¿Qué hay en el espacio entre las neuronas en un cerebro?

No tan vacío, en realidad.

El cerebro humano tiene una masa de ~1,5 kg y un volumen de ~1200 cc (un poco más grande para los hombres, un poco más pequeño para las mujeres). Entonces es más pesado que el agua por un buen margen.

Mientras que tiene líquido cefalorraquídeo, que sólo ocupa el espacio subaracnoideo (el espacio por debajo del cráneo y por encima de la corteza, contenido entre dos capas: pia materia y membrana aracnoidea) y el sistema ventricular (varios espacios dentro del cerebro, remanentes del desarrollo embriológico del cerebro).

La densidad de neuronas puede variar ampliamente, dependiendo principalmente de las características particulares de los tipos de células neuronales y sus interconexiones. Pero además de las neuronas, hay mucha infraestructura dentro del cerebro. Por ejemplo:

• Astroglia: Son un tipo de células gliales que participan en la formación de la barrera hematoencefálica (sostén de las células endoteliales), nutrición de las neuronas, mantenimiento de las concentraciones de iones y neurotransmisores, entre otros. También mantienen en su lugar la mayor parte del tejido.
• Microglía: Células pequeñas con funciones inmunes (fagocíticas) dentro del cerebro.
• Glía radial: Una célula precursora más especializada, que también participa en la migración neuronal en el cerebro.
• Oligodendrocitos: Células responsables del aislamiento (mielinización) de los axones.
• Células neuroepiteliales: Las células madre del cerebro.

La neuroglía, que incluye los primeros cuatro tipos de células anteriores, representa ~90 % del tejido del cerebro humano ( http://classes.biology.ucsd.edu/bipn140.WI13/documents/Gliamorethanjustbrainglue.pdf ).

Además, cuando recolectas algunos miles de millones de axones, pueden ser bastante representativos en términos de masa y volumen. La relación entre la materia blanca y la materia gris es cercana a uno para los humanos, pero menor para los mamíferos más pequeños ( http://www.pnas.org/content/97/10/5621.full.pdf ).

Sobre la última parte de su pregunta, la hendidura sináptica (el espacio entre las neuronas presinápticas y postsinápticas) es una solución salada: agua con alta concentración de iones de sodio y cloruro (y también iones de calcio, neurotransmisores y mucho más) . Estas concentraciones de iones son fundamentales para la generación de potenciales de acción, la señalización neuronal y la dinámica general del cerebro.

Disculpas por solo hacer referencia a Wikipedia, pero esta es una ciencia muy antigua.

La unión de la brecha de la neurona, el punto donde el axón toca la siguiente célula, es de 4 nanómetros .

Este es en realidad un canal controlado donde las moléculas neurotransmisoras se transfieren desde el interior de una célula a otra; es un canal celular controlado, por lo que realmente están lo más cerca posible de tocarse.

La realidad es una variedad de arreglos muy densos de axones y neuronas: esta imagen es del sitio web del desafío cremi , donde puedes encontrar algunas variedades de mapas de neuronas de diferentes regiones.

Aquí hay una explicación en video del proceso para construir las imágenes neuronales: https://youtu.be/OoU_GF4fc6w?t=659

Hay algunos esfuerzos para mapear los circuitos neuronales de ratones y moscas de la fruta drosófilas, para poder agregarlos a versiones físicas computarizadas de los animales. Todavía faltan muchos años para una mosca de la fruta. Hay un buen video de cortes nanométricos aquí https://www.simonsfoundation.org/2021/03/22/the-connected-connectome-part-2-beyond-the-fly/#

Esta imagen responde al título de la pregunta, aquí vemos cuerpos celulares de neuronas de 10 micras de ancho, los cuerpos celulares están distanciados entre 15 y 35 en esa región.

La pregunta es qué hay ENTRE las neuronas. La mayoría de estas respuestas en realidad ni siquiera responden. Simplemente dicen "no está muy vacío". Sí, los espacios entre las neuritas son bastante pequeños, pero no comparados con una molécula de agua. En las imágenes que tomé a continuación, puede parecer que no hay espacio, pero esto es engañoso ya que el tejido y las áreas se encogen bastante como resultado del procesamiento requerido para obtener imágenes. Sin embargo, si usa la criofijación, puede ver los espacios con mayor claridad. Estos tamaños de brecha no son triviales. Si bien pueden abarcar desde unos pocos nanómetros hasta unos pocos cientos, ALGO ocupa este espacio. La respuesta es agua. Las moléculas de agua son aproximadamente 1/4 de nanómetro. Si realiza un análisis de rayos X en estos espacios (como lo he hecho yo), encontrará que está abrumadoramente lleno de oxígeno e hidrógeno, también conocido como agua. Podría seguir,

Está mayormente lleno de agua. Pero no es agua corriente, es como un cristal líquido fluido, agua de 4ª fase. Es bastante denso y portador de componentes celulares. El 99% de las moléculas son agua y la distancia entre las superficies subcelulares suele ser de unos pocos nanómetros y el agua ocupa esos espacios en su estado pegajoso y viscoso.