脳は、主にニューロンとグリア細胞の2種類の細胞で構成される構造的および機能的ユニットとして機能します。人間の神経系全体には約100兆のニューロンと約1,000兆のグリア細胞があると推定されています（ニューロンの10倍のグリア細胞があります）。
ニューロンは高度に専門化されており、その機能は、さまざまな回路やシステムを介して情報を受信、処理、および送信することです。情報を送信するプロセスは、電気的または化学的であることができるシナプスを介して実行されます。
一方、グリア細胞は、脳の内部環境を調節し、神経伝達のプロセスを促進する責任があります。これらの細胞は、その構造を形成する神経系全体に見られ、脳の発達と形成プロセスに関与しています。
過去には、グリア細胞は神経系の構造を形成するだけだと考えられていたため、脳の10％しか使用しないという有名な神話がありました。しかし、今日、私たちはそれがはるかに複雑な機能を果たすことを知っています。たとえば、それらは免疫系の調節と損傷を受けた後の細胞の可塑性のプロセスに関連しています。
さらに、それらはニューロンのコミュニケーションを促進し、栄養素のニューロンへの輸送に重要な役割を果たすため、ニューロンが適切に機能するために不可欠です。
ご想像のとおり、人間の脳は印象的に複雑です。成人の脳には100兆から500兆の接続があり、私たちの銀河には約1000億の星があると推定されているため、人間の脳は銀河よりもはるかに複雑であると結論付けることができます。
脳ではどのように情報が伝達されますか？
脳機能はニューロン間の情報の伝達から成り、この伝達はシナプスと呼ばれる多かれ少なかれ複雑な手順を通じて行われます。
シナプスは電気的または化学的です。化学シナプスは神経伝達物質と呼ばれる中間体を必要とするのに対し、電気シナプスは2つのニューロン間の電流の双方向伝送で構成されます。
最終的に、あるニューロンが別のニューロンと通信すると、それがアクティブ化または抑制され、行動またはいくつかの生理学的プロセスに対する最終的な観測可能な効果は、神経回路全体のいくつかのニューロンの興奮と抑制の結果です。
電気シナプス
電気シナプスは、化学シナプスよりもかなり速くて簡単です。簡単に説明すると、それらは非常に近く、ほぼくっついている2つのニューロン間の脱分極電流の伝達で構成されています。このタイプのシナプスは通常、シナプス後ニューロンの長期的な変化を引き起こしません。
これらのシナプスは、わずかな2〜4 nmで隔てられた、膜がほとんど接触している密着結合を持つニューロンで発生します。ニューロン間のスペースは非常に小さいです。なぜなら、それらのニューロンは、コネキシンと呼ばれるタンパク質で作られたチャネルを介して結合しなければならないためです。
コネキシンによって形成されたチャネルは、両方のニューロンの内部が通信できるようにします。小分子（1 kDa未満）はこれらの孔を通過できるため、化学的シナプスは、電気的通信に加えて、イノシトール三リン酸（ IP 3）または環状アデノシン一リン酸（cAMP）。
電気シナプスは通常、同じタイプのニューロン間で作られますが、異なるタイプのニューロン間、またはニューロンと星状細胞（グリア細胞の一種）の間でも観察できます。
電気シナプスは、ニューロンが迅速に通信し、多くのニューロンが同期して接続することを可能にします。これらの特性のおかげで、感覚、運動、認知プロセス（注意、記憶、学習など）など、情報の迅速な伝達を必要とする複雑なプロセスを実行できます。
化学シナプス
この画像は、神経伝達物質が樹状突起受容体に向かって放出されるところからの軸索を示しています
化学的シナプスは、シナプス前要素が接続している隣接ニューロン間で発生します。通常は、信号を放出する軸索終末と、信号を受信する体細胞や樹状突起に通常存在するシナプス後部要素です。信号。
これらのニューロンは接続されていません、それらの間にシナプス裂と呼ばれる1つの20nmのスペースがあります。
形態学的特徴に応じて、さまざまな種類の化学シナプスがあります。グレイ（1959）によると、化学シナプスは2つのグループに分けることができます。
化学シナプスは、次のように簡単に要約できます。
- 活動電位が軸索終末に到達すると、カルシウムイオンチャネル（Ca 2+）が開き、イオンの流れがシナプス間隙に放出されます。
- イオンの流れは、神経伝達物質で一杯の小胞がシナプス後膜に結合し、すべての内容物がシナプス間隙に向かって出る細孔を開くプロセスをトリガーします。
- 放出された神経伝達物質は、その神経伝達物質に特異的なシナプス後受容体に結合します。
- 神経伝達物質のシナプス後ニューロンへの結合は、シナプス後ニューロンの機能を調節します。
化学シナプスの種類
I型化学シナプス（非対称）
これらのシナプスでは、シナプス前成分は丸い小胞を含む軸索終末によって形成され、シナプス後成分は樹状突起にあり、シナプス後部受容体の密度が高い。
シナプスのタイプは関与する神経伝達物質に依存するため、グルタミン酸などの興奮性神経伝達物質はタイプIシナプスに関与し、GABAなどの抑制性神経伝達物質はタイプIIシナプスで作用します。
これは神経系全体では発生しませんが、脊髄、黒質、大脳基底核、および丘などの一部の領域では、タイプIの構造を持つGABA作動性シナプスがあります。
タイプII化学シナプス（対称）
これらのシナプスでは、シナプス前成分は卵形の小胞を含む軸索終末によって形成され、シナプス後成分は細胞体と樹状突起の両方にあり、I型シナプスよりもシナプス後受容体の密度が低い。
タイプIに関するこのタイプのシナプスの他の違いは、そのシナプス間隙が狭いことです（約12 nm程度）。
シナプスを分類する別の方法は、シナプスを形成するシナプス前とシナプス後のコンポーネントによるものです。たとえば、シナプス前コンポーネントが軸索であり、シナプス後コンポーネントが樹状突起である場合、それらは軸索樹状突起シナプスと呼ばれます。このようにして、軸索突起、軸索突起、樹状突起突起、樹状突起突起シナプスを見つけることができます…
中枢神経系で最も頻繁に発生するシナプスのタイプは、軸索棘突起タイプI（非対称）シナプスです。大脳皮質のシナプスの75〜95％がタイプIであるのに対し、5〜25％のみがタイプIIシナプスであると推定されています。
神経伝達物質と神経調節物質
神経伝達物質の概念には、化学シナプスで放出され、神経伝達を可能にするすべての物質が含まれます。神経伝達物質は以下の基準を満たしています：
- それらはニューロン内で合成され、軸索末端に存在します。
- 十分な量の神経伝達物質が放出されると、隣接するニューロンに影響を及ぼします。
- 彼らが仕事を終えたとき、それらは分解、不活性化、または再取り込みのメカニズムによって排除されます。
Neuromodulatorsは、その効果を増減することにより神経伝達物質の作用を補完する物質です。彼らは、シナプス後受容体内の特定の部位に結合することによってこれを行います。
神経伝達物質には数多くの種類があり、最も重要なものは次のとおりです。
- グルタミン酸などの興奮性の可能性があるアミノ酸、またはGABAとしてよく知られているγ-アミノ酪酸などの阻害剤。
- アセチルコリン。
- ドーパミンやノルエピネフリンなどのカテコールアミド
- セロトニンなどのインドラミン。
- 神経ペプチド。
参考文献
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- Pasantes、H.（nd）。脳はどのように機能しますか？一般的な原則。Science for allから2016年7月1日に取得。