Esta es una pregunta desafiante porque la neuroquímica es muy compleja. Sin embargo, a un alto nivel, esto es lo que está sucediendo.
Hay dos tipos principales de señalización química en el cerebro:
- señalización quimioeléctrica rápida : neurotransmisores = glutamato, GABA
- Modulación funcional más lenta : neurotransmisores = dopamina, serotonina, acetilcolina, norepinefrina
La mayoría de las neuronas en la corteza cerebral tienen receptores para la mayoría (o todos) de estos neurotransmisores, por lo que uno puede pensar que cada químico se comunica en un canal de difusión diferente, con la neurona receptora escuchando en todos los canales simultáneamente pero tratando cada uno de manera diferente.
Aquí están los diagramas moleculares de los neurotransmisores comunes: 
Los neurotransmisores de acción rápida ( glutamato y GABA ) propagan la información a través del cerebro activando eléctricamente las neuronas. El 99% de todas las neuronas en el cerebro liberan uno de estos dos químicos. El glutamato es positivo (+) y GABA es negativo (-). Los contenidos de la percepción, la cognición y la conciencia se producen principalmente por las neuronas que se comunican utilizando estos dos neurotransmisores. Los sedantes, la anestesia general y los medicamentos anticonvulsivos funcionan mejorando el GABA, que suprime la actividad cerebral.
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Los neurotransmisores que reciben toda la atención, especialmente en psiquiatría, son los neuromoduladores , pero representan menos del 1% de las neuronas: dopamina , serotonina , acetilcolina , norepinefrina . Cada neuromodulador tiene un papel ligeramente diferente, y es usado por múltiples sistemas paralelos. Por ejemplo la dopamina controla el aprendizaje de hábitos y se estudia en adicción. La norepinefrina y la acetilcolina dan forma a la atención, pero de diferentes maneras (norepinefrina para la vigilancia y acetilcolina para la concentración, en términos generales). La serotonina es un misterio, pero parece jugar un papel en el estado de ánimo y la identidad personal. La nicotina activa los receptores de acetilcolina. Las drogas para el TDAH, la cocaína y las anfetaminas activan la dopamina y la norepinefrina. Los antidepresivos como Prozac y Effexor generalmente actúan sobre la serotonina y, a veces, por la noradrenalina.
Mientras que los neurotransmisores de acción rápida tienen un efecto eléctrico directo en las neuronas, los neuromoduladores funcionan indirectamente al alterar las vías químicas dentro de la célula. Cada neurona contiene una compleja red de vías de señalización internas que controlan la adaptación y el aprendizaje, y son estas vías las que se ven afectadas.
Esto es solo rascar la superficie pero le da un sabor, y cada declaración hecha anteriormente tiene excepciones.
Hay otros neurotransmisores no mencionados: endorfinas , histamina , endocannabinoides (como el cannabis), melotonina , oxitocina y muchos otros. Dentro de la célula, hay todo un mundo de moléculas de control, muchas facilitadas por ATP o átomos de calcio, con nombres como PKA, CaMKII, MAPK, PLC, PP1, DARPP-32, DAG, PIP2, cAMP, y más y más 100 de ellos). Estas son proteínas 3D grandes que funcionan como engranajes químicos dentro de la maquinaria de señalización interna de la célula.
Para escoger solo una molécula de esta sopa de letras, DARPP-32 juega un papel central en la adicción. Este diagrama muestra cómo las diferentes drogas adictivas afectan a diferentes neurorreceptores, alterando la señalización química dentro de la célula, lo que hace que la neurona aprenda algo incorrecto y refuerza el circuito de retroalimentación de la adicción. DARPP-32 se puede ver en el medio. La pared celular es el círculo, y los neurorreceptores están marcados con VIP, 5HT4, etc. en el borde del círculo.
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