BAGAIMANA OTAK MANUSIA BERFUNGSI? - NEUROPSIKOLOGI - 2026

Otak berfungsi sebagai unit struktur dan fungsional yang terdiri terutamanya dari dua jenis sel: neuron dan sel glial. Dianggarkan terdapat kira-kira 100 trilion neuron di seluruh sistem saraf manusia dan kira-kira 1,000 trilion sel glial (terdapat sel glial 10 kali lebih banyak daripada neuron).

Neuron sangat khusus dan fungsinya adalah untuk menerima, memproses dan menghantar maklumat melalui rangkaian dan sistem yang berbeza. Proses penghantaran maklumat dilakukan melalui sinapsis, yang boleh menjadi elektrik atau kimia.

Sel glial, dari pihaknya, bertanggungjawab untuk mengatur persekitaran dalaman otak dan memfasilitasi proses komunikasi neuron. Sel-sel ini terdapat di seluruh sistem saraf yang membentuk strukturnya dan terlibat dalam proses perkembangan dan pembentukan otak.

Pada masa lalu difikirkan bahawa sel glial hanya membentuk struktur sistem saraf, oleh itu mitos terkenal bahawa kita hanya menggunakan 10% otak kita. Tetapi hari ini kita tahu bahawa ia memenuhi fungsi yang jauh lebih kompleks, misalnya, ia berkaitan dengan pengaturan sistem kekebalan tubuh dan proses keplastikan selular setelah mengalami cedera.

Selain itu, mereka sangat penting agar neuron berfungsi dengan baik, kerana ia memudahkan komunikasi neuron dan memainkan peranan penting dalam pengangkutan nutrien ke neuron.

Seperti yang anda duga, otak manusia sangat kompleks. Dianggarkan bahawa otak manusia dewasa mengandungi antara 100 dan 500 trilion sambungan dan galaksi kita mempunyai kira-kira 100 bilion bintang, jadi dapat disimpulkan bahawa otak manusia jauh lebih kompleks daripada galaksi.

Bagaimana maklumat dihantar dalam otak?

Fungsi otak terdiri daripada penghantaran maklumat antara neuron, transmisi ini dilakukan melalui prosedur yang lebih kompleks yang disebut sinaps.

Sinapsis boleh menjadi elektrik atau kimia. Sinaps elektrik terdiri daripada transmisi arus elektrik dua arah antara dua neuron secara langsung, sementara sinaps kimia memerlukan perantara yang disebut neurotransmitter.

Pada akhirnya, apabila satu neuron berkomunikasi dengan yang lain, ia melakukannya untuk mengaktifkan atau menghalangnya, kesan terakhir yang dapat dilihat pada tingkah laku atau pada beberapa proses fisiologi adalah hasil dari pengujaan dan penghambatan beberapa neuron di seluruh rangkaian neuron.

Sinaps elektrik

Sinaps elektrik jauh lebih pantas dan mudah daripada yang kimia. Dijelaskan dengan cara yang mudah, mereka terdiri daripada penghantaran arus depolarisasi antara dua neuron yang cukup dekat, hampir tersekat. Jenis sinaps ini biasanya tidak menghasilkan perubahan jangka panjang pada neuron postsynaptic.

Sinapsis ini berlaku pada neuron yang mempunyai persimpangan yang ketat, di mana membran hampir bersentuhan, dipisahkan oleh sedikit 2-4nm. Ruang antara neuron sangat kecil kerana neuronnya mesti bergabung bersama melalui saluran yang terbuat dari protein yang disebut koneksin.

Saluran yang terbentuk oleh koneksin membolehkan bahagian dalam kedua-dua neuron berkomunikasi. Molekul kecil (kurang dari 1kDa) dapat melewati liang-liang ini, jadi sinaps kimia berkaitan dengan proses komunikasi metabolik, selain komunikasi elektrik, melalui pertukaran utusan kedua yang dihasilkan dalam sinaps, seperti inositol trifosfat ( IP ₃ ) atau adenosin monofosfat siklik (cAMP).

Sinaps elektrik biasanya dibuat di antara neuron dengan jenis yang sama, namun sinaps elektrik juga dapat diperhatikan antara neuron dari pelbagai jenis atau bahkan antara neuron dan astrosit (sejenis sel glial).

Sinaps elektrik membolehkan neuron berkomunikasi dengan cepat dan banyak neuron bersambung secara serentak. Berkat sifat-sifat ini, kami mampu menjalankan proses yang kompleks yang memerlukan penghantaran maklumat yang cepat, seperti proses deria, motor dan kognitif (perhatian, ingatan, pembelajaran …).

Sinaps kimia

Imej ini menunjukkan akson dari mana neurotransmitter dilepaskan ke arah reseptor dendrit

Sinapsis kimia berlaku di antara neuron bersebelahan di mana elemen presinaptik menghubungkan, biasanya terminal aksonal, yang memancarkan isyarat, dan elemen postynaptic, yang biasanya dijumpai di soma atau dendrit, yang menerima isyarat. isyarat.

Neuron-neuron ini tidak melekat, ada ruang di antara keduanya satu 20nm yang disebut celah sinaptik.

Terdapat pelbagai jenis sinaps kimia bergantung pada ciri morfologi mereka. Menurut Gray (1959), sinaps kimia dapat dibahagikan kepada dua kumpulan.

Sinapsis kimia dapat diringkaskan seperti berikut:

1. Potensi tindakan mencapai terminal akson, ini membuka saluran ion kalsium (Ca ²⁺ ) dan aliran ion dilepaskan ke celah sinaptik.
2. Aliran ion memicu proses di mana vesikel, yang dipenuhi dengan neurotransmitter, mengikat pada membran postynaptic dan membuka liang di mana semua isinya keluar menuju celah sinaptik.
3. Neurotransmitter yang dilepaskan mengikat reseptor postsynaptic khusus untuk neurotransmitter tersebut.
4. Pengikatan neurotransmitter ke neuron postsynaptic mengatur fungsi neuron postsynaptic.

Jenis sinaps kimia

Sinapsis kimia jenis I (tidak simetri)

Dalam sinapsis ini, komponen presynaptik terdiri daripada terminal aksonal yang mengandungi vesikel bulat dan komponen postsynaptic terdapat di dendrit dan terdapat kepadatan reseptor postsynaptik yang tinggi.

Jenis sinaps bergantung kepada neurotransmitter yang terlibat, jadi neurotransmitter yang bersemangat, seperti glutamat, terlibat dalam sinapsis tipe I, sementara neurotransmitter penghambat, seperti GABA, bertindak dalam sinapsis jenis II.

Walaupun ini tidak berlaku di seluruh sistem saraf, di beberapa kawasan seperti saraf tunjang, nigra substantia, ganglia basal, dan kolikuli, terdapat sinaps GABA-ergik dengan struktur tipe I.

Sinapsis kimia jenis II (simetri)

Dalam sinapsis ini, komponen presynaptik dibentuk oleh terminal aksonal yang mengandungi vesikel bujur dan komponen postsynaptic dapat dijumpai di soma dan di dendrit dan terdapat kepadatan reseptor postsynaptik yang lebih rendah daripada sinapsis jenis I.

Perbezaan lain dari jenis sinaps berkenaan dengan jenis I adalah bahawa celah sinaptiknya lebih sempit (kira-kira 12nm lebih kurang).

Kaedah lain untuk mengklasifikasikan sinaps adalah mengikut komponen presynaptik dan postsynaptic yang membentuknya. Sebagai contoh, jika komponen presynaptik adalah akson dan komponen postsynaptic adalah dendrit, mereka dipanggil sinapsis aksodendritik. Dengan cara ini kita dapat menjumpai sinapsis axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic …

Jenis sinaps yang paling kerap berlaku pada sistem saraf pusat ialah sinapsis axospinous type I (asymmetric). Dianggarkan bahawa antara 75-95% sinapsis pada korteks serebrum adalah jenis I, sementara hanya antara 5 hingga 25% adalah sinapsis jenis II.

Neurotransmitter dan neuromodulator

Konsep neurotransmitter merangkumi semua bahan yang dilepaskan pada sinaps kimia dan yang memungkinkan komunikasi neuron. Neurotransmitter memenuhi kriteria berikut:

• Mereka disintesis dalam neuron dan terdapat di terminal aksonal.
• Apabila sejumlah neurotransmitter dilepaskan, ia memberikan kesannya pada neuron yang berdekatan.
• Apabila mereka telah menyelesaikan tugas mereka, mereka akan dihilangkan melalui mekanisme degradasi, inaktivasi atau pengambilan semula.

Neuromodulator adalah bahan yang melengkapkan tindakan neurotransmitter dengan meningkatkan atau mengurangkan kesannya. Mereka melakukan ini dengan mengikat laman web tertentu dalam reseptor postynaptic.

Terdapat banyak jenis neurotransmitter, yang paling penting adalah:

• Asid amino, yang boleh mengujakan, seperti glutamat, atau perencat, seperti asid γ-aminobutyric, lebih dikenali sebagai GABA.
• Asetilkolin.
• Catechollamides, seperti dopamin atau norepinefrin
• Indolamin, seperti serotonin.
• Neuropeptida.

Rujukan

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuron dan komunikasi saraf. Dalam D. Redolar, Neurosains Kognitif (hlm. 27-66). Madrid: Perubatan Panamerican.
2. Gary, E. (1959). Sinapsis akso-somatik dan axo-dendritik korteks serebrum: kajian mikroskop elektron. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Bagaimana otak berfungsi? Prinsip umum. Diakses pada 1 Julai 2016, dari Science for all.