فیزیولوژی نورون و سیناپس

سلولهای سیستم اعصاب انسان و ارتباط آنها با هم

واحد زیر بنایی دستگاه عصبی یاخته تخصص یافته‌ای است به نام نورون (neuron) که تکانه‌ها یا پیامهای عصبی را به سایر نورونها،غدد و ماهیچه‌ها می‌رساند و خاصیت گرفتن پیام، هدایت و انتقال اطلاعات عصبی را دارا  هستند.

از تنه یاخته‌ها شاخه‌های کوتاهی به نام دندریت (از کلمه یونانی dendron به معنای درخت) منشعب می‌شوند. دندریتها و تنه از نورونهای مجاور خود تکانه‌های عصبی دریافت می‌کنند. این پیامها به نوبه خود از طریق زایده یاخته‌ای بلند و باریک و لوله شکلی به نام آکسون (Axon) به سایر نورونها (یا به ماهیچه‌ها و غدد) انتقال می‌یابند. آکسون در انتهای خود شاخه شاخه می‌شود که در انتهای هریک برآمدگیهای کوچکی است به نام پایانه‌های سیناپسی.%d9%86%d9%88%d8%b1%d9%88%d9%86

پایانه سیناپسی در واقع تماس با نورون تحریک کننده‌اش ندارد، بلکه بین پایانه سیناپسی و تنه یاخته یا دندریت نورون گیرنده فاصله کوتاهی است. این پیوندگاه را سیناپس (synapse) و فاصله یاد شده (حدود ۱۰۰-۳۰۰ انگستروم) را شکاف سیناپسی می‌نامند. وقتی تکانه عصبی آکسون را می‌پیماید و به پایانه می‌رسد، موجب رها شدن ماده‌ای شیمیایی به نام پیک عصبی (neurotransmitter) می‌شود. پیک عصبی در شکاف سیناپسی پراکنده شده و نورون بعدی را تحریک می‌کند.

اطلاعات در طول نورون به شکل تکانه عصبی به نام پتانسیل عمل حرکت می‌کند وآن عبارت است از تکانه‌ای شیمیایی ـ الکتریکی که از مناطق دندریتی به سوی انتهای آکسون حرکت می‌کند. شکل‌گیری پیام عصبی در دستگاه عصبی با مصرف انرژی همراه است. انرژی مصرفی در سیستم عصبی از طریق مصرف گلوکز و اکسیژن تامین می‌شود.

هر پتانسیل عمل حاصل رفت و آمد مولکولهای دارای بار الکتریکی (یون) به درون و بیرون نورون است. غشای یاخته عصبی نیمه‌تراواست به این معنا که بعضی مواد شیمیایی به سادگی از آن عبور می‌کنند و عبور بعضی دیگر مستلزم باز شدن مجراهای معینی است. این مجراهای یونی همان مولکولهای پروتئینی حلقوی است که منافذ غشای نورون را می‌سازد. این ساختارهای پروتئینی از راه باز و بسته کردن منافذ به تنظیم مبادله یونهای دارای بار الکتریکی نظیر سدیم (na+) ،پتاسیم(k+) ،کلسیم(ca++) و یا کلر(cl) می‌پردازد. هر مجرای یونی بصورت انتخابی عمل می‌کند و معمولا فقط به یون معینی اجازه عبور می‌دهد.

وقتی نورون تبادل اطلاعات نکند، آن را نورون آرام(resting) می‌نامند. در دوره آرامش نورون، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو سوی غشاء در حد ۷۰ میلی ولت است و یونهای Na+ به مقدار زیاد در خارج سلول پراکنده‌اند و تا زمانی که یاخته تحریک نشود، تغییری در غلظت آن مشاهده نمی‌گردد.

تبادل ۲ یون Na+ و k+ به داخل و خارج سلول منجر به ایجاد تغییرات بار الکتریکی در سلول می‌شود. هر بار که نورون تحریک شود، اختلاف ولتاژ دو سوی غشای آن کاهش می‌یابد. به این معنا که مجراهای Na+ در نقطه تحریک برای مدت کوتاهی باز شده و یونهای سدیم به درون یاخته می‌ریزد. در مقابل هر ۳ یون سدیم ورودی ۲ یون پتاسیم خارج می‌شود. نام این فرایند ناقطبی شدن است. در این شرایط بار الکتریکی درون یاخته نسبت به بیرون آن مثبت می‌شود. اختلاف پتانسیل الکتریکی که در این حالت میان سطح داخلی و خارجی غشاء سلول به وجود می‌آید را پتانسیل کار می‌گویند. مجراهای Na+ مجاور، این کاهش ولتاژ را در می‌یابد و باز می‌شود و در نتیجه منطقه مجاور هم ناقطبی می‌شود و این فرایند در طول آکسون تکرار می‌شود و تکانه عصبی را شکل می‌دهد و در نهایت به سلول یا عضو عمل کننده می‌رسد. همین که تکانه عصبی از نقطه‌ای می‌گذرد مجرا های Na+ بسته می‌شود و غشا به حالت آرامش برمی‌گردد.

اگر تعداد تحریکات وارد شده در زمان کوتاهی زیاد باشد، مقدار زیادی از انتقال دهنده‌های شیمیایی در فضای سیناپسی مصرف می‌شوند و نورونهای پیش‌سیناپسی زمان کافی برای تولید مجدد انتقال دهنده‌های شیمیایی را نخواهند داشت. در این حالت پدیده‌ای به نام خستگی سیناپسی روی می‌دهد و هیچ گونه پیام عصبی انتقال نمی‌یابد. انتقال دهنده‌های شیمیایی دستگاه عصبی از ترکیبات یا از مشتقات اسید آمینه هستند که مهمترین آنها عبارتند از: استیل کولین، سروتونین، دوپامین و… .

سرنوشت انتقال دهنده‌های عصبی پس از تحریک غشای پس‌سیناپسی به یکی از دو شکل زیر خاتمه می‌یابد، یا تحت تاثیر آنزیمهایی که از پایانه سیناپسی ترشح می‌شود تجزیه و یا توسط پایانه سیناپسی مجددا ذخیره می‌شود. اگر هیچ یک از این دو کار اتفاق نیافتد و انتقال دهنده‌های عصبی در محل باقی بماند و تا مدتها به وارد کردن تحریک به نورون پس‌سیناپسی ادامه دهند، اختلالات شدیدی در موجود زنده ایجاد خواهد کرد که می‌توانند بر رفتار، ادراک، تفکر و سایر فعالیتهای بیولوژیکی انسان تاثیر زیادی داشته باشد. بیماریهایی نظیر میاستنی گراو (Myasthenia Gravis) و اسکیزوفرنی (Schizophrenia) در نتیجه این اتفاق در بدن رخ می‌دهد.

گردآورنده: هما نورانی ناطور

دانشجوی کارشناسی روانشناسی عمومی


منابع

اتینکسون، ریتا ال، و دیگران. زمینه روانشناسی هیلگارد. براهنی، محمد نقی، و دیگران. تهران: رشد، ۱۳۹۳

ابراهیمی، محمد علی. فیزیولوژی اعصاب و غدد. تهران: دانشگاه پیام نور، ۱۳۸۷