المشبك العصبي مكون أساسي في الجهاز العصبي، إذ يُمكّن من التواصل بين الخلايا العصبية. في هذه العملية، تنتقل المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى عبر إشارات كهربائية وكيميائية. بنية المشبك معقدة، وتتضمن وجود نهايات محورية، وحويصلات مشبكية، ونواقل عصبية، ومستقبلات ما بعد المشبك. هناك أنواع مختلفة من المشابك، مثل المشابك المثيرة والمثبطة، والتي تلعب أدوارًا محددة في نقل المعلومات في الدماغ. يُعدّ عمل المشبك العصبي أساسيًا لعمليات مثل التعلم والذاكرة والتنسيق الحركي وغيرها من الوظائف الإدراكية.
ما هي الطرق المختلفة التي ترتبط بها الخلايا العصبية في الجهاز العصبي؟
المشابك العصبية هي وصلات متخصصة بين الخلايا العصبية في الجهاز العصبي، تُمكّن من نقل الإشارات الكهربائية والكيميائية. هناك أنواع مختلفة من الوصلات بين الخلايا العصبية، والتي يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع رئيسية: المشابك المحورية الشجيرية، والمشابك المحورية الجسمية، والمشابك المحورية المحورية.
المشابك المحورية التغصنية هي تلك التي يتصل فيها محور خلية عصبية بتغصن خلية عصبية أخرى. هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا للمشابك في الجهاز العصبي، وهو مسؤول عن نقل المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى. تحدث المشابك المحورية الجسدية عندما يتصل محور خلية عصبية واحدة مباشرةً بجسم خلية عصبية أخرى. تُعد هذه المشابك مهمة لتنظيم النشاط العصبي ودمج الإشارات من مصادر مختلفة.
وأخيرًا، المشابك المحورية المحورية هي تلك التي يتصل فيها محور خلية عصبية بمحور خلية عصبية أخرى. هذه المشابك أقل شيوعًا، لكنها تلعب دورًا هامًا في تعديل النشاط العصبي وتنظيم تدفق المعلومات داخل الجهاز العصبي.
كل نوع من المشابك العصبية لديه وظائف محددة ويساهم في تعقيد وفعالية الجهاز العصبي.
فهم كيفية عمل المشابك العصبية في 15 كلمة.
المشبك العصبي هو الرابط بين الخلايا العصبية، حيث يتم نقل المعلومات الكيميائية والكهربائية.
يتم إطلاق النواقل العصبية في الشق المشبكي وترتبط بالمستقبلات الموجودة على الغشاء بعد المشبكي.
يؤدي هذا إلى توليد جهد ما بعد المشبكي الذي يمكن أن يكون مثيرًا أو مثبطًا، مما يؤثر على نقل النبضة العصبية.
توجد أنواع مختلفة من المشابك العصبية، مثل المشابك المثيرة والمشابك المثبطة ، والتي تؤدي وظائف محددة في الجهاز العصبي.
إن فهم كيفية عمل المشابك العصبية أمر ضروري لفهم كيفية معالجة دماغنا للمعلومات.
فهم كيفية عمل المشبك العصبي وأهميته في الجهاز العصبي.
المشبك العصبي بنية أساسية في عمل الجهاز العصبي، وهو مسؤول عن نقل المعلومات بين الخلايا العصبية. وهو ضروري للتواصل بين الخلايا العصبية وتنسيق أنشطة الدماغ والجسم.
في المشبك العصبي، يحدث التواصل عبر النواقل العصبية، وهي مواد كيميائية تُطلقها خلية عصبية وتمتصها خلية أخرى. تُطلق هذه النواقل العصبية من حويصلات مشبكية تقع في نهاية محور الخلية العصبية الناقلة، وترتبط بمستقبلات على غشاء الخلية العصبية المستقبلة، مما يُطلق نبضة عصبية.
توجد نوعان رئيسيان من المشابك العصبية: الكهربائية والكيميائية. في المشابك الكهربائية، يتم التواصل عبر مرور الأيونات مباشرةً بين الخلايا العصبية، مما يسمح بنقل أسرع للنبضات العصبية. أما في المشابك الكيميائية، فيتم التواصل عبر النواقل العصبية، مما يتيح تعديلًا وتحكمًا أكبر في الإشارة المنقولة.
للمشابك العصبية أهمية بالغة في عمل الجهاز العصبي، إذ تُمكّن من دمج المعلومات الحسية، وتنسيق حركات العضلات، وتنظيم الوظائف الحيوية كالتنفس والدورة الدموية. كما تُشارك في العمليات المعرفية كالذاكرة والتعلم والعواطف.
إن أدائه السليم ضروري للحفاظ على التوازن الداخلي وصحة الفرد.
استكشاف الهياكل المشاركة في نقل الإشارات بين الخلايا العصبية: أجزاء المشبك.
المشبك العصبي هو البنية المسؤولة عن نقل الإشارات بين الخلايا العصبية، مما يُمكّن من التواصل داخل الجهاز العصبي. يتكون من عدة أجزاء تؤدي وظائف محددة خلال هذه العملية.
أحد الأجزاء الرئيسية للمشبك العصبي هو الطرف المحوري، الذي يُطلق النواقل العصبية في الفراغ المشبكي. هذه النواقل العصبية هي مواد كيميائية تنقل الإشارات من خلية عصبية إلى أخرى. ومن الأجزاء المهمة الأخرى الشق المشبكي، وهو الفراغ بين الطرف المحوري والغشاء ما بعد المشبكي.
يحتوي الغشاء ما بعد المشبكي على مستقبلات محددة للناقلات العصبية، والتي ترتبط بها وتُحفز استجابة في الخلية العصبية ما بعد المشبكي. قد تشمل هذه الاستجابة فتح قنوات أيونية، وتغيير جهد فعل الخلية العصبية، ونشر الإشارة.
هناك أنواع مختلفة من المشابك العصبية، منها المشابك الكهربائية والمشابك الكيميائية. في المشابك الكهربائية، تتصل الخلايا العصبية عبر فجوات تسمح بمرور الأيونات بينها مباشرةً. أما في المشابك الكيميائية، فيتم التواصل عبر النواقل العصبية.
إن فهم كيفية عمل هذه الهياكل أمر ضروري لفهم كيفية معالجة الدماغ للمعلومات والتحكم في وظائف الجسم.
المشبك العصبي: البنية والأنواع وكيفية عمله
المشبك العصبي هو اتحاد النهايات العصبية لعصبونين لنقل المعلومات. في هذا السياق، يرسل أحد العصبونين الرسالة، بينما يستقبلها جزء من العصبون الآخر.
وهكذا، يحدث التواصل عادةً في اتجاه واحد: من الطرف الطرفي لخلية عصبية أو خلية إلى غشاء خلية أخرى، مع وجود بعض الاستثناءات. تستطيع خلية عصبية واحدة استقبال معلومات من مئات الخلايا العصبية.
يستقبل كل عصبون معلومات من الأزرار الطرفية للخلايا العصبية الأخرى، وبدورها تتشابك الأزرار الطرفية للأخيرة مع الخلايا العصبية الأخرى.
المفاهيم الرئيسية
يُعرَّف الزر الطرفي بأنه سماكة صغيرة في نهاية المحور العصبي، تُرسل المعلومات إلى المشبك. والمحور العصبي هو نوع من "الكابلات" الطويلة والرفيعة التي تنقل الرسائل من نواة الخلية العصبية إلى زرها الطرفي.
يمكن للأزرار الطرفية للخلايا العصبية أن تتشابك مع غشاء الجسم العصبي أو التشعبات.
يحتوي جسم الخلية، أو جسم العصبون، على نواة العصبون؛ وله آليات تُمكّن الخلية من الحفاظ على نفسها. في المقابل، تُعدّ التغصنات فروعًا شجرية للعصبونات تمتد من جسم الخلية.
عندما ينتقل جهد الفعل عبر محور الخلية العصبية، تُطلق الأزرار الطرفية مواد كيميائية. يمكن لهذه المواد الكيميائية أن تُثير أو تُثبّط الخلايا العصبية التي تتصل بها. في النهاية، تُؤدّي تأثيرات هذه المشابك العصبية إلى سلوكنا.
جهد الفعل هو نتاج عمليات التواصل داخل الخلية العصبية. مجموعة من التغيرات في غشاء المحور العصبي تُسبب إطلاق مواد كيميائية أو نواقل عصبية.
تقوم الخلايا العصبية بتبادل النواقل العصبية عند نقاط الاشتباك العصبي الخاصة بها كوسيلة لإرسال المعلومات فيما بينها.
بنية المشبك العصبي
تتواصل الخلايا العصبية عبر المشابك العصبية، وتُنقل الرسائل عبر إطلاق النواقل العصبية. تنتشر هذه المواد الكيميائية في الفراغ السائل بين الأزرار الطرفية والأغشية التي تُنشئ المشابك العصبية.
العصب قبل المشبكي
تسمى الخلية العصبية التي تطلق النواقل العصبية من خلال زرها الطرفي بالخلية العصبية قبل المشبكية، في حين تسمى الخلية التي تتلقى المعلومات بالخلية العصبية بعد المشبكية.
عندما يقوم الأخير بالتقاط النواقل العصبية، يتم إنتاج ما يسمى بالإمكانات المشبكية - أي التغيرات في إمكانات الغشاء العصبي ما بعد المشبكي.
للتواصل، يجب على الخلايا إفراز مواد كيميائية (نواقل عصبية) تلتقطها مستقبلات متخصصة. تتكون هذه المستقبلات من جزيئات بروتينية متخصصة.
يتم التمييز بين هذه الظواهر ببساطة من خلال المسافة بين الخلية العصبية التي تطلق المادة والمستقبلات التي تلتقطها.
العصبون ما بعد المشبك
وهكذا، تُطلق النواقل العصبية من خلال الأزرار الطرفية للخلية العصبية قبل المشبكية، وتكتشفها مستقبلات تقع على غشاء الخلية العصبية بعد المشبكية. ويجب أن تكون كلتا الخليتين على مسافة قصيرة ليحدث هذا النقل.
الفضاء المشبكي
ومع ذلك، وخلافًا لما قد يظنه البعض، فإن الخلايا العصبية التي تُنتج المشابك الكيميائية ليست متصلة ماديًا. في الواقع، يوجد بينها فراغ يُعرف بالفضاء المشبكي أو الشق المشبكي.
يبدو أن هذه الفجوة تختلف من مشبك عصبي إلى آخر، لكن عرضها عادةً حوالي ٢٠ نانومترًا. تحافظ شبكة من الخيوط في الشق المشبكي على محاذاة الخلايا العصبية قبل المشبكية وبعدها.
إمكانات الفعل
لكي يكون هناك تبادل للمعلومات بين خليتين عصبيتين أو تشابكات عصبية، يجب أن يكون هناك أولاً جهد فعل.
تحدث هذه الظاهرة في الخلية العصبية التي تُرسل الإشارات. يمتلك غشاء هذه الخلية شحنة كهربائية. في الواقع، تمتلك أغشية جميع خلايا أجسامنا شحنة كهربائية، لكن المحاور العصبية فقط هي القادرة على إحداث جهد فعل.
يُطلق على الفرق بين الجهد الكهربائي داخل الخلية العصبية وخارجها اسم جهد الغشاء.
تتم هذه التغيرات الكهربائية بين داخل وخارج الخلية العصبية من خلال تركيزات الأيونات الموجودة، مثل الصوديوم والبوتاسيوم.
عندما يحدث انعكاس سريع جدًا لجهد الغشاء، يتولد جهد فعل. يتكون هذا الجهد من نبضة كهربائية قصيرة ينقلها المحور العصبي من جسم الخلية العصبية أو نواة الخلية إلى الأطراف.
تجدر الإشارة إلى أن جهد الغشاء يجب أن يتجاوز عتبة إثارة معينة ليحدث جهد الفعل. تُترجم هذه النبضة الكهربائية إلى إشارات كيميائية تُطلق عبر الزر الطرفي.
كيف يعمل المشبك العصبي؟
تحتوي الخلايا العصبية على أكياس تُسمى الحويصلات المشبكية، والتي قد تكون كبيرة أو صغيرة. تحتوي جميع الأزرار الطرفية على حويصلات صغيرة تحمل جزيئات النواقل العصبية.
تُنتَج الحويصلات بواسطة آلية موجودة في جسم الخلية تُسمى جهاز جولجي. ثم تُنقل إلى البرعم الطرفي. ومع ذلك، يُمكن إنتاجها أيضًا في البرعم الطرفي من مواد مُعاد تدويرها.
عندما يُرسَل جهد فعل على طول المحور العصبي، تُستثار الخلية. ونتيجةً لذلك، تنفتح قنوات الكالسيوم في الخلية العصبية، مما يسمح لأيونات الكالسيوم بالدخول.
ترتبط هذه الأيونات بجزيئات غشاء الحويصلات المشبكية الموجودة في الزر الطرفي. ينكسر هذا الغشاء ويندمج مع غشاء الزر الطرفي، مما يؤدي إلى إطلاق الناقل العصبي في الفراغ المشبكي.
يقوم سيتوبلازم الخلية بالتقاط أجزاء الغشاء المتبقية ويحملها إلى الصهاريج، حيث يتم إعادة تدويرها، مما يؤدي إلى إنشاء حويصلات مشبكية جديدة.
تحتوي الخلية العصبية ما بعد المشبكية على مستقبلات تلتقط المواد في الفراغ المشبكي. تُعرف هذه المستقبلات باسم مستقبلات ما بعد المشبك، وعند تنشيطها، تفتح قنوات أيونية.
عندما تُفتح هذه القنوات، تدخل مواد معينة إلى الخلية العصبية، مُسببةً جهدًا ما بعد مشبكيًا. قد يكون لهذا تأثيرٌ مُثير أو مُثبِّط على الخلية، وذلك حسب نوع القناة الأيونية المفتوحة.
في العادة، تحدث الإمكانات ما بعد المشبكية المثيرة عندما يدخل الصوديوم إلى الخلية العصبية، في حين يتم إنتاج الإمكانات ما بعد المشبكية المثبطة عن طريق إطلاق البوتاسيوم أو دخول الكلوريد.
يُسبب دخول الكالسيوم إلى الخلية العصبية جهدًا ما بعد مشبكيًا مثيرًا، ولكنه يُنشّط أيضًا إنزيمات متخصصة تُحدث تغيرات فسيولوجية في الخلية. على سبيل المثال، يُحفّز نزوح الحويصلات المشبكية وإطلاق النواقل العصبية.
كما أنه يسهل التغيرات البنيوية في الخلية العصبية بعد التعلم.
نهاية المشبك
تكون الإمكانات ما بعد المشبكية قصيرة جدًا بشكل عام وتنتهي بآليات خاصة.
أحد هذه العمليات هو تثبيط الأستيل كولين بواسطة إنزيم يُسمى أستيل كولينستراز. تُزال جزيئات النواقل العصبية من الحيز المشبكي عن طريق إعادة الامتصاص أو إعادة الامتصاص بواسطة النواقل الموجودة في الغشاء قبل المشبكي.
وهكذا، فإن الخلايا العصبية قبل المشبكية وبعد المشبكية تحتوي على مستقبلات تلتقط وجود المواد الكيميائية حولها.
هناك مستقبلات ما قبل المشبكية تسمى المستقبلات الذاتية التي تتحكم في كمية الناقل العصبي الذي تطلقه الخلية العصبية أو تصنعه.
أنواع المشابك العصبية
المشابك الكهربائية
يحدث النقل العصبي الكهربائي داخلهما. تتصل الخليتان فيزيائيًا عبر هياكل بروتينية تُعرف باسم الوصلات الفجوية.
تسمح هذه البُنى للتغيرات في الخواص الكهربائية لخلية عصبية واحدة بالتأثير مباشرةً على الأخرى، والعكس صحيح. بهذه الطريقة، تتصرف الخليتان العصبيتان كما لو كانتا خلية واحدة.
المشابك الكيميائية
يحدث النقل العصبي الكيميائي في هذه الخلايا العصبية. يفصل الفراغ المشبكي الخلايا العصبية قبل المشبكية عن الخلايا العصبية بعد المشبكية. يُحفّز جهد الفعل في الخلية العصبية قبل المشبكية إطلاق النواقل العصبية.
تصل هذه المواد إلى الشق المشبكي، مما يجعلها قادرة على التأثير على الخلايا العصبية ما بعد المشبكية. في الفيديو التالي، وإن كان باللغة الإنجليزية، يمكنك مشاهدة كيفية عمل المشبك الكيميائي.
المشابك المثيرة
من الأمثلة على المشابك العصبية المُثيرة رد فعل الانسحاب عند الاحتراق. تكتشف الخلية العصبية الحسية الجسم الساخن بتحفيز شُعباته.
ترسل هذه الخلية العصبية رسائل عبر محورها العصبي إلى أزرارها الطرفية الموجودة في النخاع الشوكي. تُطلق هذه الأزرار مواد كيميائية تُعرف باسم النواقل العصبية، والتي تُثير الخلية العصبية التي تُزامن معها، وتحديدًا خلية عصبية وسيطة (التي تتوسط بين الخلايا العصبية الحسية والحركية).
سيؤدي هذا إلى إرسال الخلية العصبية المتوسطة معلومات عبر محورها العصبي. وبدورها، تُفرز الأزرار الطرفية للخلية العصبية المتوسطة نواقل عصبية تُثير الخلية العصبية الحركية.
يرسل هذا النوع من الخلايا العصبية رسائل على طول محورها العصبي، الذي يربط العصب بالعضلة المستهدفة. بمجرد إطلاق النواقل العصبية من خلال الأزرار الطرفية للخلية العصبية الحركية، تنقبض خلايا العضلات للابتعاد عن الجسم الساخن.
المشابك المثبطة
هذا النوع من التشابك العصبي أكثر تعقيدًا بعض الشيء. يمكن توضيح ذلك في المثال التالي: تخيّل أنك تُخرج صينية ساخنة جدًا من الفرن. تستخدم قفازات الفرن لتجنب حرق نفسك، لكنها رقيقة بعض الشيء، وتبدأ الحرارة بالتأثير عليها بشدة. بدلًا من رمي الصينية على الأرض، حاول تحمّل بعض الحرارة حتى تستقر على سطح ما.
إن انسحاب أجسامنا من مُحفِّز مؤلم يدفعنا إلى إطلاقه، لكننا نتحكَّم في هذا الدافع. كيف تحدث هذه الظاهرة؟
يُستشعر بحرارة الصينية، مما يزيد من نشاط المشابك العصبية المُثيرة في الخلايا العصبية الحركية (كما هو موضح في القسم السابق). ومع ذلك، يُقابل هذا الإثارة تثبيطٌ من بنية أخرى: دماغنا.
هذا يُرسل معلومات تُشير إلى أن ترك الصينية قد يُسبب كارثة. لذلك، تُرسل رسائل إلى الحبل الشوكي تمنع منعكس الانسحاب.
لتحقيق ذلك، يصل محور عصبي من خلية عصبية دماغية إلى النخاع الشوكي، حيث تتشابك أزراره الطرفية مع خلية عصبية داخلية مثبطة. تفرز هذه الخلية ناقلًا عصبيًا مثبطًا يقلل من نشاط الخلايا العصبية الحركية، مما يعيق منعكس الانسحاب.
الأهم من ذلك، أن هذه مجرد أمثلة. العمليات في الواقع أكثر تعقيدًا (وخاصةً المثبطة)، إذ تشمل آلاف الخلايا العصبية.
فئات المشابك العصبية حسب مواقع حدوثها
– المشابك المحورية الشجيرية: في هذا النوع، يتصل الزر الطرفي بسطح الشجيرة. أو، مع الأشواك الشجيرية، وهي انتفاخات صغيرة تقع على الشجيرات في بعض أنواع الخلايا العصبية.
– المشابك المحورية الجسدية: في هذه المشابك، يتزامن الزر الطرفي مع جسم الخلية أو نواة العصبون.
– المشابك المحورية المحورية : يتصل الزر الطرفي للخلية قبل المشبكية بمحور الخلية بعد المشبكية. يختلف هذا النوع من المشابك عن النوعين الآخرين، إذ تتمثل وظيفته في تقليل أو زيادة كمية الناقل العصبي المُفرز من الزر الطرفي، وبالتالي يُحفز أو يُثبط نشاط العصبون قبل المشبكي.
تم العثور أيضًا على المشابك العصبية الشجرية، لكن دورها الدقيق في الاتصال العصبي غير معروف حاليًا.
المواد التي يتم إطلاقها في المشبك العصبي
أثناء التواصل العصبي، لا يقتصر إطلاق النواقل العصبية، مثل السيروتونين والأستيل كولين والدوبامين والنورإبينفرين، على ذلك، بل يُمكن أيضًا إطلاق مواد كيميائية أخرى، مثل مُعدّلات الأعصاب.
سُميت بهذا الاسم لأنها تُنظّم نشاط العديد من الخلايا العصبية في منطقة مُحدّدة من الدماغ. تُفرز بكميات أكبر وتقطع مسافات أطول، وتنتشر على نطاق أوسع من النواقل العصبية.
نوع آخر من المواد هو الهرمونات. تُفرز هذه الهرمونات من خلايا الغدد الصماء الموجودة في أجزاء مختلفة من الجسم، مثل المعدة والأمعاء والكلى والدماغ.
تُطلق الهرمونات في السائل خارج الخلايا، ثم تلتقطها الشعيرات الدموية. ثم تنتشر في جميع أنحاء الجسم عبر مجرى الدم. ترتبط هذه المواد بالخلايا العصبية التي تمتلك مستقبلات خاصة لالتقاطها.
وهكذا، يمكن للهرمونات أن تؤثر على السلوك من خلال تغيير نشاط الخلايا العصبية التي تستقبلها. على سبيل المثال، يبدو أن هرمون التستوستيرون يزيد من العدوانية لدى معظم الثدييات.
المراجع
- كارلسون، ن.ر. (2006). فسيولوجيا السلوك، الطبعة الثامنة. مدريد: بيرسون. ص. 8-32.
- كوان، و. م.، سودهوف، ت.، وستيفنز، س. ف. (2001). المشابك العصبية. بالتيمور، ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز.
- المشبك الكهربائي. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع في 28 فبراير 2017، من الجامعة البابوية الكاثوليكية في تشيلي: 7.uc.cl.
- ستافلبيم، ر. (بدون تاريخ). العصبونات، المشابك العصبية، جهد الفعل، والانتقال العصبي. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2017، من CCSI: mind.ilstu.edu.
- نيكولز، جيه جي، مارتن، آر، فوكس، بي إيه، والاس، بي جي (2001). من العصبون إلى الدماغ، الطبعة الرابعة. سندرلاند، ماساتشوستس: سيناور.
- المشبك العصبي (بدون تاريخ). تم الاسترجاع في ٢٨ فبراير ٢٠١٧ من جامعة واشنطن: faculty.washington.edu.