COMMENT FONCTIONNE LE CERVEAU HUMAIN? - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

Le cerveau fonctionne comme une unité structurelle et fonctionnelle composée principalement de deux types de cellules: les neurones et les cellules gliales. On estime qu'il y a environ 100 billions de neurones dans tout le système nerveux humain et environ 1000 milliards de cellules gliales (il y a 10 fois plus de cellules gliales que de neurones).

Les neurones sont hautement spécialisés et leurs fonctions sont de recevoir, traiter et transmettre des informations à travers différents circuits et systèmes. Le processus de transmission des informations est effectué par le biais de synapses, qui peuvent être électriques ou chimiques.

Les cellules gliales, quant à elles, sont chargées de réguler l'environnement interne du cerveau et de faciliter le processus de communication neuronale. Ces cellules se trouvent dans tout le système nerveux formant sa structure et sont impliquées dans les processus de développement et de formation du cerveau.

Dans le passé, on pensait que les cellules gliales ne formaient que la structure du système nerveux, d'où le fameux mythe selon lequel nous n'utilisons que 10% de notre cerveau. Mais aujourd'hui, nous savons qu'il remplit des fonctions beaucoup plus complexes, par exemple, elles sont liées à la régulation du système immunitaire et aux processus de plasticité cellulaire après avoir subi une blessure.

De plus, ils sont essentiels au bon fonctionnement des neurones, car ils facilitent la communication neuronale et jouent un rôle important dans le transport des nutriments vers les neurones.

Comme vous pouvez le deviner, le cerveau humain est d'une complexité impressionnante. On estime qu'un cerveau humain adulte contient entre 100 et 500 billions de connexions et notre galaxie compte environ 100 milliards d'étoiles, on peut donc en conclure que le cerveau humain est beaucoup plus complexe qu'une galaxie.

Comment les informations sont-elles transmises dans le cerveau?

La fonction cérébrale consiste en la transmission d'informations entre neurones, cette transmission se fait à travers une procédure plus ou moins complexe appelée synapse.

Les synapses peuvent être électriques ou chimiques. Les synapses électriques consistent en la transmission bidirectionnelle du courant électrique entre deux neurones directement, tandis que les synapses chimiques nécessitent des intermédiaires appelés neurotransmetteurs.

En fin de compte, lorsqu'un neurone communique avec un autre, il le fait pour l'activer ou l'inhiber, les effets finaux observables sur le comportement ou sur un processus physiologique sont le résultat de l'excitation et de l'inhibition de plusieurs neurones à travers un circuit neuronal.

Synapses électriques

Les synapses électriques sont considérablement plus rapides et plus faciles que les synapses chimiques. Expliquées de manière simple, elles consistent en la transmission de courants dépolarisants entre deux neurones assez proches, presque collés ensemble. Ce type de synapse ne produit généralement pas de changements à long terme dans les neurones postsynaptiques.

Ces synapses se produisent dans les neurones qui ont une jonction étroite, dans laquelle les membranes se touchent presque, séparées par un maigre 2-4 nm. L'espace entre les neurones est si petit parce que leurs neurones doivent se rejoindre par des canaux constitués de protéines appelées connexines.

Les canaux formés par les connexines permettent à l'intérieur des deux neurones de communiquer. De petites molécules (moins de 1 kDa) peuvent traverser ces pores, de sorte que les synapses chimiques sont liées à des processus de communication métabolique, en plus de la communication électrique, par l'échange de seconds messagers qui sont produits dans la synapse, comme l'inositol triphosphate (IP ₃) ou adénosine monophosphate cyclique (AMPc).

Les synapses électriques sont généralement réalisées entre des neurones du même type, cependant, des synapses électriques peuvent également être observées entre des neurones de types différents ou même entre des neurones et des astrocytes (un type de cellules gliales).

Les synapses électriques permettent aux neurones de communiquer rapidement et de nombreux neurones de se connecter de manière synchrone. Grâce à ces propriétés nous sommes capables de réaliser des processus complexes qui nécessitent une transmission rapide d'informations, tels que des processus sensoriels, moteurs et cognitifs (attention, mémoire, apprentissage…).

Synapses chimiques

Cette image montre l'axone d'où les neurotransmetteurs sont libérés vers les récepteurs de la dendrite

Les synapses chimiques se produisent entre des neurones adjacents dans lesquels un élément présynaptique se connecte, généralement un terminal axonal, qui émet le signal, et un autre postsynaptique, qui est généralement situé dans le soma ou dans les dendrites, qui reçoit le signal. signal.

Ces neurones ne sont pas attachés, il y a un espace entre eux d'un 20 nm appelé fente synaptique.

Il existe différents types de synapses chimiques en fonction de leurs caractéristiques morphologiques. Selon Gray (1959), les synapses chimiques peuvent être divisées en deux groupes.

Les synapses chimiques peuvent être résumées simplement comme suit:

1. Un potentiel d'action atteint l'extrémité axonale, cela ouvre les canaux d'ions calcium (Ca ²⁺) et un flux d'ions est libéré vers la fente synaptique.
2. Le flux d'ions déclenche un processus dans lequel les vésicules, pleines de neurotransmetteurs, se lient à la membrane postsynaptique et ouvrent un pore par lequel tout leur contenu sort vers la fente synaptique.
3. Les neurotransmetteurs libérés se lient au récepteur postsynaptique spécifique de ce neurotransmetteur.
4. La liaison du neurotransmetteur au neurone postsynaptique régule les fonctions du neurone postsynaptique.

Types de synapses chimiques

Synapses chimiques de type I (asymétriques)

Dans ces synapses, le composant présynaptique est constitué de terminaisons axonales qui contiennent des vésicules arrondies et le composant postsynaptique se trouve dans les dendrites et il existe une densité élevée de récepteurs postsynaptiques.

Le type de synapse dépend des neurotransmetteurs impliqués, donc les neurotransmetteurs excitateurs, comme le glutamate, sont impliqués dans les synapses de type I, tandis que les neurotransmetteurs inhibiteurs, tels que le GABA, agissent dans les synapses de type II.

Bien que cela ne se produise pas dans tout le système nerveux, dans certaines zones telles que la moelle épinière, la substance noire, les noyaux gris centraux et les colliculus, il existe des synapses GABA-ergiques de structure de type I.

Synapses chimiques de type II (symétriques)

Dans ces synapses, le composant présynaptique est formé par des terminaux axonaux contenant des vésicules ovales et le composant postsynaptique peut être trouvé à la fois dans le soma et dans les dendrites et il y a une densité plus faible de récepteurs postsynaptiques que dans les synapses de type I.

Une autre différence de ce type de synapse par rapport au type I est que sa fente synaptique est plus étroite (environ 12 nm environ).

Une autre façon de classer les synapses est en fonction des composants présynaptiques et postsynaptiques qui les forment. Par exemple, si le composant présynaptique est un axone et le composant postsynaptique est une dendrite, ils sont appelés synapses axodendritiques. On retrouve ainsi des synapses axoaxoniques, axosomatiques, dendroaxoniques, dendrodendritiques…

Le type de synapse qui survient le plus souvent dans le système nerveux central est les synapses axospineuses de type I (asymétriques). On estime qu'entre 75 et 95% des synapses du cortex cérébral sont de type I, tandis que seulement 5 à 25% sont des synapses de type II.

Neurotransmetteurs et neuromodulateurs

Le concept de neurotransmetteur inclut toutes les substances qui sont libérées au niveau de la synapse chimique et qui permettent la communication neuronale. Les neurotransmetteurs répondent aux critères suivants:

• Ils sont synthétisés dans les neurones et sont présents aux terminaisons axonales.
• Lorsqu'une quantité suffisante du neurotransmetteur est libérée, il exerce ses effets sur les neurones adjacents.
• Lorsqu'ils ont terminé leur tâche, ils sont éliminés par des mécanismes de dégradation, d'inactivation ou de recapture.

Les neuromodulateurs sont des substances qui complètent les actions des neurotransmetteurs en augmentant ou en diminuant leur effet. Ils le font en se liant à des sites spécifiques au sein du récepteur postsynaptique.

Il existe de nombreux types de neurotransmetteurs, dont les plus importants sont:

• Les acides aminés, qui peuvent être excitateurs, comme le glutamate, ou les inhibiteurs, comme l'acide γ-aminobutyrique, mieux connu sous le nom de GABA.
• Acétylcholine.
• Catéchollamides, tels que la dopamine ou la noradrénaline
• Indolamines, telles que la sérotonine.
• Neuropeptides.

Références

1. García, R., Núñez, Santín, L., Redolar, D., et Valero, A. (2014). Neurones et communication neuronale. Dans D. Redolar, Cognitive Neuroscience (pp. 27-66). Madrid: Panamerican Medical.
2. Gary, E. (1959). Synapsis axo-somatique et axo-dendritique du cortex cérébral: une étude au microscope électronique. J. Anat, 93, 420-433.
3. Pasantes, H. (nd). Comment fonctionne le cerveau? Principes généraux. Récupéré le 1er juillet 2016 de Science for all.