كيف يعمل الدماغ البشري؟ - علم النفس العصبي - 2025

يعمل الدماغ كوحدة هيكلية ووظيفية تتكون أساسًا من نوعين من الخلايا: الخلايا العصبية والخلايا الدبقية. تشير التقديرات إلى وجود حوالي 100 تريليون خلية عصبية في الجهاز العصبي البشري بأكمله وحوالي 1000 تريليون خلية دبقية (يوجد 10 أضعاف الخلايا الدبقية أكثر من الخلايا العصبية).

تتميز الخلايا العصبية بدرجة عالية من التخصص وتتمثل وظائفها في تلقي المعلومات ومعالجتها ونقلها عبر دوائر وأنظمة مختلفة. تتم عملية نقل المعلومات من خلال المشابك ، والتي يمكن أن تكون كهربائية أو كيميائية.

الخلايا الدبقية ، من ناحية أخرى ، مسؤولة عن تنظيم البيئة الداخلية للدماغ وتسهيل عملية الاتصال العصبي. تم العثور على هذه الخلايا في جميع أنحاء الجهاز العصبي لتشكيل هيكلها وتشارك في عمليات تطوير وتشكيل الدماغ.

في الماضي كان يُعتقد أن الخلايا الدبقية تشكل فقط بنية الجهاز العصبي ، ومن هنا جاءت الأسطورة الشهيرة القائلة بأننا نستخدم 10٪ فقط من أدمغتنا. لكننا نعلم اليوم أنه يؤدي وظائف أكثر تعقيدًا ، على سبيل المثال ، ترتبط بتنظيم جهاز المناعة وعمليات اللدونة الخلوية بعد الإصابة.

بالإضافة إلى ذلك ، فهي ضرورية للخلايا العصبية لتعمل بشكل صحيح ، لأنها تسهل الاتصال العصبي وتلعب دورًا مهمًا في نقل العناصر الغذائية إلى الخلايا العصبية.

كما يمكنك التخمين ، فإن الدماغ البشري معقد بشكل مثير للإعجاب. تشير التقديرات إلى أن دماغ الإنسان البالغ يحتوي على ما بين 100 و 500 تريليون وصلة وأن مجرتنا بها حوالي 100 مليار نجم ، لذلك يمكن استنتاج أن الدماغ البشري أكثر تعقيدًا من المجرة.

كيف يتم نقل المعلومات في الدماغ؟

تتكون وظيفة الدماغ من نقل المعلومات بين الخلايا العصبية ، ويتم هذا النقل من خلال إجراء أكثر أو أقل تعقيدًا يسمى المشبك.

يمكن أن تكون المشابك كهربائية أو كيميائية. تتكون المشابك الكهربائية من انتقال ثنائي الاتجاه للتيار الكهربائي بين خليتين عصبيتين مباشرة ، بينما تتطلب المشابك الكيميائية وسطاء تسمى الناقلات العصبية.

في النهاية ، عندما تتواصل خلية عصبية مع أخرى ، فإنها تفعل ذلك لتنشيطها أو تثبيطها ، فإن التأثيرات النهائية التي يمكن ملاحظتها على السلوك أو على بعض العمليات الفسيولوجية هي نتيجة الإثارة وتثبيط العديد من الخلايا العصبية في جميع أنحاء الدائرة العصبية.

المشابك الكهربائية

المشابك الكهربائية أسرع وأسهل بكثير من المشابك الكيميائية. تم شرحها بطريقة بسيطة ، فهي تتكون من انتقال التيارات المزيلة للاستقطاب بين خليتين عصبيتين متقاربتين تمامًا ، وتقريباً ملتصقتان ببعضهما البعض. عادة لا ينتج عن هذا النوع من المشابك تغيرات طويلة المدى في الخلايا العصبية بعد المشبكية.

تحدث هذه المشابك العصبية في الخلايا العصبية التي لها تقاطع ضيق ، حيث تتلامس الأغشية تقريبًا ، مفصولة بمقدار ضئيل 2-4 نانومتر. المسافة بين الخلايا العصبية صغيرة جدًا لأن خلاياها العصبية يجب أن تتحد معًا من خلال قنوات مصنوعة من بروتينات تسمى connexins.

تسمح القنوات التي تشكلها الـ connexins للداخل من كلا العصبونات بالتواصل. يمكن للجزيئات الصغيرة (أقل من 1 كيلو دالتون) أن تمر عبر هذه المسام ، لذلك ترتبط المشابك الكيميائية بعمليات الاتصال الأيضي ، بالإضافة إلى الاتصالات الكهربائية ، من خلال تبادل الرسل الثاني الذي يتم إنتاجه في المشبك ، مثل إينوزيتول ثلاثي الفوسفات (IP ₃) أو أدينوسين أحادي الفوسفات الدوري (cAMP).

عادة ما يتم عمل المشابك الكهربائية بين الخلايا العصبية من نفس النوع ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا ملاحظة المشابك الكهربائية بين الخلايا العصبية من أنواع مختلفة أو حتى بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية (نوع من الخلايا الدبقية).

تسمح المشابك الكهربائية للخلايا العصبية بالاتصال بسرعة والعديد من الخلايا العصبية بالاتصال بشكل متزامن. بفضل هذه الخصائص ، يمكننا تنفيذ عمليات معقدة تتطلب نقلًا سريعًا للمعلومات ، مثل العمليات الحسية والحركية والمعرفية (الانتباه والذاكرة والتعلم…).

المشابك الكيميائية

تُظهر هذه الصورة المحور العصبي من حيث يتم إطلاق النواقل العصبية باتجاه مستقبلات التغصنات

تحدث المشابك الكيميائية بين الخلايا العصبية المجاورة التي يتصل فيها عنصر قبل المشبكي ، وعادة ما يكون طرفًا محوريًا ، والذي يصدر الإشارة ، وآخر بعد المشبكي ، والذي يقع عادةً في سوما أو في التشعبات ، والتي تستقبل الإشارة. الإشارة.

هذه الخلايا العصبية ليست متصلة ، هناك مسافة 20 نانومتر بينها تسمى الشق المشبكي.

هناك أنواع مختلفة من المشابك الكيميائية اعتمادًا على خصائصها المورفولوجية. وفقًا لـ Gray (1959) ، يمكن تقسيم المشابك الكيميائية إلى مجموعتين.

يمكن تلخيص المشابك الكيميائية ببساطة على النحو التالي:

1. يصل جهد الفعل إلى المحطة المحورية ، وهذا يفتح قنوات أيونات الكالسيوم (Ca ²⁺) ويتم إطلاق تدفق الأيونات إلى الشق المشبكي.
2. يطلق تدفق الأيونات عملية تلتصق فيها الحويصلات المليئة بالناقلات العصبية بالغشاء ما بعد المشبكي وتفتح مسامًا تخرج من خلاله جميع محتوياتها باتجاه الشق المشبكي.
3. ترتبط الناقلات العصبية التي تم إطلاقها بالمستقبل ما بعد المشبكي المخصص لذلك الناقل العصبي.
4. ينظم ارتباط الناقل العصبي بالخلايا العصبية ما بعد المشبكي وظائف العصبون بعد المشبكي.

أنواع المشابك الكيميائية

المشابك الكيميائية من النوع الأول (غير متماثل)

في هذه المشابك ، يتكون المكون قبل المشبكي من أطراف محور عصبي تحتوي على حويصلات مستديرة ويوجد مكون ما بعد المشبكي في التشعبات وهناك كثافة عالية من مستقبلات ما بعد المشبكي.

يعتمد نوع المشبك على الناقلات العصبية المعنية ، لذا فإن الناقلات العصبية المثيرة ، مثل الجلوتامات ، تشارك في النوع الأول من المشابك ، بينما تعمل الناقلات العصبية المثبطة ، مثل GABA ، في النوع الثاني من المشابك.

على الرغم من أن هذا لا يحدث في جميع أنحاء الجهاز العصبي ، في بعض المناطق مثل النخاع الشوكي ، والمادة السوداء ، والعقد القاعدية ، والكوليكليولي ، توجد مشابك GABA-ergic ذات بنية من النوع الأول.

المشابك الكيميائية من النوع الثاني (متماثل)

في هذه المشابك ، يتكون المكون قبل المشبكي من أطراف محورية تحتوي على حويصلات بيضاوية ويمكن العثور على مكون ما بعد المشبكي في كل من سوما وفي التشعبات وهناك كثافة أقل لمستقبلات ما بعد المشبكية من النوع الأول من المشابك.

الاختلافات الأخرى في هذا النوع من المشبك فيما يتعلق بالنوع الأول هي أن الشق المشبكي أضيق (حوالي 12 نانومتر تقريبًا).

هناك طريقة أخرى لتصنيف نقاط الاشتباك العصبي وهي وفقًا لمكونات ما قبل المشبكي وما بعد المشبكي التي تشكلها. على سبيل المثال ، إذا كان المكون قبل المشبكي عبارة عن محور عصبي والمكون ما بعد المشبكي عبارة عن تغصن ، يطلق عليهم اسم المشابك العصبية المحورية. وبهذه الطريقة يمكننا أن نجد المشابك العصبية المحورية ، والمحورية ، والتشجيرية ، والتشجيرية…

نوع المشابك الذي يحدث بشكل متكرر في الجهاز العصبي المركزي هو النوع المحوري الأول (غير المتماثل). تشير التقديرات إلى أن ما بين 75-95٪ من نقاط الاشتباك العصبي في القشرة الدماغية هي من النوع الأول ، بينما ما بين 5 و 25٪ فقط من المشابك من النوع الثاني.

النواقل العصبية والمعدلات العصبية

يشمل مفهوم الناقل العصبي جميع المواد التي يتم إطلاقها في المشبك الكيميائي والتي تسمح بالاتصال العصبي. تستوفي الناقلات العصبية المعايير التالية:

• يتم تصنيعها داخل الخلايا العصبية وهي موجودة في محطات محور عصبي.
• عندما يتم إطلاق كمية كافية من الناقل العصبي ، فإنه يمارس تأثيره على الخلايا العصبية المجاورة.
• عندما ينتهون من مهمتهم ، يتم القضاء عليهم من خلال آليات التدهور أو التعطيل أو إعادة الامتصاص.

المُعدِّلات العصبية عبارة عن مواد تُكمِّل أفعال النواقل العصبية عن طريق زيادة أو تقليل تأثيرها. يفعلون ذلك عن طريق الارتباط بمواقع محددة داخل مستقبلات ما بعد المشبكي.

هناك أنواع عديدة من النواقل العصبية ، ومن أهمها:

• الأحماض الأمينية ، والتي يمكن أن تكون مثيرة ، مثل الجلوتامات ، أو مثبطات ، مثل حمض بيتا-أمينوبوتيريك ، المعروف باسم GABA.
• أستيل كولين.
• كاتيكولاميدات ، مثل الدوبامين أو النوربينفرين
• الإندولامين ، مثل السيروتونين.
• نيوروببتيدات.

المراجع

1. García، R.، Núñez، Santín، L.، Redolar، D.، & Valero، A. (2014). الخلايا العصبية والتواصل العصبي. في د. ريدولار ، علم الأعصاب الإدراكي (ص 27-66). مدريد: Panamerican Medical.
2. غاري ، إي (1959). تشابك محوري جسدي ومحوري شجيري للقشرة الدماغية: دراسة بالمجهر الإلكتروني. عنات ، 93 ، 420-433.
3. باسانتس ، هـ. (الثانية). كيف يعمل الدماغ؟ المبادئ العامة. تم الاسترجاع في 1 يوليو 2016 ، من Science for all.