Otak berfungsi sebagai unit struktural dan fungsional yang terutama terdiri dari dua jenis sel: neuron dan sel glial . Diperkirakan ada sekitar 100 triliun neuron di seluruh sistem saraf manusia dan sekitar 1.000 triliun sel glial (ada 10 kali lebih banyak sel glial daripada neuron).
Neuron sangat terspesialisasi dan fungsinya adalah untuk menerima, memproses, dan mengirimkan informasi melalui sirkuit dan sistem yang berbeda. Proses transmisi informasi dilakukan melalui sinapsis , yang dapat berupa listrik atau kimia.
Sel glia, sementara itu, bertanggung jawab untuk mengatur lingkungan internal otak dan memfasilitasi proses komunikasi saraf. Sel-sel ini ditemukan di seluruh sistem saraf yang membentuk strukturnya dan terlibat dalam proses perkembangan dan pembentukan otak.
Di masa lalu dianggap bahwa sel glial hanya membentuk struktur sistem saraf, maka mitos terkenal bahwa kita hanya menggunakan 10% dari otak kita. Tetapi hari ini kita tahu bahwa itu memenuhi fungsi yang jauh lebih kompleks, misalnya, yang terkait dengan pengaturan sistem kekebalan dan proses plastisitas seluler setelah menderita cedera.
Selain itu, mereka sangat penting bagi neuron untuk berfungsi dengan baik, karena mereka memfasilitasi komunikasi saraf dan memainkan peran penting dalam pengangkutan nutrisi ke neuron.
Seperti yang bisa ditebak, otak manusia sangat kompleks. Diperkirakan otak manusia dewasa berisi antara 100 dan 500 triliun koneksi dan galaksi kita memiliki sekitar 100 miliar bintang, sehingga dapat disimpulkan bahwa otak manusia jauh lebih kompleks daripada galaksi.
Indeks artikel
Bagaimana informasi ditransmisikan di otak?
Fungsi otak terdiri dari transmisi informasi antar neuron, transmisi ini dilakukan melalui prosedur yang kurang lebih kompleks yang disebut sinapsis.
Sinapsis dapat berupa listrik atau kimia. Sinapsis listrik terdiri dari transmisi dua arah arus listrik antara dua neuron secara langsung, sedangkan sinapsis kimia memerlukan perantara yang disebut neurotransmiter.
Pada akhirnya, ketika satu neuron berkomunikasi dengan yang lain, ia melakukannya untuk mengaktifkan atau menghambatnya, efek akhir yang dapat diamati pada perilaku atau pada beberapa proses fisiologis adalah hasil dari eksitasi dan penghambatan beberapa neuron di seluruh sirkuit saraf.
Sinapsis listrik
Sinapsis listrik jauh lebih cepat dan lebih mudah daripada sinapsis kimia. Dijelaskan secara sederhana, mereka terdiri dari transmisi arus depolarisasi antara dua neuron yang cukup dekat, hampir macet. Jenis sinaps ini biasanya tidak menghasilkan perubahan jangka panjang pada neuron pascasinaps.
Sinapsis ini terjadi pada neuron yang memiliki persimpangan ketat, di mana membran hampir bersentuhan, dipisahkan oleh sedikit 2-4nm. Ruang antara neuron sangat kecil karena neuron mereka harus bergabung bersama melalui saluran yang terbuat dari protein yang disebut connexin.
Saluran yang dibentuk oleh koneksin memungkinkan bagian dalam kedua neuron untuk berkomunikasi. Molekul kecil (kurang dari 1kDa) dapat melewati pori-pori ini, sehingga sinapsis kimia terkait dengan proses komunikasi metabolisme, selain komunikasi listrik, melalui pertukaran utusan kedua yang diproduksi di sinaps, seperti inositol trifosfat ( IP 3 ) atau siklik adenosin monofosfat (cAMP).
Sinapsis listrik biasanya dibuat antara neuron dari jenis yang sama, namun, sinapsis listrik juga dapat diamati antara neuron dari jenis yang berbeda atau bahkan antara neuron dan astrosit (sejenis sel glial).
Sinapsis listrik memungkinkan neuron untuk berkomunikasi dengan cepat dan banyak neuron terhubung secara serempak. Berkat sifat-sifat ini, kita dapat melakukan proses kompleks yang memerlukan transmisi informasi yang cepat, seperti proses sensorik, motorik, dan kognitif (perhatian, memori , pembelajaran …).
Sinapsis kimia
Pada gambar ini akson terlihat dari tempat pelepasan neurotransmitter menuju reseptor dendrit
Sinapsis kimia terjadi antara neuron yang berdekatan di mana unsur prasinaps terhubung, biasanya terminal aksonal, yang memancarkan sinyal, dan postsinaptik lain, yang biasanya ditemukan di soma atau dendrit, yang menerima sinyal.
Neuron ini tidak melekat, ada ruang di antara mereka dari satu 20nm yang disebut celah sinaptik.
Ada berbagai jenis sinapsis kimia tergantung pada karakteristik morfologisnya. Menurut Gray (1959), sinapsis kimia dapat dibagi menjadi dua kelompok.
Sinapsis kimia secara sederhana dapat diringkas sebagai berikut:
- Sebuah potensial aksi mencapai terminal akson, ini membuka saluran ion kalsium (Ca 2+ ) dan aliran ion dilepaskan ke celah sinaptik.
- Aliran ion memicu proses di mana vesikel, penuh neurotransmiter, mengikat membran postsinaptik dan membuka pori melalui mana semua isinya keluar menuju celah sinaptik.
- Neurotransmiter yang dilepaskan berikatan dengan reseptor postsinaptik yang spesifik untuk neurotransmitter tersebut.
- Pengikatan neurotransmitter ke neuron postsinaptik mengatur fungsi neuron postsinaptik.
Jenis-jenis sinapsis kimia
Sinapsis kimia tipe I (asimetris)
Dalam sinapsis ini, komponen prasinaps dibentuk oleh terminal aksonal yang mengandung vesikel bulat dan komponen pascasinaps ditemukan di dendrit dan terdapat kepadatan reseptor pascasinaps yang tinggi .
Jenis sinaps tergantung pada neurotransmiter yang terlibat, sehingga neurotransmiter rangsang, seperti glutamat, terlibat dalam sinapsis tipe I, sedangkan neurotransmiter penghambat, seperti GABA, bertindak dalam sinapsis tipe II.
Meskipun ini tidak terjadi di seluruh sistem saraf, di beberapa area seperti sumsum tulang belakang, substansia nigra, ganglia basal, dan colliculi, ada sinapsis GABA-ergic dengan struktur tipe I.
Sinapsis kimia tipe II (simetris)
Pada sinapsis ini, komponen prasinaps dibentuk oleh terminal aksonal yang mengandung vesikel oval dan komponen pascasinaps dapat ditemukan baik di soma maupun di dendrit dan terdapat densitas reseptor pascasinaps yang lebih rendah daripada sinapsis tipe I.
Perbedaan lain antara tipe sinaps ini dan tipe I adalah celah sinaptiknya lebih sempit (sekitar 12nm).
Cara lain untuk mengklasifikasikan sinapsis adalah menurut komponen prasinaps dan pascasinaps yang membentuknya. Misalnya, jika komponen prasinaps adalah akson dan komponen pascasinaps adalah dendrit, mereka disebut sinapsis aksodendritik. Dengan cara ini kita dapat menemukan sinapsis axoaxonic, axosomatic, dendroaxonic, dendrodendritic …
Jenis sinaps yang paling sering terjadi pada sistem saraf pusat adalah sinapsis tipe I (asimetris) axospinous. Diperkirakan antara 75-95% sinapsis di korteks serebral adalah tipe I, sedangkan hanya antara 5 dan 25% yang merupakan sinapsis tipe II.
Neurotransmitter dan neuromodulator
Konsep neurotransmitter mencakup semua zat yang dilepaskan pada sinapsis kimia dan yang memungkinkan komunikasi neuronal. Neurotransmitter memenuhi kriteria berikut:
- Mereka disintesis dalam neuron dan hadir di terminal aksonal.
- Ketika jumlah neurotransmiter yang cukup dilepaskan, ia memberikan efeknya pada neuron yang berdekatan.
- Ketika mereka telah menyelesaikan tugas mereka, mereka dieliminasi melalui mekanisme degradasi, inaktivasi atau pengambilan kembali.
Neuromodulator adalah zat yang melengkapi tindakan neurotransmiter dengan meningkatkan atau menurunkan efeknya. Mereka melakukan ini dengan mengikat situs tertentu dalam reseptor postsinaptik.
Ada banyak jenis neurotransmitter, yang paling penting adalah:
- Asam amino yang dapat bersifat rangsang, seperti glutamat, atau inhibitor, seperti asam -aminobutirat, lebih dikenal sebagai GABA.
- Asetilkolin.
- Katekolamida, seperti dopamin atau norepinefrin
- Indolamin, seperti serotonin.
- Neuropeptida.
Referensi
- García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., & Valero, A. (2014). Neuron dan komunikasi saraf. Dalam D. Redolar, Cognitive Neuroscience (hlm. 27-66). Madrid: Medis Pan-Amerika.
- Gary, E. (1959). Sinapsis axo-somatic dan axo-dendritic dari korteks serebral: studi mikroskop elektron. J.Anat, 93 , 420-433.
- Pasantes, H.(nd). Bagaimana cara kerja otak? Prinsip-prinsip umum. Diperoleh pada 1 Juli 2016, dari Science for all.