Как работает человеческий мозг

Как работает мозг

Из чего состоит мозг

Все ткани и органы человеческого тела состоят из клеток. Головной и спинной мозг содержат около 100 миллиардов нервных клеток (или нейронов).

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Функции нейронов

Нейроны передают информацию и, тем самым, влияют на то, что делает ваше тело и как вы себя чувствуете. Чтобы понять, как работает мозг, нужно понять, как работают нейроны, и, в особенности, как они работают во взаимосвязи друг с другом.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Устройство нейронов

Нейроны — это клетки, специализирующиеся на передаче информации между мозгом и различными частями тела. «Информация» может включать в себя всевозможные вещи: например, решение пошевелить рукой или эмоции, которые вы испытываете, когда смотрите увлекательный фильм.
Нейроны имеют особую форму, состоящую из трех основных частей: тела клетки, аксона и дендритов.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Структура нейрона

Тело нейрона (как и тело любой другой клетки) содержит части, необходимые для существования и жизни, например ядро, в котором находится ДНК.
Аксон — это длинный, похожий на кабель, отросток нейрона, который проводит сигнал и передает его в следующую клетку.
Дендриты — это короткие разветвлённые отростки тела нейрона, которые содержат рецепторы для приема сигналов, передаваемых аксонами других нейронов.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Передача сигнала между нейронами

Нейромедиаторы

Нейроны расположены очень близко друг к другу, но при этом не соприкасаются между собой. Аксон одного нейрона указывает на дендриты следующего. Как же тогда передаются сигналы между нейронами?
Передача сигнала осуществляется так называемыми нейромедиаторами (нейротрансмиттерами или нервными передатчиками). Нейромедиаторы — это биологически активные химические вещества, способные передавать электрохимические импульсы. Нейромедиаторы высвобождаются аксонами и связываются с рецепторами на дендритах соседних нейронов, таким образом передавая сигнал дальше.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Терминаль аксона

Процесс передачи сигнала работает следующим образом:
Шаг 1
Сигнал проходит через аксон до тех пор, пока не достигнет его концевого участка — так называемой терминали аксона.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Синапс

Шаг 2
На этом этапе сигнал заставляет ранее сформированные мембранные мешочки, известные как синаптические везикулы, высвободить нейромедиаторы, находящиеся в них. Эти нейромедиаторы попадают в синаптическую щель (или синапс) — небольшое пространство (~10-50 нм) между аксоном одного нейрона и дендритом другого.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Рецепторы

Шаг 3
Далее нейромедиаторы перемещаются к дендриту следующей клетки и связываются с ее рецепторами. При этом определенные нейромедиаторы могут связаться только со своими специфическими рецепторами, которые выступают своего рода замками, которым подходит только определенный ключ.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Передача сигнала

Шаг 4
Таким образом сигнал передается от одного нейрона к другому (или от нейрона к мышечной клетке).

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Инактивация нейромедиаторов

Шаг 5
После этого нейромедиаторы отделяются от рецепторов и снова оказываются в синаптической щели, где они либо поглощаются их начальным аксоном, либо разрушаются организмом.
Расщепление нейромедиаторов осуществляется главным образом ферментами (например, моноаминоксидазой или сокр. МАО) — эти белки как бы поглощают нейромедиаторы. Возврат нейромедиаторов к исходному аксону происходит при помощи белков-транспортёров (или белков обратного захвата).
Теперь процесс может начинаться заново на шаге 1.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Влияние наркотиков на работу нейромедиаторов

Влияние на количество высвобождающихся нейромедиаторов

Многие наркотические и психоактивные вещества, с точки зрения химической структуры, очень схожи с нейромедиаторами, и, таким образом, могут влиять на их работу.
Рассмотрим 6 вариантов, когда они вмешиваются в работу нейромедиаторов.
1. Наркотическое вещество увеличивает (стимулирует) или уменьшает (ингибирует) высвобождение нейромедиаторов, что приводит к их большему или меньшему количеству в синаптическом промежутке.
Вещества, обладающие данными свойствами: амфетамин, МДМА.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Блокирование работы ферментов

2. Итак, нейромедиаторы обычно либо возвращаются в аксон, либо разрушаются ферментами. Наркотическое вещество может блокировать работу этих ферментов, и, как следствие, нейромедиаторы будут дольше оставаться в синаптической щели и дольше будут активными.
Вещество, обладающее данными свойствами: амфетамин.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Блокирование работы белков обратного захвата

3. Другие наркотические вещества могут связываться с белками-транспортёрами, тем самым блокируя поглощение нейромедиаторов исходным аксоном. В результате, нейромедиаторы, опять-таки, дольше остаются в синаптической щели.
Вещества, обладающие данными свойствами: кокаин, МДМА и всё тот же амфетамин.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Имитация действий нейромедиаторов

4. Наркотическое вещество может связываться с тем же рецептором, что и нейромедиатор и высвобождать те же сигналы.
Вещество, обладающее данным свойством: тетрагидроканнабинол (основное действующее вещество марихуаны).

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Имитация действий нейромедиаторов с блокировкой рецепторов

5. И наоборот, наркотическое вещество может связываться с тем же рецептором, что и нейромедиатор, но при этом блокировать рецептор.
Вещество, обладающее данным свойством: кетамин.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Имитация действий нейромедиаторов с изменением функций рецепторов

6. Вещество может связываться с рецептором, изменяя его функционирование.
Вещество, обладающий данным свойством: этанол (основной компонент алкогольных напитков).

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Влияние наркотических веществ на работу нейромедиаторов

Повторим вкратце, как психоактивные и наркотические вещества могут влиять на работу нейромедиаторов:
1. Высвобождение нейромедиаторов увеличивается или уменьшается, в результате чего большее или меньшее их количество попадает в синаптическую щель (амфетамин).
2. Деградация (расщепление) нейромедиаторов в синаптической щели с помощью ферментов нарушается, в результате чего они дольше находятся в синаптической щели (амфетамин).
3. Возврат нейромедиаторов обратно к исходному аксону (обратный захват) транспортными белками нарушается, в результате чего они дольше находятся в синаптической щели (кокаин, MDMA, амфетамин).
4. Препарат связывается с теми же рецепторами, что и нейромедиатор, имитируя его работу (никотин, тетрагидроканнабинол).
5. Препарат связывается с теми же рецепторами, что и нейромедиатор, при этом блокируя рецепторы, поэтому сигналы не могут передаваться дальше (кетамин).
6. Препарат связывается с рецепторами, изменяя их функционирование (этанол).
Кроме того, некоторые наркотические вещества (например, героин), могут по-разному воздействовать сразу на несколько нейромедиаторных систем.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Виды нейромедиаторов

Типы нейромедиаторов

Различные нейромедиаторы влияют на разные функции организма. Чтобы понять, как действуют наркотические вещества, важно знать, как работают те нейромедиаторы, которые они имитируют, и в каких процессах они участвуют.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Адреналин

Адреналин активизирует организм: сердце начинает биться быстрее, дыхательные пути расширяются, чтобы увеличить количество кислорода, доступного мышцами. Усиливается бдительность, тело мобилизуется и готово к активным действиям.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Дофамин

Дофамин (или допамин) стимулирует систему вознаграждения мозга. Отвечает за чувства удовольствия и удовлетворения. Дофамин также встречается в областях мозга, которые вовлечены в мыслительные процессы, движение и память.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Серотонин

Серотонин влияет на настроение, способность к обучению и память. Его дефицит может вызвать депрессию. Серотонин также участвует в процессе регуляции ритмов сна и бодрствования, чувства голода и температуры тела.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

γ-Аминомасляная кислота

γ-Аминомасляная кислота (гамма-аминомасляная кислота или сокр. ГАМК, GABA) является наиболее важным ингибирующим (тормозящим) нейромедиатором в головном мозге. Ингибирует процессы, которые запускаются другими нейромедиаторами и обладает успокаивающим, уменьшающим боль эффектом.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Вещество Р

Вещество P (или субстанция P) отвечает за передачу болевых импульсов через нервы в мозг.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Эндорфины

Эндорфины представляют собой эндогенные (т.е. такие, которые производятся в самом организме в нормальных физиологических условиях) опиаты, стимулирующие центр удовольствия мозга и оказывающие болеутоляющее действие.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Анандамид

Анандамид является эндогенным каннабиноидом и влияет на функции памяти, координацию движений и чувство равновесия.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl

Области мозга

Влияние наркотиков на разные зоны мозга

Мозг разделен на области, которые специализируются на определенных функциях. Например, существуют области обработки сенсорных стимулов или области, ответственные за формирование воспоминаний. Каждая область мозга имеет собственный состав нейронов и нейромедиаторов. После употребления наркотические и психоактивные вещества проникают через кровь в мозг. Дальнейшее влияние этих веществ на работу мозга зависит от:

нейромедиаторов, на работу которых они влияют;
области в мозге, где расположены эти нейромедиаторы;
функций, которые выполняют эти области мозга;

Однако большинство наркотических и психоактивных веществ затрагивают работу сразу нескольких нейромедиаторов и, таким образом, могут изменять восприятие окружающей обстановки, влиять на такие функции как память, координацию, аппетит, сердцебиение и дыхание.

Анимация: drugsindehersenen.jellinek.nl