یاخته های بافت عصبی

8 مفهوم در این درس

آزمونک سریع

با چند پرسش تصادفی، آمادگی‌ات را بسنج

در حال آماده‌سازی آزمونک…

ساختار و انواع نورون‌ها

بافت عصبی از دو دسته یاخته اصلی تشکیل شده است: یاخته‌های عصبی (نورون‌ها) و یاخته‌های پشتیبان (نوروگلیا). هر نورون به طور معمول از سه بخش اصلی شامل دارینه (دندریت)، جسم یاخته‌ای و آسه (آکسون) تشکیل شده است. جسم یاخته‌ای محل قرارگیری هسته و انجام سوخت‌وساز یاخته است. پیام‌های عصبی معمولاً توسط دارینه‌ها یا جسم یاخته‌ای دریافت شده و همواره به صورت یک‌طرفه از طریق آسه از جسم یاخته‌ای خارج می‌شوند.

انواع نورون‌ها بر اساس عملکرد

نورون‌ها بر اساس نقشی که ایفا می‌کنند به سه گروه تقسیم می‌شوند:
۱. نورون‌های حسی: پیام‌ها را از گیرنده‌های حسی به سمت دستگاه عصبی مرکزی (مغز و نخاع) می‌آورند. ویژگی بارز آن‌ها این است که دارینه و آسه آن‌ها معمولاً از یک نقطه جسم یاخته‌ای خارج می‌شوند.
۲. نورون‌های رابط: که منحصراً در مغز و نخاع قرار دارند و وظیفه ارتباط بین نورون‌های دیگر را بر عهده دارند. این نورون‌ها معمولاً چند دارینه و یک آسه دارند.
۳. نورون‌های حرکتی: پیام‌ها را از دستگاه عصبی مرکزی به سمت اندام‌های اجرایی (مانند ماهیچه‌ها و غدد) می‌برند.

نورون‌های حسی پیام را به مرکز می‌آورند، نورون‌های رابط در مرکز پردازش می‌کنند و نورون‌های حرکتی پیام را از مرکز خارج می‌کنند.

نکته مهم کنکوری این است که همه انواع نورون‌ها توانایی تولید ناقل عصبی را دارند، اما فقط نورون‌های حرکتی پیام را به ماهیچه‌ها می‌برند. همچنین، پایانه آسه در تمام نورونها می‌تواند با بخش‌های مختلف یاخته بعدی مانند دارینه، جسم یاخته‌ای یا حتی آسه سیناپس برقرار کند.

واژگان کلیدی

نورون (یاخته عصبی)
یاخته اصلی بافت عصبی که توانایی تحریک‌پذیری و تولید و هدایت پیام عصبی را دارد.
دارینه (دندریت)
رشته‌ای سیتوپلاسمی که پیام‌های عصبی را دریافت کرده و به سمت جسم یاخته‌ای هدایت می‌کند.
آسه (آکسون)
رشته‌ای که پیام عصبی را از جسم یاخته‌ای به سمت پایانه‌های عصبی هدایت می‌کند.
نورون رابط
کوچکترین نوع نورون که منحصراً در دستگاه عصبی مرکزی یافت شده و ارتباط بین سایر نورون‌ها را برقرار می‌کند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم پیام عصبی فقط توسط دندریت دریافت می‌شود؛ جسم یاخته‌ای نیز مستقیماً توانایی دریافت پیام را دارد.
  • بسیاری تصور می‌کنند جهت حرکت پیام در نورون دو طرفه است، در حالی که هدایت پیام عصبی همواره یک‌طرفه و از جسم یاخته‌ای به سمت پایانه‌ی آسه است.
  • این باور غلط است که نورون‌های حسی فقط دارینه بدون انشعاب دارند؛ همه انواع نورون‌ها می‌توانند انشعابات فراوانی در انتهای رشته‌های خود داشته باشند.

جمع‌بندی این مفهوم

  • نورون‌ها واحدهای عملکردی دستگاه عصبی هستند که از دندریت، جسم یاخته‌ای و آکسون تشکیل شده‌اند.
  • نورون‌های حسی پیام را به مرکز می‌برند و نورون‌های حرکتی پیام را به ماهیچه‌ها و غدد منتقل می‌کنند.
  • نورون‌های رابط فقط در مغز و نخاع هستند و بیشترین تعداد دندریت را برای دریافت اطلاعات دارند.
  • جسم یاخته‌ای مرکز فرماندهی نورون است که حاوی هسته بوده و تمامی نورون‌ها توانایی تولید ناقل عصبی در آن را دارند.
  • هدایت پیام در طول یک نورون همیشه یک‌طرفه و از سمت جسم یاخته‌ای به پایانه آکسون است.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که طول برخی آکسون‌ها در بدن انسان می‌تواند به بیش از یک متر برسد! برای مثال، آکسون نورونی که حرکت انگشت شست پا را کنترل می‌کند، از پایین کمر شروع شده و تا نوک انگشتان پا ادامه دارد. این یعنی یک سلول تک میکروسکوپی رشته‌ای دارد که طول آن هزاران برابر قطر جسم یاخته‌ای خودش است.

یاخته‌های پشتیبان (نوروگلیا)

یاخته‌های پشتیبان یا نوروگلیا، یاخته‌هایی فعال در بافت عصبی هستند که پیام عصبی تولید نمی‌کنند، اما حضور آن‌ها برای فعالیت نورون‌ها حیاتی است. تعداد این یاخته‌ها چندین برابر نورون‌ها بوده و وظایف متنوعی را بر عهده دارند. این وظایف شامل داربست‌سازی برای استقرار نورون‌ها، حفظ هم‌ایستایی (هومئوستازی) مایع اطراف نورون‌ها (تنظیم غلظت یون‌ها و مواد)، تغذیه نورون‌ها و حفاظت از آن‌ها در برابر میکروب‌ها (نقش دفاعی توسط انواع خاصی مانند میکروگلیا) است.

غلاف میلین و گره رانویه

یکی از مهم‌ترین وظایف برخی یاخته‌های پشتیبان، تولید غلاف میلین است. این غلاف از چندین لایه غشای یاخته پشتیبان تشکیل شده که به دور رشته‌های عصبی (آسه یا دارینه) می‌پیچد. غلاف میلین به عنوان یک عایق عمل کرده و سرعت هدایت پیام عصبی را به شدت افزایش می‌دهد. در طول رشته عصبی، نقاطی وجود دارند که میلین ندارند و غشای نورون مستقیماً با مایع بین‌یاخته‌ای در تماس است؛ به این نقاط گره رانویه گفته می‌شود.

ویژگینورونپشتیبان
تولید پیام✓✗
تقسیم یاخته‌ای✗✓
تعداد در بافتکمتربیشتر
تشکیل میلین✗✓

یاخته‌های پشتیبان برخلاف نورون‌های بالغ، توانایی تقسیم شدن دارند. بنابراین می‌توان از آن‌ها کاریوتیپ تهیه کرد. همچنین این یاخته‌ها همانند تمام یاخته‌های زنده دارای اندامک‌های دوغشایی مانند هسته و میتوکندری هستند و جابه‌جایی یون از درون غشای آن‌ها صورت می‌گیرد.

واژگان کلیدی

نوروگلیا (یاخته پشتیبان)
یاخته‌های غیرعصبی بافت عصبی که وظایف حمایتی، تغذیه‌ای و عایق‌بندی نورون‌ها را بر عهده دارند.
غلاف میلین
پوششی از جنس لیپید و پروتئین که توسط یاخته‌های پشتیبان ساخته شده و سرعت هدایت پیام را زیاد می‌کند.
گره رانویه
بخش‌هایی از رشته عصبی که فاقد پوشش میلین بوده و محل اصلی تبادل یون‌ها در هدایت جهشی است.
هم‌ایستایی (Homeostasis)
مجموعه فعالیت‌هایی که منجر به حفظ پایداری محیط داخلی بدن (مانند غلظت یون‌ها) می‌شود.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم یاخته‌های پشتیبان پیام عصبی دریافت یا هدایت می‌کنند؛ آن‌ها فقط حمایت‌کننده هستند.
  • تولید میلین وظیفه همه یاخته‌های پشتیبان نیست؛ فقط انواع خاصی این کار را انجام می‌دهند.
  • این باور که نوروگلیاها فاقد جابه‌جایی یون هستند غلط است؛ آن‌ها به عنوان یاخته زنده، جابه‌جایی یون و مواد دارند.
  • میلین یک پوشش یکپارچه نیست؛ بلکه به صورت تکه تکه است که فواصل بین آن گره رانویه نام دارد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • یاخته‌های پشتیبان فراوان‌ترین یاخته‌های بافت عصبی هستند که پیام عصبی تولید نمی‌کنند.
  • این یاخته‌ها وظایفی چون عایق‌بندی، تغذیه، دفاع و حفظ هم‌ایستایی مایع اطراف نورون را دارند.
  • غلاف میلین توسط این یاخته‌ها ساخته شده و سرعت هدایت پیام را در طول رشته افزایش می‌دهد.
  • گره‌های رانویه محل‌های قطع میلین هستند که تماس غشای نورون را با فضای بین‌یاخته‌ای فراهم می‌کنند.
  • برخلاف نورون‌ها، یاخته‌های پشتیبان قدرت تقسیم داشته و می‌توان از آن‌ها کاریوتیپ تهیه کرد.

نکتهٔ تکمیلی

شاید جالب باشد بدانید که انیشتین مغز بسیار متفاوتی نداشت، اما مطالعات نشان داده است که تراکم یاخته‌های پشتیبان (گلیا) در بخش‌هایی از مغز او که مربوط به تفکر پیچیده ریاضی و فضایی بود، به طور قابل توجهی بیشتر از افراد عادی بوده است! این نشان می‌دهد که پردازش اطلاعات فقط به تعداد نورون‌ها بستگی ندارد، بلکه تقویت و حمایت یاخته‌های پشتیبان نقش کلیدی در هوش ایفا می‌کند.

پتانسیل آرامش در نورون

در زمان عدم هدایت پیام عصبی، بین داخل و خارج غشای نورون اختلاف پتانسیل ثابتی برقرار است که به آن پتانسیل آرامش گفته می‌شود. مقدار این پتانسیل در اکثر نورون‌ها حدود ۷۰- میلی‌ولت است؛ به این معنی که بار مثبت در سمت داخل غشا کمتر از سمت خارج آن است. این حالت نتیجه توزیع نابرابر یون‌های سدیم و پتاسیم و نفوذپذیری انتخابی غشا به آن‌هاست.

نقش پروتئین‌های غشایی

دو عامل اصلی در برقراری پتانسیل آرامش نقش دارند:
۱. کانال‌های نشتی: این کانال‌ها همیشه باز هستند و یون‌ها را بدون صرف انرژی (انتشار تسهیل‌شده) از خود عبور می‌دهند. نفوذپذیری غشا در حالت استراحت به یون پتاسیم (K+) بسیار بیشتر از یون سدیم (Na+) است، لذا خروج پتاسیم عامل اصلی منفی ماندن داخل یاخته است.
۲. پمپ سدیم-پتاسیم: یک پروتئین ناقل است که با مصرف انرژی ATP، در هر چرخه ۳ یون سدیم را از یاخته خارج و ۲ یون پتاسیم را وارد می‌کند. فعالیت دائمی این پمپ باعث می‌شود غلظت سدیم همواره در خارج و پتاسیم همواره در داخل بیشتر باشد.

پمپ سدیم-پتاسیم با انتقال فعال یون‌ها، همواره غلظت پتاسیم را درون یاخته بیشتر از بیرون حفظ می‌کند.

نکته مهم این است که جابه‌جایی یون‌های مثبت (سدیم و پتاسیم) همواره و در همه شرایط صورت می‌گیرد و پمپ سدیم-پتاسیم حتی در زمان پتانسیل عمل نیز فعالیت خود را متوقف نمی‌کند، بلکه فعالیت آن برای بازگرداندن تعادل پس از پتانسیل عمل افزایش می‌یابد.

واژگان کلیدی

پتانسیل آرامش
اختلاف پتانسیل الکتریکی غشای نورون در زمانی که پیام عصبی هدایت نمی‌کند (حدود ۷۰- میلی‌ولت).
پمپ سدیم-پتاسیم
پروتئین غشایی که با مصرف ATP، یون‌های سدیم را خارج و پتاسیم را وارد یاخته می‌کند.
کانال نشتی
پروتئین‌هایی در عرض غشا که همواره باز بوده و یون‌ها را در جهت شیب غلظت جابه‌جا می‌کنند.
ATP (آدنوزین تری‌فسفات)
مولکول حامل انرژی سلولی که برای فعالیت‌های فعال مانند کارکرد پمپ سدیم-پتاسیم ضروری است.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم در پتانسیل آرامش، بارهای مثبت دو سوی غشا با هم برابرند؛ داخل همیشه منفی‌تر است.
  • این تصور که پمپ سدیم-پتاسیم فقط پس از پتانسیل عمل روشن می‌شود غلط است؛ این پمپ همواره و مداوم فعال است.
  • بسیاری به اشتباه فکر می‌کنند کانال‌های نشتی باعث ورود اختصاصی پتاسیم می‌شوند، در حالی که آن‌ها باعث خروج پتاسیم می‌شوند.

جمع‌بندی این مفهوم

  • پتانسیل آرامش حدود ۷۰- میلی‌ولت است و نشان‌دهنده بار مثبت کمتر در داخل یاخته است.
  • کانال‌های نشتی پتاسیمی بیشتر از سدیمی هستند و باعث خروج بار مثبت از یاخته می‌شوند.
  • پمپ سدیم-پتاسیم با مصرف ATP، غلظت بالای پتاسیم در داخل و سدیم در خارج را حفظ می‌کند.
  • در هر چرخه پمپ، ۳ سدیم به خارج و ۲ پتاسیم به داخل منتقل می‌شود که مجموعاً ۵ یون مثبت جابه‌جا می‌گردد.
  • غلظت یون سدیم در تمام مراحل حیات یاخته، در بیرون بیشتر از داخل باقی می‌ماند.

نکتهٔ تکمیلی

انرژی که مغز شما برای حفظ پتانسیل آرامش مصرف می‌کند بسیار زیاد است. در واقع حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد از کل کالری که روزانه مصرف می‌کنید فقط صرف کارکرد پمپ‌های سدیم-پتاسیم در نورون‌هایتان می‌شود تا مغز شما در حالت «آماده‌باش» باقی بماند، حتی وقتی در خواب هستید یا هیچ فعالیت فکری خاصی انجام نمی‌دهید!

پتانسیل عمل و هدایت پیام

زمانی که محرکی به نورون می‌رسد، پتانسیل الکتریکی غشا به ناگهان تغییر کرده و پتانسیل عمل ایجاد می‌شود. این فرایند شامل دو مرحله اصلی است: بخش بالارو و بخش پایین‌رو. در بخش بالارو، کانال‌های دریچه‌دار سدیمی باز شده و یون‌های سدیم به درون سرازیر می‌شوند که باعث می‌شود پتانسیل از ۷۰- به ۳۰+ میلی‌ولت برسد. در قله نمودار، کانال‌های سدیمی بسته شده و کانال‌های دریچه‌دار پتاسیمی باز می‌شوند.

مراحل بازگشت به آرامش

در بخش پایین‌رو، خروج یون‌های پتاسیم باعث می‌شود پتانسیل دوباره به سمت مقادیر منفی حرکت کند. پس از بسته شدن کانال‌های دریچه‌دار پتاسیمی، پمپ سدیم-پتاسیم با شدت بیشتری فعالیت می‌کند تا غلظت یون‌ها را دقیقاً به حالت آرامش برگرداند. ایجاد پتانسیل عمل یک فرایند ناگهانی است و نفوذپذیری غشا در طول آن به شدت تغییر می‌کند.

در اوج پتانسیل عمل (۳۰+ میلی‌ولت)، هم کانال‌های دریچه‌دار سدیمی و هم دریچه‌دار پتاسیمی بسته هستند؛ سدیمی‌ها چون تازه غیرفعال شده‌اند و پتاسیمی‌ها چون هنوز به طور کامل باز نشده‌اند.

هدایت پیام عصبی

پیام عصبی به دو صورت هدایت می‌شود:
۱. هدایت نقطه‌به‌نقطه: در رشته‌های فاقد میلین رخ می‌دهد که پیام با سرعتی ثابت در طول رشته پیش می‌رود.
۲. هدایت جهشی: در رشته‌های میلین‌دار رخ می‌دهد. در اینجا پتانسیل عمل فقط در گره‌های رانویه ایجاد شده و پیام از گره‌ای به گره دیگر می‌پرد که سرعت آن را هزاران برابر می‌کند.

هدایت جهشی در رشته‌های میلین‌دار باعث کاهش مصرف ATP می‌شود؛ چون پمپ سدیم-پتاسیم فقط در گره‌ها نیاز به فعالیت شدید دارد.

واژگان کلیدی

پتانسیل عمل
تغییر ناگهانی و کوتاه پتانسیل غشای نورون بر اثر تحریک که منجر به هدایت پیام می‌شود.
کانال دریچه‌دار
پروتئین‌های غشایی که بر اساس تغییر ولتاژ یا برخورد ناقل، باز یا بسته شده و یون عبور می‌دهند.
هدایت جهشی
پریدن پیام عصبی از یک گره رانویه به گره بعدی در رشته‌های پوشیده از میلین.
آستانه تحریک
حداقل ولتاژی که غشا باید به آن برسد تا کانال‌های دریچه‌دار باز شده و پتانسیل عمل آغاز شود.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم پتانسیل عمل در تمام طول آکسون میلین‌دار ایجاد می‌شود؛ پتانسیل تنها در گره‌های رانویه رخ می‌دهد.
  • بسیاری تصور می‌کنند در اوج پتانسیل عمل، غلظت سدیم داخل بیشتر از خارج است، در حالی که سدیم همیشه در خارج بیشتر است.
  • این باور که کانال‌های دریچه‌دار برای باز شدن ATP مصرف می‌کنند غلط است؛ باز شدن آن‌ها یک فرایند غیرفعال (انتشار) است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • پتانسیل عمل با باز شدن کانال‌های سدیمی و افزایش پتانسیل تا ۳۰+ میلی‌ولت شروع می‌شود.
  • در مرحله نزولی، خروج پتاسیم از کانال‌های دریچه‌دار باعث بازگشت پتانسیل به مقادیر منفی می‌شود.
  • کانال‌های نشتی و پمپ سدیم-پتاسیم در تمام مراحل پتانسیل عمل فعال باقی می‌مانند.
  • هدایت جهشی در آکسون میلین‌دار سریع‌تر است و انرژی (ATP) کمتری مصرف می‌کند.
  • سرعت هدایت پیام در رشته‌های فاقد میلین هم‌قطر، همواره ثابت است.

نکتهٔ تکمیلی

می‌دانستید برخی سموم مشهور مانند سم «تترودوتوکسین» که در ماهی بادکنکی (Fugu) وجود دارد، دقیقاً با مسدود کردن کانال‌های دریچه‌دار سدیم در نورون‌ها عمل می‌کنند؟ این سم اجازه نمی‌دهد هیچ پتانسیل عملی ایجاد شود، در نتیجه پیام‌های عصبی به ماهیچه‌ها نمی‌رسند و فرد دچار فلج تنفسی می‌شود. این نشان‌دهنده دقت و حساسیت فوق‌العاده این کانال‌های کوچک در زندگی ماست.

بیماری مالتیپل اسکلروزیس (MS)

بیماری MS یک بیماری خودایمنی است که در آن دستگاه ایمنی بدن به اشتباه به یاخته‌های پشتیبان سازنده میلین در دستگاه عصبی مرکزی (مغز و نخاع) حمله می‌کند. نتیجه این حمله، تخریب غلاف میلین در بخش‌هایی از ماده سفید مغز و نخاع است. از آنجا که میلین عامل اصلی هدایت سریع و جهشی پیام‌های عصبی است، تخریب آن باعث کاهش سرعت هدایت پیام و یا حتی توقف آن می‌شود.

علائم و پیامدها

با تخریب میلین، سطح غشای نورون که با مایع بین‌یاخته‌ای در تماس است افزایش می‌یابد. این موضوع باعث افزایش فعالیت پمپ‌های سدیم-پتاسیم و در نتیجه افزایش مصرف ATP در بخش‌های آسیب‌دیده می‌شود تا تعادل یونی حفظ گردد. علائم بیماری بسته به محل تخریب میلین متفاوت است؛ برای مثال تخریب میلین در اعصاب بینایی منجر به اختلال دید و تخریب در مسیرهای حرکتی منجر به لرزش و اختلال در حرکت می‌شود.

در بیماری MS، نورون‌ها و جسم یاخته‌ای آن‌ها تخریب نمی‌شوند، بلکه فقط غلاف میلین و هدایت پیام دچار اختلال می‌گردد.

نکته کنکوری بسیار مهم این است که MS فقط بر دستگاه عصبی مرکزی اثر می‌گذارد؛ یعنی یاخته‌های پشتیبان اعصاب محیطی (مانند اعصاب دست و پا) در این بیماری مستقیماً آسیب نمی‌بینند، هرچند ممکن است به دلیل اختلال در پیام‌رسانی مرکزی، فرد در اندام‌های خود احساس بی‌حسی کند.

واژگان کلیدی

MS (مالتیپل اسکلروزیس)
بیماری مزمنی که در آن سیستم ایمنی به میلین دستگاه عصبی مرکزی حمله می‌کند.
ماده سفید
بخش‌هایی از مغز و نخاع که عمدتاً از رشته‌های عصبی میلین‌دار تشکیل شده‌اند.
خودایمنی
حالتی که در آن سیستم دفاعی بدن علیه یاخته‌های خودی فعالیت می‌کند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه رایج این است که فکر کنیم در MS نورون‌ها از بین می‌روند؛ مشکل اصلی آسیب به میلین است نه خود یاخته عصبی.
  • بسیاری تصور می‌کنند MS اعصاب محیطی را هم درگیر می‌کند، در حالی که این بیماری مختص دستگاه عصبی مرکزی است.
  • این باور غلط است که در MS مصرف انرژی کاهش می‌یابد؛ به دلیل هدایت نقطه‌به‌نقطه در بخش‌های بدون میلین، مصرف ATP افزایش می‌یابد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • MS یک بیماری خودایمنی است که غلاف میلین را در مغز و نخاع تخریب می‌کند.
  • تخریب میلین باعث کاهش سرعت هدایت پیام عصبی و بروز علائمی مثل لرزش و بی‌حسی می‌شود.
  • جسم یاخته‌ای و ساختار اصلی نورون‌ها در این بیماری از بین نمی‌روند.
  • آسیب به میلین باعث افزایش تماس غشای نورونی با مایع میان‌بافتی و افزایش مصرف ATP می‌شود.
  • سیستم عصبی محیطی (خارج از مغز و نخاع) معمولاً از حملات مستقیم MS مصون می‌ماند.

نکتهٔ تکمیلی

بسیاری از دانشمندان معتقدند که کمبود ویتامین D می‌تواند یکی از عوامل زمینه‌ساز بیماری MS باشد. به همین دلیل است که آمار ابتلا به این بیماری در کشورهایی که از خط استوا دورتر هستند و نور خورشید کمتری دریافت می‌کنند، به طور چشمگیری بالاتر است. بنابراین مصرف ماهی و قرار گرفتن در معرض نور ملایم خورشید، فراتر از سلامت استخوان، برای سلامت غلاف میلین اعصاب شما هم مفید است!

سیناپس و انتقال پیام عصبی

محل ارتباط یک نورون با یاخته بعدی (نورون دیگر، یاخته ماهیچه‌ای یا غده‌ای) را سیناپس (همایه) می‌گویند. در سیناپس، دو یاخته تماس مستقیم فیزیکی ندارند و بین آن‌ها فضای بسیار کوچکی به نام شکاف سیناپسی وجود دارد. پیام عصبی پس از رسیدن به پایانه آسه، منجر به آزاد شدن مولکول‌هایی به نام ناقل عصبی می‌شود. ناقل‌ها در جسم یاخته‌ای ساخته شده، در ریزکیسه‌ها بسته‌بندی می‌شوند و در پایانه آکسون ذخیره می‌گردند.

مکانیسم انتقال

آزاد شدن ناقل عصبی با فرایند برون‌رانی (اگزوسیتوز) انجام می‌شود که نیازمند مصرف انرژی ATP است. ناقل‌ها پس از ورود به فضای سیناپسی، به گیرنده‌های پروتئینی ویژه در غشای یاخته پس‌سیناپسی متصل می‌شوند. ناقل‌های عصبی به هیچ وجه وارد یاخته بعد نمی‌شوند؛ بلکه فقط با اتصال به گیرنده، باعث باز شدن کانال‌های یونی و تغییر پتانسیل الکتریکی آن می‌شوند.

در انعکاس عقب کشیدن دست، نورون حسی ناقل عصبی تحریکی آزاد می‌کند که باعث فعال شدن نورون‌های رابط می‌شود. برخی نورون‌های رابط نیز ناقل مهاری آزاد می‌کنند تا از انقباض همزمان ماهیچه‌های مخالف جلوگیری کنند.

تخلیه فضای سیناپسی

برای اینکه پیام عصبی مدام تکرار نشود و فضای سیناپسی برای پیام‌های جدید آماده شود، ناقل‌های اضافی باید حذف شوند. این کار به دو روش انجام می‌شود:
۱. تجزیه آنزیمی: توسط آنزیم‌های موجود در شکاف سیناپسی.
۲. بازجذب: جذب دوباره ناقل‌ها توسط یاخته پیش‌سیناپسی از طریق آندوسیتوز (که دارای صرف انرژی است).

نوع اثر ناقل (تحریکی یا مهاری) بستگی به نوع گیرنده در یاخته پس‌سیناپسی دارد، نه صرفاً خودِ ناقل.

واژگان کلیدی

ناقل عصبی
ترکیب شیمیایی که پیام را از یاخته پیش‌سیناپسی به یاخته پس‌سیناپسی منتقل می‌کند.
شکاف سیناپسی
فاصله بسیار اندک بین دو یاخته در محل سیناپس که ناقل‌ها در آن منتشر می‌شوند.
برون‌رانی (Exocytosis)
فرآیند خروج ریزکیسه‌های حاوی ناقل از پایانه عصبی که با مصرف انرژی همراه است.
گیرنده پروتئینی
پروتئین‌های سطح غشای یاخته پس‌سیناپسی که ناقل عصبی به آن‌ها متصل می‌شود.

اشتباه‌های رایج

  • بسیاری به اشتباه فکر می‌کنند ناقل عصبی وارد یاخته پس‌سیناپسی می‌شود؛ ناقل فقط متصل می‌شود و هرگز وارد نمی‌شود.
  • اشتباه است که تصور کنیم سیناپس یعنی اتصال فیزیکی؛ در واقع سیناپس یک فضای ارتباطی است.
  • این باور که ناقل عصبی همیشه تحریکی است غلط است؛ ناقل می‌تواند مهاری باشد و باعث کاهش فعالیت یاخته بعد شود.
  • آزاد شدن ناقل عصبی همواره با مصرف انرژی همراه است، حتی اگر در یک انعکاس غیرارادی باشد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • سیناپس محل انتقال پیام از نورون پیش‌سیناپسی به یاخته هدف (نورون، ماهیچه یا غده) است.
  • ناقل‌های عصبی با اگزوسیتوز (با مصرف انرژی) به فضای سیناپسی آزاد می‌شوند.
  • اتصال ناقل به گیرنده غشایی باعث تغییر نفوذپذیری یاخته پس‌سیناپسی به یون‌ها می‌شود.
  • ناقل‌های عصبی پس از اثرگذاری، توسط آنزیم‌ها تجزیه شده یا مجدداً جذب (بازجذب) می‌شوند.
  • تغییر در مقدار طبیعی ناقل‌های عصبی می‌تواند منجر به اختلالات و بیماری‌های جدی عصبی گردد.

نکتهٔ تکمیلی

بسیاری از داروهای روان‌پزشکی و حتی مواد مخدر بر اساس عملکرد سیناپس‌ها کار می‌کنند. به عنوان مثال، برخی داروهای ضد افسردگی جلوی «بازجذب» ناقل‌هایی مثل سروتونین را می‌گیرند. با این کار، سروتونین برای مدت بیشتری در فضای سیناپسی باقی می‌ماند و فرصت بیشتری برای تحریک گیرنده‌ها پیدا می‌کند، که در نهایت باعث بهبود خلق‌وخو می‌شود. در حقیقت، تمام احساسات ما نتیجه همین رقابت شیمیایی در شکاف‌های میکروسکوپی سیناپسی است!

بررسی فعالیت الکتریکی (EEG)

نورون‌ها همواره فعالیت الکتریکی دارند که نتیجه هدایت پیام‌های عصبی است. مجموع این فعالیت‌های الکتریکی نورون‌های مغز را می‌توان با دستگاهی به نام نوار مغزی (الکتروانسفالوگرام - EEG) ثبت کرد. برای این کار، حسگرها یا الکترودهایی بر روی پوست سر (جمجمه)، از ناحیه بالای گردن تا بالای پیشانی قرار می‌گیرند. نوار مغزی جریان الکتریکی حاصل از هدایت پیام عصبی در مجموعه‌ای از نورون‌های مغز را ضبط می‌کند.

تفاوت با سایر فعالیت‌های الکتریکی

نوار مغزی بر خلاف نوار قلب (ECG) که الگوی بسیار منظم و تکرارشونده‌ای دارد، دارای امواج ناهمگون، پیچیده و با اندازه‌های نابرابر است. این نمودار الگوی ثابت و تکرار شونده‌ی ساده‌ای ندارد و بسته به وضعیت فرد (هوشیاری، خواب، صرع و غیره) تغییر می‌کند.

ویژگینوار مغزی (EEG)نوار قلب (ECG)
منشأ جریاننورون‌های مغزماهیچه قلب
محل دریافتفقط پوست سربخش‌های مختلف بدن
الگوی امواجنامنظم و پیچیدهمنظم و تکراری

ثبت نوار مغزی ابزاری حیاتی برای متخصصان است تا وضعیت سلامت مغز، مراحل خواب، یا وجود بیماری‌هایی چون صرع و تومورهای مغزی را بررسی کنند. توجه داشته باشید که نوار مغزی فعالیت الکتریکی نورون‌های نخاع یا عصب‌های محیطی را نشان نمی‌دهد و مختص یاخته‌های عصبی مغز است.

واژگان کلیدی

نوار مغزی (EEG)
نمودار ثبت شده از فعالیت‌های الکتریکی سلول‌های عصبی مغز.
الکترود
حسگرهایی که برای دریافت جریان‌های الکتریکی ضعیف بدن بر روی سطح پوست قرار می‌گیرند.
آنسفالوگرام
ثبت فعالیت الکتریکی مغز که برای تشخیص بیماری‌هایی چون صرع کاربر دارد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم نوار مغزی جریان الکتریکی اعصاب محیطی یا نخاع را نشان می‌دهد؛ این نوار مخصوص مغز است.
  • برخی تصور می‌کنند نوار مغزی همانند نوار قلب یک الگوی ساده و منظم دارد، در حالی که امواج مغزی بسیار ناهموار و پیچیده هستند.
  • این باور که نوار مغزی فعالیت یاخته‌های پشتیبان را هم ثبت می‌کند غلط است؛ جریان الکتریکی ثبت شده منحصراً مربوط به نورون‌ها است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • نوار مغزی حاصل ثبت جریان الکتریکی مجموعه‌ای از نورون‌های مغز توسط الکترودهای پوستی است.
  • الکترودها روی جمجمه از بالای گردن تا بالای پیشانی نصب می‌شوند.
  • نمودار EEG بر خلاف ECG، فاقد الگوی تکراری منظم است و امواج نابرابری دارد.
  • نوار مغزی برای بررسی وضعیت خواب، بیهوشی و تشخیص بیماری‌های مغزی کاربرد دارد.
  • این دستگاه تنها فعالیت مغز را ثبت کرده و شامل فعالیت الکتریکی نخاع یا اعصاب محیطی نمی‌شود.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که مغز شما حتی در عمیق‌ترین مراحل خواب هم فعالیت الکتریکی بسیار فعالی دارد! در واقع، نوار مغزی نشان می‌دهد که در مرحله‌ای از خواب به نام REM (که رویا می‌بینیم)، فعالیت الکتریکی مغز بسیار شبیه به زمان بیداری است. این یعنی مغز شما در خواب هرگز خاموش نمی‌شود، بلکه فقط نوع فعالیت الکتریکی‌اش را برای بازسازی و تثبیت خاطرات تغییر می‌دهد.

گیرنده‌های حسی و انعکاس

گیرنده‌های حسی نورون‌های تمایز یافته یا یاخته‌های غیرعصبی هستند که محرک‌های محیطی را به پیام عصبی تبدیل می‌کنند. در انعکاس عقب کشیدن دست (رفلکس ناشی از جسم داغ)، گیرنده‌های حسی پوست (که انتهای دارینه نورون حسی هستند) مستقیماً توسط محرک فیزیکی تحریک می‌شوند و نیازی به ناقل عصبی ندارند. پیام عصبی ایجاد شده به صورت جهشی در طول دارینه میلین‌دار نورون حسی به سمت نخاع حرکت می‌کند.

مسیر انعکاس در نخاع

با ورود پیام به بخش خاکستری نخاع، نورون حسی با نورون‌های رابط سیناپس تشکیل می‌دهد. نورون حسی در این سیناپس‌ها ناقل عصبی تحریکی آزاد می‌کند. در اینجا دو اتفاق می‌افتد:
۱. تحریک نورون‌های رابطی که باعث انقباض ماهیچه دوسر بازو (ماهیچه موافق) می‌شوند.
۲. تحریک نورون‌های رابطی که با آزاد کردن ناقل مهاری، مانع انقباض ماهیچه سه‌سر بازو (ماهیچه مخالف) می‌شوند تا دست به راحتی عقب کشیده شود.

در انعکاس عقب کشیدن دست، پتانسیل عمل ابتدا در انتهای دارینه گیرنده فشار یا دما ایجاد شده و سپس به ترتیب از گره‌های رانویه، جسم یاخته‌ای و در نهایت آکسون عبور می‌کند.

نکته کنکوری مهم این است که گیرنده‌های حسی ویژه‌ای مانند گیرنده‌های بویایی و چشایی نیز با تغییر نفوذپذیری غشا به یون‌ها عمل می‌کنند. گیرنده‌های بویایی خودشان نورون هستند، اما برخی دیگر از گیرنده‌ها یاخته‌های غیرعصبی هستند که پیام را به نورون حسی منتقل می‌کنند.

واژگان کلیدی

انعکاس (Reflex)
پاسخ ناگهانی، غیرارادی و خودکار بدن به محرک‌های محیطی که معمولاً برای حفاظت از بدن انجام می‌شود.
گیرنده حسی
یاخته‌ای تمایز یافته که اثر محرک را دریافت کرده و آن را به پیام الکتریکی تبدیل می‌کند.
ناقل مهاری
ناقل عصبی که باعث جلوگیری از ایجاد پیام عصبی در یاخته پس‌سیناپسی می‌شود.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که فکر کنیم نورون حسی با هر دو نوع تحریکی و مهاری ناقل آزاد می‌کند؛ نورون حسی فقط تحریکی ترشح می‌کند، اما اثر نهایی مهار توسط نورون رابط انجام می‌شود.
  • این تصور که پتانسیل عمل همزمان در تمام غلاف رشته عصبی ایجاد می‌شود غلط است؛ پیام به صورت متوالی حرکت می‌کند.
  • بسیاری به اشتباه فکر می‌کنند گیرنده‌های بویایی بدون ناقل عصبی پیام می‌دهند، در حالی که آن‌ها ناقل ترشح می‌کنند.

جمع‌بندی این مفهوم

  • انعکاس عقب کشیدن دست یک مسیر حفاظتی سریع است که در نخاع کنترل می‌شود.
  • گیرنده حسی پوست مستقیماً با محرک فیزیکی و بدون نیاز به ناقل عصبی تحریک می‌شود.
  • نورون حسی در نخاع فقط ناقل تحریکی آزاد می‌کند؛ اما نورون رابط می‌تواند تحریکی یا مهاری عمل کند.
  • در این انعکاس، ماهیچه دوسر منقبض شده و ماهیچه سه‌سر توسط ناقل مهاری به حالت استراحت در می‌آید.
  • تمام نورون‌های درگیر در مسیرهای انعکاسی برای آزادسازی ناقل‌های خود انرژی زیستی (ATP) مصرف می‌کنند.

نکتهٔ تکمیلی

آیا می‌دانستید که انعکاس‌ها و رفلکس‌ها سریع‌ترین واکنش‌های بدن هستند؟ پیام یک انعکاس حتی به مغز نمی‌رود تا وقت تلف نشود؛ نخاع خودش تصمیم می‌گیرد! به همین دلیل است که شما ابتدا دستتان را از روی قابلمه داغ می‌کشید و تازه چند لحظه بعد «احساس» درد می‌کنید و متوجه می‌شوید چه شده است. این چند میلی‌ثانیه اختلاف زمان، مرز بین یک سوختگی سطحی و یک آسیب جدی به بافت‌های بدن شماست.

خلاصهٔ درس

نورون‌ها: جادوی برق زیستی!

Biology · Nervous Tissue

ساختار و انواع نورون‌ها

  • نورون از دارینه (دریافت) + جسم یاخته‌ای + آسه (ارسال) تشکیل شده
  • پیام همواره یک‌طرفه: دارینه/جسم ← آسه ← پایانه (نه برعکس)
  • نورون حسی: دارینه و آسه از یک نقطه جسم خارج می‌شوند؛ پیام به مرکز
  • نورون رابط: فقط در مغز و نخاع؛ چند دارینه، یک آسه
  • نورون حرکتی: پیام از مرکز ← ماهیچه یا غده
نورون رابط
کوچک‌ترین نورون؛ منحصراً در دستگاه عصبی مرکزی

نکته: آکسون نورون کنترل‌کننده انگشت شست پا از پایین کمر تا نوک پا — یک سلول، بیش از یک متر!

یاخته‌های پشتیبان و غلاف میلین

  • نوروگلیا پیام تولید نمی‌کند ولی بقای نورون به آن وابسته است
  • وظایف: داربست، تغذیه، دفاع، حفظ هم‌ایستایی مایع اطراف نورون
  • برخی نوروگلیاها غلاف میلین می‌سازند ← عایق و افزایش سرعت هدایت
  • گره رانویه = فاصله بدون میلین؛ محل تبادل یون و تولید پتانسیل عمل
  • برخلاف نورون، نوروگلیا توانایی تقسیم دارد (← کاریوتیپ قابل تهیه)
گره رانویه
فاصله‌های میلین‌نشده در رشته عصبی برای هدایت جهشی

نکته: تراکم بالاتر نوروگلیا در مناطق ریاضی‌فضایی مغز انیشتین، نقش آن‌ها در هوش را نشان می‌دهد.

پتانسیل آرامش تا پتانسیل عمل

  • آرامش: ۷۰- میلی‌ولت؛ داخل منفی‌تر از خارج (خروج K+ عامل اصلی)
  • پمپ سدیم-پتاسیم: ۳ Na+ خارج / ۲ K+ داخل با مصرف ATP — همواره فعال
  • پتانسیل عمل: Na+ وارد ← تا ۳۰+ میلی‌ولت (کانال‌های دریچه‌دار سدیمی)
  • بازگشت: K+ خارج ← پتانسیل منفی؛ پمپ تعادل را بازمی‌گرداند
  • هدایت جهشی (میلین‌دار) = سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر از نقطه‌به‌نقطه
کانال دریچه‌دار
پروتئین غشایی که با تغییر ولتاژ باز/بسته می‌شود

نکته: سم تترودوتوکسین ماهی بادکنکی دقیقاً کانال‌های دریچه‌دار سدیمی را می‌بندد ← فلج تنفسی.

سیناپس، ناقل عصبی و انعکاس

  • سیناپس: تماس فیزیکی نیست؛ ناقل در شکاف سیناپسی پخش می‌شود
  • ناقل با برون‌رانی (ATP) آزاد؛ به گیرنده متصل می‌شود ← هرگز وارد یاخته نمی‌شود
  • اثر ناقل (تحریکی/مهاری) را نوع گیرنده تعیین می‌کند، نه خود ناقل
  • در انعکاس: نورون حسی فقط تحریکی ترشح می‌کند؛ نورون رابط می‌تواند مهاری باشد
  • گیرنده حسی پوست مستقیماً با محرک فیزیکی تحریک می‌شود؛ نیازی به ناقل ندارد
برون‌رانی (Exocytosis)
خروج ریزکیسه‌های ناقل با صرف انرژی ATP

نکته: داروهای SSRI با مسدود کردن بازجذب سروتونین، آن را در شکاف نگه می‌دارند و خلق‌وخو را بهبود می‌دهند.

EEG و بیماری MS

  • EEG: الکترودها روی پوست سر (گردن تا پیشانی)؛ فقط مغز را ثبت می‌کند
  • امواج EEG نامنظم و پیچیده؛ برخلاف ECG که منظم و تکراری است
  • MS: خودایمنی ← میلین مغز و نخاع تخریب ← هدایت کند یا متوقف
  • در MS جسم یاخته‌ای نورون سالم می‌ماند؛ فقط غلاف میلین آسیب می‌بیند
  • تخریب میلین ← افزایش تماس غشا با مایع بین‌بافتی ← افزایش مصرف ATP
ماده سفید
بخش‌هایی از مغز و نخاع عمدتاً از رشته‌های میلین‌دار

نکته: کمبود ویتامین D با خطر MS مرتبط است؛ کشورهای دور از استوا آمار ابتلای بالاتری دارند.

نکات کلیدی

  • پیام عصبی در نورون فقط یک‌طرفه است؛ برگشت در طول یک نورون ممکن نیست
  • جسم یاخته‌ای هم مستقیماً پیام دریافت می‌کند، نه فقط دارینه
  • پمپ سدیم-پتاسیم همواره فعال است، نه فقط پس از پتانسیل عمل
  • MS فقط دستگاه عصبی مرکزی را درگیر می‌کند، نه اعصاب محیطی
  • ناقل عصبی هرگز وارد یاخته پس‌سیناپسی نمی‌شود؛ فقط به گیرنده متصل می‌شود
  • نوروگلیا پیام تولید نمی‌کند؛ اما تقسیم می‌شود — نورون بالغ تقسیم نمی‌شود

یک تست از این درس

خودت را بسنج

در ارتباط با غلاف میلین در تارهای عصبی انسان، کدام مورد درست است؟

  1. غلاف میلین دور تمام بخش‌های دندریت و آکسون در نورون‌های حسی و حرکتی را به طور کامل می‌پوشاند.
  2. هدایت پیام عصبی در دندریت‌های میلین‌دار نورون‌های حسی، به صورت نقطه به نقطه انجام می‌شود.
  3. در بیماری مالتیپل اسکلروزیس، کاهش یا تخریب غلاف میلین منجر به کاهش سرعت هدایت پیام در طول نورون می‌شود.
  4. در نورون‌های حسی، غلاف میلین آکسون همواره از دندریت آن نورون کوتاه‌تر و دارای تعداد کمتری قطعه است.
دیدن پاسخ و توضیح

پاسخ درست: گزینه ۳

گزینهٔ ۳ درست است. تخریب یا کاهش غلاف میلین در بیماری ام‌اس هدایت جهشی را مختل کرده و سبب کاهش چشمگیر سرعت هدایت پیام عصبی در طول رشتهٔ عصبی می‌گردد. بررسی سایر گزینه‌ها: گزینهٔ ۱: غلاف میلین در نقاطی به نام گره رانویه قطع شده و عایق کامل و یکپارچه نیست. همچنین دندریت نورون‌های حرکتی بدون میلین است. گزینهٔ ۲: در دندریت‌های میلین‌دار نورون‌های حسی، هدایت پیام به صورت جهشی است، نه نقطه به نقطه. گزینهٔ ۴: بسته به طول رشته‌ها، دندریت نورون‌های حسی می‌تواند بلندتر باشد و میلین بیشتری نسبت به آکسون داشته باشد، اما این موضوع همیشگی نیست و بستگی به نوع نورون حسی دارد.

درس‌های دیگر این بخش · زیست یازدهم