نورون چیست؟ | Neuron | بررسی ساختار و عملکرد انواع سلول‌های عصبیزمان مطالعه ۱۳ دقیقه

توانایی درک محیط اطراف، دیدن، شنیدن و بوییدن آنچه در اطراف شماست، به سیستم عصبی شما بستگی دارد. همچنین توانایی شما در تشخیص مکان خود و همچنین به خاطر سپردن اینکه قبلاً آنجا بوده اید، همینطور است. در واقع، ظرفیت شما برای تعجب از اینکه از کجا می دانید کجا هستید به سیستم عصبی شما بستگی دارد! همه این فرایندها به سلول‌های متصل به هم بستگی دارد که سیستم عصبی شما را تشکیل می‌دهند. مانند قلب، ریه‌ها و معده، سیستم عصبی نیز از سلول‌های ویژه‌ای تشکیل شده است. این‌ها شامل سلول‌های عصبی (یا نورون‌ها) و سلول‌های گلیال (یا گلیا) است. پس در ابتدا نیاز است که بفهمیم نورون چیست؟ در این مقاله از تریتا، نگاه دقیق‌تری به سلول‌های عصبی، گلیا و سیستم عصبی خواهیم داشت. خواهیم دید که چگونه ساختار سلول‌های عصبی از عملکرد آن‌ها پشتیبانی می‌کند و چگونه می‌توان آن‌ها را در مدارهایی قرار داد که اطلاعات را پردازش می‌کنند و یک پاسخ تولید می‌کنند.

سیستم عصبی انسان چگونه است؟

در انسان و سایر مهره داران، سیستم عصبی را می‌توان به طور کلی به دو بخش تقسیم کرد: سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی محیطی.

• سیستم عصبی مرکزی (CNS) از مغز و نخاع تشکیل شده است. در سیستم عصبی مرکزی است که تمام تجزیه و تحلیل اطلاعات انجام می‌شود.
• سیستم عصبی محیطی (PNS)، که شامل نورون‌ها و قسمت‌هایی از نورون‌های خارج از سیستم عصبی مرکزی است، شامل نورون‌های حسی و نورون‌های حرکتی است. نورون‌های حسی سیگنال‌ها را به CNS می‌آورند و نورون‌های حرکتی سیگنال‌ها را از CNS منتقل می‌کنند.

بدن سلول برخی از سلول‌های عصبی محیطی، مانند نورون‌های حرکتی که عضله اسکلتی را کنترل می‌کنند (نوع عضله‌ای که در بازو یا پای شما یافت می‌شود) ، در CNS قرار دارند. این نورون‌های حرکتی دارای پسوندهای طولانی (آکسون) هستند که از CNS تا ماهیچه‌هایی که با آن‌ها متصل می‌شوند، منتقل می‌شود (عصب کشی). بدن سلول‌های دیگر نورون‌های PNS، مانند نورون‌های حسی که اطلاعاتی در مورد لمس، موقعیت، درد و دما را فراهم می‌کنند، در خارج از CNS قرار دارند، جایی که در خوشه‌های معروف به گانگلیون یافت می‌شوند.

آکسون‌های نورون‌های محیطی که مسیری مشترک را طی می‌کنند به هم پیوسته و به شکل اعصاب در می‌آیند.

انواع نورون چیست؟

با تپجه به این‌که بدن انسان در هر لحظه فعالیت‌های متفاوتی را انجام می‌دهد، باید برای انتقال این پیام‌های گوناگون نورون‌های متفاوتی داشته باشیم. به نظر شما برای این‌که همه پیام‌ها به درستی منتقل شوند، نیاز به چه نورون‌هایی است و انواع نورون چیست؟ بر اساس نقش نورون‌، می‌توان آن‌ها را به سه طبقه تقسیم کرد: نورون‌های حسی، نورون‌های حرکتی و نورون‌های رابط.

نورون‌های حسی

همان‌طور که از اسم این نورون معلوم است، باید مربوط به حواس انسان باشد ولی بهتر است دقیق نگاه کنیم و بفهمیم وظیفه این نورون چیست؟ نورون‌های حسی اطلاعات مربوط به اتفاقات در حال انجام در داخل و خارج از بدن را دریافت می‌کند و این اطلاعات را به سیستم عصبی مرکزی ارسال می‌کند و روی آن‌ها پردازش انجام می‌شود. برای مثال، اگر یک ذغال گرم بردارید، نورون‌های حسی با پایانه‌های عصبی روی اثر انگشت، اطلاعات مبنی بر گرم بودن آن را به CNS ارسال می‌کنند.

نورون‌های حرکتی

نورون‌های حرکتی اطلاعات را از سایر نورون‌ها دریافت می‌کنند و دستورات را به عضلات، اندام‌ها و غدد می‌برند. برای مثال اگر ذغالی گرم بردارید، این نورون‌های حرکتی عضلات انگشتان شما را عصب‌دهی می‌کند و باعث می‌شود آن را بیندازید.

نورون‌های رابط

نورون‌های رابط که فقط در سیستم عصبی مرکزی یافت می‌شوند، یک نورون را به نورون دیگری متصل می‌کند. این نورون‌ها اطلاعات را از یک نورون (نورون‌های حسی یا رابط) دریافت می‌کنند و به نورون‌های دیگر (نورون‌های حرکتی یا رابط) منتقل می‌کنند.

برای مثال، اگر یک ذغال گرم بردارید، سیگنال‌هایی از نورون‌های حسی موجود روی اثر انگشتان به نورون‌های رابط موجود در نخاع منتقل می‌شوند. بعضی از این نورون‌های رابط، سیگنال‌هایی برای کنترل عضلات انگشتان (برای حرکت) می‌فرستند در حالی که سایر نورون‌های رابط در حال ارسال اطلاعات از نخاع به نورون‌های مغز هستند که موجب ایجاد درد در ناحیه مورد نظر می‌شود.

نورون‌های رابط بیش‌ترین نورون‌های موجود در بدن هستند و در پردازش اطلاعات، هم در رویدادهای ساده رفلکسی (مانند تحریک توسط شیٔ داغ) یا رویدادهای پیچیده در مغز نقش دارند. ترکیبی از نورون‌های رابط در مغز شما، موجب می‌شود نتیجه‌ای را تصور کنید که منجر به برنداشتن زغال گرم شود و هم‌چنین این اطلاعات به عنوان منابع رویداد‌های آینده نیز ذخیره می‌شود.

عملکردهای اساسی نورون چیست؟

به نظر شما با توجه به طبقه‌بندی گفته شده در مورد نورون، وظیفه هر نورون چیست؟ اگر به طور کلی به نقش هر سه طبقه نورون‌های فکر می‌کنید، می‌توانید بطور کلی سه عملکرد کلی برای نورون‌های تصور کنید که عبارتند از:

• دریافت سیگنال‌ها یا اطلاعات.
• مجموع گرفتن سیگنال‌های ورودی برای تصمیم ارسال یا عدم ارسال اطلاعات در طول اعصاب.
• انتقال سیگنال‌ها به سلول‌های هدف مانند نورون‌های دیگر یا عضلات یا غدد.

این عملکردهای عصبی مربوط به آناتومی نورون‌ها است.

آناتومی نورون چیست؟

نورون‌ها مانند سایر سلول‌ها دارای جسم سلولی به نام سوما هستند. هسته نورون در سوما قرار دارد. نورون‌ها نیاز به تولید مقدار زیادی پروتئین دارند و این پروتئین‌های عصبی در سوما سنتز می‌شوند.

فرایند‌های مختلفی از جسم سلولی نشات می‌گیرند. این فرایند‌ها، تعداد زیادی شاخه‌های کوچک به نام دندریت را شامل می‌شوند. و یک فرایند مجزا به نام آکسون نیز هست که معمولا طولانی‌تر از دندریت است.

دندریت

دو عملکرد اول عصبی یعنی دریافت و پردازش اطلاعات ورودی بطور کلی در دندریت‌ها و جسم سلولی اتفاق می‌افتد. سیگنال‌های ورودی که می‌توانند تحریکی باشند یعنی منجر به تولید پتانسیل عمل شوند یا مهاری (جلوگیری از تولید پتانسیل عمل).

بسیاری از نورون‌ها تعداد زیادی سیگنال ورودی از طریق شاخه‌های دندریت‌شان دریافت می‌کنند. یک نورون بیش‌تر از یک مجموعه دندریت دارد و می‌تواند بیش از هزاران سیگنال ورودی را دریافت کند. اینکه آیا نورون به مرحله تولید پتانسیل عمل برسد یا خیر، بستگی به مجموع تمامی سیگنال‌های دریافتی تحریکی و مهاری دارد. اگر در نهایت مجموع اتفاقات نورون‌ موجب به تولید پتانسیل عمل شود، ایمپالس عصبی یا پتانسیل عمل از طریق آکسون منتقل می‌شوند.

آکسون

آکسون‌ها از چندین نظر با دندریت‌ها متفاوت هستند.

• دندریت‌ها تمایل دارند که در پایانه‌های خود باریک و نوک تیز شوند و اغلب با برآمدگی‌هایی پوشیده شده‌اند.
• آکسون از جسم سلولی در محل خاصی به نام تپه آکسون (axon hillock) جدا می‌شود.
• در نهایت، بیش‌تر آکسون‌ها توسط ماده عایق مخصوصی به نام میلین پوشانده شده‌اند که به انتقال سریع پالس‌های عصبی کمک می‌کند. میلین هرگز روی دندریت‌ها یافت نمی‌شود.

آکسون در انتهای آن به شاخه‌های زیادی تقسیم شده و تورم پیازی ایجاد می‌کند که به عنوان پایانه‌های آکسون (یا پایانه‌های عصبی) شناخته می‌شوند. این پایانه‌های آکسون روی سلول‌های هدف اتصال ایجاد می‌کنند.

غلاف میلین

غلاف‌های میلین آستین‌هایی از بافت چربی هستند که از سلول‌های عصبی شما محافظت می‌کنند. این سلول‌ها، بخشی از سیستم عصبی مرکزی شما هستند که پیام‌ها را بین مغز و بقیه اعضای بدن شما به عقب و جلو می‌برند. اگر به ام‌اس (بیماریی که باعث می‌شود سیستم ایمنی بدن شما به سیستم عصبی مرکزی شما حمله کند) مبتلا هستید، غلاف‌های میلین شما آسیب می‌بینند. این بدان معناست که اعصاب شما قادر به ارسال و دریافت پیام نیستند. به همین دلیل، ام‌اس می‌تواند عضلات شما را ضعیف کند، به هماهنگی شما آسیب برساند و در بدترین حالت شما را فلج کند.

گره رانویه

گره رانویه، شکاف دوره‌ای در غلاف عایق (میلین) در آکسون نورون‌های خاص است که در جهت تسهیل انتقال سریع ایمپالس‌های عصبی عمل می‌کند. این وقفه‌ها در پوشش میلین برای اولین بار در سال ۱۸۷۸ توسط لوئیس آنتوان رانویو، آسیب‌شناس فرانسوی کشف شد و گره‌ها را به عنوان انقباضات توصیف کرد.

گره‌های رانویه تقریباً یک میکرومتر عرض دارند و غشای نورون را در معرض محیط خارجی قرار می‌دهند. این شکاف‌ها غنی از کانال‌های یونی هستند، که واسطه تبادل یون‌های خاصی از جمله سدیم و کلرید را می‌باشند که برای تشکیل یک پتانسیل عمل مورد نیاز است (معکوس شدن قطبش الکتریکی غشای نورون که شروع یا بخشی از موجی از تحریک است، در امتداد آکسون حرکت می‌کند). پتانسیل عملی که توسط یک گره از رانویه منتشر می‌شود، به گره بعدی در امتداد آکسون باز می‌رسد و در نتیجه پتانسیل عمل می‌تواند به سرعت در امتداد الیاف حرکت کند.

سیناپس

اتصال نورون به نورون، با اتصال به دندریت‌ها و جسم‌های سلولی دیگر نورون‌ها ساخته می‌شود. این اتصالات که سیناپس نامیده می‌شوند، محل‌هایی هستند که اطلاعات از نورون اول که نورون پیش سیناپسی نام دارد، به نورون هدف که نورون پس سیناپسی نام دارد، منتقل می‌شود. اتصالات سیناپسی بین نورون‌ها و سلول‌های عضلات اسکلتی، عموما اتصالات عصبی عضلانی نامیده می‌شوند و اتصالات بین نورون‌ها و سلول‌های عضلات صاف یا غدد، اتصالات neuroeffector نامیده می‌شوند.

در بیش‌تر سیناپس‌ها و اتصالات، اطلاعات به شکل پیام‌رسان‌های شیمیایی به نام نوروترنسمیتر منتقل می‌شوند. وقتی پتانسیل عمل در طول آکسون منتقل می‌شوند و به پایانه‌های عصبی می‌رسند، ترشح نوروترنسمیتر در سلول پیش سیناپسی آغاز می‌شود. مولکول‌های نوروترنسمیتر که سیگنال تحریکی یا مهاری است، از سیناپس عبور می‌کنند و به غشای گیرنده در سلول پس سیناپسی می‌چسبند.

در نتیجه، سومین عملکرد اساسی نورون، یعنی انتقال پیام به سلول‌های هدف، توسط آکسون و پایانه‌های آکسون انجام می‌شود. مانند یک نورون که می‌تواند از چندین نورون پیش سیناپسی پیام دریافت کند، خودش نیز می‌تواند از طریق پایانه‌های آکسونی با تعداد بی‌شماری نورون پس سیناپسی، اتصالات سیناپسی ایجاد کند.

انواع شکل و ساختار نورون چیست؟

بیش‌تر نورون‌ها از یک ساختار کلی یکسان تبعیت می‌کنند اما ساختار یک نورون به تنهایی متفاوت است و با عملکرد مخصوص نورون مورد نظر (یا طبقه نورون) منطبق است. انواع مختلف نورون از نظر شکل و اندازه تنوع زیادی را نشان می‌دهد که با توجه به پیچیدگی فوق‌العاده سیستم عصبی و تعداد زیادی از وظایف مختلف که انجام می‌دهد، منطقی است.

برای مثال، نورون خاصی به نام سلول پورکینژ در نواحی از مغز به نام مخچه یافت می‌شوند. سلول‌های پورکینژی که در شکل بالا مشاهده می‌کنید، دارای شاخه‌های بسیار پیچیده دندریت هستند که به آن‌ها اجازه دریافت و انباشته کردن تعداد بی‌شماری ورودی‌های سیناپسی را می‌دهد. سایر انواع نورون‌ها در مخچه نیز می‌توانند با شکل متمایزشان، تشخیص داده شوند. در زیر نیز دیاگرام سایر انواع سلول‌های مخچه را مشاهده خواهید کرد.

به طور مشابه، نورون‌ها می‌توانند از لحاظ طول نیز متنوع باشند. در حالی که تعداد زیادی از نورون‌ها کوچک و ریز هستند، طول آکسون نورون‌های عضلانی که از نخاع منشعب می‌شوند تا به انگشتان پا عصب‌دهی کنند، می‌تواند یک متر طول داشته باشند (یا بزرگ‌تر).

سایر مثال‌های تنوع در شکل در نورون‌های حسی یافت می‌شود. در بسیاری از نورون‌های حسی، تمایز ریخت‌شناسی بین آکسون و دندریت‌ها تار است. یک شاخه میلین شده جسم سلولی را ترک کرده و به دو قسمت تقسیم می‌شود و یک شاخه را به نخاع می فرستد تا اطلاعات را منتقل کند و دیگری را برای دریافت اطلاعات به گیرنده‌های حسی محیطی می‌برد.

در زیر دیاگرام یک نورون‌ حسی را مشاهده می‌کنید. این دیاگرام میلین نیست. اگر غلاف میلین داشت، شاخه تکی که از نورون خارج شده و در ادامه به دو شاخه مجزا تقسیم شده را می‌پوشاند.

شبکه نورون چیست؟

یک نورون به تنهایی نمی‌تواند کار زیادی انجام دهد و عملکرد سیستم عصبی وابسته به گروهی از نورون‌ها است که با هم کار می‌کنند. یک نورون به تنهایی به نورون‌های دیگر متصل می‌شود تا فعالیت آن‌ها را تحریک یا مهار کند، پروسه‌ای را ایجاد کند تا بتواند اطلاعات ورودی را پردازش کند و پاسخ را منتقل کند. مدارهای عصبی می‌توانند بسیار ساده باشند و تنها از چند نورون تشکیل شده باشند یا می‌توانند چندین شبکه عصبی پیچیده را درگیر کند.

رفلکس ناگهانی زانو

ساده‌ترین مدارهای عصبی، آن‌هایی هستند که پاسخ‌های کششی عضلات را تشکیل می‌دهند، مانند رفلکس ناگهانی زانو که اگر فردی به تاندون زیر زانو (تاندون کشکک) با چکش ضربه بزند، رخ می‌دهد. ضربه زدن روی این تاندون موجب کشش عضله چهار سر ران شده و باعث تحریک نورون‌های حسی و در نتیجه عصب‌دهی آن می‌شود. بهتر است برای درک بهتر این شبکه، بفهمیم عملکرد این شبکه و هر نورون چیست؟

آکسون‌های حاصل از این نورون‌های حسی به نخاع منشعب می‌شوند، و در آن‌ جا به نورون‌های حرکتی متصل می‌شوند که با عضلات چهار سر ران در ارتباط هستند. نورون‌های حسی یک سیگنال تحریکی به نورون‌های حرکتی ارسال می‌کند که باعث تولید پتانسیل عمل در آن‌ها می‌شود. نورون‌های حرکتی نیز به نوبه خود باعث تحریک عضلات چهار سر ران برای انقباض می‌شوند و در نتیجه زانو صاف می‌شود. در رفلکس ناگهانی زانو، نورون‌های حسی از یک عضله خاص مستقیما به نورون‌های حرکتی که همان عضله را تحریک می‌کنند، متصل می‌شوند و باعث انقباض آن پس از کشیده شدن می‌شوند.

نورون‌های حسی عضله چهار سر ران هم‌چنین جزوی از مدار هستند زیرا باعث ریلکس شدن عضله همسترینگ (عضله‌ای که مخالف عضلات چهار سر ران عمل می‌کند) می‌شوند. منطقی نیست که نورون‌های حسی عضله چهار سر ران نورون‌های حرکتی عضله همسترینگ را فعال کنند، زیرا این امر باعث انقباض عضله همسترینگ می‌شود و انقباض عضلات چهار سر ران را دشوار می کند. در عوض، نورون‌های حسی عضلات چهار سر ران غیرمستقیم به نورون‌های حرکتی عضله همسترینگ از طریق نورون‌های رابط مهاری وصل هستند. فعال‌سازی نورون‌ رابط مهاری باعث مهار شدن نورون‌های حرکتی که همسترینگ را عصب‌دهی می‌کند، می‌شود که خود باعث ریلکس شدن عضله همسترینگ می‌شود.

نورون‌های حسی عضلات چهار سر ران فقط در این مدار رفلکسی شرکت نمی‌کنند. در عوض، آن‌ها به مغز نیز پیام می‌فرستند که به شما اجازه آگاهی در مورد اینکه فردی به تاندون شما به وسیله چکش ضربه می‌زند را می‌دهد و احتمالا پاسخی مانند «چرا شما این کار را می‌کنید» در بر خواهد داشت. اگرچه مدارهای نخاعی می‌توانند رفتارهای بسیار ساده‌ای مانند رفلکس ناگهانی زانو را ایجاد کنند، اما توانایی درک آگاهانه محرک‌های حسی همراه با همه عملکردهای پیچیده‌تر سیستم عصبی که به شبکه‌های عصبی پیچیده‌تری در مغز بستگی دارد را نیز برعهده دارد.

سلول‌های گلیال چیست؟

در ابتدای این مقاله گفتیم شبکه عصبی از دو نوع سلول با نام‌های نورون و گلیا تشکیل شده است، که نورون‌ واحد اصلی عملکرد سیستم عصبی را برعهده دارد و گلیا نقش حمایت کننده‌ای دارد. همان گونه که بازیگران پشتیبان برای موفقیت یک فیلم ضروری هستند، گلیا نیز برای عملکرد سیستم عصبی ضروری است. در واقع، سلول‌های گلیال خیلی بیش‌تر از نورون‌ها در مغز وجود دارند.

انواع سلول‌های گلیا و عملکرد آن‌ها چگونه است؟

چهار دسته اصلی از سلول‌های گلیال در سیستم عصبی مهره‌داران بالغ وجود دارد. سه مورد از آن‌ها یعنی آستروسیت‌ها (Astrocytes)، اُلیگودندروسیت‌ها (oligodendrocytes) و میکروگلیا (microglia) فقط در سیستم عصبی مرکزی یا CNS یافت می‌شوند. چهارمین آن‌ها که سلول‌های شوان (Schwann) نام دارد، فقط در سیستم عصبی محیطی یا PNS یافت می‌شود. انواع دیگر گلیا (علاوه بر چهار نوع اصلی) شامل سلول‌های گلیال ماهواره‌ای (satellite cells) و سلول‌های اپندیمال (Ependymal) است.

آستیتروسیت‌ها

این گونه از سلول‌های گلیا بیش‌ترین تعداد را در بدن دارند. در واقع، بیش‌ترین تعداد را در مغز دارند. آسیتروسیت‌ها انواع زیادی دارند و عملکرد‌های متنوعی نیز دارند. از عملکردهای آن‌ها می‌توان به تنظیم کردن میزان جریان خون در مغز، تنظیم کردن میزان ترکیبات محلول محاصره کننده نورون‌ها و تنظیم ارتباط بین نورون‌ها در سیناپس اشاره کرد. در طول رشد، آسیتروسیت‌ها به نورون‌ها برای پیدا کردن راه به سمت مقصدشان و به تشکیل سد خونی در مغز کمک می‌کنند که به عایق کردن مغز در برابر مواد سمی بالقوه در خون کمک می‌کند.

اُلیگودندروسیت‌ها و سلول‌های شوان

اُلیگودندروسیت‌های سیستم عصبی مرکزی و سلول‌های شوان سیستم عصبی محیطی تقریبا عملکرد یکسانی دارند. هر دو نوع سلول‌های گلیا، میلین تولید می‌کنند. میلین ماده‌ای عایق است که غلافی اطراف آکسون تعداد زیادی از نورون‌ها ایجاد می‌کند. میلین بطور ایده‌آل سرعت انتقال پتانسیل عمل در طول آکسون را زیاد می‌کند و نقش حیاتی در عملکرد سیستم عصبی را بر عهده دارد.

میکروگلیا

میکروگلیا مرتبط با ماکروفاژهای سیستم ایمنی هستند و مانند رفتگران، سلول‌های مرده و سایر مواد مخروبه را حذف می‌کنند.

سلول‌های ماهواره‌ای

این دسته از سلول‌ها جسم سلولی نورون‌های گنگلیان سیستم عصبی محیطی را می‌پوشانند. عملکرد سلول‌های گلیال ماهواره‌ای این گونه تصور می‌شود که وظیفه حمایتی نورون‌ها را بر عهده دارند و مانند سد محافظ عمل می‌کنند ولی نقش آن‌ها هنوز به خوبی شناخته نشده است.

سلول‌های اپندیمال

سلول‌های اپندیمال که بطن‌های مغز و کانال مرکزی نخاع را پوشانده است، دارای مژک‌های مو مانند است که برای تقویت گردش مایع مغزی نخاعی در داخل بطن‌ها و کانال نخاعی می‌تپد.

منبع: Khanacademy