نورون یا سلول عصبی - اصول پایه‎ای

• تیم نیومن، دکتر سینوگو هان
• ترجمۀ فرهنگ راد

نورون‎ها یا سلـول‎های عصبی مسؤول حمل اطلاعات در سراسر بدن انسان هستند. این سلول‎ها با استفاده از پیام‎های شیمیایی و الکتریکی به تنظیم و هماهنگی تمامی عملکردهای ضروری بدن کمک می‏‌کنند. در این مقاله نورون‎ها و چگونگی کارکرد آنها توضیح داده خواهد شد.
مخلص کلام، سیستم‌های عصبی ما آنچه را که در اطراف و نیز در درون ما می‎گذرد کشف می‎کنند. این سیستم‎ها تعیین می‎کنند که ما چگونه عمل کنیم، وضعیت دستگاه‎های داخلی بدن (برای مثال تغییرات ضربان قلب) را دگرگون می‎کنند، و برای ما امکان تفکر و یادآوری آنچه را که در حال گذار است، فراهم می‎نمایند. برای انجام این مهم سیستم عصبی شبکۀ پیچیده‎ای در اختیار دارد: نورون‎ها.
تخمین زده شده است که در حدود 86 میلیارد نورون در مغز انسان وجود دارد، که هر یک از آنها به 1000 نورون دیگر متصل است. این ارقام و به هم‌پیوستگی‌ها یک شبکۀ‎ پیچیده و باورنکردنی ارتباطی پدید می‎آورند. نورون‎ها واحدهای پایه‎ای سیستم عصبی محسوب می‎شوند.
نورون‎ها که گاهی از اوقات سلول‎های عصبی نامیده می‎شوند، ده درصد مغز را تشکیل می‎دهند. مابقی مغز از گلیال و استروسیت‎ها تشکیل شده است که نورون‎ها را تغذیه و حمایت می‎کنند.

نورون‌ها شبیه چه به نظر می‎رسند؟
نورون‎ها را صرفاً با استفاده از میکروسکپ می‎توان دید، و به سه قسمت تقسیم می‎شوند:
سوما (سلول بدنی) - این بخش از نورون وظیفۀ دریافت اطلاعات را بر عهده دارد و شامل هسته‎های سلولی است.
دندریت‎ها - این تارهای باریک اطلاعات را از نورون‎ها به سوما منتقل می‎کنند. آنها بخش "ورودی" سلول را تشکیل می‎دهند.
اکسون - این پروژۀ بزرگ اطلاعات را از سوما گرفته و آنها را به دیگر سلول‎ها منتقل می‎کند. اکسون بخش "خروجی" سلول عصبی است. اکسون به شکل نرمال با تعدادی از سیناپس‎های متصل به دندریت‎های نورون‏‌های دیگر خاتمه می‎یابد.
دندریت‎ها و اکسون‎های برخی از اوقات زیر عنوان فیبرها نوری (الیاف نوری) مورد اشاره قرار می‎گیرند.
اکسون‎ها از نظر درازا و اندازه‎ متفاوتند. برخی از آنها ممکن است کوچک باشند، در حالی که طول برخی دیگر از آنها به یک متر می‎رسد. درازترین اکسون گانگلوین ریشۀ دورسال (DRG) نام دارد، و خوشه‌ای از اجرام سلولی است که اطلاعات را از پوست به مغز حمل می‎کند. برخی از اکسون‎ها در سفر از انگشتان پا تا مغز در افراد بلند قد بیش از دو متر فاصله را طی می‎کنند.

انواع نورون‌ها
نورون‎ها را بر مبنای نوع اتصال یا عملکرد می‎توان به روش‎های متفاوتی تقسیم کرد.

اتصال
نورون‎های بیرون‎بر - این نوع نورون‎ها پیام‎ها را از سیستم عصبی مرکزی (مغز و طناب نخاعی) گرفته و آنها را به دیگر بخش‌های بدن می‎رسانند.
نورون‎های درون‌آور - این نورون‎ها پیام‎ها را از دیگر قسمت‎های بدن گرفته و آنها را به سیستم عصبی مرکزی (CNS) انتقال می‎دهند.
نورون‎های داخلی (اینترانورون) - این نورون‎ها پیام‎های درون‎نورونی را در سیستم عصبی مرکزی تقویت می‎کند.

عملکرد
حسی - نورون‎ها پیام‎های مربوط به حس‎های مختلف را به سیستم عصبی مرکزی می‎رسانند.
بازپخش - نورون‎ها پیام‎ها را در محدودۀ سیستم عصبی مرکزی از یک مکان به مکان دیگر انتقال می‎دهند.
حرکتی - نورون‎ها پیام‎ها را از سیستم عصبی مرکزی به عضلات انتقال می‎دهند.

نورون‎ها چگونه پیام را منتقل می‎کنند؟
اگر نورونی مقدار زیادی دادۀ ورودی از دیگر نورون‎ها دریافت کند، این پیام‎ها روی هم انباشته می‎شود تا به آستانۀ مشخصی برسند.
وقتی این آستانه فرا برسد، نورون تحریک می‎شود تا تکانشی در امتداد اکسون خود ایجاد کند - که به نام پتانسیل کنش (عمل) خوانده می‎شود.
پتانسیل عمل از طریق جنبش الکتریکی نیرو گرفته از اتم‏ها (یون‎ها) در غشاء اکسون ایجاد می‎شود.
نورون‎ها در حالت استراحت نسبت به مایع پیرامون خون به شکل منفی شارژ می‎شوند. این وضعیت زیر عنوان پتانسیل غشاء شناخته می‎شود. پتانسیل غشاء به طور معمول 70- میلی‎ولت است.
وقتـی بدنۀ سلول عصبی پیام‎های کافی برای تحریک خود به حرکت دریافت می‎کند، بخشی از اکسون که در نزدیک‎ترین فاصله به بدنۀ سلول قرار دارد غیر قطبی می‎شود - پتانسیل غشاء به سرعت افزایش می‎یابد و سپس افت می‎کند (در حدود یک‎هزارم یک ثانیه). این تغییر محرک قطبی شدن در بخش مجاور اکسون نسبت به آن می‎شود، و کار به همین ترتیب ادامه می‎یابد تا اینکه فراز و فرود در شارژ سراسر طول اکسون را پشت سر بگذارد.
پس از برافروخته شدن هر بخش، یک وضعیت مختصر قطبی شدن بیش از حد ایجاد می‎شود که در آن سطح آستانه کاهش می‎یابد که این بدان معنی است که تحریک دوبارۀ آن به فوریت کمتر محتمل خواهد بود.
اغلب اوقات تکثیر پتانسیل عمل یا کنش توسط یون‎های پتاسیم (K+) و سدیم (Na+) صورت می‎گیرد.
خلاصۀ این فرآیند به قرار زیر است:
• کانال‎های Na+ باز شده و امکان جریان یافتن آن را به درون سلول فراهم می‎کنند که باعث می‎شود تا بیشتر مثبت شود.
• وقتی سلول به شارژ معینی می‎رسد، کانال‎های پتاسیم باز می‌شوند و امکان خروج K+ را از سلول فراهم می‎کنند.
• آنگاه کانال‎های Na+ بسته می‎شوند اما کانال‎های K+ باز باقی می‎مانند که امکان خروج شارژ مثبت را از سلول ایجاد می‎کند.
• وقتی پتانسیل غشاء به وضعیت استراحت خود برمی‎گردد، کانال‎های K+ بسته می‎شوند.
• در نهایت، پمپ سدیم / پتاسیم Na+ را به بیرون سلول حمل کرده و K+ را به درون سلول برمی‎گرداند که برای از سرگیری پتانسیل کنش بعدی آماده‎اند.
پتانسیل‎های کنش به عنوان "همه یا هیچ" توصیف می‎شوند زیرا همیشه دارای اندازۀ واحدی هستند. قدرت یک محرک با استفاده از فرکانس یا تواتر انتقال می‎یابد. برای مثال، اگر محرکی ضعیف باشد، نورون اغلب کمتر برافروخته می‎شود، و میزان برافروختگی آن برای یک پیام قوی بیشتر است.

میلین
اغلب اکسون‎ها با یک مادۀ سفید و موم‌وار به نام میلین پوشیده شده‌اند.
این پوشش عصب‎ها را عایق‌بندی کرده و سرعت حرکت تکانش‌ها را افزایش می‎دهد.
میلین توسط سلول‎های شوآن در سیستم عصبی پیرامونی و اُلیگودندروسیت‎ها در سیستم عصبی مرکزی ایجاد می‎شود.
شکاف‎های کوچکی در پوشش میلین وجود دارد که گره‎های رانویر نامیده می‎شوند. پتانسیل کنش از گرهی به گره دیگر می‎پرد، که این به پیام امکان می‎دهد تا بسیار سریع‌تر حرکت کند.

سیناپس‌ها چگونه کار می‎کنند
نورون‎ها به یکدیگر و دیگر بافت‎ها به‌شکلی متصل می‎شوند که می‎توانند پیام‎ها را منتقل کنند. به‌هر جهت، آنها دارای تماس فیزیکی نیستند - همیشه شکافی میان سلول‌ها وجود دارد که سیناپس نامیده می‎شود.
سیناپس‎ها ممکن است الکتریکی یا شیمیایی باشند. به عبارت دیگر، پیام از فیبر عصبی نخست (نورون پری‎سیناپتیک) به فیبر عصبی بعدی (نورون پساسیناپتیک) توسط سیگنال الکتریکی یا شیمیایی انتقال می‎یابد.

سیناپس‎های شیمیایی
وقتی سیگنالی به یک سیناپس می‎رسد محرک رهش مواد شیمیایی (انتقال دهنده‎های عصبی یا نوروترانسمیترها) به درون شکاف میان دو نورون می‎شود. این شکاف، ترک سیناپتیک نامیده می‎شود.
نوروترانسمیتر در عرض ترک سیناپتیک توزیع شده و با گیرنده‌های روی غشاء نورون پساسیناپسی فعل و انفعال برقرار کرده و محرک ایجاد یک پاسخ می‎شود.
سیناپس‌های شیمیایی بسته به نوع ترانسمیترهایی که رها می‎کنند طبقه‎بندی می‎شوند:
گلوتامرژیک - گلوتامین ترشح می‎کند. آنها معمولاً پر تب و تابند که به این معنی است که بیشتر محتمل است که محرک یک پتانسیل کنش باشند.
گابائرژیک - GABA (اسید گاما - امینوبوتیریک) ترشح می‎کنند. آنها اغلب مهاری هستند که بدین معنی است که شانس برافروختگی نورون پساسیناپتیک را کاهش می‎دهند.
کولینرژیک - استیل‌کولین ترشح می‎کنند. اینها بین نورون‎های حرکتی و فیبرهای عضلانی (خط اتصال عصبی عضلانی) یافت می‎شوند.
ادرنرژیک - نوراپی‎نفرین (ادرنالین) ترشح می‎کنند.

سیناپس‎های الکتریکی
سیناپس‌های الکتریکی کمترند اما در سراسر سیستم عصبی مرکزی یافت می‎شوند. کانال‎های موسوم به خط اتصال شکاف غشاهای پیشاسیناپسی را به غشاهای پساسیناپسی متصل می‎کنند. در خط اتصال شکاف غشاهای پیشاسیناپسی و پساسیناپسی نسبت به سیناپس‎های شیمیایی در فاصلۀ نزدیک‎تری از یکدیگر قرار می‎گیرند، که به این معنی است که می‎توانند جریان الکتریکی را به طور مستقیم عبور دهند.
سیناپس‎های الکتریکی بسیار سریع‎تر از سیناپس‎های شیمیایی عمل می‎کنند، بنابراین آنها را در جاهایی می‎توان یافت که کنش سریع مورد نیاز است (برای مثال در واکنش‎های دفاعی).
سیناپس‏های شیمیایی می‎توانند محرک ایجاد واکنش‌های پیچیده‎ای شوند اما سیناپس‎های الکتریکی فقط می‎توانند پاسخ‎های ساده ایجاد کنند. به هر جهت، خلاف سیناپس‎های الکتریکی، سیناپس‎های شیمیایی دوسویه هستند - یعنی اطلاعات قادرند در دو مسیر جریان یابند.

خلاصۀ مطلب
نورون‎ها یکی از پرجاذبه‎ترین انواع سلول در بدن انسان محسوب می‎شوند. آنها برای هر کنشی که از سوی بدن انسان صورت می‎گیرد نقش اساسی دارند. این بغرنجی شبکه‌های نورونی است که شخصیت و خودآگاهی انسان را به وی عطا می‌کند. آنها مسؤول اغلب کنش‌های اولیه و بیشتر کنش‌های پیچیده محسوب می‎شوند. از کنش‎های واکنشی خودکار تا تفکر عمیق در مورد کائنات، نورون‎ها همگی آنها را تحت پوشش خود دارند./

Source:
Neurons: The basics
Last reviewed Thu 7 December 2017
By Tim Newman
Reviewed by Seunggu Han, MD