Εν τω εγκεφάλω το ηγεμονικόν (Diels, 1961). Ο εγκέφαλος περιλαμβάνει περίπου 100 δις νευρικά κύτταρα (νευρώνες) και περίπου τριπλάσιο αριθμό νευρογλοιακών κυττάρων (Herculano-Huzel, 2009, p.1). Το εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον των νευρώνων είναι υδάτινo. το εγκεφαλονωτιαίο υγρό επικοινωνεί με το εξωκυττάριο υγρό και συ μβάλλει στη διατήρηση σταθερού περιβάλλοντος για τους νευρώνες και τα νευρογλοιακά κύτταρα. Ο εγκέφαλος λαμβάνει συνεχώς τεράστια ποσά αίματος μέσα από ένα ιδιαίτερα πυκνό δίκτυο αιμοφόρων αγγείων. Κάθε νευρώνας μπορεί να συνάπτεται με χιλιάδες άλλους και οι συνάψεις είναι σχεδόν πάντα χημικές (Augustine, 2004, p.93). Η ιδιότητα των νευρώνων να διατηρούν σταθερή τη διαφορά του ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ των δύο πλευρών της πλασματικής τους μεμβράνης και να τη μεταβάλλουν ανάλογα με το ερέθισμα, επιτρέπει τη δημιουργία δυναμικών ενεργείας στον εκφυτικό κώνο και τη μετάδοσή τους ηλεκτρικά κατά μήκος του νευράξονα (Coster and Siegelbaum, 2013, p.145). Το δυναμικό ενεργείας ακολουθεί το νόμο του όλα ή τίποτε (Scott, 2007, p.655) ενώ το εύρος του και η ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει εξαρτώνται από το είδος του νευρώνα (Cummins and Dorfman, 1981, p.67). Οι νευράξονες οργανώνονται σε νεύρα, νευρικά δίκτυα και νευρικές οδούς. Οι νευρώνες οργανώνονται σε εγκεφαλικές περιοχές που τελικά επιτελούν διάφορες λειτουργίες.
Οι διαφορετικές αισθήσεις (ακόη, αφή, γεύση, όραση, όσφρηση) ελέγχονται από διαφορετικά τμήματα του νευρικού συστήματος. Τα δυναμικά ενεργείας μετατρέπονται σε μετασυναπτικά δυναμικά EPSP (exitatory postsynaptic potentials) και IPSP (inhibitory postsynaptic potentials). Αν το άθροισμά τους ξεπερνά έναν ουδό, τότε δημιουργείται ένα δυναμικό ενεργείας (Gardner and Johnson, 2013, p.466).
Ο τρόπος άθροισης των μηνυμάτων καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά των συνάψεων και από το είδος του μετασυναπτικού νευρώνα. Με την εξαίρεση της όσφρησης, οι πληροφορίες, αφού φτάσουν στο θάλαμο, μεταβιβάζονται στις πρωτοταγείς περιοχές του εγκεφαλικού φλοιού, όπου τα δυναμικά ενεργείας μετατρέπονται από τους νευρώνες σε αισθήσεις. Ο πρωτοταγής οπτικός φλοιός βρίσκεται στον ινιακό λοβό. Ο πρωτοταγής ακουστικός φλοιός βρίσκεται στον κροταφικό λοβό. Ο πρωτοταγής σωματοαισθητικός φλοιός βρίσκεται στη μετακεντρική έλικα του βρεγματικού λοβού, ουριαία σε σχέση με την κεντρική αύλακα. Ο oσφρητικός φλοιός και ο γευστικός φλοιός βρίσκονται στον κροταφικό λοβό. Στη συνέχεια, οι πληροφορίες μεταβιβάζονται και σε άλλες περιοχές του φλοιού για επιπλέον επεξεργασία και σύγκριση. Με αυτόν τον τρόπο τελικά προκύπτουν πολύπλοκες λειτουργίες όπως η αντίληψη της πραγματικότητας και η σκέψη. Σε συνδυασμό με τις αισθητικές πληροφορίες, οι κινήσεις του σώματος σχεδιάζονται, ελέγχονται και οργανώνονται από τον πρωτοταγή κινητικό φλοιό στην κεντρική αύλακα, από τον προκινητικό φλοιό, από τα βασικά γάγγλια και από την παρεγκεφαλίδα. Το κάθε ημισφαίριο του εγκεφάλου ελέγχει τα κεντρομόλα και τα φυγόκεντρα ερεθίσματα από και προς την αντίθετη πλευρά του σώματος.
Συμπερασματικά, φαίνεται ότι ο εγκέφαλος προκειμένου να αντιληφθεί το εξωτερικό του περιβάλλον πρέπει πρώτα να το κωδικοποιήσει σε δυναμικά ενεργείας τα οποία ταξιδεύουν στις κατάλληλες νευρικές οδούς. Αντίστοιχα, τα φυγόκεντρα ερεθίσματα αποτελούν την έκφραση δυναμικών ενεργείας που δημιουργούνται σε διάφορες εγκεφαλικές περιοχές ώστε τελικά, μέσα από διάφορους μηχανισμούς είτε εκκρίνονται διάφορες χημικές ουσίες είτε μέσω της διέγερσης των μυϊκών ινών συσπώνται οι μύες.
References
1. Augustine, G., ed., 2004. Synaptic transmission. In: Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W.C., Lamantia, A. S., Mcnamara, J. O. and Williams, S. M., eds. 2004. Neuroscience, 3rd edn, Sinauer Associates, Massachusetts.
2. Coster, J. and Siegelbaum S. A., 2013. Membrane Potential and the Passive Electrical Properties of the Neuron. In: Kandel, E.R., Schartz, J.H., Jessel, T.M., Siegelbaum, S.A., Hudspeth, A.J., eds. 2013. Principles of Neural Science, 5th edn, McGraw-Hill, n.p.
3. Cummins, K. L. and Dorfman, L.J., 1981. Nerve fiber conduction velocity distributions: studies of normal and diabetic human nerves. Annals of Neurology, 9(1), p.67.
4. Diels, H. (1961). Die Fragmente der Vorsokratiker [ Αποσπάσματα των Προσωκρατικών ], Berlin: Weidmann.
5. Gardner E.P. and Johnson K.O., 2013. Sensory coding. In: Kandel, E.R., Schartz, J.H., Jessel, T.M., Siegelbaum, S.A., Hudspeth, A.J., eds. 2013. Principles of Neural Science , 5th edn, McGraw-Hill, n.p.
6. Herculano-Houzel, S., 2009. The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain, Frontiers in human neuroscience, November, (3), p.1.
7. Scott, L. L., Hage T. A., and Golding N. L., 2007. Weak action potential backpropagation is associated with high-frequency axonal firing capability in principal neurons of the gerbil medial superior olive. Journal of Physiology, 583(2), p. 655.