JAK FUNGUJE LIDSKÝ MOZEK? - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Mozek funguje jako strukturální a funkční jednotka tvořená hlavně dvěma typy buněk: neurony a gliové buňky. Odhaduje se, že v celém lidském nervovém systému je asi 100 bilionů neuronů a asi 1 000 biliónů gliových buněk (existuje 10krát více gliových buněk než neuronů).

Neurony jsou vysoce specializované a jejich funkcí je přijímat, zpracovávat a přenášet informace prostřednictvím různých obvodů a systémů. Proces přenosu informací se provádí pomocí synapsí, které mohou být elektrické nebo chemické.

Na druhé straně gliové buňky jsou zodpovědné za regulaci vnitřního prostředí mozku a za usnadnění procesu neuronální komunikace. Tyto buňky se nacházejí v nervovém systému vytvářejícím jeho strukturu a podílejí se na vývoji a formování mozku.

V minulosti se předpokládalo, že gliové buňky tvoří pouze strukturu nervového systému, a proto slavný mýtus, že používáme pouze 10% našeho mozku. Dnes však víme, že plní mnohem složitější funkce, například souvisí s regulací imunitního systému a procesy buněčné plasticity po zranění.

Kromě toho jsou nezbytné pro správnou funkci neuronů, protože usnadňují neuronální komunikaci a hrají důležitou roli při přenosu živin do neuronů.

Jak můžete hádat, lidský mozek je působivě složitý. Odhaduje se, že dospělý lidský mozek obsahuje 100 až 500 bilionů spojení a naše galaxie má asi 100 miliard hvězd, takže lze usoudit, že lidský mozek je mnohem složitější než galaxie.

Jak se přenášejí informace do mozku?

Funkce mozku spočívá v přenosu informací mezi neurony, tento přenos je prováděn více či méně složitou procedurou zvanou synapse.

Synapsy mohou být elektrické nebo chemické. Elektrické synapsy sestávají z obousměrného přenosu elektrického proudu mezi dvěma neurony přímo, zatímco chemické synapsy vyžadují prostředníky zvané neurotransmitery.

Nakonec, když jeden neuron komunikuje s druhým, činí tak pro jeho aktivaci nebo inhibici, konečné pozorovatelné účinky na chování nebo na nějaký fyziologický proces jsou výsledkem excitace a inhibice několika neuronů v celém neuronovém obvodu.

Elektrické synapsy

Elektrické synapsie jsou podstatně rychlejší a snadnější než chemické. Jednoduše vysvětleny, spočívají v přenosu depolarizačních proudů mezi dvěma neurony, které jsou docela blízko, téměř přilepené k sobě. Tento typ synapse obvykle nezpůsobuje dlouhodobé změny v postsynaptických neuronech.

K těmto synapsím dochází v neuronech, které mají těsné spojení, ve kterém se membrány téměř dotýkají, oddělené naskenovaným 2-4 nm. Prostor mezi neurony je tak malý, protože jejich neurony se musí spojovat prostřednictvím kanálů vyrobených z proteinů zvaných konexiny.

Kanály tvořené konexiny umožňují komunikaci obou neuronů. Tyto molekuly mohou procházet malými molekulami (méně než 1 kDa), takže chemické synapsí souvisí s procesy metabolické komunikace, kromě elektrické komunikace, prostřednictvím výměny druhých poslů, které jsou produkovány v synapse, jako je inositoltrifosfát (IP ₃) nebo cyklický adenosin monofosfát (cAMP).

Elektrické synapsie se obvykle vyrábějí mezi neurony stejného typu, avšak elektrické synapsy lze také pozorovat mezi neurony různých typů nebo dokonce mezi neurony a astrocyty (typ gliových buněk).

Elektrické synapsy umožňují neuronům rychlou komunikaci a mnoho neuronů se synchronně připojuje. Díky těmto vlastnostem jsme schopni provádět komplexní procesy, které vyžadují rychlý přenos informací, jako jsou senzorické, motorické a kognitivní procesy (pozornost, paměť, učení…).

Chemické synapsy

Tento obrázek ukazuje axon, ze kterého jsou neurotransmitery uvolňovány směrem k dendritovým receptorům

K chemickým synapsím dochází mezi sousedními neurony, ve kterých se spojuje presynaptický prvek, obvykle axonální terminál, který vysílá signál, a dalším postsynaptikem, který se obvykle nachází v soma nebo v dendritech, který signál přijímá. signál.

Tyto neurony nejsou připojeny, mezi nimi je mezera jedné 20nm nazývaná synaptická rozštěp.

Podle jejich morfologických charakteristik existují různé typy chemických synapsí. Podle Greye (1959) lze chemické synapsy rozdělit do dvou skupin.

Chemické synapsy lze jednoduše shrnout takto:

1. Akční potenciál dosáhne axonového terminálu, tím se otevřou kanály iontů vápníku (Ca ²⁺) a do iontového rozštěpu se uvolní tok iontů.
2. Tok iontů spouští proces, ve kterém se vezikuly, naplněné neurotransmitery, vážou k postsynaptické membráně a otevírají póry, skrz které veškerý jejich obsah vystupuje směrem k synaptické štěrbině.
3. Uvolněné neurotransmitery se vážou na postsynaptický receptor specifický pro tento neurotransmiter.
4. Vazba neurotransmiteru na postsynaptický neuron reguluje funkce postsynaptického neuronu.

Druhy chemických synapsí

Chemické synapsy typu I (asymetrické)

V těchto synapsích je presynaptická složka tvořena axonálními terminály, které obsahují zaoblené vezikuly a postsynaptická složka se nachází v dendritech a existuje vysoká hustota postsynaptických receptorů.

Typ synapse závisí na použitých neurotransmiterech, takže excitační neurotransmitery, jako je glutamát, jsou zapojeny do synapsí typu I, zatímco inhibiční neurotransmitery, jako je GABA, působí v synapsích typu II.

Ačkoli k tomu nedochází v celém nervovém systému, v některých oblastech, jako je mícha, substantia nigra, bazální ganglie a kolika, existují GABA-ergické synapsie se strukturou typu I.

Chemické synapsy typu II (symetrické)

V těchto synapsích je presynaptická složka tvořena axonálními terminály obsahujícími oválné vezikuly a postsynaptická složka se nachází jak v soma, tak v dendritech a existuje nižší hustota postsynaptických receptorů než v synapsích typu I.

Další rozdíl mezi tímto typem synapse a typem I je v tom, že jeho synaptická štěrbina je užší (přibližně 12nm).

Jiný způsob klasifikace synapsí je podle presynaptických a postsynaptických komponent, které je tvoří. Například, pokud presynaptická složka je axon a postsynaptická složka je dendrit, nazývají se axodendritické synapsy. Tímto způsobem můžeme najít axoaxonické, axosomatické, dendroaxonické, dendrodendritické synapsie…

Typem synapse, která se nejčastěji vyskytuje v centrálním nervovém systému, jsou axospinózní (asymetrické) synapsy typu I. Odhaduje se, že mezi 75-95% synapsí v mozkové kůře je typu I, zatímco pouze mezi 5 a 25% jsou synapsí typu II.

Neurotransmitery a neuromodulátory

Koncept neurotransmiteru zahrnuje všechny látky, které jsou uvolňovány při chemické synapse a které umožňují neuronální komunikaci. Neurotransmitery splňují následující kritéria:

• Syntetizují se v neuronech a jsou přítomny na axonálních terminálech.
• Když se uvolní dostatečné množství neurotransmiteru, projeví to účinky na sousední neurony.
• Po dokončení úkolu jsou eliminovány mechanismy degradace, inaktivace nebo zpětného vychytávání.

Neuromodulátory jsou látky, které doplňují činnost neurotransmiterů zvyšováním nebo snižováním jejich účinku. Dělají to vazbou na specifická místa v postsynaptickém receptoru.

Existuje mnoho typů neurotransmiterů, z nichž nejdůležitější jsou:

• Aminokyseliny, které mohou být excitační, jako je glutamát, nebo inhibitory, jako je například kyselina y-aminomáselná, lépe známé jako GABA.
• Acetylcholin.
• Katechollamidy, jako je dopamin nebo norepinefrin
• Indolaminy, jako je serotonin.
• Neuropeptidy.

Reference

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neurony a nervová komunikace. V D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Axosomatická a axo-dendritická synapse mozkové kůry: studie elektronového mikroskopu. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Jak mozek funguje? Obecné zásady. Získáno 1. července 2016, od Science for all.