Como o cérebro humano funciona?

O cérebro funciona como uma unidade estrutural e funcional que consiste principalmente em dois tipos de células: os neurônios e as células da glia. Estima-se que existam cerca de 100 bilhões de neurônios em todo o sistema nervoso humano e cerca de 1.000 bilhões de células gliais (existem 10 vezes mais células gliais que neurônios).

Os neurônios são altamente especializados e suas funções são receber, processar e transmitir informações através de diferentes circuitos e sistemas. O processo de transmissão da informação é realizado através de sinapses, que podem ser elétricas ou químicas.

As células da glia, por outro lado, são responsáveis ​​por regular o ambiente interno do cérebro e facilitar o processo de comunicação neuronal. Estas células estão dispostas em todo o sistema nervoso formando se estão estruturadas e estão envolvidas nos processos de desenvolvimento e formação do cérebro.

Antigamente, pensava-se que as células da glia formavam apenas a estrutura do sistema nervoso, daí o famoso mito de que usamos apenas 10% do nosso cérebro. Mas hoje sabemos que cumpre funções muito mais complexas, por exemplo, estão relacionadas com a regulação do sistema imunológico e processos de plasticidade celular após sofrer uma lesão.

Além disso, eles são essenciais para que os neurônios funcionem corretamente, pois facilitam a comunicação neuronal e desempenham um papel importante no transporte de nutrientes para os neurônios.

Como você pode imaginar, o cérebro humano é impressionantemente complexo. Estima-se que um cérebro humano adulto contém entre 100 e 500 trilhões de conexões e nossa galáxia tem cerca de 100 trilhões de estrelas, então pode-se concluir que o cérebro humano é muito mais complexo que uma galáxia (García, Núñez, Santín, Redolar, & Valero, 2014).

Comunicação entre neurônios: sinapses

A função cerebral envolve a transmissão de informações entre os neurônios, esta transmissão é feita através de um procedimento mais ou menos complexo chamado sinapses.

As sinapses podem ser elétricas ou químicas. As sinapses elétricas consistem na transmissão bidirecional de corrente elétrica entre dois neurônios diretamente, enquanto nas sinapses químicas há uma falta de intermediários chamados neurotransmissores.

Basicamente, quando um neurônio se comunica com outro neurônio para ativá-lo ou inibi-lo, os efeitos finais observáveis ​​no comportamento ou em algum processo fisiológico são o resultado da excitação e inibição de vários neurônios ao longo de um circuito neuronal.

Sinapses Elétricas

As sinapses elétricas são muito mais rápidas e simples que as químicas. Explicados de maneira simples, eles consistem na transmissão de correntes despolarizantes entre dois neurônios que são bastante próximos, quase colados uns aos outros. Esse tipo de sinapse geralmente não produz mudanças de longo prazo nos neurônios pós-sinápticos.

Essas sinapses ocorrem em neurônios que possuem uma junção estreita, na qual as membranas são quase tocadas, separadas por poucos 2-4nm. O espaço entre os neurônios é tão pequeno porque seus neurônios devem ser unidos por canais formados por proteínas chamadas conexinas.

Os canais formados pelas conexinas permitem que o interior de ambos os neurônios esteja em comunicação. Através destes poros podem passar pequenas moléculas (menos de 1kDa) para que as sinapses químicas estejam relacionadas aos processos de comunicação metabólica, além da comunicação elétrica, através da troca de segundos mensageiros que ocorrem na sinapse, como o inositol-trifosfato ( IP ₃ ) ou monofosfato de adenosina cíclico (cAMP).

Sinapses elétricas são geralmente feitas entre neurônios do mesmo tipo, no entanto, sinapses elétricas também podem ser observadas entre neurônios de diferentes tipos ou mesmo entre neurônios e astrócitos (um tipo de células gliais).

As sinapses elétricas permitem que os neurônios se comuniquem de maneira rápida e conectem muitos neurônios de forma síncrona. Graças a essas propriedades, somos capazes de realizar processos complexos que exigem uma rápida transmissão de informações, como processos sensoriais, motores e cognitivos (atenção, memória, aprendizado ...).

Sinapses químicas

Sinapses químicas ocorrem entre neurônios adjacentes nos quais um elemento pré-sináptico é conectado, geralmente um terminal axônico, que emite o sinal, e um pós-sináptico, que normalmente é encontrado no soma ou dendritos, que recebe o sinal. assinar

Estes neurônios não estão ligados, existe um espaço entre eles de 20nm chamado fenda sináptica.

Existem diferentes tipos de sinapses químicas dependendo de suas características morfológicas. Segundo Gray (1959), as sinapses químicas podem ser divididas em dois grupos.

• Sinapses químicas do tipo I (assimétricas). Nessas sinapses, o componente pré-sináptico é formado por terminais axonais contendo vesículas arredondadas e o pós-sináptico é encontrado nos dendritos e há uma alta densidade de receptores pós-sinápticos.
• Sinapses químicas do tipo II (simétricas). Nessas sinapses, o componente pré-sináptico é formado por terminais axonais contendo vesículas ovais e o pós-sináptico pode ser encontrado tanto no soma quanto nos dendritos e há uma menor densidade de receptores pós-sinápticos do que nas sinapses do tipo I. Outras diferenças neste O tipo de sinapse em relação às do tipo I é que sua fenda sináptica é mais estreita (cerca de 12 nm).

O tipo de sinapse depende dos neurotransmissores envolvidos, de modo que os neurotransmissores excitatórios, como o glutamato, estão envolvidos nas sinapses do tipo I, enquanto nas sinapses do tipo II os inibidores dos neurotransmissores, como o GABA, agiriam.

Embora isso não ocorra em todo o sistema nervoso, em algumas áreas, como medula espinhal, substância negra, gânglios da base e colículos, existem sinapses GABA-ergicas com estrutura tipo I.

Outra maneira de classificar as sinapses é de acordo com os componentes pré-sinápticos e pós-sinápticos que as formam. Por exemplo, se o componente pré-sináptico é um axônio e o pós-sináptico um dendrito são chamados de sinapses axodendríticas, desta forma podemos encontrar sinapses axoaxônicas, axossomáticas, dendroaxônicas, dendrodendríticas ...

O tipo de sinapse que ocorre mais freqüentemente no sistema nervoso central são as sinapses axoespinas do tipo I (assimétricas). Estima-se que entre 75-95% das sinapses do córtex cerebral são do tipo I, enquanto apenas entre 5 e 25% são sinapses do tipo II.

As sinapses químicas podem ser resumidas da seguinte forma:

1. Um potencial de ação atinge o terminal do axônio, abre os canais iônicos de cálcio (Ca2 +) e um fluxo de íons é liberado na fenda sináptica.
2. O fluxo de íons desencadeia um processo no qual as vesículas, cheias de neurotransmissores, se ligam à membrana pós-sináptica e abrem um poro através do qual todo o seu conteúdo é liberado na fenda sináptica.
3. Os neurotransmissores liberados ligam-se ao receptor pós-sináptico específico desse neurotransmissor.
4. A ligação do neurotransmissor ao neurônio pós-sináptico regula as funções do neurônio pós-sináptico.

Neurotransmissores e neuromoduladores

O conceito de neurotransmissor inclui todas as substâncias que são liberadas na sinapse química e que permitem a comunicação neuronal. Os neurotransmissores atendem aos seguintes critérios:

• Eles são sintetizados dentro dos neurônios e estão presentes nos terminais do axônio.
• Quando uma quantidade suficiente do neurotransmissor é liberada, ela exerce seus efeitos sobre os neurônios adjacentes.
• Quando tiverem concluído sua designação, são eliminados por meio de mecanismos de degradação, inativação ou reabsorção.

Os neuromoduladores são substâncias que complementam as ações dos neurotransmissores aumentando ou diminuindo seu efeito. Eles fazem isso juntando sites específicos dentro do receptor pós-sináptico.

Existem numerosos tipos de neurotransmissores, os mais importantes são:

• Aminoácidos, que podem ser excitatórios, como o glutamato, ou inibidores, como o ácido γ-aminobutírico, mais conhecido como GABA.
• Acetilcolina
• Catecolamidas, como dopamina ou noradrenalina
• Indolaminas, como a serotonina.
• Neuropeptídeos.