylcholine
Catechollamides เช่น dopamine หรือ norepinephrine
อินโดลามีนเช่นเซโรโทนิน
neuropeptides

อ้างอิง

García, R. , Núñez, Santín, L. , Redolar, D. , & Valero, A. (2014). เซลล์ประสาทและการสื่อสารของระบบประสาท ใน D. Redolar, Cognitive Neuroscience (หน้า 27-66) มาดริด: Panamerican Medical
แกรี่อี. (2502). Axo-somatic และ axo-dendritic synapsis ของเปลือกสมอง: การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ญ. อณัฐ, 93, 420-433.
Pasantes, H. (nd). สมองทำงานอย่างไร? หลักการทั่วไป. สืบค้นเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม 2016 จาก Science for all.

สมองของมนุษย์ทำงานอย่างไร? - ไซโค - 2026