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 biliões de neurónios do sistema nervoso humano e cerca de 1.000 triliões de células gliais (existem 10 vezes mais células gliais de neurónios).

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 gliais, entretanto, regulam o ambiente interno do cérebro e facilitam 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 apenas formavam a estrutura do sistema nervoso, daí o famoso mito de que só usamos 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 pode ser percebido, 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 do que uma galáxia (Garcia Nunez, Santin, 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. sinapses eléctricas consistem de transmissão bidireccional de corrente eléctrica entre dois neurónios directamente, ao passo que nas sinapses químicas necessárias algumas intermediários chamados neurotransmissores.

Basicamente, quando um neurónio comunica com outros não activar ou inibi-la para os efeitos observáveis ​​final no comportamento ou um processo fisiológico são o resultado de excitação e de inibição de vários neurónios ao longo de um circuito neuronal.

Sinapses Elétricas

As sinapses elétricas são muito mais rápidas e simples que as químicas. Explicados de maneira simples, consistem na transmissão de correntes despolarizantes entre dois neurônios que estão próximos o suficiente, quase colados. 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 dos dois neurônios esteja em comunicação. Através desses poros pode passar pequena (menos do que 1 kDa) moléculas que fazem sinapses químicas estão relacionadas com os processos de comunicação metabólica além comunicação eléctrica, através da troca de mensageiros secundários que ocorrem na sinapse, tal como trifosfato de inositol ( IP₃) ou monofosfato de adenosina cíclico (cAMP).

sinapses eléctricas entre neurónios geralmente realizado do mesmo tipo, as sinapses eléctricas no entanto, também podem ser observadas entre os neurónios de diferentes tipos ou mesmo entre os neurónios 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 estas propriedades que são capazes de realizar processos complexos que exigem a transmissão rápida de informações, tais como processos sensoriais e cognitivos, motores (atenção, memória, aprendizagem ...).

Sinapses químicas

sinapses químicas ocorrem entre neurónios adjacentes em um elemento de pré-sináptica é ligado, normalmente um terminal axonal, em que o sinal, e um pós-sináptica, que é geralmente na soma ou dendritos recebendo assinar

Esses 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 (assimétrico) Nestes sinapses componente pré-sináptica é formada por terminais de axónios que contêm vesículas arredondadas e dendritos pós-sinápticos são muito densamente e receptores pós-sinápticos lá.
• Sinapses químicas tipo II (Simétrica).Nestes sinapses componente pré-sináptica é formada por terminais de axónios que contêm vesículas ovais e pós-sináptica pode ser encontrado tanto no soma e dendritos e uma densidade reduzida de receptores pós-sinápticos nas sinapses do tipo I. Outras diferenças desta O tipo de sinapse em relação às do tipo I é que sua fenda sináptica é mais estreita (aproximadamente 12 nm).

O tipo de sinapse depende dos neurotransmissores envolvidos neste, de modo que nas sinapses envolvidas Tipo I são neurotransmissores excitatórios como o glutamato, enquanto no tipo II neurotransmissores inibidores actuam como o GABA.

Embora isto não ocorrer em todo o sistema nervoso, em algumas áreas, tais como a medula espinal, substantia nigra, gânglios basais e o colículo, não fazem sinapses GABA-nérgica com uma estrutura do 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-sináptica é um axônio e um dendrito são chamadas de sinapses pós-sináptica axodendríticas, portanto, pode encontrar axoaxónicas sinapses, axosomatic, dendroaxónicas, 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 axônico, abre os canais iônicos de cálcio (Ca²⁺) e um fluxo de íons é liberado na fenda sináptica.
2. Ion fluxo desencadeia um processo em que as vesículas cheias com, neurotransmissores, ligam-se à membrana pós-sináptica e uma abertura de poros, deixando todo o seu conteúdo para a 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 tarefa, 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, tais como o glutamato, ou inibidores, tais como ácido γ-aminobutírico, conhecido como GABA.
• Acetilcolina
• Catecolamidas, como dopamina ou noradrenalina
• Indolaminas, como a serotonina.
• Neuropeptídeos.

Referências

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neurônios e comunicação neural. Em D. Redolar, Neurociência Cognitiva (pp. 27-66). Madri: Panamericana Medical.
2. Gary, E. (1959). Sinapsis axo-somática e axodendrítica do córtex cerebral: um estudo de microscopia eletrônica. J.Anat, 93, 420-433.
3. Estagiários, H. (s.f.) Como o cérebro funciona? Princípios gerais Recuperado em 1 de julho de 2016, da Science for All.