Cum trimit celulele creierului mesaje?
Într-o fracțiune de secundă, evocăm gânduri, experimentăm senzații și reacționăm la lumea noastră în continuă schimbare. Exploziile rapide ale activității creierului ne oferă aceste abilități și ne-au permis să depășim prădătorii, să scriem poezie și chiar să contemplăm natura existenței noastre.
Dar cum trimit celulele creierului mesaje?
Primul pas în acest proces de mesagerie este potenţial de acţiune, sau o undă electrică declanșată în celula nervoasă sau neuron. Neuronii din creier, măduva spinării și restul corpului trimit, în general, mesaje în același mod.
Ori de câte ori trebuie să fii atent la ceva – de exemplu, sunetul soneriei – receptorii din organele tale senzoriale activează celulele nervoase care duc la creier. Tunelurile minuscule din membranele neuronilor se deschid, permițând moleculelor încărcate pozitiv, sau ionilor, să pătrundă în celulă.
Legate de: Semnalele misterioase în spirală din creierul uman ar putea deține cheia cunoașterii noastre
Aceste particule încărcate se ondula de-a lungul membranei celulare, la fel ca electronii care trec prin firele dispozitivelor electrice. Acest semnal electric se deplasează de la membrana celulei la axonul acesteia, o structură lungă, asemănătoare unei coade, care iese din corpul celular. Acest axon este separat de axonul următoarei celule nervoase din lanțul de comunicare printr-un gol numit sinapsă.
Când acest impuls electric ajunge la capătul unui axon, neuronul eliberează substanțe chimice numite neurotransmițători în sinapsă. Substanțele chimice călătoresc prin gol și se lipesc de receptori specifici de pe următorul neuron. Dacă sunt activați suficienți receptori, neuronul receptor își poate genera propriul potențial de acțiune și poate transmite mesajul altor neuroni din rețea.
Deoarece numai celulele conectate printr-o sinapsă pot comunica prin intermediul neurotransmițătorilor, ele pot fi considerate „mesaje secrete” detectabile în acel moment doar de cei doi neuroni și nu de cei din jurul lor, Michael Ludwigprofesor de neurofiziologie la Universitatea din Edinburgh din Marea Britanie, a declarat pentru Live Science.
Dar neuronii pot oferi și „anunțuri publice”, a spus Ludwig.
Neuronii fac acest lucru prin eliberarea de mici fragmente de proteine, numite neuropeptide, prin membranele lor celulare. Potențialele de acțiune declanșează eliberarea de neuropeptide, dar în loc să treacă nanometrii la următorul neuron, așa cum fac neurotransmițătorii, neuropeptidele fac o călătorie lungă în jurul creierului. Plutind în jurul fluidului care înconjoară creierul, ei se leagă în cele din urmă de receptorii aflați în regiuni îndepărtate ale creierului. Acest tip de comunicare este mult mai lent decât semnalizarea sinaptică, dar are efecte de anvergură.
„Ceea ce este important nu este atât molecula de semnalizare în sine, ci distribuția receptorului său” sau locația sa în creier, a spus Ludwig. În studiile pe animale, atunci când oamenii de știință schimbă locația și densitatea anumitor receptori, schimbă comportamentul animalelor. Acest lucru sugerează că gândurile și acțiunile se bazează nu numai pe celulele nervoase care sunt conectate direct, ci și pe sensibilitatea diferitelor celule ale creierului la neuropeptide.
Luați neuropeptida oxitocina, așa-numitul hormon social. Oxitocina este eliberată în creierul voleilor de prerie (Microtus ochrogaster) când se împerechează și facilitează formarea a legătură monogamă. Când cercetătorii îi blochează receptorul, arată animalele interes mai mic în asociere. Și dacă receptorul este supraexprimat, ceea ce înseamnă că există un număr anormal de mare, femelele sunt mai dornice să se stabilească cu partenerul ales.
Legate de: 6 efecte interesante ale oxitocinei
De asemenea, oxitocina pare să promoveze relațiile romantice și de familie la oameni. Mamele cu niveluri mai ridicate ale hormonului imediat după naștere arată atașament mai puternic nou-născuților lor decât cei cu niveluri mai scăzute și a te indragosti este legat de un vârf de oxitocină.
În mod similar, o altă neuropeptidă, hormonul de stimulare a melanocitelor alfa (alfa-MSH), pare să suprime apetitul și să stimuleze dorința sexuală la animalele de laborator și la oameni. Medicamentele care activează același receptor ca alfa-MSH diminuează apetitul pentru mâncare al unui individ, dar stimulează apetitul sexualsugerând că foamea și libidoul sunt controlate prin suprapunerea circuitelor cerebrale.
Oamenii de știință au identificat mai mult decât 100 de neuropeptide umane care afectează o multitudine de comportamente. Dar oamenii de știință bănuiesc că mai sunt multe de descoperit, pe baza a peste 1.000 de peptide prezise în genomul uman.
Ambele forme de comunicare neuronală pe distanță scurtă și pe distanță lungă pot interacționa. Noi dovezi sugerează că neuropeptidele joacă un rol în plasticitatea sinaptică, sau capacitatea neuronilor de a schimba cât de puternic se declanșează ca răspuns la diferite experiențe. Plasticitatea sinaptică formează baza învățării – de fiecare dată când studiezi pentru un examen, de exemplu, sinapsele în care este stocată memoria respectivă devin puțin mai puternice.
Neuropeptidele pot afecta, de asemenea, funcționarea unui neuron sensibilitate la neurotransmitatori și, la rândul său, afectează probabilitatea ca acesta să-și genereze propriul potențial de acțiune ca răspuns la alții. Se pare că „emisiunile publice” ale creierului pot influența conversațiile private ale celulelor.