مقدمه
نورون (neurons)، سلول عصبی است که عنصر اصلی سازنده سیستم عصبی می‌باشد. نورون‌ها از جهات مختلفی به سلول‌های دیگر بدن انسان شباهت دارند. اما یک تفاوت اساسی بین سلول‌های عصبی و سلول‌های دیگر وجود دارد. نورون‌ها برای انتقال اطلاعات به تمام بدن تخصص ویژه‌ای دارند.
بررسی کلی
چندین نوع سلول عصبی در بدن وجود دارد. که هر کدام از این سلول‌ها وظیفه‌ای در بدن دارند. سلول‌های عصبی هر کدام وظیفه تخصصی خود را در بدن دارند. و اطلاعات در بدن را به دو شکل شیمیایی و الکتریکی منتقل می‌کنند.
نورون های حسی اطلاعات را از سلول‌های گیرنده حسی در سراسر بدن به مغز منتقل می‌کنند. نورون‌های حرکتی اطلاعات را از مغز به عضلات بدن منتقل می‌کنند. نورون‌های ارتباطی وظیفه برقراری ارتباط بین نورون‌های مختلف بدن را دارند.
مقایسه نورون ها با دیگر سلول های عصبی
نورون‌ها یک سری شباهت‌ها و تفاوت‌های با دیگر سلول‌ها دارند که به شرح زیر است:
شباهت ها
- سلول‌های عصبی و سلول‌های دیگر بدن هر دو دارای هسته هستند. که اطلاعات ژنتیکی را در خود نگهداری می‌کنند.
- سلول‌های عصبی و سایر سلول‌های بدن توسط غشایی احاطه شده‌اند که از آنها محافظت می‌کنند.
تفاوت ها
- سلول‌های عصبی اندکی پس از تولد تولید مثل را متوقف می‌کنند. به طور کلی، وقتی سلول‌های عصبی می‌میرند دیگر جایگزین نمی‌شوند، اگرچه نوروژنز یا تشکیل سلول‌های عصبی جدید در بعضی از قسمت‌های مغز اتفاق می‌افتد.
- تحقیقات نشان داده است که ارتباطات جدیدی بین نورون‌ها در طول زندگی ایجاد می‌شود.
- نورون‌ها غشایی دارند که شامل آکسون و دندریت‌ها نیز می‌شود. این غشاء دارای ساختار ویژه‌ای است. که برای انتقال و دریافت اطلاعات طراحی شده‌اند.
- سلول‌های عصبی مواد شیمیایی را که به عنوان انتقال دهنده‌های عصبی شناخته می‌شوند به سیناپس‌ها یا اتصالات بین سلول‌ها انتقال می‌دهند. تا با نورون‌های دیگر ارتباط برقرار کنند.
ساختار یک نورون عصبی
سه قسمت اساسی در یک نورون وجود دارد: دندریت‌ها، بدن سلول و آکسون. با این حال، همه سلول‌های عصبی بسته به عملکرد و نقش خود، از نظر اندازه، شکل و ویژگی تا حدودی متفاوت هستند.
برخی از سلول‌های عصبی شاخه‌های دندریتیک کمی دارند، در حالی که برخی دیگر به منظور دریافت اطلاعات زیادی شاخه‌های درندریتیک زیادی دارند. برخی از نورون‌ها آکسون کوتاه دارند، در حالی که بعضی دیگر می‌توانند طولانی باشند.
طولانی ترین آکسون در بدن انسان از پایین ستون فقرات تا انگشت شست پا گسترش یافته و به طور متوسط طول تقریبی سه فوت دارد.
پتانسیل عمل (Action Potentials)
نورون‌ها چگونه اطلاعات را انتقال می‌دهند؟ برای برقراری ارتباط نورن‌ها، باید اطلاعات را هم درون نورون و هم از یک نورون به نورون دیگر منتقل کنند. برای انجام این فرایند هم از سیگنال‌های الکتریکی و هم از پیام رسان‌های شیمیایی استفاده می‌کنند.
دندریت‌های سلول‌های عصبی اطلاعات را از گیرنده‌های حسی یا سایر سلول‌های عصبی دریافت می‌کنند. سپس این اطلاعات به بدن سلول و به آکسون منتقل می‌شود. اطلاعات پس از رسیدن به آکسون، در طول آکسون به شکل یک سیگنال الکتریکی حرکت می‌کنند. که این سیگنال الکتریکی عنوان پتانسیل عمل شناخته می‌شود.
ارتباط سیناپسی (Synapse Communication)
هنگا‌می‌که یک تکانه الکتریکی به انتهای اکسون می‌رسد، اطلاعات باید از طریق شکاف سیناپسی به دندریت‌های نورون مجاور منتقل شوند. در برخی موارد، سیگنال الکتریکی می‌تواند تقریباً بلافاصله شکاف بین سلول‌های عصبی را پر کند و مسیر خود را ادامه دهد.
در موارد دیگر برای ارسال اطلاعات از یک نورون به نورون دیگر نیاز به انتقال دهنده‌های عصبی است. انتقال دهنده‌های عصبی پیام رسان‌های شیمیایی هستند. که برای عبور از شکاف سیناپسی و رسیدن به محل گیرنده‌های سایر سلول‌های عصبی از پایانه‌های آکسون آزاد می‌شوند. در فرایندی که به جذب مجدد معروف است، این انتقال دهنده‌های عصبی به محل گیرنده‌ها متصل می‌شوند. و توسط نورون دوباره جذب می‌گردند تا مجدد مورد استفاده قرار گیرند.
انتقال دهنده‌های عصبی
انتقال دهنده‌های عصبی بخش اساسی تاثیر گذار در عملکرد روزمره ما هستند. در حالی که به طور دقیق مشخص نیست چند انتقال دهنده عصبی وجود دارند، دانشمندان بیش از 100 مورد از این پیام رسان‌های شیمیایی را شناسایی کرده‌اند.
- موارد زیر فقط برخی از انتقال دهنده‌های عصبی اصلی، همراه با اثرات شناخته شده و اختلالات مرتبط به آنها می‌باشند:
- استیل کولین: با حافظه قدرتمند، انقباضات عضلانی و یادگیری همراه است. کمبود استیل کولین در مغز باعث ایجاد بیماری آلزایمر می‌شود.
- آندروفین: با احساسات و درک درد همراه است. بدن در پاسخ به ترس به سرعت آندروفین آزاد می‌کند. این پیام رسان‌های شیمیایی مشابه داروهای افیونی، چون مورفین هستند اما به طور قابل توجه‌ای قوی‌تر از آنها هستند.
- دوپامین: همراه با فکر و احساسات لذت بخش می‌باشد. بیماری پارکینسون یکی از بیماری‌های مرتبط با کمبود دوپامین است. پزشکان ممکن است داروهایی را تجویز کنند که می‌توانند فعالیت دوپامین را در مغز افزایش دهند. یک دسته آگونیست‌های (موافق) دوپامین نیز وجود دارند که اثرات دوپامین را تقلید می‌کنند.
نوعی دیگر انتقال دهنده عصبی یک عامل لوودوپا است که در مغز به دوپامین تبدیل می‌شود. هر کدام از آنها فواید نسبی و عوارض جانبی خاص خود را دارند. محققان همچنین ارتباط قوی بین اسکیزوفرنی و مقادیر بیش از حد دوپامین را در قسمت ویژه ای از مغز پیدا کرده اند.
پتانسیل عمل و نحوه عملکرد نورن ها
چگونه نورن‌ها (سلول‌های عصبی)، سیگنال‌ها و یا پیام‌های عصبی را به سراسر بدن منتقل می‌کنند؟ یک قسمت از این فرآیند انتقال شامل مواردی است که به عنوان پتانسیل عمل شناخته می شود. پتانسیل عمل بخشی از فرایندی است که هنگام عمل یک نورن اتفاق می‌افتد. در طول پتانسیل عمل، بخشی از غشای عصبی باز می‌شود تا یون‌های دارای بار مثبت به داخل سلول وارد شوند. و یون‌های با بار منفی خارج گردند.
این روند باعث افزایش سریع بار مثبت فیبر عصبی می‌شود. هنگامی که بار به 40+ میلی مولار می‌رسد، تکانه به پایین فیبر عصبی انتشار می‌یابد. این تکانه الکتریکی از طریق یک سری پتانسیل‌های عملی به عصب منتقل می‌شود.
قبل از پتانسیل عمل
هنگامی که یک نورون سیگنال نمی‌فرستد، نسبت بار مثبت داخل نورون از بار منفی خارج آن بیشتر است. مواد شیمیایی با بار الکتریکی معروف به یون تعادل بار مثبت و منفی را حفظ می‌کنند. کلسیم حاوی دو بار مثبت است، سدیم و پتاسیم حاوی یک بار مثبت و کلرید حاوی یک بار منفی می‌باشد. تمامی این عناصر یونهایی هستند که در تعادل بار مثبت و منفی دخالت دارند.
در حالت استراحت، غشای سلولی نورن این اجازه را می‌دهد تا یون‌های خاصی عبور کنند. در حالی که از حرکت سایر یون‌ها جلوگیری می کند و آن را محدود می‌نماید. در این حالت یون‌های سدیم و پتاسیم نمی‌توانند به راحتی از غشای نورون عبور کنند. تنها یون‌های پتاسیم قادر به عبور آزادانه از غشای سلول عصبی هستند. یونهایی با بار منفی داخل سلول قادر به عبور از سد غشا در حال استراحت نیستند.
سلول عصبی برای این که بتواند حالت دو قطبی خود را حفظ کند، باید یون‌های حمل و نقل را فعال کنند. این مکانیسم به پمپ یون سدیم معروف است. به ازای هر دو یون پتاسیم که از غشای سلول عصبی عبور می کنند، سه یون سدیم خارج می شود.
پتانسیل استراحت نورن به تفاوت بین ولتاژ داخل و خارج نورون اشاره دارد. پتانسیل استراحت نورون متوسط حدود 70- میلی ولت است. که نشان می دهد داخل سلول 70 میلی ولت کمتر از خارج سلول است.
حین پتاسیل عمل
وقتی یک تکانه از بدن سلول خارج می شود، کانال‌های سدیم باز می‌شوند و سلول‌های سدیم مثبت به سلول سرازیر می‌شوند. هنگامی که سلول به یک آستانه خاص رسید، یک پتانسیل عمل آغاز می‌شود و سیگنال الکتریکی را به پایین آکسون می‌فرستد.
به طور کلی پتانسیل‌های عمل یا اتفاق می افتد یا خیر! چیزی به عنوان عملکرد جزئی یک نورن وجود ندارد. این اصل را به عنوان قانون (همه یا هیچ) یا یکپارچگی پتانسیل عمل معرفی کرده‌اند.
این بدان معنی است که نورون‌ها همیشه با تمام قدرت خود عمل می‌کنند. و مانند تیری هستند که از کمان شلیک می‌شود و به هدف خود برخورد می‌کند. این موضوع اطمینان می‌دهد که شدت کامل سیگنال به فیبر عصبی منتقل می‌شود و به سلول بعدی انتقال می‌یابد. و هرچه از منبع‌های بیشتری عبور کند، سیگنال ضعیف یا گم نمی‌شود.
بعد از پتانسیل عمل
پس از اتمام پتانسیل عمل، درون نورون چه اتفاقی می افتد؟ پس از راه اندازی نورن‌ها توسط تکانه‌های عصبی، یک دوره کامل پتانسیل عمل انجام می‌شود، که در آن وجود یک پتانسیل عمل دیگر امکان پذیر نمی‌باشد. در این مدت کانال‌های پتاسیم دوباره باز می‌شوند. و کانال‌های سدیم بسته می‌شوند و به تدریج نورون را به پتانسیل استراحت خود باز می‌گردانند. هنگامی که نورون به پتانسیل استراحت باز می‌گردد، ممکن است یک پتانسیل عمل دیگر رخ بدهد و سیگنال را به طول آکسون منتقل کند.
