135 ఓ బుల్లి కథ 123 ---- మన మెదడు (Brain ) ఎల్లా పనిచేస్తుంది ? - Part 4

(న్యూరో ట్రాన్స్మిటర్స్ ) Neurotransmitters

Neurotransmitters గురించి చెప్పాలంటే ముందరగా మెదడు గురించి సూక్ష్మంగా చెప్పాలి.మన మెదడులో సమాచార పంపిణీ కేంద్రం న్యూరాన్ అనే ఒక కణం (cell ). మనం పుట్టేటప్పుడే 100 బిల్లియన్ న్యూరాన్ల తో పుడతాము. మనం కొత్తసంగతులు నేర్చుకున్నకొద్దీ, విడి విడిగా ఉండే ఈ న్యూరాన్లు కలిసిపోతూ ఉంటాయి. ఈ కలసి కట్టుగా ఉన్న దాన్ని neural  network అంటారు. దాదాపు 20 ఏళ్ల వయస్సు నుండీ మనలో ఉన్న న్యూరాన్స్ రోజుకు 200,000 చొప్పున తగ్గి పోతూ ఉంటాయి.ఇవి కలిసికట్టుగా లేని విడి విడిగా ఉన్న న్యూరాన్స్ అవ్వచ్చు.( కారణం 1.40 కిలోల మెదడు 20 ఏళ్ల తరువాత సంవత్సరానికి ఒక గ్రామ్ బరువు తగ్గుతూ ఉంటుంది ).  అందుకని సమయము మించకముందే, చిన్నప్పుడే కొత్త కొత్తసంగతులు త్వరగా నేర్చుకుంటూ న్యూరాన్స్ ని ఒక కూటమిలోకి (network లోకి) తీసుకురావటం చాలా ముఖ్యం.

మన శరీరంలో sensor న్యూరాన్స్ పంచేంద్రియాలనుండి  సమాచారం తీసుకుని మెదడుకి సమాచారం అందిస్తాయి . అల్లాగే motor న్యూరాన్స్,  కండరాలకు సమాచారం తీసుకు వెళ్తాయి. ఈ సమాచారం కరెంట్ (action potential) రూపంలో ఉండి ఒక చోటునుండి ఒకచోటుకు గంతులేస్తూ వెళ్తుంది.

న్యూరాన్ network లో ఉన్న న్యూరాన్ల మధ్య ఖాళీ(synapse ) ఉండటం కారణంగా, కరెంట్ ఒక న్యూరాన్ నుండి ఇంకొక న్యూరాన్ కి సూటిగా వెళ్ళ లేదు. అందుకని అది రసాయన పదార్థంగా రూపు మారి ఈదుకుని అవతల న్యూరాన్ దగ్గరకి చేరుతుంది. అవతల న్యూరాన్లో ఈ రసాయనిక పదార్ధం మళ్ళా కరెంట్ గా మార్చ బడుతుంది. ఈ విధంగా రూపాలు మారుతూ గంతులేస్తూ action potential గమ్యస్థానం చేరుకుంటుంది.

ఈ రసాయనిక పదార్ధాలని neurotransmitters అంటారు. ఇవి సమాచారంని బట్టి రక రకాలు గా మారుతూ ఉంటాయి. ఇవి దాదాపు 2500 ఉండవచ్చు అని అంచెనా. కొత్త కొత్త వాటికోసం ఇంకా పరిశోధనలు జరుగుతూనే ఉన్నాయి. ఈ action potential వెళ్ళటానికి దోహదం చేసేవి న్యూరాన్ల లో ఉన్నకాల్షియం (CA), పొటాషియం (K), సోడియం (Na), క్లోరీన్ (Cl) అయాన్లు (ions). Ca+2,K+,Na+,Cl-.

అయాన్లు అంటే గాబరా పడవలసిన అవసరంలేదు. పక్క బొమ్మ హైడ్రోజన్ (H) యాటం
(atom).ఒక ప్రోటాన్ చుట్టూతా ఒక ఎలక్ట్రాన్ తిరుగుతూ ఉంటుంది. ప్రోటాన్ పాజిటివ్ ఎలెక్ట్రాన్ నెగెటివ్. ఈ రెండూ ఒక చోట ఉండటం మూలాన ముట్టుకుంటే షాక్ ఇవ్వదు. ఒక ఎలక్ట్రాన్ బయటికి పంపామనుకోండి, హైడ్రోజన్ యాటం పాజిటివ్ అవుతుంది. అదే ఇంకొక ఎలెక్ట్రాన్ వచ్చి కలిసిందనుకోండి, హైడ్రోజన్ యాటం నెగెటివ్ అవుతుంది. వీటినే హైడ్రోజన్ ఆయాన్స్ అంటారు.

మన శరీరంలో ఏపని జరగాలన్నా ఈ  neurotransmitters వలన జరిగేవే. ఉదాహరణకి కొన్ని ముఖ్యమయిన వాటిని కింద ఇస్తున్నాను.

1. Acetylcholine (ACH) : జ్ఞాపకశక్తి కి (memory ) చాలా ముఖ్యం. ఇది కనక లేకపోతే Alzheimer's కి కారణమౌతుంది.

2. Dopamine (DA)          : దీనిని reward and pleasure ఇచ్ఛేది అని అంటారు. ఇది శరీరంలో అవయవాలు కలిసి పని చెయ్యటానికి దోహదం చేస్తుంది ( smooth coordinated movements). ఇది కనక లేకపోతే Parkinson's కి కారణమౌతుంది.

3. Norepinephrine (NE)   : ఇది కనక లేకపోతే మన emergency readiness తగ్గుతుంది. శత్రువు ఎదురుకుండా వస్తుంటే పరిగెత్తలేము.

4. Serotonin                      : మనము ఆనందంగా ఉన్నాము అనే అనుభూతిని కలిగించేది ఇదే. ఇది కనక లేకపోతే depression కి కారణమౌతుంది.

5. Glutamate and GABA : మెదడు పని చెయ్యటానికి చాలా ముఖ్యమైనవి. . Excitory and Inhibitory neurotranssmitters.

It is estimated that we were born with 200 billion neurons. As we learn new things these individual neurons make connections and bond together making neuron network. Starting age 20 it is estimated we loose about 200,000 unbonded neurons per day. (This is calculated from the fact that brain looses one gram each year after 20. Brain weighs about 3 pounds ie. about 1.40 kilos.) So it is better to learn new things and get the neurons into network as soon as possible before they disappear in pruning.

The action potentials generated by sensory and motor neurons travel the neural network and reach their destinations. There is a gap in between two neurons in the neural network called synapse. For the action potential to pass through the gap, at one end of the neuron, it gets converted to chemical substances and thrown into the gap. they swim through the gap and reach the other neuron where it gets reconverted to action potential. The chemical substances generated are called Neurotransmitters. These neurotransmitters play a crucial role in the functioning of the human body. This movement of action potential happening just because of the Ca+2,K+,Na+,Cl-. ions present in the neuron.
Examples of Neurotransmitters are:

1. Acetylcholine (ACH)  : Lack of this causes Alzheimer's.
2. Dopamine (DA)           : Reward and Pleasure neurotransmitter. Lack of it causes Parkinson's.
3. Norepinephrine (NE)   : Lack of it causes lack of emergency readiness.
4. Serotonin                      : Feel good neuro transmitter. Lack of it causes depression.
5. Glutamate and GABA  : These are Excitory and Inhibitory neurotranssmitters. Very important for body function.

దీనిలోని బొమ్మలు  గూగుల్  నుండి సేకరించినవి.

మాతృకలు :
1. Books on Brain

134 ఓ బుల్లి కథ 122 ---- మన మెదడు (Brain ) ఎల్లా పనిచేస్తుంది ? - Part 3

మోటార్ న్యూరాన్స్ (Motor Neurons)

రారోయి మాయింటికీ మావో
మాటున్నదీ మంచి మాటున్నది

నీవు నిలుచుంటే
నిమ్మ చెట్టు నీడున్నది

నీవు కూర్చుంటే
కురిసీలో పీటున్నది

నీవు తొంగుంటే
పట్టెమంచం పరుపున్నది

"దొంగరాముడు " చిత్రంలో సావిత్రి పాట పాడుతూ R. నాగేశ్వరరావు చుట్టూతా తిరుగుతూ నృత్యం చేస్తుంది. ఆ నృత్యం లో తన మొహం నుండీ కాళ్ళ దాకా ఎన్నో కదలికలు మనం చూస్తాం. ఆ కదలికలన్నీ ఆ యా చోట్ల ఉన్న కండరాల కదలికలు. ఈ కండరాల కదలికలకు కారణం మెదడు నుండి వస్తున్న విద్యుత్ (action potential). ఆవిడ పాడుతూ నాట్యమాడుదా మనుకుంది. వెంటనే మెదడు సహకరించి ఆయా కండరాలకు ఆజ్ఞలు (action potentials) పంపించింది.

మెదడులో కండరాలకు ఆజ్ఞలు పంపించే వాటిని motor neurons అంటారు. ఆజ్ఞలు విద్యుత్ రూపంలో ఉంటాయి. వీటిని action potentials అంటారు. ఈ ఆజ్ఞల వలెనే మన కండరాలు మనకు కావాల్సిన పనులు చేస్తున్నాయి. పక్క బొమ్మ లో కండరాలకు మెదడునుండి ఆజ్ఞలు వచ్ఛే మార్గంని (Neuro transmission) చూడవచ్చు.

మనం నడుద్దామని అనుకుంటున్నామనుకోండి , మెదడులో motor neurons ఒక చిన్న విద్యుత్ ప్రవాహం సృష్టిస్తాయి (action potentials). ఈ ప్రవాహం అంచె లంచెలుగా న్యూరాన్లను (న్యూరల్ నెట్వర్క్ ) లో దాటుకుంటూ   గమ్యస్థానం (కండరాలకి ) చేరుకుంటుంది. ఇది  రెండు విధాలు గ జరుగుతుంది. మొదటిది, electrical neurotransmission. రెండు వైర్లు కలిపి నట్లు న్యూరాన్లు కలపబడి కరెంట్ వెళ్తుంది. రెండొవది chrmical neurotransmission, ఇది న్యూరాన్లు కలవకుండా మధ్య ఖాళీ ఉంటే జరుగుతుంది. కరెంటు ఒక్కొక్క న్యూరాన్ నుండీ గంతులేస్తూ న్యూరాన్ల మధ్య ఉన్న సందు ని దాటుకుంటూ వెళ్తుంది. ఈ రెండు న్యూరాన్ల మధ్య ఉన్న సందుని (ఖాళీని) synapse అంటారు.

మొదటి న్యూరాన్ axon కాలవ(సందు) దాకా వచ్చి తనలో ఉన్న కరెంటుని (action potential) రసాయనిక పదార్ధాలుగా మార్చి కాలవ లోకి వదులుతుంది. వీటిని neurotransmitters అంటారు. అవి ఈదుకుంటూ అవతలి న్యూరాన్ dendrite receptors దగ్గరకి చేరిన తరువాత మళ్ళా కరెంట్ గ (action potential) మార్చబడతాయి. ఇలా కరెంట్ రూపాలు మార్చుకుంటూ గంతులేస్తూ న్యూరాన్లను దాటుకుంటూ కండరాలకు చేరుకుంటుంది. మనం ఒక కాలు ముందు ఒక కాలు పెట్టి నడవ గలుగుతాము. ఇదంతా చాలా సమయం తీసుకుంటుందని అనుకునేరు, ఈ  action potential వేగం చాలా ఎక్కువ, ఒక సెకండ్లో ఒక ఫుట్బాల్ ఫీల్డ్ దాటగలదు.

అసలు జరిగేదేమిటంటే, కాలవ ఇవతల వడ్డున ఉన్న న్యూరాన్ లోని కా ల్షియం ఆయాన్స్ (ions),  అక్కడే దాక్కున్న neurotransmitters ని బయటికి వచ్చేటట్లు చేస్తాయి. ఈ  neurotransmitters ఈదు కుంటూ అవతల న్యూరాన్ కు చేరుతాయి.  రెండవ న్యూరాన్ లోని  Ca (Calcium), K (potassium), Na (sodium), Cl (chlorine) ఆయాన్స్(ions ) వాటిని మరల విద్యుత్ గ (action potential) మారుస్తాయి.

మనింట్లో విద్యుత్ తీగల్లో, ఎలెక్ట్రాన్స్ (electrons) పరిగెత్తటం వల్ల కరెంట్ ముందరికి వెళ్ళటం జరుగుతుంది. అల్లాగే మెదడులో కరెంట్ (action potential) ముందరకి పోవటం, న్యూరాన్లలో ఉన్నCa (calcium), K (potassium), Na (sodium), Cl (chlorine) ఆయాన్స్ (ions) అటూ ఇటూ పరిగెత్తటంవల్ల.

మనము ఇక్కడ గుర్తించాల్సిన దేమిటంటే మన మెదడు పనిచేయటానికి శరీరంలో కాల్షియం, పొటాషియం, సోడియం, క్లోరీను ముఖ్యం కనుక అవి ఉన్న ఆహార పదార్ధాలని తప్పకుండా మనం తీసుకోవాలి.
ఉదా : For Calcium  పాలు, పెరుగు, మజ్జిగ. Potato, Banana for Potassium. ఉప్పు (NaCl)

To get a specific job done in the body, action potentials are created in the brain by motor neurons to act upon the muscles. These action potentials reach their destination through neural network. As there are gaps in between two neurons called synapses, the action potentials convert themselves into chemical messengers called neurotransmitters and swim through the gap and reach the next neuron dendrite receptors. This is what is called chemical neurotransmission.

The actual process goes like this. After the action potential reaches the tip of axon, the Calcium ions present in the axon tip initiate the emission of neurotransmitters. They swim through the synapse and reach the dendrite receptors of the next neuron. In the second neuron the neurotransmitters initiate the movement of K, Na, and Cl ions and recreate the action potential. After running through the neural network the action potential reaches the destination muscle.

Although the process looks complicated and time consuming,  the speed at which the action potential travels in the neural network is quite fast amounting to 500 feet per second.

దీనిలోని బొమ్మలు  గూగుల్  నుండి సేకరించినవి.

మాతృకలు :
1. Books on Brain
2. Neurons,Synapses
3. Explore Brain
4. Creating Mind ---- By John E. Dowling (1998)W. W. Norton & Company Inc., 500 Fifth Avenue,       New York, NY 10110 USA