인간의 두뇌는 어떻게 작동합니까?

뇌는 주로 두 종류의 세포로 구성된 구조적 및 기능적 단위로서 기능합니다 : 신경 세포와 신경 교세포. 전체 인간 신경계에는 약 1 천억 개의 뉴런이 있고, 뉴런보다 10 배 많은 신경 교세포가 있다고 추정됩니다..

뉴런은 고도로 전문화되어 있으며 그 기능은 여러 회로와 시스템을 통해 정보를 수신, 처리 및 전송하는 것입니다. 정보를 전송하는 과정은 전기 또는 화학적 인 시냅스를 통해 수행됩니다..

반면에 신경아 교세포는 뇌의 내부 환경을 조절하고 신경 전달 과정을 촉진합니다. 이 세포들은 구조화되어 있으면 뇌의 발달과 형성 과정에 관여하여 신경계 형성 전반에 걸쳐 배열됩니다.

이전에 신경 교세포는 신경계의 구조만을 형성했기 때문에 우리가 단지 뇌의 10 %만을 사용한다는 유명한 신화라고 생각했습니다. 그러나 오늘날 우리는 훨씬 더 복잡한 기능을 수행한다는 것을 알고 있습니다. 예를 들어, 상해를 입은 후 면역계와 세포 소성 과정의 조절과 관련됩니다..

또한 뉴런의 통신을 원활하게하고 뉴런에 영양분을 운반하는 데 중요한 역할을하기 때문에 뉴런이 올바르게 기능하는 데 필수적입니다..

추측 할 수 있듯이 인간의 두뇌는 인상적으로 복잡합니다. 성인 인간의 뇌는 연결의 100 ~ 500 조를 포함하고있는 것으로 추정하고 우리 은하는 약 100 조 별이있다, 그래서 인간의 뇌는 (가르시아 누네즈, 산틴, Redolar 은하보다 훨씬 더 복잡하다는 결론을 내릴 수있다 & Valero, 2014).

뉴런 사이의 통신 : 시냅스

뇌 기능은 뉴런 사이의 정보 전달을 포함하며,이 전달은 시냅스라고하는 다소 복잡한 과정을 통해 이루어집니다.

시냅스는 전기적 또는 화학적 일 수 있습니다. 전기 시냅스는 두 뉴런 사이의 전류를 양방향으로 직접 전달하는 반면, 화학 시냅스에서는 신경 전달 물질이라고 불리는 중개자가 부족합니다..

기본적으로 뉴런이 다른 뉴런과 통신하여 그것을 활성화 또는 억제 할 때, 행동 또는 일부 생리적 과정에서 관찰되는 최종 효과는 신경 회로를 따라 여러 뉴런의 여기 및 억제의 결과입니다.

전기 시냅스

전기 시냅스는 화학적 시냅스보다 훨씬 빠르고 간단합니다. 간단한 방법으로 설명하면, 서로 가까이 붙어있는 거의 가까운 두 개의 뉴런 사이의 전류를 소실시키는 것입니다. 이러한 유형의 시냅스는 대개 시냅스 후 뉴런에서 장기적인 변화를 일으키지 않습니다.

이 시냅스는 멤브레인이 거의 접촉되고 몇 2-4nm 정도 떨어져있는 단단한 접합부가있는 뉴런에서 발생합니다. 뉴런 사이의 공간은 뉴런이 connexins라고하는 단백질에 의해 형성되는 채널에 의해 연결되어야하기 때문에 매우 작습니다.

connexins에 의해 형성된 채널은 양쪽 뉴런의 내부가 통신 할 수있게합니다. 이들 구멍을 통해 (예를 들면 이노시톨 포스페이트 등의 시냅스에서 발생 제 메신저의 교환을 통해, 작은 화학적 시냅스을 (1보다 kDa의) 분자는 전기 통신 이외의 통신 대사 과정에 관련된 통과 할 IP₃) 또는 사이 클릭 아데노신 모노 포스페이트 (cAMP).

전기 시냅스는 보통 동일한 유형의 뉴런 사이에서 만들어 지지만 전기 시냅스는 여러 유형의 뉴런 사이 또는 뉴런과 성상 세포 (신경아 교세포의 한 유형) 사이에서도 관찰 될 수 있습니다..

전기 시냅스는 뉴런이 빠른 방식으로 통신하고 많은 뉴런을 동 기적으로 연결하게합니다. 이러한 속성 덕분에 우리는 감각, 운동 및인지 과정 (주의력, 기억력, 학습력 ...)과 같은 정보의 신속한 전달을 필요로하는 복잡한 과정을 수행 할 수 있습니다..

화학 시냅스

화학적 시냅스 일반적 축삭 단자를 연결하는 시냅스 전 뉴런 소자에 인접 사이에서 발생되는 신호를, 통상 소마 또는 수상 돌기 수용되어있는 시냅스 신호.

이 뉴런들은 붙어 있지 않고, 시냅스 틈 (synaptic cleft)이라 불리는 20 나노 미터의 공간이있다..

형태 론적 특성에 따라 화학적 시냅스의 종류가 있습니다. Gray (1959)에 따르면, 화학 시냅스는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

• 타입 I 화학 시냅스 (비대칭) 이들 시냅스에서 시냅스 전 성분은 둥근 소포를 함유하는 축삭 말단에 의해 형성되고, 시냅스 후 (postsynaptic)는 수상 돌기에서 발견되며 시냅스 후 수용체의 높은 밀도가있다.
• 유형 II 화학 시냅스 (대칭) 이 시냅스에서 시냅스 소포 성분 타원형과 시냅스를 포함한 축삭 단말기들에 의해 형성된다 소마 및 수지상이 유형의 차이 I. 기타의 시냅스에서 시냅스 수용체의 감소 된 밀도 모두에서 발견 될 수있다 유형 I에 비해 시냅스의 유형은 그것의 시냅스 틈이 더 좁다는 것입니다 (약 12nm).

시냅스의 타입은 타입 II 억제 성 신경 전달 물질로서 작용하면서 GABA I는, 예컨대 글루타메이트와 같은 흥분성 신경 전달 물질이다되도록 시냅스 관련된 유형에서,이에 관련된 신경 전달 물질에 의존.

이것이 신경계 전반에 걸쳐 발생하지는 않지만 척수, substantia nigra, basal ganglia 및 colliculi와 같은 일부 영역에서는 I 형 구조의 GABA-ergic synapses가 있습니다.

시냅스를 분류하는 또 다른 방법은 시냅스를 구성하는 시냅스 전 및 시냅스 후 성분에 따른 것입니다. 예를 들어, 두 경우 시냅스 구성 요소가 축삭과 수상 돌기 따라서 axoaxónicas 시냅스를 찾을 수 있습니다 axodendríticas 시냅스 시냅스라고하고, axosomatic는 dendroaxónicas는 dendrodendríticas ...

중추 신경계에서 가장 자주 발생하는 시냅스 유형은 유형 I (비대칭) 축색 성 시냅스입니다. 대뇌 피질의 시냅스의 75-95 %가 I 형이고 5-25 %만이 II 형 시냅스라고 추정된다.

화학적 시냅스는 다음과 같이 간단히 요약 할 수 있습니다.

1. 행동 전위가 축삭 종말에 도달하고 칼슘 이온 채널 (Ca²⁺) 이온의 흐름은 시냅스 틈새로 방출된다.
2. 이온의 흐름은 신경 전달 물질로 가득 찬 소포가 시냅스 후 막에 결합하고 그 모든 내용물이 시냅스 틈으로 방출되는 구멍을 열어주는 과정을 촉발시킵니다..
3. 방출 된 신경 전달 물질은 그 신경 전달 물질에 대한 특정 시냅스 후 수용체에 결합한다.
4. 시냅스 후 뉴런에 대한 신경 전달 물질의 결합은 시냅스 후 뉴런의 기능을 조절한다.

신경 전달 물질 및 신경 조절 물질

신경 전달 물질의 개념은 화학 시냅스에서 방출되어 신경 전달을 허용하는 모든 물질을 포함합니다. 신경 전달 물질은 다음 기준을 충족합니다.

• 그들은 뉴런 내에서 합성되어 축삭 종말에 존재한다.
• 충분한 양의 신경 전달 물질이 방출되면 인접 뉴런에 미치는 영향을 발휘합니다.
• 그들이 과제를 완료하면 그들은 분해, 불 활성화 또는 회복의 메커니즘을 통해 제거된다.

Neuromodulators는 신경 전달 물질의 효과를 증가 시키거나 감소시켜 신경 전달 물질의 작용을 보완하는 물질입니다. 이들은 시냅스 후 수용체 내의 특정 부위에 결합함으로써이를 수행한다.

수많은 종류의 신경 전달 물질이 있으며, 가장 중요한 것은 다음과 같습니다.

• 글루타메이트와 같은 흥분성 일 수있는 아미노산, 또는 GABA로 더 잘 알려진 γ- 아미노 부티르산과 같은 억제제.
• 아세틸 콜린.
• 도파민 또는 노르 아드레날린과 같은 카테 콜 아미드
• 세로토닌과 같은 Indolamines.
• 신경 펩타이드.

참고 문헌

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., Valero, A. (2014). 뉴런과 신경 전달. D. Redolar, 인지 신경 과학 (27 ~ 66 쪽). 마드리드 : Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). 대뇌 피질의 Axo-somatic 및 axo-dendritic synapsis : 전자 현미경 연구. J.Anat, 93, 420-433.
3. 인턴, H. (s.f.). 두뇌는 어떻게 작동합니까? 일반 원칙. 2016 년 7 월 1 일에 검색, Science for All에서.