مبدأ عمل الجهاز العصبي؟

كيف يعمل الجهاز العصبي؟

يتكون الجهاز العصبي من جميع الخلايا العصبية في الجسم. من خلال الجهاز العصبي نتواصل مع العالم الخارجي، وفي الوقت نفسه، يتم التحكّم في العديد من الآليات داخل الجسم الإنسان. يأخذ الجهاز العصبي المعلومات من خلال الحواس الخمسة، ويعالج المعلومات ويثير ردود الفعل، مثل تحريك العضلات أو التسبب لك في الشعور بالألم. على سبيل المثال، إذا لمست صفيحة ساخنة، فإنك تسحب يدك بشكل عكسي وترسل الأعصاب في نفس الوقت إشارات ألم إلى الدماغ. كما يتحكّم الجهاز العصبي في عمليات التمثيل الغذائي.
هناك مليارات من الخلايا العصبية، في الجهاز العصبي يحتوي الدماغ وحده على حوالي 100 مليار خلية عصبية. كل خلية عصبية لها جسم خلوي وامتدادات مختلفة. تعمل الامتدادات الأقصر تُسمّى التشعبات مثل الهوائيات، على سبيل المثال، الخلايا العصبية الأخرى وتمررها إلى جسم الخلية. ثم يتم تمرير الإشارات عبر امتداد طويل المحور العصبي، والذي يمكن أن يصل طوله إلى متر.
يتكون الجهاز العصبي من جزأين، يُسمّى الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي المحيطي بسبب موقعهما في الجسم. يشمل الجهاز العصبي المركزي (CNS) الأعصاب في الدماغ والحبل الشوكي. يتم احتوائه بأمان داخل قناة الجمجمة والعمود الفقري للعمود الفقري. جميع الأعصاب الأخرى في الجسم هي جزء من الجهاز العصبي المحيطي (PNS).
بغض النظر عن مكان وجودهم في الجسم، يمكن أيضًا التمييز بين الجهاز العصبي الطوعي واللاإرادي. يتحكّم الجهاز العصبي الطوعي الجهاز العصبي الجسدي في كل الأشياء التي ندركها ويمكن أن نُؤثّر عليها بوعي، مثل تحريك الذراعين والأرجل وأجزاء أخرى من الجسم.
ينظم الجهاز العصبي اللاإرادي العمليات في الجسم التي لا يمكننا التأثير عليها بوعي. إنه نشط باستمرار وينظم أشياء مثل التنفس وضربات القلب وعمليات التمثيل الغذائي. يقوم بذلك عن طريق تلقي إشارات من الدماغ ونقلها إلى الجسم. يمكنه أيضًا إرسال إشارات في الاتجاه الآخر من الجسم إلى الدماغ لتزويد الدماغ بمعلومات حول مدى امتلاء المثانة أو مدى سرعة ضربات القلب، على سبيل المثال. يمكن أن يتفاعل الجهاز العصبي اللاإرادي بسرعة مع التغيرات، ممّا يغير العمليات في الجسم للتكيف. على سبيل المثال، إذا كان الجسم ساخنًا للغاية، فإنَّ الجهاز العصبي اللاإرادي يزيد من الدورة الدموية على الجلد ويجعل التعرّق أكثر لتبريد الجسم مرة أخرى.
يحتوي كل من الجهاز العصبي المركزي والمحيطي على أجزاء طوعية وغير إرادية. ومع ذلك، في حين أن هذين الجزأين مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالجهاز العصبي المركزي، إلا أنهما عادةً ما يكونان منفصلين في مناطق أخرى من الجسم.
يتكون الجهاز العصبي اللاإرادي من ثلاثة أجزاء:


1- الجهاز العصبي الودي: عادةً ما تقوم الأجهزة العصبية المتعاطفة وغير المتجانسة بعمل أشياء معاكسة في الجسم. يُعدّ الجهاز العصبي الودي الجسم للنشاط البدني والعقلي. إنه يجعل القلب ينبض بشكل أسرع وأقوى، ويفتح المسالك الهوائية حتى تتمكّن من التنفس بسهولة أكبر، ويمنع الهضم.
2- الجهاز العصبي السمبتاوي: الجهاز العصبي السمبتاوي مسؤول عن الوظائف الجسدية عندما نكون في راحة، فهو يُحفّز عملية الهضم وينشط عمليات التمثيل الغذائي المختلفة ويساعد على الاسترخاء. لكن الجهاز العصبي السمبتاوي والبارثاوي لا يعمل دائمًا في اتجاهات معاكسة؛ في بعض الأحيان يكملون بعضهم البعض أيضًا.
3- الجهاز العصبي المعوي: الجهاز العصبي المعوي هو نظام عصبي منفصل للأمعاء، وينظم إلى حد كبير حركة الأمعاء بشكل مستقل في عملية الهضم.

دور الجهاز العصبي في الحركة الجسم

يتم تحريك الجسم من خلال الانقباض والاسترخاء المتناسقين للعضلات المختارة. يحدث الانقباض عندما تنتقل النبضات العصبية عبر الوصلات العصبية العضلية إلى الغشاء الذي يغطي كل ألياف عضلية. معظم العضلات لا تنقبض بشكل مستمر ولكن تبقى في حالة استعداد للتقلّص. تؤدي أدنى حركة أو حتى نية للتحرك إلى نشاط واسع النطاق لعضلات الجذع والأطراف.
قد تكون الحركات جوهرية في الجسم نفسه وتقوم بها عضلات الجذع وتجويف الجسم. الأمثلة على ذلك هي المتورطين في التنفس والبلع والضحك والعطس والتبوّل والتبرز. تتم هذه الحركات إلى حد كبير عن طريق العضلات الملساء للأحشاء القناة الهضمية والمثانة. على سبيل المثال؛ يتم تعصبهم من قبل الأعصاب المتعاطفة والودية. ترتبط الحركات الأخرى الجسم بالبيئة، إما للتنقل أو للإشارة إلى أفراد آخرين. يتم ذلك عن طريق العضلات الهيكلية في الجذع والأطراف. ترتبط العضلات الهيكلية بالعظام وتنتج حركة في المفاصل. يتم تعصيبها من قبل الأعصاب الحركية الصادرة وأحيانًا من قبل الأعصاب المتعاطفة والودية.
يجب أن تكون كل حركة في الجسم صحيحة للقوة والسرعة والموضع. يتم الإبلاغ عن هذه الجوانب من الحركة بشكل مستمر للجهاز العصبي المركزي من قبل مستقبلات حساسة للموقف والوضع والتوازن والظروف الداخلية للجسم. تُسمّى هذه المستقبلات بالمستقبلات الحسابية، وتلك المستقبلات التي تحتفظ بتقرير مستمر عن الموضع الأطراف هي مغزل العضلات وأعضاء الأوتار.
يمكن تنظيم الحركات على عدة مستويات من الجهاز العصبي. في أدنى مستوى هي حركات الأحشاء، بعضها لا يشمل الجهاز العصبي المركزي، التي تسيطر عليها الخلايا العصبية للجهاز العصبي اللاإرادي داخل الأحشاء نفسها. تحدث حركات الجذع والأطراف في المستوى التالي من الحبل الشوكي. إذا تم قطع الحبل الشوكي بحيث لا تصل نبضات عصبية من الدماغ، فقد تستمر حركات معينة في الجذع والأطراف أسفل مستوى الإصابة. على مستوى أعلى، يتم التحكّم في حركات الجهاز التنفسي عن طريق جذع الدماغ السفلي.
يتحكّم جذع الدماغ العلوي في عضلات العين والمثانة والحركات الأساسية للمشي والجري. في المستوى التالي هو المهاد. وهو يسيطر على مجاميع معينة من الحركة، مثل القيء والتبوّل والتبرز والالتفاف والنوم. على أعلى مستوى هي المادة الرمادية لنصف الكرة المخية، كل من القشرة والعقد القاعدية تحت القشرية. هذا هو مستوى السيطرة الواعية على الحركات.

دور الجهاز العصبي بالمستقبلات الحسية

فقط أقلية من الألياف العصبية التي تزود العضلات هي ألياف حركية عادية تجعلها تنقبض. والباقي إما ألياف حسية واردة تخبر الجهاز العصبي المركزي بما تفعله العضلات أو ألياف حركية متخصصة تنظم سلوك النهايات العصبية الحسية. إذا تم قطع التغذية المرتدة المستمرة لمعلومات التحسس من العضلات والأوتار والمفاصل، يمكن أن تحدث الحركات، ولكن لا يمكن تعديلها لتناسب الظروف المتغيرة؛ وأيضاً لا يمكن تطوير المهارات الحركية الجديدة. كما ذكر أعلاه، فإنَّ المستقبلات الحسية المعنية بشكل رئيسي بحركة الجسم هي المغزل العضلي وأعضاء الأوتار. كما إنَّ المغزل العضلي أكثر تعقيدًا بكثير من عضو الوتر.

دور الجهاز العصبي بالأوتار الأعضاء

المنعكس المألوف للركبة، الذي يتم اختباره بشكل روتيني من قبل الأطباء، هو منعكس في العمود الفقري، حيث يؤدي النقر السريع على الركبة إلى إثارة الخلايا العصبية المتورطة في المغزل العضلي، التي تثير بعد ذلك الخلايا العصبية الحركية للعضلة الممتدة عبر مشبك واحد في الحبل الشوكي. في هذا أبسط من ردود الفعل، التي لا تنتقل من خلال الخلايا العصبية في النخاع الشوكي، يحدث التأخير حوالي 0.02 ثانية في المقام الأول في توصيل النبضات من وإلى الحبل الشوكي.
يتم استخدام المعلومات المقدمة من المغزل العضلي أيضًا من قبل المخيخ والقشرة الدماغية بطرق تستمر في التملّص من التحليل التفصيلي. أحد الأمثلة على ذلك هو حركية الحركة، أو الوعي الحسي الذاتي لموقف الأطراف في الفضاء. قد يكون من المفترض كما كان طويلًا أن المستقبلات الحسية في المفاصل، وليس العضلات، توفر إشارات حركية لأن الناس يدركون تمامًا زاوية المفصل وليس على طول العضلات المختلفة المعنية. في الواقع، يعتمد التخدير الحركي إلى حد كبير على التكامل داخل القشرة الدماغية للإشارات من مغزل العضلات.
يستمر اكتشاف ميزات جديدة لبنية ووظيفة مغزل العضلات. يوجد بداخلها العديد من ألياف العضلات المتخصصة، والمعروفة باسم ألياف العضلات داخل الحقن. يبلغ طول المغزل العضلي عدة مليمترات، وما يقرب من خمسة ألياف عضلية داخل الوريد تمتد طوال طوله. وهي أرق وأقصر بكثير من ألياف العضلات الهيكلية العادية، على الرغم من أنها تظهر تقلصات مماثلة ولها نفس المظهر النسيجي. ويتم إنتاج التورّم المركزي المميز للمغزل ممّا يعطيه شكلًا يشبه مغزل عجلة الغزل بواسطة سائل موجود في كبسولة تحيط بالملليمتر المركزي للألياف الداخلية.
تعتبر الأطراف العصبية من ثلاثة أنواع: النهايات الحسية الأولية والنهايات الحسية الثانوية والنهايات الحركية. هناك أعداد متساوية تقريبًا من النهايات الحسية الأولية والثانوية، لذلك يمكن اعتبارها بنفس القدر من الأهمية. ومع ذلك، فإنَّ النهاية الأولية، أو الحلزونية قد جذبت تقليديًا معظم الاهتمام، إلى حد كبير من خلال مظهرها البارز وبساطة عملها الانعكاسي الرئيسي، رعشة الوتر. يتكوّن من محوار كبير يتفرع إلى لوالب الرياح حول المنطقة الاستوائية من داخل كل الألياف.
يتم توفير النهاية الثانوية بمحور أصغر. لديها محطات أقل درامية تقع في المقام الأول على الألياف داخل الحقن الأصغر على جانب واحد من النهايات الأولية. إنَّ الفعل المنعكس للنهايات الثانوية غير مفهوم بالكامل. تقع النهايات الحركية اتجاه أطراف ألياف الحقن. وهي تشبه إلى حد ما الألواح الحركية للهيكل العظمي، الخارج من الألياف والعضلات.