Jak działają neurony?

Zastanawiałeś się kiedyś jak dokładnie działa nasz mózg?

Po światku rozwojowym krąży wiele „naiwnych” teorii na ten temat, wiele wyobrażeń, które zdają się nawet mieć sens, ale rzadko kiedy faktycznie oddają to, do zachodzi w naszej głowie. Na szkoleniach, w dyskusjach i publikacjach spotykałem się już z wieloma dziwnymi wyobrażeniami, np.:

„Gdy często myślisz o danej rzeczy, to neurony za nią odpowiedzialne stają się większe.”

„Gdy o czymś myślisz, informacje zapisane w neuronie ulegają utrwaleniu.”

no i oczywiście nieśmiertelne „Gdyby aktywować jednocześnie cały nasz mózg, to…”

Wszystkie powyższe tezy są fałszywe – choć na pierwszy rzut oka, dla laika, mogą się wydawać sensowne. W końcu mięśnie rosną w miarę używania, czemu nie neurony? Pomyślałem więc, że warto przygotować tekst o tym jak nasze neurony – nasz mózg – faktycznie działa. A zaczniemy od… komputerów. Choć nie w sensie, w jakim zwykle się o nich myśli.

Claude Shannon, matematyk pracujący w Bell Laboratories, stworzył w latach 40-tych ubiegłego wieku tzw. teorie informacji. Pracował nad problemem przesyłania dużych ilości informacji przez telefon i odkrył, że każdą informację, niezależnie od jej złożoności, można przedstawić jako cykl sygnałów „włączony/wyłączony” rozłożonych w odpowiedniej sieci. To odkrycie stało się fundamentem, na jakim zbudowane są współczesne komputery. A przy okazji bardzo trafnie opisuje to, jak działa nasz układ nerwowy.

W tym znaczeniu człowieka faktycznie można porównać do komputera. Nie ze względu na to, że da się „programować psychikę”, jak się często uważa, a ze względu podstawowy mechanizm działania. Neurony są bowiem, w swoim istocie, takim prostym przełącznikiem „włączony/wyłączony”. Pojedynczy neuron nie zawiera w sobie żadnej konkretnej informacji – wynikają one dopiero ze struktur tworzonych przez ogromne grupy neuronów.

Uwaga, będzie nieco terminologii ;)

Na powyższym obrazku możesz zobaczyć schemat neuronu. Wiem, deczko przerażający ;) Postaram się go jednak przetłumaczyć na coś nieco bardziej zrozumiałego. Na jednym „końcu” neuronu masz ciało komórki – główną jego część – wraz z dendrytami*. Dendryty to swego rodzaju anteny, miejsca, w których neuron odbiera sygnały od innych neuronów (nawet wielu tysięcy różnych). Sygnały te mogą mieć różną siłę, ale ogólnie mają tylko dwa możliwe efekty – albo pobudzają neuron, albo go hamują. Na drugim końcu znajduje się tzw. akson, zwykle grubszy i większy od dendrytów, rozgałęziający się na końcu by połączyć się z różnymi komórkami poprzez tzw. synapsę. Synapsy to końcówki aksonu, łączące się z dendrytami innych komórek – nie przylega jednak do niego ściśle, a tworzy tzw. szczelinę synaptyczną.  Akson można porównać do anteny nadawczej – to ona wysyła sygnał do dendrytów innych komórek. Aby do tego doszła, musi jednak zostać uruchomiona.

*To najbardziej standardowa struktura, tzw. neuronwielobiegunowy. Oprócz niej mamy, rzadsze, neurony jedno i dwubiegunowe, w których dendryty są nieco oddalone od ciała komórkowego.

Jak działa takie uruchomienie? Jeśli do neuronu dotrze, przez dendryty, odpowiednia ilość sygnałów pobudzających (i nie zostaną one zablokowane przez sygnały hamujące), wytwarza się tzw. potencjał czynnościowy. To impuls elektryczny, który przebiega przez ciało komórki i akson, aż dotrze do synapsy. W synapsach znajdują się pęcherzyki z neuroprzekaźnikami**, stale produkowanymi przez ciało komórki. Impuls elektryczny sprawia, że pęcherzyki te łączą się z synapsą, tym samym wypuszczając neuroprzekaźniki w szczelinę synaptyczną. Neuroprzekaźniki trafiają do receptorów w dendrytach komórki docelowej i jeśli dość receptorów zostanie wypełnionych neuroprzekaźnikami pobudzającymi, otwierają się kanaliki wpuszczające do komórki jony z przestrzeni międzykomórkowej. Jeśli dość kanalików zostanie otwartych, w nowej komórce rodzi się kolejny potencjał czynnościowy i proces trwa dalej***.

**Takimi jak serotonia czy noradrenalina, pobudzającymi lub hamującymi

***Powyższy opis jest oczywiście dość uproszczony, nie pisałem m.in. o osłonkach mielinowych (izolujących akson i ułatwiających przekazywanie sygnału) czy komórek Schwanna i oligodendrocytów, które te osłonki tworzą i naprawiają.

Choć powyższy system wydaje się dość złożony, jego końcowy efekt jest relatywnie prosty – neuron może być w danym momencie albo aktywny, albo nieaktywny i tyle. Sekret działania naszego mózgu leży nie w pojedynczych neuronach, a w złożonych układach, które tworzą. To te struktury –  setki tysięcy i dziesiątki milionów neuronów powiązanych ze sobą w jeden układ zajmujący się np. widzeniem kolorowym czy pamięcią emocji – odpowiadają za kodowanie informacji i działanie naszego mózgu. Pojedyncze neurony nie mają w sobie żadnych informacji – jest ona dopiero pochodną tego, jak są ze sobą połączone.

To dlatego, mimo zdolności mózgu do tworzenia nowych neuronów, odbudowa uszkodzeń jest często bardzo trudna. System działał bowiem nie dzięki ilości neuronów, a ich bardzo konkretnym układom wzajemnych połączeń i nowe neurony rzadko kiedy będą w stanie odtworzyć stary układ (lub stworzyć coś równie dobrego).

Z tego też powodu nie miałoby większego sensu rośnięcie neuronów często pobudzanych – bo same neurony nie mają większego znaczenia. To „rośnięcie” było prawdopodobnie wypaczonym zrozumieniem faktycznego zjawiska neurologicznego, słynnego „neurony, które odpalają się razem, łączą się” /”neurons that fire together, wire together”. Zjawisko to polega na tym, że im częstsza aktywacja danego połączenia synaptycznego, tym wydajniejsze się staje i tym mniejszego potencjału czynnościowego trzeba, by uruchomić proces i pobudzić kolejną komórkę (co może mieć też niefajne konsekwencje, ale o tym napiszę oddzielny artykuł).

I co z tego?

Biorąc pod uwagę, że niedawno pisałem o kwestii bezsensownej nauki, ktoś może teraz zapytać „co z tego”? Co z tego wszystkiego wynika dla praktycznego rozwoju czy skuteczności osobistej? Cóż, moim zdaniem kilka istotnych kwestii, m.in.:

a) pozwala pozbyć się różnych mitów i „naiwnych teorii” neurologicznych, tym samym uodporniając na różne dziwne oszustwa, wkręty i „cudowne wynalazki” mające rzekomo wpłynąć na mózg,

b) pozwala jeszcze bardziej docenić podstawową strategię skutecznej nauki – „im bardziej chcesz coś zapamiętać, tym więcej połączeń z innymi rzeczami musisz temu dodać”,

c) daje większą świadomość przy próbach rekonwalescencji po różnych problemach neurologicznych – wiemy, że trzeba się skupić na aktywacji pokrewnych połączeń,

A przede wszystkim – choć to już moje prywatne zboczenie – jest to po prostu ciekawe i pozwalające zrozumieć lepiej jak działamy, jak funkcjonujemy i ułatwić ogarnięcie bardziej złożonych procesów zachodzących w mózgu. W rozwoju strasznie dużo szasta się słowami takimi jak neuroprzekaźniki, dopamina, zwiększone wydzielanie serotoniny, itp. ale niewiele osób wie o co tak konkretnie z nimi chodzi i jak to faktycznie działa. Zrozumienie tego pozwala naprawdę inaczej podejść do wielu spraw :)

---

---