ساختار نورون ها در سیستم عصبی انسان

با مطالعه‌ی این بخش شما توانایی پاسخ به سوالات زیر را درباره‌ی نورون ها خواهید داشت:

• نورون چیست؟
• انواع نورون ها کدام‌اند؟
• نورون از چه اجزایی تشکیل شده است؟
• ساختار نورون چگونه است؟

این مطلب از چند گام تشکیل شده است:

گام اول: آشنایی با نورون

گام دوم: اجزای تشکیل دهنده‌ی نورون

گام سوم: انواع نورون

نورون از دیدگاه زیست‌شناسی

بدن انسان از میلیاردها سلول ساخته شده است. سلول‌های سیستم عصبی که با نام یاخته‌های عصبی یا نورون شناخته می‌شوند، برای انتقال پیام‌ها طی یک پروسه‌ی الکتروشیمیایی اختصاص یافته‌اند. مغز انسان حدودا دارای ۸۶ میلیارد یاخته‌ی عصبی می‌باشد.

نورون از دیدگاه مهندسی

اگر بدن را یک ساختمان در نظر بگیریم نورون‌های آن با تشکیل شبکه‌های عصبی نقش سیم‌کشی این سازه را بازی می‌کنند. در واقع این نورون‌ها هستند که پیام الکتریکی ایجاد شده توسط محرک را دریافت کرده، به مراکز عصبی می‌رسانند و پاسخ مربوطه را انتقال می‌دهند. از دیدگاه مهندسان برق، نورون ها نقش مولد الکتریسیته را در بدن بازی می‌کنند.

انواع نورون‌ها

نورون ها در اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند و از لحاظ عملکردی به سه دسته‌ی نورون حرکتی، نورون حسی و نورون رابط تقسیم می‌شوند. در بعضی از کوچکترین نورون ها، جسم سلولی یا پریکاریون به اندازه‌ی ۴ میکرون، و در بعضی دیگر اجسام سلولی به پهنای ۱۰۰ میکرون می‌باشند.

نورون‌ها از چه نظر با سایر سلول‌های بدن شباهت دارند؟

• توسط غشای سلولی احاطه شده‌اند.
• دارای هسته می‌باشند.
• دارای سیتوپلاسم و اندامک‌های غشادار می‌باشند.
• فرآیندهای معمول مانند سنتز پروتئین و تولید انرژی (تنفس سلولی) در آن‌ها صورت می‌گیرد.

تفاوت نورون‌ها با دیگر سلول‌های بدن در چیست؟

• دارای اجزا مخصوصی به نام دندریت و آکسون هستند.
• توسط یک فرآیند الکتروشیمیایی (پتانسیل عمل) با یک دیگر ارتباط برقرار می‌کنند.
• نتیجه فرآیند الکتروشیمیایی آن‌ها، آزاد شدن مواد شیمیایی مخصوصی (نوروترانسمیترها) است.

گام اول: آشنایی با نورون‌ها

نورون یا همان یاخته‌ی عصبی به همراه سلول‌های پشتیبانشان اصلی‌ترین اجزای تشکیل دهنده‌ی سیستم عصبی انسان هستند. این سلول‌ها با یکدیگر در ارتباط بوده و اطلاعات را با سرعتی باورنکردنی در بدن انتقال می‌دهند. شکل و ساختار، سرعت انتقال پیام، عملکرد و… سبب شده تا این سلول‌های کوچک، پیشرفته‌ترین ماشین بیولوژیک جهان یعنی مغز را بسازند و خودشان در رده‌ی متمایزترین (تمایز یافته‌ترین) سلول‌ها قرار بگیرند.

نورون ها تقسیم میتوزی نداشته و از بدو تولد تا لحظه مرگ تعدادشان بجز آن‌هایی که در مناطق خاصی از مغز مثل قسمتی در هیپوکامپ (Hippocampus) قرار دارند رو به زوال است.

این موضوع به دلیل غیرفعال بودن (بیان نشدن) ژن‌هایی در نورون است که عمل تقسیم سلولی را کد می‌کنند.

در نورون چه چیزهایی وجود دارد؟

یک یاخته‌ی عصبی مانند سایر سلول‌های بدن حاوی اندامک‌های مختلفی مانند میتوکندری، سیتوپلاسم و هسته می‌باشد.

• هسته (Nucleus): دارای ماده‌ی ژنتیکی (کروموزوم‌ها) می‌باشد که این ماده‌ اطلاعات برای رشد سلولی و سنتز پروتئین‌های مورد نیاز برای حیات سلول را شامل می‌شود. همچنین هسته دارای غشای مخصوص و روزنه‌داری است.
• هستک (Nucleolus): ریبوزوم‌ها را تولید می‌کند که این ریبوزوم‌ها برای ترجمه‌ی اطلاعات ژنتیکی به پروتئین‌ها ضروری می‌باشند.
• اجسام نیسل (Nissl Bodies): گروه‌هایی از ریبوزوم‌ها که برای سنتز پروتئین‌ها به کار می‌روند.
• شبکه‌ی اندوپلاسمیک (Endoplasmic reticulum): سیستمی از لوله‌هایی است که مواد را در سیتوپلاسم انتقال می‌دهند. شبکه‌ی اندوپلاسمیک می‌تواند دارای ریبوزوم بر روی سطح خود باشد (شبکه‌ی آندوپلاسمی زبر) و یا ریبوزومی نداشته باشد (شبکه‌ی اندوپلاسمی صاف). این اندامک در صورت داشتن ریبوزوم، برای سنتز پروتئین مهم می‌باشد.
• دستگاه گلژی (Golgi Apparatus): ساختارهایی متصل به غشاء که در بسته‌بندی پپتیدها و پروتئین‌ها در وزیکول‌ها نقش دارند.
• میکروفیلامنت‌ها / نوروتوبول‌ها (Microfilaments/Neurotubules): سیستم نقل و انتقال مواد درون یاخته‌ی عصبی می‌باشد و همچنین در اسکلت‌بندی سلول نقش دارد.
• میتوکندری (Mitochondria): انرژی مورد نیاز برای انجام فعالیت‌های سلولی را تامین می‌کند. (تنفس سلولی)

گام دوم: اجزای تشکیل دهنده‌ی نورون‌ها

نورون ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌اند:

• دندریت (Dendrite)
• جسم سلولی (Soma)
• آکسون (Axon)

دندریت

دندریت‌ها زائده‌هایی هستند که از جسم سلولی منشا گرفته و معمولا به صورت منشعب و چندتایی هستند. وظیفه‌ی این زائده‌ها دریافت پیام الکتریکی از نورون پیش سیناپسی است به طوری‌که پس از دریافت، آن را به سمت دیگر اجزای یاخته‌ی عصبی سوق می‌دهند.

دندریت‌ها معمولا کوتاه و منشعب هستند ولی در نورون های حسی، پورکینیه مخچه و سلول‌های پیرامیدال، دندریت‌ها بسیار بلند و طویل می‌باشند. همچنین تمامی اندامک‌های یک سلول معمولی بجز جسم گلژی در آن دیده می‌شود.

خار دندریتی

به زوائدی از جنس پروتئین اکتین که بر روی دندریت‌ها وجود داشته و به صورت برآمدگی‌هایی از آن بیرون زده است، خار دندریتی (Dendritic spines) می‌گویند. بیش‌ترین پیوند با آکسون‌ها در محل‌های خار دندریتی ایجاد می‌شود.

نکته‌ای که حائز اهمیت است، تاثیر خارهای دندریتی در قدرت انتقال پیام است به گونه‌ای که هرچقدر خارهای دندریتی بزرگ‌تر باشند، قدرت انتقال پیام الکتریکی (ترارسانش) بیش‌تر خواهد بود.

جسم سلولی

یکی دیگر از اجزای اصلی نورون جسم سلولی (سوما) یا پریکاریون است.

این قسمت هسته و اندامک‌ها را در خود جای داده است و به نوعی مرکز فرماندهی یاخته‌ی عصبی می‌باشد.

ساختار هندسی پریکاریون متفاوت بوده و شبیه اشکال مختلفی چون هرم، گلابی و… هستند.

برای حفظ شکل جسم سلولی و آکسون در نورون ها، رشته‌هایی به نام نورووفیلامان وجود دارند که اجزای اصلی اسکلت سلولی را تشکیل می‌دهند.

اندامک‌های موجود در جسم سلولی:

• هسته
• هستک
• دستگاه گلژی
• میتوکندری
• لیزوزوم

علاوه بر اندامک‌های معمولی سیتوپلاسم که در بالا آن‌ها را نام بردیم، جسم سلولی نورون دارای ذراتی بازوفیلیک به نام نیسل می‌باشد.

نیسل همان شبکه آندوپلاسمی زبر در نورون ها است و دلیل باز دوستی (Basophil) آن، وجود RNAهای ریبوزومی (rRNA) به تعداد زیاد در آن است.

اجسام سلولی نورون ها معمولا در عقده‌های عصبی یا همان گانگلیون‌ها (Ganglion) دیده می‌شوند.

همانطور که می‌دانید، گانگلیون‌ها در سیستم عصبی مرکزی (CNS) و دستگاه عصبی محیطی (PNS) وجود دارند.

آکسون:

پس از این که پیام عصبی در جسم سلولی نورون پردازش گردید، توسط یک رشته بلند که از سمت دیگر یاخته‌ی عصبی بیرون زده است، به سلول بعدی (نورون، ماهیچه یا غده) می‌رسد. نام این رشته آکسون بوده و ریشه‌ای یونانی به معنای محور دارد.

هنگامی که پیام الکتریکی به انتهای آکسون می‌رسد، این پیام الکتریکی از طریق محل‌هایی به نام پایانه آکسون یا ترمینال به سلول بعدی منتقل می‌گردد و سبب بوجود آمدن تغییر در فعالیت آن می‌شود. لازم به ذکر است که این اتفاق از طریق آزاد شدن میانجی‌های عصبی درون وزیکول‌ها به فضای سیناپسی و اتصال آن‌ها به گیرنده‌های مخصوص تعبیه شده روی نورون پس سیناپسی رخ می‌دهد.

اجزای آکسون:

• آکسون هیلاک (Axon hillock)

جایی است که آکسون از جسم سلولی خارج شده است. این منطقه فاقد ذرات نیسل (شبکه آندوپلاسمی زبر در نورون) می‌باشد.

• آکسولما (Axolemma)

به غشای اطراف آکسون می‌گویند.

• آکسوپلاسم (Axoplasm)

نامی است که به سیتوپلاسم داخل آکسون اطلاق می‌شود و مانند آکسون هیلاک، این ناحیه هم فاقد ذرات نیسل است.

انتقال مواد داخل آکسوپلاسم به چند روش صورت می‌گیرد؟

حرکت مواد داخل سیتوپلاسم موجود در آکسون به سه صورت (با سه سرعت مختلف) انجام می‌شود:

• سرعت آهسته (Slow speed)

پروتئین‌ها، میکروفلامن‌ها و دیگر درشت مولکول‌ها با سرعت آهسته حرکت می‌کنند. میزان سرعت آن‌ها تنها چند میلی متر در روز است.

• سرعت متوسط (Average speed)

معمولا حرکت میتوکندری‌ها با این میزان، که کمی بیشتر از سرعت آهسته است صورت می‌پذیرد.

• سرعت زیاد (High speed)

اغلب حرکت وزیکول‌های حامل نوروترانسمیتر با سرعت زیاد است که میزان آن به بیش از صد برابر سرعت آهسته می‌باشد.

به این سه شیوه‌ی حرکت مولکول‌ها، اندامک‌ها و…، حمل آنتروگراد (Anterograde transfer) می‌گویند.

دور آکسون‌ها و بعضا دندریت‌ها غلاف‌هایی از جنس غشا (لیپوپروتئین) پیچیده شده است که این امر توسط سلول‌های پشتیبان یا همان نوروگلیاها انجام می‌شود. به این پوشش‌های لیپیدی، غلاف میلین می‌گویند که علاوه بر نقش حفاظتی، موجب تسریع در انتقال پیام الکتریکی می‌شود.

ساخت غلاف میلین

سلول‌های پشتیبان بر روی محور آکسون قرار گرفته و با حرکات آمیبی سعی می‌کند تا آکسون را در برگیرند.

پس از مدتی دو سوی غشا به یکدیگر چسبیده (مزآکسون) و غلاف میلین به دور آکسون می‌پیچد.

نوروگلیاها (سلول‌های پشتیبان) وظیفه‌ی خدمت رسانی به نورون‌ها را برعهده دارند.

از وظایف نوروگلیاها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تغذیه
• دور کردن مواد زائد و دفعی
• استحکام نورون
• تجزیه‌ی قسمت‌های فرسوده و مرده
• پاک‌کردن مانده‌های مغزی

انواع سلول‌های نوروگلیا:

• الیگودندروسیت (Oligodendrocyte)
• شوان (Schwann cell)
• میکروگلیا (Microglia)
• آستروسیت (Astrocyte)

گام سوم: انواع نورون‌ها

نورون ها از سه حیث به انواع گوناگونی تقسیم می‌شوند:

• عملکرد
• ظاهر
• قطر و غلاف میلین

تقسیم‌بندی نورون‌ها از لحاظ عملکرد

نورون ها از لحاظ عملکرد به سه دسته نورون حرکتی، نورون حسی و نورون رابط تقسیم می‌شوند.

نورون حرکتی (Motor neuron) به آن دسته از نورون‌هایی گفته می‌شود که دستورات صادر شده از جانب مغز و نخاع را به اندام‌های عملکردی مثل عضلات، غدد و… می‌برند. این نورون ها معمولا دارای آکسون بلند و دندریت کوتاه هستند.

نورون حسی (Sensory neuron) یاخته‌هایی عصبی با دندریت‌های بلند و آکسون به نسبت کوتاهی هستند که اطلاعات را از اندام‌های حسی به مراکز عصبی (مغز و نخاع) می‌برند.

نورون رابط (Internuncial neuron) خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1. آن دسته از نورون هایی که ارتباطات را در ماده خاکستری برقرار می‌کنند و آکسونشان هرگز این ناحیه را ترک نکرده و فاقد غلاف میلین می‌باشند. به این سلول‌ها نورون رابط ناحیه‌ای گویند.
2. نورون هایی که همانند نورون های حرکتی پیام را در دستگاه عصبی مرکزی از جایی به جای دیگر می‌برند. به این دسته از نورون های رابط، فرافکن گفته می‌شود.

تقسیم بندی نورون‌ها از لحاظ ظاهر

یاخته‌های عصبی را بر اساس شکل‌شان به چهار دسته تقسیم‌بندی می‌کنند:

• تک قطبی (Unipolar)
• تک قطبی کاذب (Pseudounipolar)
• دو قطبی (Bipolar)
• چند قطبی (Multipolar)

سلول عصبی تک قطبی، نورونی است که یک شاخه از آن خارج شده و به چند شاخه منشعب می‌گردد.

زمانی به یک سلول، نورون تک قطبی کاذب می‌گویند که قسمت خارج شده از سلول به دو شاخه تقسیم شده و شکلی T مانند به خود می‌گیرد.

در نورون دو قطبی، دندریت و آکسون از دو سمت جسم سلولی (سوما) خارج می‌شوند (همانند نورون های دو قطبی شبکیه چشم)

نورون های چند قطبی، سلول‌هایی هستند که از آن‌ها چند شاخه بیرون می‌زند.

تقسیم‌بندی نورون‌ها از لحاظ قطر و غلاف میلین

یاخته‌های عصبی از نظر قطرشان به سه دسته و با حروف انگلیسی A-B-C نمایش داده می‌شوند به طوری که گروه A بالاترین قطر را داشته و بنابراین بیش‌ترین سرعت انتقال پیام را دارد. گروه‌های B و C نیز به ترتیب قطر متوسط و قطر کم را دارند که با در نظر گرفتن این مهم سرعت انتقال پیامشان هم کمتر می‌باشد.

از آنجایی که تسلط بر ساختار و اجزای نورون برای شرکت درمسابقات دانش مغز امری مهم و غیرقابل اجتناب است، تیم BrainBee.ir سعی دارد در این مطلب بهترین و جامع‌ترین اطلاعات را در خصوص ساختار نورون در اختیار شما عزیزان قراردهد.

واژه‌نامه:

• Presynaptic neuron (نورون پیش سیناپسی): در یک سیناپس، به نورون انتقال دهنده‌ی پیام عصبی، (آزادکننده نوروترانسمیترها) نورون پیش سیناپسی می‌گویند.
• Postsynaptic neuron (نورون پس سیناپسی): در یک سیناپس، به نورون دریافت کننده‌ی نوروترانسمیترها، نورون پس سیناپسی می‌گویند.
• Diapedesis (حرکت آمیبی): در اثر تبدیل ژِل به سُل و سُل به ژِل در آمیب و سلول‌هایی مانند گلبول های سفید خون، حرکت آمیبی یا دیاپدز صورت می‌گیرد.
• Ganglion (توده‌های سلولی): به توده‌ای از بافت‌های زیستی گانگلیون گفته می‌شود.

مترجم همکار: محدثه آگهی