Bagaimana cara kerja otak manusia?

Otak berfungsi sebagai unit struktural dan fungsional yang terdiri terutama dari dua jenis sel: neuron dan sel glial. Diperkirakan ada sekitar 100 miliar neuron di seluruh sistem saraf manusia dan sekitar 1.000 miliar sel glial (ada 10 kali lebih banyak sel glial daripada neuron).

Neuron sangat khusus dan fungsinya adalah untuk menerima, memproses dan mengirimkan informasi melalui berbagai sirkuit dan sistem. Proses pengiriman informasi dilakukan melalui sinapsis, yang dapat berupa listrik atau kimia.

Sel glial di sisi lain, bertanggung jawab untuk mengatur lingkungan internal otak dan memfasilitasi proses komunikasi neuron. Sel-sel ini diatur di seluruh pembentukan sistem saraf jika mereka terstruktur dan terlibat dalam proses perkembangan dan pembentukan otak.

Dahulu diperkirakan sel glial hanya membentuk struktur sistem saraf, maka mitos terkenal bahwa kita hanya menggunakan 10% dari otak kita. Tetapi hari ini kita tahu bahwa itu memenuhi fungsi yang jauh lebih kompleks, misalnya, terkait dengan regulasi sistem kekebalan dan proses plastisitas seluler setelah mengalami cedera.

Selain itu, mereka sangat penting untuk neuron berfungsi dengan benar, karena mereka memfasilitasi komunikasi neuron dan memainkan peran penting dalam pengangkutan nutrisi ke neuron.

Seperti yang bisa Anda tebak, otak manusia sangat kompleks. Diperkirakan bahwa otak manusia dewasa mengandung antara 100 hingga 500 triliun koneksi dan galaksi kita memiliki sekitar 100 triliun bintang, sehingga dapat disimpulkan bahwa otak manusia jauh lebih kompleks daripada sebuah galaksi (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Komunikasi antar neuron: sinapsis

Fungsi otak melibatkan transmisi informasi antar neuron, transmisi ini dilakukan melalui prosedur yang kurang lebih kompleks yang disebut sinapsis.

Sinapsis dapat berupa listrik atau kimia. Sinapsis listrik terdiri dalam transmisi dua arah arus listrik antara dua neuron secara langsung, sedangkan dalam sinapsis kimia ada kekurangan perantara yang disebut neurotransmiter.

Pada dasarnya, ketika neuron berkomunikasi dengan neuron lain untuk mengaktifkan atau menghambatnya, efek akhir yang dapat diamati dalam perilaku atau dalam beberapa proses fisiologis adalah hasil dari eksitasi dan penghambatan beberapa neuron sepanjang sirkuit neuron.

Sinapsis listrik

Sinapsis listrik jauh lebih cepat dan lebih sederhana daripada yang kimiawi. Dijelaskan dengan cara sederhana, mereka terdiri dalam transmisi arus depolarisasi antara dua neuron yang cukup dekat, hampir terpaku bersama. Jenis sinapsis ini biasanya tidak menghasilkan perubahan jangka panjang pada neuron postinaptik.

Sinapsis ini terjadi pada neuron yang memiliki persimpangan yang rapat, di mana membran hampir tersentuh, dipisahkan oleh beberapa 2-4nm. Ruang antara neuron sangat kecil karena neuron mereka harus bergabung dengan saluran yang dibentuk oleh protein yang disebut connexins.

Saluran yang dibentuk oleh koneksin memungkinkan bagian dalam kedua neuron berada dalam komunikasi. Melalui pori-pori ini dapat melewati molekul kecil (kurang dari 1 kDa) sehingga sinapsis kimia terkait dengan proses komunikasi metabolik, di samping komunikasi listrik, melalui pertukaran kurir kedua yang terjadi dalam sinaps, seperti inositoltriphosphate ( IP ₃ ) atau siklik adenosin monofosfat (cAMP).

Sinapsis listrik biasanya dibuat antara neuron dari jenis yang sama, namun, sinapsis listrik juga dapat diamati antara neuron dari jenis yang berbeda atau bahkan antara neuron dan astrosit (sejenis sel glial).

Sinapsis listrik memungkinkan neuron untuk berkomunikasi dengan cara cepat dan menghubungkan banyak neuron secara serempak. Berkat sifat-sifat ini, kami dapat melakukan proses kompleks yang memerlukan transmisi informasi yang cepat, seperti proses sensorik, motorik, dan kognitif (perhatian, memori, pembelajaran ...).

Sinapsis kimia

Sinapsis kimia terjadi antara neuron yang berdekatan di mana elemen presinaptik terhubung, biasanya terminal aksonik, yang memancarkan sinyal, dan postsinaptik, yang biasanya ditemukan di soma atau dendrit, yang menerima sinyal. tanda

Neuron ini tidak terpasang, ada ruang di antara mereka dari celah sinaptik 20nm.

Ada berbagai jenis sinapsis kimia tergantung pada karakteristik morfologisnya. Menurut Gray (1959), sinapsis kimia dapat dibagi menjadi dua kelompok.

• Sinapsis kimia tipe I (asimetris). Dalam sinapsis ini komponen presinaptik dibentuk oleh terminal aksonal yang berisi vesikel bulat dan postinaptik ditemukan di dendrit dan terdapat kepadatan tinggi reseptor postinaptik.
• Sinapsis kimia tipe II (simetris). Dalam sinapsis ini komponen presinaptik dibentuk oleh terminal aksonal yang mengandung vesikel oval dan yang postinaptik dapat ditemukan baik di soma dan di dendrit dan terdapat kepadatan yang lebih rendah dari reseptor postinaptik daripada di sinapsis tipe I. Jenis sinaps sehubungan dengan tipe I adalah bahwa celah sinaptiknya lebih sempit (sekitar 12 nm).

Jenis sinaps tergantung pada neurotransmitter yang terlibat di dalamnya, sehingga neurotransmitter yang merangsang, seperti glutamat, terlibat dalam sinapsis tipe I, sedangkan pada sinaps tipe II sinapsis inhibitor neurotransmitter, seperti GABA, akan bertindak.

Meskipun ini tidak terjadi di seluruh sistem saraf, di beberapa daerah seperti sumsum tulang belakang, substantia nigra, ganglia basal dan colliculi, ada sinapsis GABA-ergik dengan struktur tipe I.

Cara lain untuk mengklasifikasikan sinapsis adalah sesuai dengan komponen presinaptik dan postsinaptik yang membentuknya. Sebagai contoh, jika kedua komponen presinaptik adalah akson dan yang postsinaptik dendrit disebut sinapsis axodendritic, dengan cara ini kita dapat menemukan sinaps axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritik ...

Jenis sinaps yang paling sering terjadi pada sistem saraf pusat adalah sinapsis aksosposa tipe I (asimetris). Diperkirakan antara 75-95% sinapsis korteks serebral adalah tipe I, sedangkan hanya antara 5 dan 25% sinapsis tipe II.

Sinapsis kimia dapat diringkas secara sederhana sebagai berikut:

1. Potensi aksi mencapai terminal akson, ia membuka saluran ion kalsium (Ca2 +) dan aliran ion dilepaskan ke celah sinaptik.
2. Aliran ion memicu proses di mana vesikel, penuh dengan neurotransmitter, mengikat membran postsinaptik dan membuka pori di mana semua isinya dilepaskan ke celah sinaptik.
3. Neurotransmitter yang dilepaskan mengikat reseptor postsinaptik spesifik untuk neurotransmitter tersebut.
4. Pengikatan neurotransmitter ke neuron postsinaptik mengatur fungsi neuron postsinaptik.

Neurotransmitter dan neuromodulator

Konsep neurotransmitter mencakup semua zat yang dilepaskan dalam sinaps kimia dan yang memungkinkan komunikasi neuron. Neurotransmitter memenuhi kriteria berikut:

• Mereka disintesis di dalam neuron dan hadir di terminal akson.
• Ketika jumlah yang cukup dari neurotransmitter dilepaskan, ia memberikan efeknya pada neuron yang berdekatan.
• Ketika mereka telah menyelesaikan tugas mereka, mereka dihilangkan melalui mekanisme degradasi, inaktivasi atau pengambilan kembali.

Neuromodulator adalah zat yang melengkapi tindakan neurotransmiter dengan meningkatkan atau mengurangi efeknya. Mereka melakukan ini dengan bergabung dengan situs tertentu dalam penerima postsynaptic.

Ada banyak jenis neurotransmiter, yang paling penting adalah:

• Asam amino, yang bisa bersifat rangsang, seperti glutamat, atau inhibitor, seperti asam am-aminobutyric, lebih dikenal sebagai GABA.
• Asetilkolin
• Catecholamides, seperti dopamin atau noradrenalin
• Indolamin, seperti serotonin.
• Neuropeptida.