뇌는 주로 뉴런과 신경교 세포라는 두 가지 유형의 세포로 구성된 구조적 및 기능적 단위로 기능합니다. 전체 인간 신경계에는 약 100 조 개의 뉴런이 있고 약 1,000 조 개의 신경교 세포가있는 것으로 추정됩니다 (뉴런보다 10 배 더 많은 신경교 세포가 있습니다).
뉴런은 고도로 전문화되어 있으며 그 기능은 다양한 회로와 시스템을 통해 정보를 수신, 처리 및 전송하는 것입니다. 정보를 전달하는 과정은 전기적이거나 화학적 일 수있는 시냅스를 통해 수행됩니다.
반면에 아교 세포는 뇌의 내부 환경을 조절하고 신경 통신 과정을 촉진하는 역할을합니다. 이 세포는 구조를 형성하는 신경계 전체에서 발견되며 뇌의 발달 및 형성 과정에 관여합니다.
과거에는 신경 교세포가 신경계의 구조 만 형성한다고 생각했기 때문에 뇌의 10 % 만 사용한다는 유명한 신화가되었습니다. 그러나 오늘날 우리는 그것이 훨씬 더 복잡한 기능을 수행한다는 것을 알고 있습니다. 예를 들어, 면역 체계의 조절 및 부상을 입은 후 세포 가소성 과정과 관련이 있습니다.
또한, 뉴런이 신경 통신을 촉진하고 영양소를 뉴런으로 전달하는 데 중요한 역할을하기 때문에 뉴런이 제대로 기능하는 데 필수적입니다.
짐작할 수 있듯이 인간의 두뇌는 놀랍도록 복잡합니다. 성인 인간의 뇌는 100 ~ 500 조 개의 연결을 포함하고 있으며 우리 은하에는 약 1,000 억 개의 별이있는 것으로 추정되므로 인간의 뇌는 은하보다 훨씬 더 복잡하다고 결론을 내릴 수 있습니다.
정보는 뇌에서 어떻게 전달됩니까?
뇌 기능은 뉴런 간의 정보 전달로 구성되며,이 전달은 시냅스라고하는 다소 복잡한 절차를 통해 수행됩니다.
시냅스는 전기적이거나 화학적 일 수 있습니다. 전기 시냅스는 두 뉴런 사이에서 직접 전류를 양방향으로 전달하는 것으로 구성되며, 화학적 시냅스는 신경 전달 물질이라고하는 매개체가 필요합니다.
궁극적으로 한 뉴런이 다른 뉴런과 통신 할 때이를 활성화하거나 억제하기 위해 그렇게합니다. 행동이나 생리적 과정에 대한 최종 관찰 가능한 효과는 뉴런 회로 전체에 걸쳐 여러 뉴런의 흥분과 억제의 결과입니다.
전기 시냅스
전기 시냅스는 화학 시냅스보다 훨씬 빠르고 쉽습니다. 간단하게 설명하면, 그것들은 매우 가깝고 거의 서로 붙어있는 두 뉴런 사이의 탈분극 전류의 전달로 구성됩니다. 이러한 유형의 시냅스는 일반적으로 시냅스 후 뉴런에서 장기적인 변화를 일으키지 않습니다.
이 시냅스는 막이 거의 닿아 거의 2 ~ 4nm 간격으로 분리 된 단단한 접합부를 가진 뉴런에서 발생합니다. 뉴런 사이의 공간은 매우 작은데, 뉴런은 코 넥신이라고하는 단백질로 구성된 채널을 통해 서로 결합해야하기 때문입니다.
커 넥신에 의해 형성된 채널은 두 뉴런의 내부가 통신 할 수 있도록합니다. 작은 분자 (1kDa 미만)는 이러한 기공을 통과 할 수 있으므로 화학적 시냅스는 전기적 통신뿐 아니라 이노시톨 트리 포스페이트 ( IP 3 ) 또는 사이 클릭 아데노신 모노 포스페이트 (cAMP).
전기 시냅스는 일반적으로 동일한 유형의 뉴런 사이에서 만들어 지지만, 전기 시냅스는 다른 유형의 뉴런 사이 또는 심지어 뉴런과 성상 세포 (아교 세포의 한 유형) 사이에서도 관찰 될 수 있습니다.
전기적 시냅스는 뉴런이 빠르게 통신하고 많은 뉴런이 동 기적으로 연결되도록합니다. 이러한 속성 덕분에 우리는 감각, 운동 및인지 과정 (주의, 기억, 학습 등)과 같은 정보의 빠른 전송이 필요한 복잡한 과정을 수행 할 수 있습니다.
화학 시냅스
이 이미지는 신경 전달 물질이 수상 돌기 수용체쪽으로 방출되는 축삭을 보여줍니다.
화학적 시냅스는 시냅스 전 요소가 연결되는 인접한 뉴런, 일반적으로 신호를 방출하는 축삭 말단과 신호를 수신하는 소마 또는 수상 돌기에서 일반적으로 발견되는 시냅스 후 요소 사이에서 발생합니다. 신호.
이 뉴런은 부착되어 있지 않으며, 그 사이에는 시냅스 틈새라고하는 20nm 하나의 공간이 있습니다.
형태 학적 특성에 따라 다양한 유형의 화학적 시냅스가 있습니다. Gray (1959)에 따르면 화학적 시냅스는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.
화학 시냅스는 다음과 같이 간단히 요약 할 수 있습니다.
- 활동 전위가 축삭 말단에 도달하면 칼슘 이온 채널 (Ca 2+ ) 이 열리고 이온 흐름이 시냅스 틈새로 방출됩니다.
- 이온의 흐름은 신경 전달 물질로 채워진 소포가 시냅스 후 막에 결합하여 모든 내용물이 시냅스 틈새로 나가는 구멍을 여는 과정을 촉발합니다.
- 방출 된 신경 전달 물질은 해당 신경 전달 물질에 특이적인 시냅스 후 수용체에 결합합니다.
- 신경 전달 물질과 시냅스 후 뉴런의 결합은 시냅스 후 뉴런의 기능을 조절합니다.
화학 시냅스의 종류
I 형 화학 시냅스 (비대칭)
이 시냅스에서 시냅스 전 구성 요소는 둥근 소포를 포함하는 축삭 말단으로 구성되며 시냅스 후 구성 요소는 수상 돌기에서 발견되며 시냅스 후 수용체의 밀도가 높습니다.
시냅스의 유형은 관련된 신경 전달 물질에 따라 달라 지므로 글루타메이트와 같은 흥분성 신경 전달 물질은 I 형 시냅스에 관여하고 GABA와 같은 억제 성 신경 전달 물질은 II 형 시냅스에 작용합니다.
이것은 신경계 전반에 걸쳐 발생하지 않지만 척수, 흑질, 기저핵 및 대장과 같은 일부 영역에서는 유형 I 구조의 GABA 성 시냅스가 있습니다.
유형 II 화학 시냅스 (대칭)
이 시냅스에서 시냅스 전 성분은 타원형 소포를 포함하는 축삭 말단에 의해 형성되며 시냅스 후 성분은 체세포와 수상 돌기 모두에서 발견 될 수 있으며 I 형 시냅스보다 시냅스 후 수용체의 밀도가 낮습니다.
유형 I과 관련하여 이러한 유형의 시냅스의 다른 차이점은 시냅스 틈이 더 좁다는 것입니다 (약 12nm).
시냅스를 분류하는 또 다른 방법은 시냅스를 형성하는 시냅스 전 및 시냅스 후 구성 요소에 따른 것입니다. 예를 들어, 시냅스 전 구성 요소가 축삭이고 시냅스 후 구성 요소가 수상 돌기 인 경우,이를 축 돌기 시냅스라고합니다. 이런 식으로 우리는 axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic synapses를 찾을 수 있습니다 …
중추 신경계에서 가장 빈번하게 발생하는 시냅스 유형은 축축 I 형 (비대칭) 시냅스입니다. 대뇌 피질의 시냅스의 75-95 %가 I 형인 반면 5-25 %만이 II 형 시냅스 인 것으로 추정됩니다.
신경 전달 물질 및 신경 조절제
신경 전달 물질의 개념은 화학 시냅스에서 방출되고 신경 통신을 허용하는 모든 물질을 포함합니다. 신경 전달 물질은 다음 기준을 충족합니다.
- 그들은 뉴런 내에서 합성되고 축삭 말단에 존재합니다.
- 충분한 양의 신경 전달 물질이 방출되면 인접한 뉴런에 영향을 미칩니다.
- 작업을 완료하면 성능 저하, 비활성화 또는 재 흡수 메커니즘을 통해 제거됩니다.
신경 조절제는 효과를 증가 또는 감소시켜 신경 전달 물질의 작용을 보완하는 물질입니다. 그들은 시냅스 후 수용체 내의 특정 부위에 결합함으로써이를 수행합니다.
다양한 유형의 신경 전달 물질이 있으며 그 중 가장 중요한 것은 다음과 같습니다.
- 글루타메이트와 같이 흥분성 일 수있는 아미노산 또는 GABA로 더 잘 알려진 γ- 아미노 부티르산과 같은 억제제.
- 아세틸 콜린.
- 도파민 또는 노르 에피네프린과 같은 Catechollamides
- 세로토닌과 같은 인돌 라민.
- 뉴로 펩티드.
참고 문헌
- García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). 뉴런과 신경 통신. D. Redolar,인지 신경 과학 (pp. 27-66). 마드리드 : Panamerican Medical.
- Gary, E. (1959). 대뇌 피질의 액소 체세포 및 액소 수지상 시냅스 : 전자 현미경 연구. J. Anat, 93, 420-433.
- Pasantes, H. (nd). 뇌는 어떻게 작동합니까? 일반 원칙. 2016 년 7 월 1 일 Science for all에서 검색 함.