COME FUNZIONA IL CERVELLO UMANO? - NEUROPSICOLOGIA - 2024

Il cervello funziona come un'unità strutturale e funzionale composta principalmente da due tipi di cellule: neuroni e cellule gliali. Si stima che ci siano circa 100 trilioni di neuroni nell'intero sistema nervoso umano e circa 1.000 trilioni di cellule gliali (ci sono 10 volte più cellule gliali che neuroni).

I neuroni sono altamente specializzati e le loro funzioni sono ricevere, elaborare e trasmettere informazioni attraverso diversi circuiti e sistemi. Il processo di trasmissione delle informazioni viene eseguito attraverso le sinapsi, che possono essere elettriche o chimiche.

Le cellule gliali, d'altra parte, sono responsabili della regolazione dell'ambiente interno del cervello e facilitano il processo di comunicazione neuronale. Queste cellule si trovano in tutto il sistema nervoso che forma la sua struttura e sono coinvolte nei processi di sviluppo e formazione del cervello.

In passato si pensava che le cellule gliali formassero solo la struttura del sistema nervoso, da qui il famoso mito che usiamo solo il 10% del nostro cervello. Ma oggi sappiamo che assolve a funzioni molto più complesse, ad esempio sono legate alla regolazione del sistema immunitario e ai processi di plasticità cellulare dopo aver subito un infortunio.

Inoltre, sono essenziali per il corretto funzionamento dei neuroni, poiché facilitano la comunicazione neuronale e svolgono un ruolo importante nel trasporto dei nutrienti ai neuroni.

Come puoi immaginare, il cervello umano è straordinariamente complesso. Si stima che un cervello umano adulto contenga tra 100 e 500 trilioni di connessioni e la nostra galassia abbia circa 100 miliardi di stelle, quindi si può concludere che il cervello umano è molto più complesso di una galassia.

Come vengono trasmesse le informazioni nel cervello?

La funzione cerebrale consiste nella trasmissione di informazioni tra i neuroni, questa trasmissione avviene attraverso una procedura più o meno complessa chiamata sinapsi.

Le sinapsi possono essere elettriche o chimiche. Le sinapsi elettriche consistono nella trasmissione bidirezionale di corrente elettrica tra due neuroni direttamente, mentre le sinapsi chimiche richiedono intermediari chiamati neurotrasmettitori.

In definitiva, quando un neurone comunica con un altro, lo fa per attivarlo o inibirlo, gli effetti finali osservabili sul comportamento o su qualche processo fisiologico sono il risultato dell'eccitazione e dell'inibizione di diversi neuroni attraverso un circuito neuronale.

Sinapsi elettriche

Le sinapsi elettriche sono notevolmente più veloci e più facili di quelle chimiche. Spiegati in modo semplice, consistono nella trasmissione di correnti depolarizzanti tra due neuroni abbastanza vicini, quasi incollati tra loro. Questo tipo di sinapsi di solito non produce cambiamenti a lungo termine nei neuroni postsinaptici.

Queste sinapsi si verificano nei neuroni che hanno una giunzione stretta, in cui le membrane quasi si toccano, separate da uno scarso 2-4 nm. Lo spazio tra i neuroni è così piccolo perché i loro neuroni devono unirsi attraverso canali costituiti da proteine ​​chiamate connessine.

I canali formati dalle connessine consentono la comunicazione tra l'interno di entrambi i neuroni. Piccole molecole (meno di 1kDa) possono passare attraverso questi pori, quindi le sinapsi chimiche sono legate ai processi di comunicazione metabolica, oltre alla comunicazione elettrica, attraverso lo scambio di secondi messaggeri che si producono nella sinapsi, come l'inositolo trifosfato ( IP ₃ ) o adenosina monofosfato ciclico (cAMP).

Le sinapsi elettriche vengono solitamente realizzate tra neuroni dello stesso tipo, tuttavia, è possibile osservare sinapsi elettriche anche tra neuroni di diverso tipo o anche tra neuroni e astrociti (un tipo di cellule gliali).

Le sinapsi elettriche consentono ai neuroni di comunicare rapidamente e molti neuroni di connettersi in modo sincrono. Grazie a queste proprietà siamo in grado di svolgere processi complessi che richiedono una rapida trasmissione di informazioni, come processi sensoriali, motori e cognitivi (attenzione, memoria, apprendimento …).

Sinapsi chimiche

Questa immagine mostra l'assone da cui vengono rilasciati i neurotrasmettitori verso i recettori dei dendriti

Le sinapsi chimiche si verificano tra neuroni adiacenti in cui si collega un elemento presinaptico, solitamente un terminale assonale, che emette il segnale, e un altro postsinaptico, che di solito si trova nel soma o nei dendriti, che riceve il segnale. segnale.

Questi neuroni non sono attaccati, c'è uno spazio tra loro di 20 nm chiamato fessura sinaptica.

Esistono diversi tipi di sinapsi chimiche a seconda delle loro caratteristiche morfologiche. Secondo Gray (1959), le sinapsi chimiche possono essere divise in due gruppi.

Le sinapsi chimiche possono essere semplicemente riassunte come segue:

1. Un potenziale d'azione raggiunge il terminale dell'assone, questo apre i canali ionici del calcio (Ca ²⁺ ) e un flusso di ioni viene rilasciato alla fessura sinaptica.
2. Il flusso di ioni innesca un processo in cui le vescicole, piene di neurotrasmettitori, si legano alla membrana postsinaptica e aprono un poro attraverso il quale tutto il loro contenuto esce verso la fessura sinaptica.
3. I neurotrasmettitori rilasciati si legano al recettore postsinaptico specifico per quel neurotrasmettitore.
4. Il legame del neurotrasmettitore al neurone postsinaptico regola le funzioni del neurone postsinaptico.

Tipi di sinapsi chimiche

Sinapsi chimiche di tipo I (asimmetriche)

In queste sinapsi, la componente presinaptica è costituita da terminali assonali che contengono vescicole arrotondate e la componente postsinaptica si trova nei dendriti e c'è un'alta densità di recettori postsinaptici.

Il tipo di sinapsi dipende dai neurotrasmettitori coinvolti, quindi i neurotrasmettitori eccitatori, come il glutammato, sono coinvolti nelle sinapsi di tipo I, mentre i neurotrasmettitori inibitori, come il GABA, agiscono nelle sinapsi di tipo II.

Sebbene ciò non si verifichi in tutto il sistema nervoso, in alcune aree come il midollo spinale, la substantia nigra, i gangli della base e i collicoli, ci sono sinapsi GABA-ergiche con una struttura di tipo I.

Sinapsi chimiche di tipo II (simmetriche)

In queste sinapsi, la componente presinaptica è formata da terminali assonali contenenti vescicole ovali e la componente postsinaptica può essere trovata sia nel soma che nei dendriti e c'è una densità di recettori postsinaptici inferiore rispetto alle sinapsi di tipo I.

Altre differenze di questo tipo di sinapsi rispetto al tipo I è che la sua fessura sinaptica è più stretta (circa 12 nm circa).

Un altro modo per classificare le sinapsi è in base alle componenti presinaptiche e postsinaptiche che le formano. Ad esempio, se la componente presinaptica è un assone e la componente postsinaptica è un dendrite, vengono chiamate sinapsi axodendritiche. In questo modo possiamo trovare sinapsi assoassoniche, assosomatiche, dendroassoniche, dendrodendritiche …

Il tipo di sinapsi che si verifica più frequentemente nel sistema nervoso centrale sono le sinapsi asimmetriche di tipo I (asimmetriche). Si stima che tra il 75-95% delle sinapsi nella corteccia cerebrale siano di tipo I, mentre solo tra il 5 e il 25% sono sinapsi di tipo II.

Neurotrasmettitori e neuromodulatori

Il concetto di neurotrasmettitore include tutte le sostanze che vengono rilasciate nella sinapsi chimica e che consentono la comunicazione neuronale. I neurotrasmettitori soddisfano i seguenti criteri:

• Sono sintetizzati all'interno dei neuroni e sono presenti ai terminali assonali.
• Quando viene rilasciata una quantità sufficiente del neurotrasmettitore, esercita i suoi effetti sui neuroni adiacenti.
• Quando hanno terminato il loro compito, vengono eliminati attraverso meccanismi di degradazione, inattivazione o ricaptazione.

I neuromodulatori sono sostanze che completano le azioni dei neurotrasmettitori aumentando o diminuendo il loro effetto. Lo fanno legandosi a siti specifici all'interno del recettore postsinaptico.

Esistono numerosi tipi di neurotrasmettitori, i più importanti dei quali sono:

• Amminoacidi, che possono essere eccitatori, come il glutammato, o inibitori, come l'acido γ-amminobutirrico, meglio noto come GABA.
• Acetilcolina.
• Catecollamidi, come la dopamina o la norepinefrina
• Indolamine, come la serotonina.
• Neuropeptidi.

Riferimenti

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D. e Valero, A. (2014). Neuroni e comunicazione neurale. In D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Sinapsi axo-somatica e axo-dendritica della corteccia cerebrale: uno studio al microscopio elettronico. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Come funziona il cervello? Principi generali. Estratto il 1 luglio 2016 da Science for all.