فهم وظائف الخلايا العصبية وآلية الاتصال العصبي

وظيفة الخلايا العصبية

يتكون الجهاز العصبي المركزي CNS بالكامل من نوعين من الخلايا المتخصصة: الخلايا العصبية والخلايا الدبقية. وبالتالي فإنَّ كل نظام لمعالجة المعلومات في الجهاز العصبي المركزي يتكون من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية. وكذلك الشبكات التي تؤلف الأنظمة والخرائط. من الواضح أنه بدون هذين النوعين من الخلايا، لن يكون الجهاز العصبي المركزي قادرًا على فعل ما يفعله وهو كل ما يتعلق بالعقول وكيفية تحريك الأجسام. ولكن ماذا تفعل الخلايا العصبية والخلايا الدبقية نفسها؟ ما هي وظائفها؟
الخلايا العصبية هي الهياكل الأساسية لمعالجة المعلومات في الجهاز العصبي المركزي. كل ما يحدث فوق مستوى الخلايا العصبية مؤهل أيضًا كمعالجة للمعلومات. لكن لا شيء أقل من مستوى الخلايا العصبية. المُسمّى عقيدة العصبون مثير للجدل إلى حد ما. الأمر غير المثير للجدل هو أن وظيفة العصبون هي تلقي معلومات من الخلايا العصبية الأخرى، لمعالجة هذه المعلومات، ثم إرسال معلومات إلى الخلايا العصبية الأخرى.
المشابك هي روابط بين الخلايا العصبية التي تتدفق من خلالها المعلومات من عصبون إلى آخر. ومن ثم تعالج الخلايا العصبية جميع المعلومات التي تتدفق داخل CNS أو إليها أو خارجها كله، جميع المعلومات الحركية التي يمكننا من خلالها التحرك؛ جميع المعلومات الحسية التي نستطيع من خلالها أن نسمع ونشم ونذوق ونلمس؛ وبالطبع جميع المعلومات المعرفية التي يمكننا من خلالها التفكير والحلم والتخطيط والتذكر وفعل كل شيء آخر نفعله مع العقول. تتطلب معالجة أنواع كثيرة من المعلومات أنواعًا عديدة من الخلايا العصبية؛ قد يكون هناك ما يصل إلى 10000 نوع منها.
تتطلب معالجة الكثير من المعلومات الكثير من الخلايا العصبية، تشير أفضل التقديرات إلى وجود حوالي 200 مليار خلية عصبية في الدماغ وحده وبما أن كل من هذه الخلايا العصبية مرتبطة بما بين 5000 و 200.000 من الخلايا العصبية الأخرى، فإنَّ عدد الطرق التي تتدفق بها المعلومات بين الخلايا العصبية في الدماغ كبير جدًا.
كما تجدر الإشارة إلى أن هناك أكثر من 50 مرة من الخلايا العصبية في الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي . الخلايا الدبقية هي الخلايا التي تدعم الخلايا العصبية. لا توفر الخلايا الدبقية الإطار الهيكلي فقط الذي يسمح لشبكات الخلايا العصبية بالبقاء على اتصال، كما أنهم يحضرون إلى وظائف التدبير المنزلي المختلفة للدماغ مثل إزالة الحطام بعد موت الخلايا العصبية.

التركيب التشريحي للخلايا العصبية

في حين أن هناك ما يصل إلى 10000 نوع محدد من الخلايا العصبية في الدماغ البشري، بشكل عام. هناك ثلاثة أنواع من الخلايا العصبية: الخلايا العصبية الحركية لنقل المعلومات الحركية والخلايا العصبية الحسية لنقل المعلومات الحسية والأعصاب الداخلية التي تنقل المعلومات بين أنواع مختلفة من الخلايا العصبية. تحدد الصورة التالية كيف تأتي الخلايا العصبية بأشكال وأحجام مختلفة.
يتكون العصبون النموذجي من أربعة أجزاء مميزة. الجزء الأول هو جسم الخلية. هذا ليس فقط مركز التحكم الأيضي للخلايا العصبية، بل هو أيضًا مصنع التصنيع وإعادة التدوير. على سبيل المثال يتم تصنيع بروتينات الخلايا العصبية داخل جسم الخلية. الجزء الثاني والثالث عبارة عن عمليات هياكل تمتد بعيدًا عن جسم الخلية. بشكل عام تكون وظيفة العملية هي قناة يتم من خلالها تدفق الإشارات إلى جسم الخلية أو بعيدًا عنه.
ويتم استقبال الإشارات الواردة من الخلايا العصبية الأخرى عادة من خلال التشعبات. تتدفق الإشارة الصادرة إلى الخلايا العصبية الأخرى على طول محوارها. قد يكون للخلايا العصبية عدة آلاف من التشعبات ولكن سيكون لديها محور واحد فقط. يقع الجزء الرابع المميز من الخلايا العصبية في نهاية المحوار أطراف المحوار. هذه هي الهياكل التي تحتوي على الناقلات العصبية. الناقلات العصبية هي الوسط الكيميائي الذي تتدفق من خلاله الإشارات من عصبون إلى آخر في المشابك الكيميائية.

إشارات العصبية

لدعم الوظيفة العامة للجهاز العصبي، طورت الخلايا العصبية قدرات فريدة للإشارة داخل الخلايا الاتصال داخل الخلية والإشارة بين الخلايا الاتصال بين الخلايا. لتحقيق مسافة طويلة اتصال سريع، طورت الخلايا العصبية قدرات خاصة لإرسال إشارات كهربائية إمكانات العمل على طول محاور عصبية. هذه الآلية، التي تُسمّى التوصيل، هي كيفية تواصل جسم الخلية العصبية مع أطرافه الخاصة عبر المحور العصبي. يتم تحقيق التواصل بين الخلايا العصبية في المشابك عن طريق عملية النقل العصبي.

التوصيل العصبي

لبدء التوصيل يتم إنشاء جهد فعل بالقرب من جزء الجسم الخلوي من المحور العصبي. إمكانات الفعل هي إشارة كهربائية تشبه إلى حد كبير الإشارات الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية. ولكن بينما تحدث إشارة كهربائية في جهاز إلكتروني لأن الإلكترونات تتحرك على طول السلك، تحدث إشارة كهربائية في الخلايا العصبية لأن الأيونات تتحرك عبر الغشاء العصبي. الأيونات هي جسيمات مشحونة كهربائيًا.
يعمل غشاء البروتين في العصبون كحاجز للأيونات. تتحرك الأيونات عبر الغشاء عبر قنوات أيونية تفتح وتغلق بسبب وجود ناقل عصبي. عندما يتغير تركيز الأيونات داخل العصبون، تتغير الخاصية الكهربائية للغشاء نفسه. عادةً تكون إمكانات الغشاء للخلايا العصبية هي -70 ملي فولت ويقال أن الغشاء مستقطب. إنَّ تدفق الأيونات من خلال القنوات الأيونية أثناء النقل العصبي سيجعل الخلايا العصبية المستهدفة أكثر إيجابية وبالتالي مستقطبة. عندما يصل هذا الاستقطاب إلى نقطة اللاعودة تُسمّى العتبة، يتم إنشاء إشارة كهربائية كبيرة. هذه هي إمكانات العمل.
ثم يتم نشر هذه الإشارة على طول المحور العصبي حتى تصل إلى أطرافها المحورية. ينتقل عمل محتمل على طول المحور العصبي بسرعة، ويتحرك بمعدلات تصل إلى 150 مترًا في الثانية. التوصيل ينتهي عند أطراف المحوار. محطات Axon هي حيث يبدأ النقل العصبي. وبالتالي فإنَّه في محطات المحوار حيث يرسل العصبون إلى الخلايا العصبية الأخرى. في المشابك الكهربائية، سيكون العصبون هو الإشارة الكهربائية نفسها. في المشابك الكيميائية سيكون ناقلًا عصبيًا.

الناقل العصبي

النقل العصبي أو انتقال متشابك هو التواصل بين الخلايا العصبية كما يتم عن طريق حركة المواد الكيميائية أو الإشارات الكهربائية عبر المشبك. تتمثل وظيفته في تلقي معلومات من الخلايا العصبية الأخرى من خلال المشابك العصبية، لمعالجة هذه المعلومات، ثم إرسال المعلومات إلى الخلايا العصبية الأخرى من خلال المشابك العصبية.
وبالتالي لا يمكن للطبيب الداخلي أن يؤدي وظيفته إذا لم يكن متصلاً بخلايا عصبية أخرى في الشبكة. شبكة الخلايا العصبية أو الشبكة العصبية هي مجرد مجموعة من الخلايا العصبية تتدفق من خلالها المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى. تتدفق المعلومات بين الخلايا العصبية الزرقاء عبر المشابك الكهربائية.
في المشابك الكهربائية، يرتبط عصبان ببعضهما جسديًا من خلال تقاطعات الفجوة. تسمح تقاطعات الثغرات بالتغييرات في الخواص الكهربائية لإحدى الخلايا العصبية لإحداث الآخر والعكس صحيح ، لذا فإنَّ الخلايا العصبية تتصرف بشكل أساسي كواحد. النقل العصبي الكهربائي هو الاتصال بين اثنين من الخلايا العصبية في المشابك الكهربائية.
يحدث النقل العصبي الكيميائي في المشابك الكيميائية. في النقل العصبي الكيميائي يتم فصل الخلايا العصبية قبل المشبكية والخلايا العصبية بعد المشبكية بفجوة صغيرة الشق المشبكي. يتم ملء الشق المشبكي بالسوائل خارج الخلية السائل الذي يغسل جميع الخلايا في الدماغ. على الرغم من كونه صغيرًا جدًا، عادةً بترتيب بضعة نانومتر، فإنَّ الشق المشبكي يخلق حاجزًا ماديًا للإشارة الكهربائية التي يحملها عصبون واحد ليتم نقلها إلى عصبون آخر. من الناحية الكهربائية، يعتبر الشق المشبكي قصير في دائرة كهربائية. وظيفة الناقل العصبي هي التغلّب على هذا القصور الكهربائي. وهي تفعل ذلك من خلال التصرف مثل رسول كيميائي، وبالتالي ربط إمكانات عمل عصبون بإمكانيات متشابكة في أخرى.