آشنایی با سیستم عصبی: مفصل و ساده

سیستم عصبی ما، در همه‌ی کارهایی که انجام می‌دهیم نقش حیاتی دارد. سیستم عصبی به ما در حرکت کردن کمک می‌کند، و سرچشمه‌ی افکار و احساسات ماست. حتی فعالیت‌هایی را که به آن‌ها فکر نمی‌کنیم، یعنی به صورت آگاهانه آن‌ها را کنترل نمی‌کنیم مانند فرایند هضم غذا، تنظیم ضربان قلب و فشار خون توسط سیستم عصبی صورت می‌گیرد. این سیستم را می‌توان به سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی محیطی تقسیم کرد.

در این مقاله، سعی خواهم کرد به صورت ساده و تا حدی مفصل شما را با سیستم عصبی، بخش‌های آن و کارکردهای مختلف آن آشنا کنم. با من و اسکیمالوژی همراه باشید.

سیستم عصبی

طبق گزارش مؤسسه‌ی ملی تحقیقات ژنوم انسانی (۲۰۱۰) تعداد ژن‌های انسان حدود ۳۰ هزار ژن تخمین زده شده است. حداقل نیمی از این ژن‌ها مسئول تولید پروتئین‌هایی هستند که در مغز فعالیت می‌کنند که نقش مرکزی در دیدن، شنیدن، تفکر، حافظه، یادگیری، حرکات و تمام رفتارهای دیگر ما دارد. مغز تمام تجربه‌های ما را مورد پردازش قرار می‌دهد و واکنش ما را نسبت به این تجربه‌ها هماهنگ می‌سازد.

سیستم عصبی کنترل تمام اعمال و فرایندهای خودکار بدن را به عهده دارد. در نهایت می‌توان گفت هر کاری که انجام می‌دهیم و هر چیزی که تجربه می‌کنیم حاصل فعالیت‌های سلول‌های عصبی است.

سازمان سیستم عصبی

سیستم عصبی انسان شامل دو بخش اصلی و چندین مؤلفه‌ی دیگر است که می‌توان در ابتدا آن را به دو قسمت اصلی تقسیم کرد: سیستم عصبی مرکزی (CNS) که شامل مغز و نخاع است و سیستم عصبی محیطی (PNS) که شامل تمام سلول‌های عصبی دیگر در بدن است و خودش دارای دو قسمت است: سیستم عصبی سوماتیک و سیستم عصبی خودمختار.

بنابراین می‌توان گفت که سیستم عصبی محیطی یا پیرامونی شامل اعصاب و هسته‌هایی است که خارج از مغز و نخاع قرار دارند. عملکرد اصلی آن برقرای ارتباط بین سیستم عصبی مرکزی با اندام‌ها و اعضای بدن است و به عبارت دیگر واسطه‌ی بین مغز و نخاع و بقیه بدن است.

سیستم عصبی سوماتیک وظیفه‌ی کنترل عضلات اسکلتی بدن را بر عهده دارد. این سیتسم، پیام‌هایی را از سیستم‌ عصبی مرکزی به عضلات اسکلتی ارسال می‌کند و اطلاعات حسی آن‌ها را به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌سازد. این سیستم، گاهی سیستم عصبی ارادی نیز نامیده می‌شود؛ زیرا ما آگاهانه و از روی اراده دست و پای خود را حرکت می‌دهیم.

سیستم سوماتیک، تقریباً در تمام نقاط بدن گسترده است. این سیستم، اطلاعات را از حواس پنج‌گانه به مغز منتقل می‌کند. علاوه بر این، دستوارت لازم را از مغز به عضلات بدن منتقل می‌کند تا حرکت کردن امکان‌پذیر شود.

بنابراین سیستم سوماتیک دو وظیفه‌ی اصلی دارد:

۱. ورودی حسی: تقریبا تمامی حواس به جز بینایی (زیرا شبیکه و عصب بینایی مستقیماً به مغز متصل است)، همگی برای رسیدن به مغز از سیستم عصبی سوماتیک استفاده می‌کنند.

۲. کنترل حرکت: عضلات بدن به واسطه‌ی پیام‌هایی که از سیستم عصبی سوماتیک دریافت می‌کنند حرکت می‌کنند.

سیستم سوماتیک مسئول تمام عملکردهایی است که می‌شناسیم و می‌توانیم به طور آگاهانه بر آنها تأثیر بگذاریم، از جمله حرکت دادن بازوها، پاها و سایر قسمت‌های بدن.

سیستم عصبی خودکار (ANS) که زیرمجموعه‌ی سیستم عصبی محیطی است شامل سیستم‌های غیرارادی بدن مانند اندام‌ها و غدد داخلی است. منظور از کلمه‌ی خودکار، خودگردانی است. به عبارت دیگر ساختارهایی که تحت کنترل سیستم خودکار هستند بدون کنترل آگاهانه‌‌ی ما کار خود را انجام می‌دهند مانند ضربان قلب و فشار خون.

سیستم خودکار شبکه‌ای از اعصاب در سراسر بدن است که فرایندهای ناخودآگاه را کنترل می‌کنند. این سیستم همیشه فعال است حتی در خواب و کلید بقای ماست.

عملکردهای خودمختار ما شامل کنترل تنفس، تنظیم قلب، فعالیت عروق و برخی از واکنش‌های بازتابی مانند سرفه، عطسه، بلع و استفراغ می‌شود. این عملکردها سپس به زیرشاخه‌های دیگری تقسیم می‌شوند و همچنین به زیرسیستم‌های خودمختار و سیستم عصبی محیطی متصل هستند. هیپوتالاموس، که درست بالای ساقه مغز قرار دارد، مسئول یکپارچه‌سازی عملکردهای خودمختار است و ورودی‌های تنظیمی خودمختار را از سیستم لیمبیک دریافت می‌کند.

انواع سیستم عصبی خودکار

ما تا اینجا گفتیم که کل سیستم عصبی به دو بخش مرکزی و محیطی تقسیم می‌شود و گفتیم که بخش محیطی به دو بخش سوماتیک و خودکار تبدیل می‌شود. در ادامه می‌خواهیم بخش‌های مختلف سیستم خودکار را معرفی کنیم.

سیستم عصبی خودکار خودش از دو شاخه سمپاتیک و پاراسمپاتیک تشکیل شده است.

 سیستم عصبی سمپاتیک

فرض کنید در یک خیابان مشغول قدم زدن هستید و هوا تاریک شده و همه‌جا خلوت است. در این میان، ناگهان صدای پایی را می‌شنوید که به تندی به شما نزدیک می‌شود. شما در این وضعیت احتمالاً احساس خطر می‌کنید و خودتان را آماده‌ی مبارزه یا فرار می‌کنید. در این حالت سیستم سمپاتیک شما فعال می‌شود.

سیستم عصبی سمپاتیک در مواقع اضطراری، منابع بدنی را برای مبارزه یا فرار کردن آماده می‌کند. به عنوان مثال با افزایش ضربان قلب سعی می‌کند که خون بیشتری در بدن جریان پیدا کند، همچنین عملکرد ریه‌ها را افزایش می‌دهد تا اکسیژن کافی نیز در اختیار شما قرار بگیرد. به همین دلیل فعالیت سیستم سمپاتیک تحت عنوان «جنگ و گریز» نیز شناخته می‌شود.

سیستم عصبی سمپاتیک چه کاری انجام می‌دهد؟

سیستم عصبی سمپاتیک شما کنترل‌کننده پاسخ «مبارزه یا فرار» شماست. خطر یا استرس، سیستم سمپاتیک شما را فعال می‌کند که می‌تواند چندین تغییر در بدن شما ایجاد کند:

• چشم‌ها: مردمک‌ها را بزرگ می‌کند تا نور بیشتری دریافت کنید. در نتیجه بینایی شما را بهبود پیدا می‌کند.
• قلب: ضربان قلب را افزایش می‌دهد تا اکسیژن‌رسانی به سایر نقاط بدن را بهبود بخشد.
• ریه‌ها: عضلات مرتبط با راه‌های تنفسی را آرام می‌کند تا تحویل اکسیژن به ریه‌های شما بهتر انجام شود.
• روده‌ها: هضم را کند می‌کند تا انرژی به نواحی دیگر بدن که برای مبارزه یا فرار ضروری هستند منتقل شود.
• کبد: ذخایر انرژی در کبد شما را فعال می‌کند تا انرژی لازم برای بدن فراهم شود.

این تغییرات به شما در شرایطی که ممکن است نیاز به تفکر یا عمل سریع داشته باشید کمک می‌کند. آن‌ها بینایی، واکنش‌ها، استقامت و قدرت شما را بهبود می‌بخشند. فعالیت سیستم سمپاتیک همچنین در زمان‌هایی که بدن تحت فشار است، مانند هنگام ورزش یا بیماری نیز فعال می‌شود.

علاوه بر این، فعالیت سیستم سمپاتیک بر روی سیستم ایمنی و فرآیندهای ترمیمی بدن نیز تأثیر می‌گذارد. این تأثیرات می‌توانند به بدن شما کمک کنند تا سریعاً به ترمیم آسیب‌ها بپردازد.

انتقال‌دهنده‌های عصبی

سیستم سمپاتیک از انتقال‌دهنده‌های عصبی برای برقراری ارتباط استفاده می‌کند. به طور خاص، این مواد شیمیایی شامل نوراپی‌نفرین، اپی‌نفرین و استیل‌کولین هستند.

آناتومی سیستم عصبی سمپاتیک

بیشتر سیگنال‌هایی که سیستم سمپاتیک شما ارسال می‌کند، در نخاع شروع می‌شود. سیگنال‌ها از نخاع خارج می‌شوند و ساختارهایی به نام گانگلی را فعال می‌کنند. سپس گانگلی‌های سمپاتیک سیگنال‌های لازم را به نقاط مختلف بدن ارسال می‌کنند. این شامل قلب، ریه‌ها، شریان‌ها، غدد عرق و سیستم گوارش می‌شود.

 سیستم عصبی پاراسمپاتیک

سیستم عصبی پاراسمپاتیک، وظیفه‌ی آرام‌سازی بدن را بر عهده دارد و بدن را وارد حالت استراحت می‌کند. بعد از اینکه سیستم سمپاتیک کار خود را تمام می‌کند، سیستم پاراسمپاتیک تمامی تحریک‌های بدن را آرام می‌سازد. درواقع بدن را به حالت عادی برمی‌گرداند.

بخش پاراسمپاتیک، تعادل‌بخش سیستم عصبی سمپاتیک است. در حالی که سیستم عصبی سمپاتیک پاسخ «مبارزه یا فرار» بدن را کنترل می‌کند، سیستم عصبی پاراسمپاتیک به کنترل پاسخ بدن در زمان‌های استراحت کمک می‌کند.

سیستم پاراسمپاتیک می‌تواند اثرات زیر را داشته باشد:

• چشم‌ها: سیستم پاراسمپاتیک مردمک‌ها را تنگ می‌کند تا مقدار نور ورودی به چشم‌ها محدود شود. همچنین تغییراتی ایجاد می‌کند که به بهبود دید نزدیک کمک می‌کند و تولید اشک در چشم‌ها را تحریک می‌کند.
• بینی و دهان: سیستم پاراسمپاتیک، غدد دهان را وادار می‌کند تا بزاق تولید کنند و غدد بینی را برای تولید موکوس فعال می‌کند. این موارد در هضم و تنفس در زمان‌های استراحت مفید هستند.
• ریه‌ها: عضلات راه‌های تنفسی را تنگ می‌کند و در نهایت مقدار کاری را که ریه‌ها در زمان‌های استراحت انجام می‌دهند، کاهش می‌دهد.
• قلب: ضربان قلب و نیروی پمپاژ قلب را کاهش می‌دهد.
• روده: سرعت هضم را افزایش می‌دهد و انرژی را به سمت کمک به هضم غذا هدایت می‌کند. همچنین به لوزالمعده می‌گوید که انسولین تولید و ترشح کند و به بدن در تجزیه‌ی قندها به شکلی که سلول‌ها بتوانند استفاده کنند، کمک می‌کند.
• سیستم تولید مثل: برخی از عملکردهای جنسی بدن را مدیریت می‌کند.

سیستم عصبی پاراسمپاتیک کجا قرار دارد؟

سیستم عصبی پاراسمپاتیک یکی از دو بخش سیستم خودکار شما است. سیستم خودکار تمام بافت‌های عصبی در بدن شما به جز مغز و نخاع را شامل می‌شود.

سیستم پاراسمپاتیک از چهار عدد از دوازده عصب جمجمه‌ای شما استفاده می‌کند. این عصب‌ها به طور مستقیم به مغز شما متصل می‌شوند. از این چهار عصب، سه عصب فقط شامل حس‌ها و غدد متصل به چشم‌ها، بینی و دهان شما هستند.

عصب چهارم، یعنی عصب واگ، به بخشی از دهان شما متصل می‌شود و همچنین از طریق گردن به قفسه سینه و شکم شما گسترش می‌یابد. عصب واگ حدود 75٪ از سیستم پاراسمپاتیک شما را تشکیل می‌دهد و به قلب، ریه‌ها و سایر اندام‌های داخلی حیاتی شما متصل می‌شود.

در قسمت پایین‌تر، 31 عصب نخاعی به طور مستقیم به نخاع شما متصل می‌شوند، اما سیستم عصبی پاراسمپاتیک شما تنها از برخی از آن‌ها در قسمت پایین نخاع شما استفاده می‌کند. این عصب‌ها سیگنال‌هایی را به مثانه و روده‌های شما می‌فرستند تا شل شوند و شما بتوانید به راحتی از توالت استفاده کنید.

سلول‌های عصبی

در سیستم عصبی ما دو نوع سلول عصبی وجود دارد: سلو‌ل‌های گلیال و نورون‌ها.

گلیا یک واژه‌ی یونانی است که به معنای چسب می‌باشد؛ به این علت از این نام استفاده شده است که وظیفه‌ی اصلی آن‌ها نگه‌داشتن سلول‌های عصبی مرکزی در جای خود است.

مدت‌ها بود که وظایف اصلی سلول‌های گلیال حمایت ساختاری در سیستم عصبی مرکزی و حذف کردن ضایعات سلولی بود. به عبارت دیگر این سلول‌ها وظایف خانه‌داری مغز را برعهده دارند.

اما اکنون مطالعات به این نتیجه رسیده‌اند که سلول‌ها گلیال نقش مهمی در ارتباط بین نورون‌ها ایفا می‌کنند، پوشش میلین را تولید می‌کنند، در متابولیسم سلولی شرکت می‌کنند، در تشکیل مانع خون و مغز کمک می‌کنند و حتی در ترمیم و بازسازی عصبی بعد از یک آسیب مغزی مشارکت مهمی دارند.

مطالعات دیگری نیز نشان داده‌اند که نابهنجاری‌های سلول‌های گلیال در ایجاد اختلال اسکیزوفرنی نقش دارند (برنشتاین و همکاران، ۲۰۱۵).

نورون‌ها، در سراسر سیستم عصبی مسئول پردازش و انتقال اطلاعات هستند. نورون‌ها پیام‌ها را دریافت، آن‌ها را با هم ترکیب و تولید می‌کنند. به طور تقریبی تعداد نورون‌ها در مغز حدود ۱۰ میلیارد تخمین زده شده است.

هر نورون، با نورون‌های دیگر ۱۰ هزار ارتباط می‌سازد که نتیجه‌ی آن تریلیون‌ها ارتباط عصبی در مغز انسان است. از همین رو مغز انسان به عنوان پیچیده‌ترین ساختار جهان هستی در نظر گرفته شده است.

تاکنون سه اصل اساسی در علوم اعصاب درباره‌ی نورون‌ها و ارتباط آن‌ها با هم کشف شده است:

• نورون‌ها بلوک‌های سازنده‌ی سیستم عصبی هستند.
• اطلاعات درون یک نورون از طریق فعالیت الکتریکی به واسطه‌ی پتانسیل عمل حرکت می‌کند.
• اطلاعات بین نورون‌ها از طریق مواد شیمیایی خاصی به نام انتقال‌دهنده‌های عصبی منتقل می‌شوند.

ساختار نورون‌ها و انواع آن‌ها

بیشتر سلول‌های عصبی گرد هستند اما نورون‌ها شکل‌هایی مانند عنکبوتی و با شاخه‌ها و فرافکنی‌های زیادی هستند.

در اواخر دهه‌ی ۱۸۰۰ یک آناتومیست اسپانیایی به نام سانتیاگو رامون کاهال توانست ماهیت دقیق و ساختار سلول‌های عصبی را رمزگشایی کند و نام آن‌ها را نورون گذاشت. رامون همچنین سه بخش اصلی هر نورون را کشف کرد: جسم سلولی، دندریت‌ها و آکسون.

جسم سلولی یا سومای نورون شامل یک هسته و اجزای مورد نیاز برای نگهداری و عملکرد سلول است. تمامی ژن‌هایی که مسئول تغییر و رشد عصبی هستند در درون هسته‌ قرار دارند.

آکسون‌ شاخه‌ی بلندی است که از هسته‌ی سلولی به سمت بیرون خارج شده است که پالس‌های الکتریکی را به سمت نورون‌های مجاور منتقل می‌کند.

در سمت دیگر هسته‌ی سلولی، دندریت‌ها قرار دارند که پیام‌های ورودی از سایر نورون‌ها را دریافت می‌کنند.

آکسون‌های برخی از نورون‌ها در یک غلاف چربی پیچیده شده‌اند که نام آن غلاف میلین است. این غلاف مانند روکش پلاستیکی سیم‌های برق است تا پالس‌ها به طور مؤثرتری حرکت کنند و ارتباط با سایر نورون‌ها تقویت شود.

فرایند میالیناسیون یا همان میلینه شدن، یک فرایند تدریجی است که قبل از تولد شروع می‌شود، در دروان شیرخواری سرعت پیدا می‌کند و تا اوایل بزرگسالی ادامه می‌یابد. همانطور که قبلا گفته شد، این فرایند به عهده‌ی سلول‌های گلیال است.

محل اتصال آکسون‌ها به نورون مجاور، سیناپس نام دارد. در انتهای هر آکسون، یک دکمه‌ی پایانی وجود دارد که حاوی کیسه‌های کوچکی هستند که داخل آن‌ها انتقال‌دهنده‌های عصبی قرار دارند.

هنگامی که یک پالس الکتریکی به دکمه‌های پایانی می‌رسد، آزادسازی مولکول‌های انتقال‌دهنده‌ها به داخل شکاف بین نورون‌ها رخ می‌دهد که به آن شکاف سیناپسی می‌گویند. این انتقال‌دهنده‌ها، سیگنال عصبی را از طریق شکاف سیناپسی به نورون بعدی منتقل می‌کنند.

نورون‌ها در سیستم عصبی شامل سه نوع هستند:

• نورون‌های حسی: همانطور که از نام نورون‌های حسی پیداست آن‌ها، اطلاعات حسی را از اندام‌های حسی (چشم‌ها، گوش‌ها، پوست، زبان و بینی) دریافت می‌کنند.
• نورون‌های حرکتی: این نورون‌ها، دستورات را از مغز دریافت کرده و به عضلات بدن منتقل می‌کنند. برخی از نورون‌های حرکتی، نورون‌های آینه‌ای هستند که هنگام مشاهده‌ی عمل یک فرد دیگر فعال می‌شوند و به نظر می‌رسد که نقش مهمی در یادگیری مشاهده‌ای دارند.
• نورون‌های بینابینی یا ارتباطی: این نورون‌ها بین نورون‌های حسی و حرکتی ارتباط برقرار می‌کنند و نقش مهمی در پردازش اطلاعات در سیستم عصبی دارند.

نورون‌های آینه‌ای

تحقیقات روی نورون‌های آینه‌ای با میمون‌ها انجام شده است زیرا امکان ثبت مسقتیم فعالیت‌های نورون‌های واحد در عمق مغز آن‌ها وجود دارد.

در انسان‌ها مطالعات به صورت غیرمستقیم به دست آمده است. یکی از این مطالعات فعالیت مغزی را در حین مشاهده یا تقلید فعالیت‌های دیگران بررسی کرده است. به نظر می‌رسد هنگامی که ما نشانه‌های اجتماعی از دیگران را پردازش می‌کنیم فعال می‌شوند.

کشف نورون‌های آینه‌ای درک ما از تجربه‌های انسانی مانند نحوه تفسیر احساسات و همدلی با دیگران را تغییر داده است.

نورون‌های ارتباطی

نورون‌های ارتباطی که مسئول ارتباط بین نورون‌های حسی و حرکتی هستند یک بخش از مغز را به بخش دیگر متصل می‌کنند. برخی دیگر از نورون‌های ارتباطی، اطلاعات حسی را به نورون‌های حرکتی منتقل می‌کنند تا اقدام مناسب صورت گیرد.

به عنوان مثال اگر یک جسم تیز را لمس کنید، نورون‌های ارتباطی، اطلاعات مرتبط با درد را از نورون‌های حسی دریافت و به نورون‌های حرکتی منتقل می‌کنند تا شما دست خود را عقب بکشید.

بشترین تعداد نورون‌ها در مغز متلعق به نورون‌های ارتباطی هستند و تعداد آن‌ها حداقل ۱۰ برابر نورون‌های حسی و حرکتی است. این نورون‌ها نقش بسیار مهمی در مهارت تحریک‌ها بین یک ناحیه از مغز با ناحیه دیگر دارند.

اختلال در این عملکرد نورون‌های ارتباطی در بیماری صرع و اسکیزوفرنی نقش دارند و حتی ممکن است بخشی از نقص حافظه در بیماری آلزایمر نیز ناشی از این نابهنجاری‌ها باشد.