دستگاه عصبی چیست؟

دستگاه عصبی با هماهنگی فعالیت‌‌های عضلات و اندام‌‌ها، نظم داخلی را در بدن حفظ می‌کند. این سیستم پیام‌ها را از اندام‌‌های حسی دریافت می‌کند و ایجاد واکنش‌‌های عصبی در سایر اندام‌ها را تحریک می‌کند. از سایر عملکردهای سیستم عصبی می‌توان به توانایی یادگیری و درک احساساتی مانند لذت، خوشحالی، ترس و خطر اشاره کرد. عملکردهای این سیستم از طریق سیگنالینگ و پیام‌رسانی الکتروشیمیایی بین اعصاب و سلول‌های دیگر انجام می‌شود.

دستگاه عصبی چگونه کار می‌کند؟

سیستم عصبی در انسان از مغز، نخاع، اندام‌‌های حسی و تمام نورون‌‌هایی ساخته شده است که به عنوان کانال‌‌های ارتباطی بین ارگان‌‌های مختلف بدن فعالیت می‌کنند. سیستم عصبی انسان در درجه اول از یک نوع سلول واحد به نام «نورون» (Neuron) ساخته شده است. به نورون‌ها، سلول‌‌های عصبی نیز گفته می‌شود. سیستم عصبی از تعداد بسیاری نورون تشکیل شده است. نورون‌ها از یک «جسم سلولی» (Cell Body) مرکزی و تعدادی اجزای گسترش یافته به نام‌های «آکسون» (Axon) (آسه)، پایانه‌های سیناپسی و «دندریت‌ها» (Dendrites) ساخته شده‌ا‌ند. جسم سلولی همچنین به عنوان «سوما» (Soma) شناخته می‌شود.

معمولاً به شاخه‌های گسترش یافته کوچکتر که نزدیک به جسم سلولی قرار دارند، دندریت گفته می‌شود و به عنوان یک قاعده کلی، آن‌ها برای دریافت محرک‌های عصبی سازگاری پیدا کرده‌اند. بسیاری از نورون‌ها دارای یک (و در برخی سلول‌ها بیش از یک) آکسون بلند هستند که گاهی ممکن است بیش از یک متر طول داشته باشند. آکسون‌ها اغلب دارای پوششی لیپیدی به نام غلاف میلین هستند که این غلاف‌ها به سلول‌های عصبی کمک می‌کنند تا پیام‌‌های الکتروشیمیایی را به سرعت به سمت نورون دیگر یا سلول مورد نظر منتقل کنند. بخش‌هایی از آکسون‌ها که فاقد غلاف میلین هستند را «گره‌های رانویه» (Nodes of Ranvier) می‌گویند.

با توجه به محل قرارگیری آن‌ها به دسته‌های آکسون‌های عصبی، اعصاب یا مجاری عصبی گفته می‌شود. سلول‌های تخصصی به نام سلول‌های گلیال که وظیفه تولید میلین و تأمین اکسیژن برای سلول‌های عصبی را بر عهده دارند، معمولاً از سلول‌های عصبی پشتیبانی می‌کنند. سلول‌‌های گلیال به عنوان سلول‌های پشتیبان سلول‌های عصبی همچنین در ایجاد حمایت مکانیکی و محافظت در برابر عوامل بیماری‌زا از اهمیت بسیاری برخوردار هستند.

نورون‌ها می‌توانند برای ایجاد مدار‌ها و شبکه‌‌هایی که بر یادگیری، ادراک و رفتار تأثیر می‌گذارند و حتی واکنش‌های فیزیولوژیکی قابل پیش بینی را نسبت به محرک‌های خارجی ایجاد می‌کنند، با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

عملکرد دستگاه عصبی

سیستم عصبی وظایف زیادی را در بدن بر عهده دارد که در این جا به برخی از این وظایف اشاره می‌شود:

هماهنگ کننده حرکت قطعات بدن

کارکرد اصلی دستگاه عصبی دریافت اطلاعات و ایجاد پاسخ به یک محرک معین است. اطلاعات و پاسخ می‌تواند ساده، ضعیف یا پیچیده باشد. به عنوان مثال، هنگامی‌ که یک جسم داغ با دست لمس می‌شود، دمای آن به سرعت به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌شود و پاسخ آن یک بازتاب فوری در برداشتن دست از طریق عملکرد عضلات اسکلتی است. چند مورد از این دست حوادث همچنین می‌تواند منجر به شکل گیری یادگیری شود و حافظه طولانی مدت رمزگذاری شده و به عنوان یک سری از اتصالات عصبی در مغز ایجاد شود.

از طرف دیگر، اطلاعات دریافتی محرکی است که می‌تواند احساس نوشیدنی سرد در یک روز گرم باشد، جایی که بدن با احساس لذت به آن پاسخ می‌دهد. این پاسخ از طریق فعالیت عصبی در قسمت‌های مختلف بدن بیان می‌شود. از طرف دیگر این طیف، محرک می‌تواند غیرمستقیم باشد، مانند صدای خش خش برگ‌ها در یک جنگل آرام که نشانگر حرکت آرام حیوانات بر روی آن‌ها است. هر محرک می‌تواند در سیستم عصبی آبشاری از پیام‌های عصبی ایجاد کند که منجر به پاسخ شود.

بدن انسان ممکن است با افزایش آدرنالین به صدای حرکت حیوانات بر روی برگ‌ها پاسخ دهد و این افزایش آدرنالین موجب تغییر وضعیت متابولیکی عضلات اسکلتی، صاف و قلبی شود. از سوی دیگر با استفاده از مکانیسم حافظه طولانی مدت رمزگذاری شده، سیستم عصبی می‌تواند حافظه را بازیابی کند و سعی کند احتمال این که حیوان یک مار سمی باشد را یادآوری کرده‌ و بهترین مسیر ممکن برای فرار را به یاد بیاورد.

بخش عمده این عملکردها تقریباً بلافاصله بعد از دریافت محرک اتفاق می‌افتد. برخی از قسمت‌‌های سیستم عصبی می‌توانند اطلاعات مربوط به محرک‌‌ها را چنان پیچیده و عمیق رمزگذاری کنند که فردی با تجربه مجدد حوادث خطرناک قبلی، لحظه‌‌های دردناک آن و تمام پاسخ‌‌های فیزیولوژیکی مربوط به محرک را تجربه کرده و به دقت به یاد آورد.

درک و پاسخ به احساسات

از جمله حالت‌‌های اصلی ورود به سیستم عصبی، تکانه‌‌های الکتریکی ناشی از اندام‌‌های حسی است. به منظور ادغام اطلاعات و ارزیابی ماهیت دنیای خارجی، لمس، صدا، دیدن، بو‌ئیدن و چشیدن به سیستم عصبی منتقل می‌شود. به طور مشابه، تعدادی از نورون‌ها به عنوان حسگر برای وضعیت داخلی بدن عمل می‌کنند. از جمله این نورون‌ها می‌توان به نورون‌‌های حسی در چشم، بینی و زبان اشاره کرد. این نورون‌های حسی می‌توانند فرد را از وجود غذای خوشمزه آگاه سازند و میل به خوردن را در او تحریک  کنند.

پس از مصرف مواد غذایی، سلول‌های عصبی در سیستم گوارش می‌توانند کشش عضلات معده را حس کنند. هنگامی ‌که این اطلاعات به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌شود، یک واکنش سیری ایجاد می‌شود که موجب ارسال پیام احساس «پر بودن» و تمایل به قطع غذا خوردن به مغز می‌شود. این‌ها پاسخ‌های پیچیده‌ای هستند که مستقیماً شامل یک سلول ماهیچه‌ای نمی‌شوند. یک ادغام پیچیده‌تری در این مرحله اتفاق می‌افتد، جایی که حافظه، یادگیری، شناخت و وضعیت عاطفی بر پاسخ فیزیولوژیکی ایجاد شده توسط سیستم عصبی تأثیر می‌گذارد.

اندیشه و پردازش

در حالی که سیستم عصبی می‌تواند به عنوان مرکز دریافت، پردازش و انتقال اطلاعات در نظر گرفته شود، عملکرد آن در اکثر ارگانیسم‌‌ها پیچیده است. این عملکرد پیچیده در انسان برای تفکر، استدلال، زبان، ادراک و گفتار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بخش‌‌هایی از سیستم عصبی مرکزی حرکات عضلانی ارادی وغیر ارادی را کنترل می‌کند، از جمله این حرکات می‌توان به حرکات دست و پا و حرکات لوله‌های گوارشی اشاره کرد.

این بخش از سیستم عصبی برای حفظ تعادل، تنظیم دمای داخلی و ریتم شبانه روزی بدن بسیار مهم است. میزان تنفس، فشار خون و ضربان قلب نیز توسط سیستم عصبی تعدیل می‌شود. سیستم عصبی این عمل خود را با سیستم غدد درون ریز ادغام می‌کند تا بدن بتواند با هماهنگی و تنظیم دقیق به یک محرک پاسخ دهد.

بخش‌های مختلف سیستم عصبی

آناتومی ‌سیستم عصبی در انسان از مغز و نخاع تشکیل شده است. علاوه بر این، سیستم عصبی حاوی ارگان‌‌های حسی اولیه و تمام اعصاب مرتبط با این اندام‌‌ها نیز است. مغز و نخاع «سیستم عصبی مرکزی» (Central Nervous System) یا (CNS) را تشکیل می‌دهند. تمام بافت‌های عصبی دیگر تحت عنوان سیستم عصبی محیطی (Peripheral Nervous System) یا (PNS) شناخته می‌شوند.

سیستم عصبی محیطی

سیستم عصبی محیطی از ۱۲ جفت رشته عصبی مغزی به همراه ۳۱ جفت رشته عصبی نخاعی تشکیل شده است. بنابراین، سیستم عصبی محیطی شامل نورون‌هایی در اندام‌های حسی، تمام اعصاب حسی و تمام اعصاب حرکتی است که به نقاط مختلف بدن پیام ارسال می‌کنند. بخشی از دستگاه عصبی محیطی که اندام‌های حرکتی را کنترل می‌کند خود شامل دو قسمت به نام‌های دستگاه عصبی پیکری و دستگاه عصبی خودمختار است.

اعصاب مغزی

اعصاب مغز از هسته‌های ساقه مغز منشا می‌گیرند. همان طور که در بالا اشاره شد این اعصاب شامل ۱۲ جفت عصب هستند که شامل موارد زیر هستند:

• عصب بویایی (Olfactory nerve)
• عصب بینایی (Optic nerve)
• عصب حرکتی چشمی (Oculomotor nerve)
• عصب قرقره‌ای (Trochlear nerve)
• عصب سه قلو یا سه شاخه (Trigeminal nerve)
• عصب ابدوسنس (Abducens nerve)
• عصب چهره‌ای (Facial nerve)
• عصب دهلیزی حلزونی (Vestibulocochlear nerve)
• عصب زبانی حلقی (Glossopharyngeal nerve)
• عصب واگ (Vagus nerve)
• عصب فرعی (Accessory nerve)
• عصب زیرزبانی (Hypoglossal nerve)

عصب بویایی و بینایی به عنوان بخشی از سیستم اعصاب مرکزی در نظر گرفته می‌شوند و از ساقه مغزی منشا نگرفته‌اند و به همین دلیل نیز این جفت اعصاب فاقد هسته هستند. جفت عصب بویایی و بینایی عملکرد حسی دارند و سایر اعصاب مغزی دارای عملکرد حرکتی هستند. عصب دهم مغزی که عصب واگ نام دارد، طولانی‌ترین عصب مغزی است که در فعالیت‌های سیستم پاراسمپاتیک، تکلم و بلع غذا موثر است.

اعصاب نخاع

نخاع طناب بلند عصبی است که درون ستون مهره‌ها جای می‌گیرد و واسطه انتقال سیگنال‌های عصبی حسی و حرکتی بین مغز و اعصاب محیطی است. هر عصب نخاعی به دو بخش به نام‌های ریشه پیشین و ریشه پسین تقسیم می‌شود. ریشه‌های پیشین اعصاب خروجی یا نورون‌های حرکتی را در بر می‌گیرد که پیام‌های حرکتی را به ماهیچه‌ها و غدد بدن انتقال می‌دهند و ریشه‌های پسین اعصاب ورودی یا نورون‌های حسی (شامل حس‌های لامسه، حرارت، لرزش و درد) را شامل می‌شود.

سیستم عصبی مرکزی

از لحاظ عملکردی، اندام‌‌های سیستم عصبی را می‌توان به قسمت‌‌های مختلف تقسیم کرد. به عنوان مثال، مغز در حفره جمجمه قرار دارد و وزن آن کمتر از 1.5 کیلوگرم است. این بخش مهم از سیستم عصبی در بسیاری از کارکرد‌های ذهنی پیچیده مانند برنامه‌ریزی، آگاهی، درک و زبان نقش موثری دارد. مغز به بخش‌های مختلفی نظیر مخ، مخچه و ساقه مغز تقسیم می‌شود.

مخ

«مخ» (Cerebrum) بزرگترین قسمت مغز است و مخ از دو نیمکره تشکیل شده است که در تصاویر این دو نیمکره به وضوح دیده می‌شوند. نیمکره‌های مخ از نظر اندازه با هم برابر هستند. نیمکره راست مسئول مهارت‌های هنری است و نیمکره چپ توانایی تفکر و استدلال را تقویت می‌کند. همچنین هر نیمکره دارای چهار لوب است. لوب‌های مخ شامل موارد زیر هستند:

• لوب آهیانه (Parietal Lobe)
• لوب پیشانی یا قدامی (Frontal Lobe)
• لوب گیجگاهی (Temporal Lobe)
• لوب پس سری (Occipital Lobe)
• هر کدام از لوب‌های مخ دارای عملکرد‌های متمایز هستند که در کنترل تکانه، حل مسئله، درک بصری، شنوایی، زبان و گفتار نقش دارند. علاوه بر این هر کدام از لوب‌های مخ مسئول یکی از حواس هستند: لوب آهیانه مسئول حس لامسه است، لوب پیشانی حس بویایی را ایجاد می‌کند، لوب گیجگاهی محل پردازش حواس شنوایی است و لوب پس سری عملکرد حس بینایی را بر عهده دارد.

مخچه

«مخچه» (Cerebellum) بخش کوچکی از مغز است که در قسمت عقبی جمجمه و پس سر قرار دارد و در ایجاد تعادل حرکتی بدن نقش دارد. این بخش مسئول حرکات ارادی بدن نیز است.

ساقه مغز

«ساقه مغز» (Brain Stem) نیز بخش انتهایی مغز است که خود شامل مغز میانی، پل مغزی و بصل النخاع است. ساقه مغز، مغز را به نخاع متصل می‌کند. مرکز حرکات غیر ارادی بدن، بخش بصل النخاع ساقه مغز است.

نورون‌ها واحد عملکردی اساسی سیستم عصبی را تشکیل می‌دهند. آن‌ها می‌توانند بر اساس این که آیا اطلاعات را به سمت سیستم عصبی مرکزی حمل می‌کنند یا سیگنال‌‌هایی را از سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌کنند، نورون‌های ورودی یا خروجی باشند. برخی از نورون‌ها، موسوم به «اینترنورون» (Interneurons) برای ادغام اطلاعات از محرک‌های مختلف و ایجاد پاسخی یکپارچه مهم هستند.

ساختار دستگاه عصبی

دستگاه عصبی یک سیستم بسیار پیچیده برای هماهنگی رفتار یک ارگانیسم و کمک به آن در جهت‌یابی و واکنش در محیط خارج است. در ساده‌ترین ارگانیسم‌‌ها، دستگاه عصبی می‌تواند تنها از چند نورون و بدون سیستم عصبی مرکزی تشکیل شود. از سوی دیگر، در انسان با سیستم عصبی بسیار پیچیده، مغز قادر به تفکر پیچیده، منطقی و انتزاعی است و توانایی گفتار و تکلم به زبان‌های مختلف را دارد.

به طور کلی دستگاه عصبی به گونه‌ای سازمان یافته است که محرک‌های ورودی‌‌ محیط (مانند محرک‌های بینایی یا لامسه) از سیستم عصبی محیطی به مغز ارسال می‌شود. در مغز، محرک‌های ورودی به سرعت پردازش می‌شوند و با اعصاب مغزی ارتباط برقرار می‌کنند. سپس، مغز سیگنال‌هایی را به قسمت‌‌های مختلف دیگر بدن ارسال می‌کند.

این‌ سیگنال‌ها می‌توانند سیگنال‌های جسمی‌ باشند و حرکات ارادی را اعمال ‌کنند. اعصابی که سیگنال‌های جسمی یا سوماتیکی را به ماهیچه‌های اسکلتی و ماهیچه زبان منتقل می‌کنند، بخشی از «سیستم عصبی پیکری یا سوماتیک» (Somatic Nervous System) ‌هستند.

از طرف دیگر، سیگنال‌های ارسالی از مغز می‌توانند سیگنال‌‌های خود مختار باشند، که بر روی غدد، عضلات صاف و سایر قسمت‌هایی که عموماً بخشی از پاسخ‌های غیرارادی هستند، عمل می‌کنند. این اعصاب بخشی از «سیستم عصبی خودمختار» (Autonomic Nervous System) هستند. سیستم عصبی خودمختار به سیستم عصبی «سمپاتیک» (Sympathetic Nervous System) و «پاراسمپاتیک» (Parasympathetic Nervous System) تقسیم می‌شود.

کارکرد هماهنگ دو سیستم عصبی سمپاتیک و پاراسمپاتیک موجب حفظ حالت پایدار بدن می‌شوند. سیستم سمپاتیک و پاراسمپاتیک در دو جهت مخالف هم فعالیت می‌کنند، به طوری که سیستم سمپاتیک نقش تحریکی و سیستم پاراسمپاتیک نقش مهاری را در بدن انجام می‌دهند.

بیماری‌‌های دستگاه عصبی

دستگاه عصبی می‌تواند توسط عوامل بیماری‌زا و عفونی مانند باکتری‌‌ها، ویروس‌‌ها، قارچ‌‌ها یا تک یاخته‌‌ها مورد حمله قرار گیرد. عفونت‌های باکتریایی مانند سل یا سفلیس می‌توانند بافت عصبی را به عنوان یک مکان ثانویه عفونت در مراحل پیشرفته بیماری آلوده کنند.

غشاهای مننژ‌یی که سیستم عصبی مرکزی را پوشش می‌دهند، اغلب مستعد ابتلا به عفونت هستند، به ویژه هنگامی ‌که ضربه به سر (ضربه مغزی یا تروما) اجازه می‌دهد تا عوامل بیماری‌زا از اندام‌‌های دیگر، از طریق مایع مغزی نخاعی به این بافت‌‌های ظریف دسترسی پیدا کنند.

سایر اختلالات سیستم عصبی شامل تشکیل لخته‌هایی در شبکه‌‌های عروقی مغز به دلیل سکته مغزی است. سکته مغزی می‌تواند منجر به از بین رفتن عملکرد مغزی در مقیاس بزرگ شده و حتی گاهی موجب فلج کامل می‌شود.

بیماری‌‌های مرتبط با تجمع پروتئین‌‌های مغزی که به صورت نادرست پیچ خورده‌اند، بسیار ناتوان کننده هستند، زیرا در این حالت نورون‌‌ها باید به طور فعال برای ساخت نورون‌‌های بیشتر و ایجاد مدار در مغز استفاده شوند. بسیاری از این بیماری‌‌ها پیش رونده هستند، یعنی علائم با با بالا رفتن سن افزایش می‌یابند. از جمله این بیماری‌ها می‌توان از بیماری آلزایمر و بیماری پارکینسون نام برد.

در برخی از بیماری‌‌های مغزی، یک عامل ژنتیکی مشخص درگیر است، مانند بیماری‌‌ هانتینگتون و برخی از انواع آتاکسی که عوامل ژنتیکی دخیل در بروز آن‌ها شناسایی شده‌اند. در بسیاری از موارد، یک پروتئین واحد وجود دارد که ژن آن به گونه‌ای جهش یافته است که تغییرات در مقیاس بزرگ در توالی DNA در طی سال‌‌های متوالی درون ژن جمع می‌شوند.

به نظر می‌رسد، در بیشتر بیماری‌های عصبی دیگر، عوامل ژنتیکی و محیطی نیز درگیر باشند.

بیماری آلزایمر

علت بیماری آلزایمر هنوز مشخص نیست. کالبد شکافی بیمارانی که در اثر این بیماری جان خود را از دست دادند، اغلب پلاک‌‌های پروتئینی در مغز آن‌ها را نشان می‌دهند. اولین فرضیه درباره علت این بیماری نقص در انتقال دهنده عصبی و تخریب سلول‌های عصبی وابسته به این مولکول است.

نظریه‌‌های دیگر شامل اختلال در عملکرد و سنتز پروتئین‌‌های خاص (پروتئین پیش ساز آمیلوئید و پروتئین تاو) هستند که در فضای خارج سلولی، سلول‌‌های مغز تجمع می‌یابند. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد، خوردن پروتئین‌‌های حیوانی می‌تواند منجر به بروز خود ایمنی در بدن شود که متعاقب آن پلاک‌‌های پروتئینی (پروتئین‌های جمع یافته) را در مغز ایجاد می‌کند.

بیشتر بیماران مبتلا به آلزایمر علائمی نظیر بزرگ شدن بطن مغز و کوچک شدن بافت عصبی فعال در قشر مخ و هیپوکامپ را نشان می‌دهند. به همین دلیل افراد مبتلا به آلزایمر اغلب دچار کاهش تدریجی در عملکرد شناختی، یادگیری، اختلال در حافظه و تنظیمات خلق و خوی می‌شوند. از دست دادن حافظه کوتاه مدت و عدم توانایی در یادگیری مسائل جدید از اولین علائم بیماری آلزایمر است. افراد مبتلا به آلزایمر ممکن است مرتباً جملات و گفته‌های خود را تکرار کنند، زیرا نمی‌توانند گفته‌های قبلی یک مکالمه را به خاطر بسپارند.

با پیشرفت بیماری، آن‌ها ممکن است فقط قادر باشند که قدیمی‌ترین خاطرات خود را به یاد بیاورند. برخی از این بیماران می‌توانند مراقبان خود را بشناسند یا به یاد بیاورند که در کجا زندگی ‌کنند. در این بیماری علاوه بر اختلالات حافظه و یادگیری ممکن است فرد زبان تکلم خود را نیز از یاد برده یا در برخی موارد به پارانویا مبتلا ‌شوند.

بیماری پارکینسون

برخلاف بیماری آلزایمر که بر توانایی‌های شناختی مغز اثر گذار است، پارکینسون بر توانایی‌های شناختی تأثیر زیادی نمی‌گذارد. در حالی که بیماری پارکینسون با از دست رفتن تدریجی توانایی حرکتی که از مهارت‌های حرکتی کوچک شروع می‌شود و تغییر در حفظ وضعیت و تعادل همراه است.

این بیماری معمولاً با بروز لرزه‌های خفیف به خصوص در انگشتان دست یا انگشتان پا مشاهده می‌شود. به تدریج با پیشرفت بیماری، فرد در انجام کار‌های تکراری با دست یا پا‌ها، مانند نوشتن یا راه رفتن، مشکل پیدا می‌کند. انجام حرکات ارادی در این افراد دشوار می‌شود، به ویژه مواردی که به هماهنگی بین اندام‌ها و چشم نیاز دارند.

ناحیه اصلی مغز که تحت تأثیر این بیماری قرار دارد، «توده سیاه» (Substra Nigra) نامیده می‌شود، توده سیاه منطقه‌ای در مغز میانی است که دارای نورون‌های مرتبط با تنظیمات حرکتی بدن هستند. مانند آلزایمر، علت قطعی بیماری پارکینسون نیز مشخص نیست. در حالی که اختلالات ژنتیک ممکن است در بروز این بیماری نقش داشته باشند، آلاینده‌‌های محیط زیست، صدمات مغزی و رژیم غذایی نیز می‌توانند در ایجاد بیماری تأثیر بگذارند.