مکانیسم های کنترل عصبی

سلولهای عصبی که نورون نامیده میشوند، سیگنالهای الکتریکی تولید میکنند که از یک انتهای سلول به سر دیگر منتقل میشوند و پیام رسان‌های شیمیایی به نام انتقال دهنده‌های عصبی را برای ارتباط با سایر سلولها آزاد میکنند.

ساختار

یک نورون دارای: بدن سلولی حاوی اندامکهای سلولی،  دندریتها، رشته‌های منشعب از بدن سلولی است که ورودی‌ها را در سطح وسیع آن دریافت میکند، آکسون  یک فرایند طولانی واحد که از سلول امتداد می‌یابد. بدن به سلولهای هدف خود، ترمینال آکسون که انتقال دهنده‌های عصبی را که در فضای خارج سلولی پخش میشوند آزاد میکند تا سلولهای مقابل ترمینال را تحریک کند.

یک فیبر عصبی یک آکسون واحد است در حالی که یک عصب مجموعه‌ای از آکسون‌ها است که توسط بافت همبند به هم متصل شده‌اند.

آکسونهای برخی از نورونها توسط میلین، لایه‌ای از غشاهای پلاسما با سلولهای حمایتی که در سیستم عصبی محیطی سلولهای نوروگلیا (سلول‌های غیر-نورونی دستگاه عصبی مرکزی (مغز و طناب نخاعی) و دستگاه عصبی پیرامونی اند که تکانه‌های الکتریکی تولید نمی کنند. آن ها هم-ایستایی (هومئوستازیس) را حفظ کرده، تشکیل میلین داده و از نورون‌ها(یاخته های عصبی) پشتیبانی میکنند.) در سلولهای CNS و سلولهای شوان( از سلول‌های دستگاه عصبی هستند که رشته‌های عصبی دستگاه عصبی محیطی را می‌پوشانند. در حقیقت میلین رشته‌های عصبی محیطی توسط این سلول‌ها ساخته می‌شود.) نامیده میشوند، پوشانده شده‌اند. به فضاهای بین بخشهای مجاور میلین که آکسون در معرض مایع خارج سلولی قرار دارد، گره های رانویه میگویند. میلین سرعت انتقال سیگنالهای الکتریکی را افزایش میدهد.

انواع نورونها

• نورونهای حسی: سلولهای عصبی حسی سلولهای عصبی هستند که با ورود حسی از محیط فعال میشوند به عنوان مثال، هنگامی که با نوک انگشتان خود یک سطح گرم را لمس میکنید، نورونهای حسی آنها هستند که سیگنالهایی را به بقیه سیستم عصبی ارسال میکنند. اطلاعاتی که دریافت کرده اند. ورودی‌هایی که نورونهای حسی را فعال میکنند میتوانند فیزیکی یا شیمیایی باشند که مربوط به هر پنج حس ما است. بنابراین، ورودی فیزیکی میتواند مواردی مانند صدا، لمس، گرما یا نور باشد. مواد شیمیایی از طعم یا بو بوجود می‌آیند ، که نورونها به مغز ارسال میکنند. اکثر نورونهای حسی شبه قطبی هستند، به این معنی که آنها فقط یک آکسون دارند که به دو شاخه تقسیم شده است.
• نورون های حرکتی: نورونهای حرکتی نخاع بخشی از سیستم عصبی مرکزی (CNS) هستند و به ماهیچه‌ها، غدد و اندامهای سراسر بدن متصل میشوند. این نورونها تکانه‌هایی را از نخاع به ماهیچه‌های اسکلتی و صاف (مانند آنهایی که در معده شما هستند) منتقل میکنند و بنابراین مستقیماً تمام حرکات ماهیچه‌های ما را کنترل میکنند. در واقع دو نوع نورون حرکتی وجود دارد: آنهایی که از نخاع به عضلات حرکت میکنند، نورونهای حرکتی تحتانی نامیده میشوند، در حالی که آنهایی که بین مغز و نخاع حرکت میکنند، نورونهای حرکتی فوقانی نامیده میشوند.
• نورونهای بینابینی(رابط) : همانطور که از نامش پیداست، آنها نورونهای حرکتی نخاعی و حسی را به هم متصل میکنند. علاوه بر انتقال سیگنال بین نورونهای حسی و حرکتی، نورونهای بین عصبی نیز میتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و مدارهایی با پیچیدگیهای مختلف ایجاد کنند. آنها چندقطبی هستند، درست مانند نورونهای حرکتی.
• سلولهای عصبی در مغز : در مغز، تمایز بین انواع نورونها بسیار پیچیده تر است. در حالی که در نخاع ما به راحتی میتوانیم نورونها را بر اساس عملکرد آنها تشخیص دهیم، در مغز اینطور نیست. مطمئناً نورونهای مغزی در پردازش حسی دخیل هستند – مانند آنهایی که در قشر بینایی یا شنوایی هستند – و برخی که در پردازش حرکتی نقش دارند – مانند نورونهای مخچه یا قشر حرکتی. با این حال، در هر یک از این مناطق حسی یا حرکتی، ده‌ها یا حتی صدها نوع مختلف نورون وجود دارد. در حقیقت، محققان هنوز در تلاش هستند تا راهی را برای طبقه بندی دقیق انواع مختلف نورونهای موجود در مغز طراحی کنند. به عنوان مثال، برخی از نورونهای GABA ، آکسون خود را بیشتر به بدن سلولهای دیگر نورونها میفرستند. دیگران ترجیح میدهند دندریتها را هدف قرار دهند. علاوه بر این، این نورونهای مختلف دارای خواص الکتریکی متفاوتی هستند، اشکال مختلف، ژنهای مختلف بیان شده، الگوهای پیش بینی متفاوت و ورودی‌های مختلف را دریافت میکنند. به عبارت دیگر، ترکیبی از ویژگی‌ها یکی از راه‌های تعریف نوع نورون است.

نوروگلیا ها

این سلولها از نظر فیزیکی و متابولیکی نورونها را پشتیبانی میکنند. Oligodendroglia پوشش میلین آکسونهای CNS را تشکیل میدهد. Astroglia ترکیب مایع خارج سلولی را در CNS تنظیم میکند. میکروگلیا عملکردهای ایمنی را انجام میدهد.

عملکرد سلولهای عصبی

• نورونهای وابسته که گیرنده‌های حسی در انتهای خود دارند و سیگنالهای بافت‌ها و اندام‌ها را به CNS منتقل میکنند.
• نورونهای خروجی که سیگنالها را از CNS به سلولهای تأثیرگذار منتقل میکنند.
• بخش بین نورونی که نورونهای درون CNS را به هم متصل میکند.

محل اتصال بین دو نورون، جایی که یک نورون فعالیت دیگری را تغییر میدهد (از طریق انتقال دهنده عصبی) سیناپس نامیده میشود. نورونی که سیگنالها را به سمت سیناپس هدایت میکند، نورون پیش سیناپسی نامیده میشود در حالی که نورونی که سیگنالها را از سیناپس دور میکند، یک نورون پس سیناپسی است.

رشد و بازسازی عصبی

توسعه نورونها توسط عوامل عصبی (رشد عصبی) هدایت میشود. نورونهای خارج از CNS میتوانند خود را ترمیم کنند اما نورونهای درون CNS نمیتوانند.

پتانسیلهای غشایی

تفاوت میزان بار بین دو نقطه را اختلاف پتانسیل و واحد اندازه گیری آن را ولت مینامند. این تفاوت باعث میشود جریان الکتریکی تولید شود. به موادی با مقاومت بالا عایق و به آنهایی که مقاومت کمی دارند رسانا میگویند. آب با یونهای محلول (الکترولیت) رسانای خوبی است در حالی که لیپیدها عایق هستند. مایعات درون سلولی و خارج سلولی دارای یونهای متعددی هستند و بنابراین رسانا هستند در حالی که غشای پلاسمایی جدا کننده آنها یک عایق است.

پتانسیل آرامش غشایی

تفاوت احتمالی غشای پلاسمایی یک سلول در شرایط استراحت در داخل سلول نسبت به خارج منفی است. میزان پتانسیل با  تفاوت در غلظت یونهای خاص در مایعات درون و خارج سلولی و تفاوت در نفوذپذیری غشا به یونهای مختلف به عنوان تابعی از تعداد کانالهای یونی باز برای این یونها تعیین میشود. Na+ و K+ مهمترین نقش را در ایجاد پتانسیل غشای در حال استراحت ایفا میکنند.

Na+ در خارج سلول بیشتر و K+ در داخل سلول بیشتر است. K+ از سلول خارج میشود و Na+ به سمت داخل سلول حرکت میکند و غلظت آنها کاهش می‌یابد، اما غلظت درون سلولی این دو یون توسط یک سیستم حمل و نقل فعال که Na+ را از سلول خارج و K+ را به داخل سلول پمپ میکند ، ثابت نگه داشته میشود. با این حال، پمپ به ازای هر 2 K+ ، 3 Na+ خارج میکند و داخل سلول را منفی میکند.

پتانسیل عمل

پتانسیلهای درجه بندی شده تغییراتی در پتانسیل غشایی هستند که در یک ناحیه کوچک از غشای پلاسما محدود شده‌اند. بزرگی این پتانسیلها به اندازه محرک آغاز کننده مربوط میشود. آنها سیگنال را شروع میکنند. پتانسیل‌های عمل تغییرات بزرگ و سریع در پتانسیل غشا هستند. غشاهایی که قادر به ایجاد پتانسیل عمل هستند، غشاهای تحریک پذیر نامیده میشوند. به عنوان مثال، غشاهای موجود در سلولهای عصبی و ماهیچه‌ای تحریک پذیر هستند.

در طول یک پتانسیل عمل، کانالهای Na+ با ولتاژ باز میشوند و هجوم زیادی از یونهای Na+ به سلول را امکان پذیر میکنند و باعث میشوند داخل سلول کمتر منفی شود و این حالت دپلاریزاسیون نامیده میشود. غشاء به سرعت به پتانسیل غشای در حال استراحت باز میگردد زیرا کانالهای Na+ بسته میشوند، کانالهای K+ با ولتاژ باز میشوند، K+ به بیرون حرکت میکند و به این حالت قطبی شدن مجدد میگویند. با این حال، آنقدر K+ خارج میشود که داخل سلول نسبت به پتانسیل اصلی غشای در حال استراحت منفی تر میشود  پس از این پمپ‌ها سلول را به پتانسیل اصلی در حالت آرامش برمیگردانند.

پتانسیلی که در آن غشایی برای ایجاد پتانسیل عمل دپلاریزه میشود، پتانسیل آستانه نامیده میشود و محرکی که به اندازه کافی قوی باشد تا غشاء قطبی شود، محرک آستانه نامیده میشود. یک محرک بیش از حد آستانه نیز پتانسیل عمل با دامنه مشابه ناشی از یک محرک آستانه را ایجاد میکند. این به این دلیل است که با رسیدن به آستانه، رویدادهای غشایی دیگر به قدرت محرک وابسته نیستند. بنابراین، پتانسیل‌های عمل حداکثر رخ میدهد یا اصلاً رخ نمیدهد و این را پاسخ همه یا هیچ مینامند. به همین دلیل است که یک پتانسیل عمل واحد نمیتواند اطلاعاتی در مورد میزان محرک ایجاد کننده آن ارائه دهد.

مطالعه صدها مطلب علمی در حوزه بیولوژی

آرشیو جدیدترین خبرهای روز دنیای بیولوژی

مترجم: غزل زارعی