Файл: Биохимия мозга и сознание.ppt

В Большом энциклопедическом словаре (2000) сознание определяется как «высшая форма психического отражения, свойственная общественно развитому человеку и связанная с речью, идеальная сторона целеполагающей деятельности».
Созна́ние — состояние психической жизни человека, выражающееся в субъективном переживании событий внешнего мира и жизни самого индивида, а также в отчёте об этих событиях (Лекторский В. А. Сознание // Новая философская энциклопедия)

Где живет сознание?

Вне тела
В мозге - Если так, тогда где именно?
Как объяснить целостность ощущения собственного Я?
Я – это некий один супернейрон или зона мозга (группа нейронов)?

Коннектом

Коннекто́м — полное описание структуры связей в нервной системе организма, комплексное описание элементов сети и их соединений в человеческом мозгу.
Понятно, что, как и геном, который больше, чем просто множество генов, комплекс всех нейрональных соединений в мозге важнее, чем каждое отдельное соединение.

Rich Club

Rich club – часть сетевой структуры, собирающая максимум информации от различных зон сети, при этом узлы, относящиеся к «клубу богачей» тесно, но равноценно соединены между собой.

Синапс

В мозге человека около 90 млрд нейронов и около квадриллиона 1015 синапсов между ними
Си́напс — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Передача импульсов осуществляется химическим путём с помощью медиаторов или «электрическим» путём, посредством прохождения ионов из одной клетки в другую.

Синапс

периферические
нервно-мышечные нейросекреторные (аксо-вазальные)
рецепторно-нейрональные
центральные

аксо-дендритические — с дендритами, в том числе аксо-шипиковые — с дендритными шипиками, выростами на дендритах;
аксо-соматические — с телами нейронов;
аксо-аксональные — между аксонами;
дендро-дендритические — между дендритами

Рецепторы

Ионотропные Метаботропные

Где же сознание?

Таким образом, нейроны – это клетки, имеющие множество взаимодействий с другими клетками. Но каждая клетка все же является отдельной структурой, общаясь с остальными при помощи передачи порции химического вещества – нейромедиатора. Передача нейромедиаторов синхронизирует работу отдельных клеток, порядок деполяризации их мембран. Работа нервной системы в целом – это совокупность химических явлений: комбинация движения ионов через мембрану, выделение из клеток веществ –медиаторов, специфически связывающихся с белками-рецепторами другой клетки, влияя на ее работу.

Где же сознание?

Сознание имеет ряд психологических проявлений: мышление, воля, эмоции, чувства, черты характера.
С этим соотносится большой спектр химических нейромедиаторов и рецепторов к ним:
Аминокислоты: глутамат, аспартат, глицин
Производные аминокислот: ацетилхолин, ГАМК, серотонин, дофамин, норадреналин, гистамин
Пептиды: эндогенные опиоиды
Другие: эйкозаноид анандамид, пурин аденозин.
Так что, сознание это не просто структура, а процесс? – «химический водоворот» - особым образом организованная система химических превращений?

Глутамат

Глутамат (соль глутаминовой кислоты) — наиболее распространённый возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных (около 50% синапсов в мозге).
Тела глутаматергических нейронов лежат в коре головного мозга, обонятельной луковице, гиппокампе, чёрной субстанции, мозжечке. В спинном мозге — в первичных афферентах дорзальных корешков.
К глутаматным рецепторам относятся ионотропные рецепторы - лиганд-управляемые катионные каналы - NMDA (N-метил-D-аспартат), AMPA (α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол-пропионовая кислота) и метаботропный mGluR1-5, действие которого осуществляется через IP3/DAG.

Глутамат

Благодаря участию NMDA-рецепторов в синаптической пластичности глутамат вовлечён в такие когнитивные функции, как обучение и память. Одна из форм синаптической пластичности, называемая долговременной потенциацией, имеет место в глутаматергических синапсах гиппокампа

, неокортекса и в других частях головного мозга.
Избыточная стимуляция глутаматом приводит к поступлению большого количества ионов кальция в клетку через каналы NMDA-рецепторов, что, в свою очередь, вызывает повреждение и даже гибель клетки — что получило название эксайтотоксичности. Механизмы клеточной смерти при этом включают:
повреждение митохондрий избыточно высоким внутриклеточным кальцием,
Glu/Ca2+-опосредованной промоцией факторов транскрипции проапоптотических генов или снижением транскрипции анти-апоптотических генов.
Эксайтотоксичность, обусловленная повышенным высвобождением глутамата или его сниженным обратным захватом, возникает при ишемическом каскаде и ассоциирована с инсультом, а также наблюдается при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз, латиризм, аутизм, некоторые формы умственной отсталости, болезнь Альцгеймера

Глутамат

Глутаминовая кислота участвует в реализации эпилептического припадка.
Предполагается, что гипофункция NMDA-рецепторов является одной из причин нарушений в дофаминергической передаче у больных шизофренией. Были также получены данные о том, что поражение NMDA-рецепторов иммунно-воспалительным механизмом («антиNMDA-рецепторный энцефалит») имеет клинику острой шизофрении.

Глутамат

Глутамат

Средство для наркоза - Кетамин — неконкурентный антагонист НМДА-рецепторов прямого действия[19], то есть блокирует сам ионный канал рецепторов. Он угнетает функцию нейронов ассоциативной зоны коры головного мозга и таламуса (который переключает сенсорные импульсы из ретикулярной активирующей системы на кору больших полушарий) и одновременно стимулирует части лимбической системы (которая вовлечена в осознание ощущений), включая гиппокамп.
Наркотик - Фенциклиди́н (PCP) — препарат для внутривенного наркоза, антагонист NMDA-рецептора; диссоциативное вещество. При употреблении вызывает физиологическую зависимость, потерю памяти, трудности в речи и обучении, депрессию; некоторые эффекты могут сохраняться длительное время после прекращения приема. В сочетании с иными веществами, например с алкоголем или бензодиазепинами может приводить к коме. Среди симптомов передозировки — угнетение дыхания, конвульсии, судороги, смерть от остановки дыхания. Часто Фенциклидин употребляется при помощи курения, после смешивания с различными растительными материалами

Глутамат

ГАМК

Гамма-аминомасляная кислота – продукт декарбоксилирования глутамата - важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы человека и других млекопитающих.
При выбросе ГАМК в синаптическую щель происходит активация ионных каналов ГАМКA- и ГАМКC-рецепторов, приводящая к ингибированию нервного импульса. ГАМК –рецепторы формируют ионный канал, по которому проходят анионы Cl- и НСО3- после активации рецептора агонистом, что повышает отрицательный заряд мембраны, предотвращая развитие потенциала действия.
Помимо места, связывающего ГАМК, рецепторный комплекс содержит аллостерические сегменты, способные связывать бензодиазепины, барбитураты, этанол, фуросемид – оказыват потенцирующее действие на рецептор.

Ацетилхолин

АХ состоит из остатка уксусной кислоты и холина (производное декарбоксилированного серина)
АХ - нейромедиатор, осуществляющий нервно-мышечную передачу, а также основной нейромедиатор в парасимпатической нервной системе.
Холинорецептор постганглионарных холинергических нервов (сердца, гладких мышц, желез) обозначают как м-холинорецепторы (мускариночувствительные), а расположенные в области ганглионарных синапсов и в соматических нервномышечных синапсах — как н-холинорецепторы (никотиночувствительнные).
Ацетилхолину принадлежит также важная роль как медиатору ЦНС. Он участвует в передаче импульсов в разных отделах мозга, при этом малые концентрации облегчают, а большие — тормозят синаптическую передачу. Изменения в обмене ацетилхолина приводят к грубому нарушению функций мозга. Недостаток его во многом определяет клиническую картину такого опасного нейродегенеративного заболевания, как болезнь Альцгеймера. Ацетилхолин связан с функциями памяти. Ацетилхолин играет важную роль в засыпании и пробуждении. Пробуждение происходит при увеличении активности холинергических нейронов в базальных ядрах переднего мозга и стволе головного мозга.

Ацетилхолин

Ацетилхолин

Антихолинэстеразное действие ряда ядов основано именно на способности вызывать накопление ацетилхолина в синаптических щелях, перевозбуждение холинэргических систем и более или менее быструю смерть (хлорофос, карбофос, зарин, зоман)
Некоторые центральнодействующие антагонисты ацетилхолина являются психотропными препаратами (Атропин). Передозировка антагонистов ацетилхолина может вызвать нарушения высшей нервной деятельности (оказывать галлюциногенный эффект и др.).

Ацетилхолин

Ацетилхолин

Атропи́н — антихолинергический (М — холиноблокатор), растительный алкалоид, содержащийся в различных растениях семейства паслёновых: например, в красавке, белене, разных видах дурмана, корне мандрагоры.
Аналогичные алколоиды из тех же растений – гиосциамин и скополомин

Ацетилхолин

Ацетилхолин

Атропин проникает через гематоэнцефалический барьер и оказывает сложное влияние на ЦНС. Он оказывает центральное холинолитическое действие. Вместе с тем его сильное влияние на периферические м-холинорецепторы приводит к ряду осложнений (сухость во рту, сердцебиение, раширение зрачков и др.). В больших дозах атропин стимулирует кору головного мозга и может вызвать двигательное и психическое возбуждение, сильное беспокойство, судороги, галлюцинаторные явления.
Ведьмина мазь для полетов на метле: жирная мазь с экстрактами корня мандрагоры, белладонны и белены. Втирали в кожу.

Ацетилхолин

Дофамин

Дофамин – декарбоксилированное производное тирозина, наиболее представленный в базальных ганглиях, где нейроны черной субстанции образуют дофаминергический путь к стриатуму, выполняя функцию контроля моторики.
Дофаминергические пути, которые исходят от area ventalis tegmentalis и проецируются к nucleus accumbeus, играют большую роль в патогенезе эпилепсии.
Основными дофаминовыми путями являются:
мезокортикальный путь (процессы мотивации и эмоциональные реакции)
мезолимбический путь (продуцирование чувств удовольствия, ощущения награды и желания)
нигростриарный путь (двигательная активность, экстрапирамидная система)
Тела нейронов нигростриатного, мезокортикального и мезолимбического трактов образуют комплекс нейронов чёрной субстанции и вентрального поля покрышки.

Дофамин

Аксоны этих нейронов идут вначале в составе одного крупного тракта (медиального пучка переднего мозга), а далее расходятся в различные мозговые структуры.
Дофамин является одним из химических факторов внутреннего подкрепления (ФВП) и служит важной частью «системы вознаграждения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения
Дофамин играет немаловажную роль в обеспечении когнитивной деятельности