WIE FUNKTIONIERT DAS MENSCHLICHE GEHIRN? - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das Gehirn fungiert als strukturelle und funktionelle Einheit, die hauptsächlich aus zwei Arten von Zellen besteht: Neuronen und Gliazellen. Es wird geschätzt, dass es im gesamten menschlichen Nervensystem etwa 100 Billionen Neuronen und etwa 1.000 Billionen Gliazellen gibt (es gibt zehnmal mehr Gliazellen als Neuronen).

Neuronen sind hochspezialisiert und haben die Aufgabe, Informationen über verschiedene Schaltkreise und Systeme zu empfangen, zu verarbeiten und zu übertragen. Der Informationsübertragungsprozess erfolgt über Synapsen, die elektrisch oder chemisch sein können.

Gliazellen hingegen sind dafür verantwortlich, die innere Umgebung des Gehirns zu regulieren und den Prozess der neuronalen Kommunikation zu erleichtern. Diese Zellen befinden sich im gesamten Nervensystem und bilden seine Struktur. Sie sind an den Entwicklungs- und Bildungsprozessen des Gehirns beteiligt.

In der Vergangenheit wurde angenommen, dass Gliazellen nur die Struktur des Nervensystems bilden, daher der berühmte Mythos, dass wir nur 10% unseres Gehirns verwenden. Aber heute wissen wir, dass es viel komplexere Funktionen erfüllt, zum Beispiel hängen sie mit der Regulation des Immunsystems und den Prozessen der zellulären Plastizität nach einer Verletzung zusammen.

Darüber hinaus sind sie für die ordnungsgemäße Funktion von Neuronen unerlässlich, da sie die neuronale Kommunikation erleichtern und eine wichtige Rolle beim Transport von Nährstoffen zu Neuronen spielen.

Wie Sie sich vorstellen können, ist das menschliche Gehirn beeindruckend komplex. Es wird geschätzt, dass ein erwachsenes menschliches Gehirn zwischen 100 und 500 Billionen Verbindungen enthält und unsere Galaxie etwa 100 Milliarden Sterne hat. Daraus lässt sich schließen, dass das menschliche Gehirn viel komplexer ist als eine Galaxie.

Wie werden Informationen im Gehirn übertragen?

Die Gehirnfunktion besteht aus der Übertragung von Informationen zwischen Neuronen. Diese Übertragung erfolgt durch ein mehr oder weniger komplexes Verfahren, das als Synapsen bezeichnet wird.

Synapsen können elektrisch oder chemisch sein. Elektrische Synapsen bestehen aus der bidirektionalen Übertragung von elektrischem Strom zwischen zwei Neuronen direkt, während chemische Synapsen Intermediäre erfordern, die als Neurotransmitter bezeichnet werden.

Wenn ein Neuron mit einem anderen kommuniziert, um es zu aktivieren oder zu hemmen, sind die endgültigen beobachtbaren Auswirkungen auf das Verhalten oder einen physiologischen Prozess das Ergebnis der Erregung und Hemmung mehrerer Neuronen während eines neuronalen Kreislaufs.

Elektrische Synapsen

Elektrische Synapsen sind erheblich schneller und einfacher als chemische. Auf einfache Weise erklärt, bestehen sie aus der Übertragung depolarisierender Ströme zwischen zwei Neuronen, die ziemlich nahe beieinander liegen und fast zusammenkleben. Diese Art von Synapse führt normalerweise nicht zu langfristigen Veränderungen in postsynaptischen Neuronen.

Diese Synapsen treten in Neuronen auf, die eine enge Verbindung haben, in der sich die Membranen fast berühren, getrennt durch einen knappen Abstand von 2 bis 4 nm. Der Raum zwischen Neuronen ist so klein, weil ihre Neuronen durch Kanäle aus Proteinen, sogenannten Connexinen, miteinander verbunden werden müssen.

Die von den Connexinen gebildeten Kanäle ermöglichen die Kommunikation im Inneren beider Neuronen. Kleine Moleküle (weniger als 1 kDa) können diese Poren passieren, sodass chemische Synapsen neben der elektrischen Kommunikation auch mit Prozessen der Stoffwechselkommunikation zusammenhängen, indem in der Synapse produzierte Second Messenger wie Inositoltriphosphat ausgetauscht werden ( IP ₃ ) oder cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP).

Elektrische Synapsen werden normalerweise zwischen Neuronen des gleichen Typs hergestellt. Elektrische Synapsen können jedoch auch zwischen Neuronen verschiedener Typen oder sogar zwischen Neuronen und Astrozyten (einer Art von Gliazellen) beobachtet werden.

Durch elektrische Synapsen können Neuronen schnell kommunizieren und viele Neuronen können sich synchron verbinden. Dank dieser Eigenschaften sind wir in der Lage, komplexe Prozesse auszuführen, die eine schnelle Informationsübertragung erfordern, wie sensorische, motorische und kognitive Prozesse (Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Lernen …).

Chemische Synapsen

Dieses Bild zeigt das Axon, von dem aus die Neurotransmitter zu den Dendritenrezeptoren freigesetzt werden

Chemische Synapsen treten zwischen benachbarten Neuronen auf, in denen sich ein präsynaptisches Element verbindet, normalerweise ein axonales Terminal, das das Signal aussendet, und einem postsynaptischen Element, das normalerweise im Soma oder in den Dendriten gefunden wird, die das Signal empfangen. Signal.

Diese Neuronen sind nicht gebunden, zwischen ihnen befindet sich ein Abstand von 20 nm, der als synaptische Spalte bezeichnet wird.

Abhängig von ihren morphologischen Eigenschaften gibt es verschiedene Arten chemischer Synapsen. Nach Gray (1959) können chemische Synapsen in zwei Gruppen eingeteilt werden.

Chemische Synapsen können einfach wie folgt zusammengefasst werden:

1. Ein Aktionspotential erreicht das Axonterminal, dies öffnet die Calciumionenkanäle (Ca ²⁺ ) und ein Ionenfluss wird zum synaptischen Spalt freigesetzt.
2. Der Ionenfluss löst einen Prozess aus, bei dem die mit Neurotransmittern gefüllten Vesikel an die postsynaptische Membran binden und eine Pore öffnen, durch die ihr gesamter Inhalt in Richtung der synaptischen Spalte austritt.
3. Die freigesetzten Neurotransmitter binden an den für diesen Neurotransmitter spezifischen postsynaptischen Rezeptor.
4. Die Bindung des Neurotransmitters an das postsynaptische Neuron reguliert die Funktionen des postsynaptischen Neurons.

Arten chemischer Synapsen

Chemische Synapsen vom Typ I (asymmetrisch)

In diesen Synapsen wird die präsynaptische Komponente durch axonale Terminals gebildet, die abgerundete Vesikel enthalten, und die postsynaptische Komponente befindet sich in den Dendriten, und es gibt eine hohe Dichte an postsynaptischen Rezeptoren.

Die Art der Synapse hängt von den beteiligten Neurotransmittern ab, so dass exzitatorische Neurotransmitter wie Glutamat an Typ I-Synapsen beteiligt sind, während inhibitorische Neurotransmitter wie GABA an Typ II-Synapsen wirken.

Obwohl dies nicht im gesamten Nervensystem auftritt, gibt es in einigen Bereichen wie dem Rückenmark, der Substantia nigra, den Basalganglien und den Kollikuli GABA-ergische Synapsen mit einer Typ I-Struktur.

Chemische Synapsen vom Typ II (symmetrisch)

In diesen Synapsen wird die präsynaptische Komponente durch axonale Terminals gebildet, die ovale Vesikel enthalten, und die postsynaptische Komponente befindet sich sowohl im Soma als auch in den Dendriten, und es gibt eine geringere Dichte an postsynaptischen Rezeptoren als in Synapsen vom Typ I.

Andere Unterschiede dieser Art von Synapse in Bezug auf Typ I bestehen darin, dass ihre synaptische Spalte enger ist (ungefähr 12 nm).

Eine andere Möglichkeit, Synapsen zu klassifizieren, besteht in den präsynaptischen und postsynaptischen Komponenten, aus denen sie bestehen. Wenn beispielsweise die präsynaptische Komponente ein Axon und die postsynaptische Komponente ein Dendrit ist, werden sie als axodendritische Synapsen bezeichnet. Auf diese Weise können wir axoaxonische, axosomatische, dendroaxonische, dendrodendritische Synapsen finden …

Die Art der Synapse, die im Zentralnervensystem am häufigsten auftritt, sind axospinöse (asymmetrische) Synapsen vom Typ I. Es wird geschätzt, dass zwischen 75 und 95% der Synapsen in der Großhirnrinde vom Typ I sind, während nur zwischen 5 und 25% Synapsen vom Typ II sind.

Neurotransmitter und Neuromodulatoren

Das Konzept des Neurotransmitters umfasst alle Substanzen, die an der chemischen Synapse freigesetzt werden und die neuronale Kommunikation ermöglichen. Neurotransmitter erfüllen folgende Kriterien:

• Sie werden in Neuronen synthetisiert und sind an axonalen Terminals vorhanden.
• Wenn eine ausreichende Menge des Neurotransmitters freigesetzt wird, übt er seine Wirkung auf benachbarte Neuronen aus.
• Wenn sie ihre Aufgabe beendet haben, werden sie durch Abbau-, Inaktivierungs- oder Wiederaufnahmemechanismen eliminiert.

Neuromodulatoren sind Substanzen, die die Wirkung von Neurotransmittern ergänzen, indem sie ihre Wirkung erhöhen oder verringern. Sie tun dies, indem sie an bestimmte Stellen innerhalb des postsynaptischen Rezeptors binden.

Es gibt zahlreiche Arten von Neurotransmittern, von denen die wichtigsten sind:

• Aminosäuren, die anregend sein können, wie Glutamat, oder Inhibitoren, wie γ-Aminobuttersäure, besser bekannt als GABA.
• Acetylcholin.
• Katechollamide wie Dopamin oder Noradrenalin
• Indolamine wie Serotonin.
• Neuropeptide.

Verweise

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D. & Valero, A. (2014). Neuronen und neuronale Kommunikation. In D. Redolar, Cognitive Neuroscience (S. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axosomatische und axodendritische Synapse der Großhirnrinde: eine elektronenmikroskopische Untersuchung. J. Anat, 93, 420 & ndash; 433.
3. Pasantes, H. (nd). Wie funktioniert das Gehirn? Allgemeine Grundsätze. Abgerufen am 1. Juli 2016 von Science for all.