دستگاه عصبی یکی از دستگاه‌های بدن است که در حین بررسی حیوانات مختلف متوجه تنوع آن از لحاظ ساختار و پیچیدگی اجزای مختلف آن می‌شویم. مهره‌داران دارای دستگاه عصبی پیچیده‌تر و متمرکزتری نسبت به جانوران بی‌مهره هستند. دستگاه عصبی مهره داران به آن‌ها این امکان را می‌دهد که محرک‌ها را حس کرده و پس از پردازش آن‌ها، پاسخ‌هایی مناسب به هر محرک بیرونی یا درونی بدهند. به منظور انجام چنین فعالیت پیچیده‌ای دستگاه عصبی مهره داران از بخش‌های متفاوتی تشکیل شده است که در این مطلب از مجله فرادرس ضمن شناخت هر بخش، با سلول‌های سازنده دستگاه عصبی نیز آشنا می‌شویم. در ادامه به سراغ نحوه تشکیل دستگاه عصبی مهره داران در دوران جنینی نیز خواهیم رفت تا با شباهت‌‌هایی که بین دستگاه عصبی مهره داران مختلف در دوران جنینی وجود دارد آشنا شویم.

فهرست مطالب این نوشته
997696

دستگاه عصبی مهره داران

ساختار و پیچیدگی دستگاه عصبی یکی از وجوه تمایز حیوانات مختلف است. در مقایسه با بی‌مهرگان، دستگاه عصبی مهره‌داران دارای سه ویژگی زیر است.

  • پیچیده‌تر
  • متمرکزتر
  • تخصص‌ یافته‌تر

همان‌طور که تفاوت‌های زیادی بین دستگاه عصبی بی‌مهره‌های مختلف وجود دارد، در بین انواع گونه‌های مهره‌داران نیز طیف پیچیدگی دستگاه عصبی گسترده است و همین موضوع باعث تنوع در دستگاه عصبی مهره‌داران مختلف شده است. از لحاظ ساختاری بنیان دستگاه عصبی مهره داران مشابه است و از دو بخشی که در ادامه نام می‌بریم، تشکیل شده است.

  1. سیستم عصبی مرکزی: از مغز و نخاع ساخته شده است.
  2. سیستم عصبی محیطی: از عصب‌های حسی و حرکتی موجود در تمام قسمت‌های بدن ساخته شده است.
    تصویری کلی از سیستم عصبی مرکزی و محیطی در انسان به عنوان یک مهره دار
    ساختار اساسی دستگاه عصبی انسان به عنوان یک مهره‌‌دار مشابه با دیگر مهره‌داران است.

برای یادگیری جزئیات دقیق و کامل دستگاه عصبی توصیه می‌کنیم از فیلم آموزش زیست شناسی پایه یازدهم فرادرس استفاده کنید که لینک آن را در کادر زیر درج کرده‌ایم.

دستگاه عصبی مهره داران از لحاظ ساختار سلولی دارای دو نوع سلول مختلف است که عملکرد و شکل متفاوتی دارند.

  • نورون‌ها: سلول‌های تخصص یافته‌ای که در دریافت و انتقال پیام‌های شیمیایی یا الکتریکی ایفای نقش می‌کنند.
  • گلیاها: گلیاها با حضور در اطراف نورون‌ها ضمن آن که به حفظ عملکرد بهینه نورون‌ها کمک می‌کنند، باعث می‌شوند که خللی در انتقال پیام‌ها به وجود نیاید. همچنین در صورت وارد شدن آسیبی به ساختار نورون‌ها، شاهد همکاری گلیاها به منظور بازسازی نورون‌ها هستیم.

این دو دسته از انواع مختلفی سلول تشکیل شده‌اند که در بخش معرفی سلول‌های دستگاه عصبی با آن‌ها به طور کامل آشنا خواهیم شد.

تفاوت دستگاه عصبی مهره داران و بی‌مهرگان

دستگاه عصبی مهره داران پیچیده‌تر و تکامل‌ یافته‌تر از دستگاه عصبی جانداران بی‌مهره است اما به جز این موضوع تفاوت‌های دیگری نیز بین سیستم عصبی آن‌ها وجود دارد، به عنوان مثال طناب عصبی در بسیاری از بی‌مهرگان در ناحیه شکمی واقع شده است، در حالی که طناب نخاعی مهره‌داران در بخش پشتی بدن قرار دارد. زیست‌شناسان تکاملی برای این تفاوت موقعیت دو دلیل محتمل را مطرح و بررسی می‌کنند که در ادامه آن‌ها را توضیح می‌دهیم.

  1. مسیر تکاملی دستگاه عصبی این دو دسته از جانداران به طور جداگانه پیش رفته‌اند.
  2. سازمان‌دهی اندام‌های مهره‌داران در حین تکامل دچار تحول شده است.

یادگیری دستگاه‌های مختلف بدن با فرادرس

بدن جانداران پر سلولی از سلول‌های متفاوتی تشکیل شده است که بافت‌های مختلفی را می‌سازند. بافت‌های سلولی عملکردهای مشخص و تخصصی خود را دارند، بنابراین برای ساخت یک اندام دارای عملکرد نیاز است که بافت‌های گوناگونی با یکدیگر همکاری کنند. اندام‌ها نیز با فعالیت‌های مشخصی که دارند، دستگاه‌های مختلف بدن را می‌سازند.

ما در این مطلب از مجله فرادرس با دستگاه عصبی مهره داران آشنا شدیم که وظیفه شناسایی محرک‌های حسی بیرون و درونی، پردازش پیام‌ها و پاسخ‌گویی به آن‌ها را برعهده دارد. با توجه به گستردگی مطالعه و بررسی هر دستگاه از نقطه نظرهای متفاوتی مانند آناتومی، فیزیولوژی، هیستولوژی و غیره می‌توان گفت که تسلط به تمام نکات مربوط به آن‌ها امری بسیار دشوار است. یکی از راه‌های تسهیل یادگیری استفاده از فیلم‌های آموزشی معتبر است که توسط فردی متخصص در همان حوزه تهیه شده باشد.

فرادرس با استفاده از دانش استادان متخصص در بخش‌های مختلف علوم زیستی فیلم‌های آموزشی جامعی را تهیه و منتشر کرده است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

صفحه مجموعه فیلم های آموزش علوم زیستی و پزشکی – از دروس دانشگاهی تا کاربردی فرادرس
صفحه مشاهده مجموعه فیلم‌های آموزش علوم زیستی و پزشکی – از دروس دانشگاهی تا کاربردی فرادرس، روی عکس کلیک کنید.

دستگاه عصبی مرکزی در مهره‌داران

دستگاه عصبی مرکزی دریافت‌کننده نهایی اطلاعات حسی از سیستم عصبی محیطی است و پس از پردازش این اطلاعات، پاسخ‌های مناسبی را از طریق اعصاب حرکتی به اندام‌ها و بافت‌های مختلف بدن می‌رساند تا در نهایت بدن مهره‌داران قادر به واکنش‌ دادن به محرک‌های محیطی باشد. سیستم عصبی مرکزی متشکل از مغز و نخاع است که محل قرارگیری آن‌ها به صورت زیر است.

  • مغز: درون استخوان جمجمه قرار دارد.
  • نخاع: در بخش پشتی بدن و بالای روده قرار دارد.

در ساختار سیستم عصبی مرکزی مهره‌داران مایعی را می‌بینیم که در ساختار آن نمک‌های معدنی، پروتئین‌ و قند را می‌توان تشخیص داد و آن را «مایع مغزی-نخاعی» (Cerebrospinal Fluid) می‌نامیم. مایع مغزی-نخاعی وظایف متفاوتی بر عهده دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

  • محافظت از مغز و نخاع
  • تغذیه سلول‌های عصبی
  • پاکسازی مواد زائد تولید شده توسط سلول‌ها
ساختار مغز تعدادی از جانوران مهره دار مانند میمون، قورباغه، گربه، ماهی، انسان، تمساح و غاز
تفاوت ساختار مغز مهره‌داران مختلف

سیستم عصبی اولیه در مهره‌داران

الگوی پایه سیستم عصبی مهره‌داران را می‌توان در مارماهی‌ها و بی‌فک ماهی‌ها دید که ابتدایی‌ترین مهره‌داران زنده هستند. فیبرهای عصبی موجود در این ماهی‌ها توسط غلاف میلین پوشیده نشده‌اند، دانستن این موضوع به ما کمک می‌کند تا دو نکته را در مورد این سیستم عصبی اولیه متوجه شویم.

  • سرعت هدایت پیام کند است.
  • اتصالات عصبی پیچیده‌ای که در موجودات پیشرفته‌تر وجود دارد، در این گونه‌های ابتدایی دیده نمی‌شود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که روند تکامل دستگاه عصبی مهره‌داران به نحوی پیش رفته است که سرعت انتقال پیام و کارآیی سیستم عصبی افزایش چشم‌گیری داشته باشد.

مغز مهره‌داران

«مغز» (Brain) در مهره‌داران اندامی بسیار پیچیده و متشکل از سیستم‌های حسی و حرکتی است. به طور تقریبی می‌توان گفت که تمام سیستم‌های ساختاری مغز پستانداران را می‌توان در جانداران دیگر مانند پرندگان، خزندگان، دوزیستان، ماهی‌ها و کوسه‌ها نیز مشاهده کرد. این سیستم‌ها با توجه به نیازهای تطبیقی هر جاندار پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر شده‌اند و همین موضوع دلیل تنوع ساختاری است که در مغز مهره‌داران مختلف می‌بینیم.

گاهی اوقات سیستم‌های حسی موجود در مغز تخصصی‌تر می‌شوند و به این ترتیب شاهد ایجاد سیستم حسی جدیدی در مغز هستیم، اما بعضی از این سیستم‌ها پس از خروج جانداران آب‌زی از اقیانوس‌ها و دریاها از بین رفته‌اند.

بعضی سیستم‌های حسی نیز چندین بار در دودمان‌های مختلف تکاملی ظاهر و دوباره ناپدید شده‌اند. با وجود تغییرات متعددی که در ساختار مغز رخ داده‌اند، می‌توان اظهار داشت که روند تکاملی سیستم عصبی از مهره‌داران اجدادی تا مهره‌داران امروزی، فرآیندی به نسبت محافظت شده بوده است.

اندازه مغز

اندازه یا وزن مغز متناسب با اندازه بدن جانداران مختلف، متغیر است. با این وجود در برخی گونه‌ها اندازه یا وزن مغز بیشتر از مقداری است که با توجه به اندازه بدن مورد انتظار ماست. در ادامه سه مورد از جاندارانی که مغزی بزرگ‌تر از انتظار دارند را مثال می‌زنیم.

  • انسان
  • شامپانزه
  • گراز ماهی

اگر وزن و اندازه مغز یک فیل را با انسان مقایسه کنیم، ممکن است از تفاوت عملکردی انسان‌ها و فیل‌ها تعجب کنیم اما باید به یاد داشت که اندازه مغز یک فیل بزرگ‌تر از مقداری نیست که با توجه به جثه این حیوان انتظار داریم. گرگ‌ها، موش‌ها و گوریل‌ها نیز از دیگر پستاندارانی هستند که به نسبت اندازه بدن، مغزی با اندازه معمولی دارند.

در بررسی مغز پرندگان با مواردی روبه‌رو می‌شویم که اندازه مغز آن‌ها فراتر از مقداری است که با توجه به وزن بدن آن‌ها انتظار داریم. از جمله این پرندگان می‌توان به کلاغ‌ها اشاره کرد که وزن مغز آن‌ها به حدی بیش از انتظار است که این مغز را برای پریمات کوچکی انتظار داریم که اندازه بدن آن مشابه با اندازه بدن کلاغ است. دوزیستان، خزندگان، و ماهی‌های استخوانی و ماهی‌های بدون آرواره در نقطه مقابل پرندگان و پستانداران قرار دارند، یعنی مغز آن‌ها نسبت به وزن بدن، کوچک‌تر از مقدار مورد انتظار است.

تصویری کلی از نمای بالای اندازه و شکل مغز تعدادی از انواع مهره داران مانند پستانداران، خزندگان، دوزیستان، کوسه، ماهس استخوانی و مار ماهی
تصویر مغز تعدادی از مهره‌داران از نمای بالایی

بخش‌های مختلف مغز مهره داران

مغز مهره‌داران را می‌توان به سه قسمت زیر تقسیم کرد که هر بخش عملکرد خاصی دارد، بنابراین در ادامه بخش‌هایی مجزا را به هر کدام اختصاص می‌دهیم تا با ساختار و عملکرد آن‌ها به طور کامل آشنا شویم.

  • «مغز پسین» (Hindbrain)
  • «مغز میانی» (Midbrain)
  • «مغز پیشین» (Forebrain)
سه بخش اصلی مغز مهره داران
سه بخش اصلی مغز مهره داران

مغز پسین

اطلاعات دریافتی از دنیای بیرونی و داخلی بدن از طریق اعصابی به مغز می‌رسد که به آن‌ها «اعصاب مغزی حسی» (Sensory Cranial Nerves) می‌گوییم و پایانه این اعصاب در بخشی از مغز قرار دارد که با عنوان «مغز پسین» شناخته می‌شود.

اعصاب سازنده مغز پسین به اعصاب مغزی حسی محدود نمی‌شوند، در این بخش اعصاب حرکتی نیز حضور دارند که کنترل‌کنندگان ماهیچه‌ها و غدد بدن هستند و آن‌ها را با نام «اعصاب مغزی حرکتی» (Motor Cranial Nerves) می‌شناسیم. اعصاب مغزی حرکتی از گروهی از نورون‌ها منشا می‌گیرند که با عنوان «هسته‌‌های اعصاب مغزی حرکتی» (Motor Cranial Nerve Nuclei) شناخته می‌شوند.

ساختار مغز پسین انسان
ساختار مغز پسین انسان

بعضی از ماهی‌ها، مانند گربه ماهی و کپور قدرت چشایی بی‌نظیری دارند که ناشی از توسعه مغز پسین آن‌ها است. این ماهی‌ها علاوه بر تعداد زیاد جوانه‌های چشایی که در دهان و گلو دارند، هزاران جوانه چشایی نیز در کل سطح بدن خود دارند، به این ترتیب بدن آن‌ها مانند یک زبان بزرگ عمل می‌کند که در هنگام شنا آب را می‌چشد و اطلاعات مربوط به ترکیبات موجود در آب را به مغز حیوان مخابره می‌کند. سه عصبی مغزی در تشخیص تحریکات چشایی این دو ماهی فعالیت دارند که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

  • «عصب صورت» (Facial Nerve): این عصب اطلاعات را از سطح پوست دریافت کرده و به یک لوب بزرگ در سطح مغز پسین می‌برد که آن را با نام «لوب صورت» می‌شناسیم.
  • «عصب زبانی حلقی» (Glossopharyngeal Nerve): این عصب اطلاعات را از جوانه‌های چشایی دهان و گلو به لوب بسیار بزرگی می‌برد که در کنار لوب صورت قرار دارد و با عنوان لوب واگال شناخته می‌شود.
  • «عصب واگ» (Vagus Nerve): فعالیت و نقطه پایانی عصب واگ مشابه با عصب زبانی حلقی است.

نکته جالب این است که قدرت چشایی این دو ماهی باعث شده است که لوب‌های صورت و واگال در بخش مغز پسین آن‌ها مورد نیاز باشد، بنابراین این لوب‌ها در این ماهی‌ها وجود دارد اما این لوب‌های چشایی را در مغز پسین هیچ مهره‌دار دیگری نمی‌بینیم.

بسیاری از حیوانات دارای حس‌هایی هستند که ما انسان‌ها در درک آن‌ها ناتوان هستیم. یکی از انواع این حس‌ها مربوط به گیرنده‌های حسی جانبی است که به آن «حس خط جانبی» (Lateral Line Sense) می‌گوییم. در بیشتر ماهیان استخوانی یک خط افقی از پشت دهانه آبشش تا دم آن‌ها کشیده شده است که محل حضور گیرنده‌های حسی است. این گیرنده‌ها به فشار کم امواجی که ممکن است توسط ماهی‌های دیگر تولید شده باشد، واکنش نشان می‌دهند. اهمیت این حس زمانی مشخص می‌شود که متوجه می‌شویم پیام مخابره شده توسط این گیرنده‌ها در فرار از شکارچیان حیاتی است.

اعصاب مغزی که به این گیرنده‌ها مربوط هستند نیز اطلاعات را به ناحیه خاصی از مغز پسین منتقل می‌کنند. وجود این حس در ماهیان و بچه قورباغه‌ها باعث می‌شود که آن‌ها بتوانند به کمک توانایی خاص مغز پسین خود، بدون دیدن محیط اطراف، اطلاعات کاملی در مورد محیط کسب کنند. پرندگان، خزندگان و پستانداران به طور کامل فاقد این حس هستند.

ساختار خط جانبی ماهیان
ساختار خط جانبی موجود در ماهی‌ها

مغز میانی

در بررسی مغز میانی متوجه می‌شویم که اعصاب حرکتی کرانیالی که چشم را تحت کنترل خود دارند، در این بخش از مغز وجود دارند. در حقیقت گاهی مغز میانی را به عنوان «اتاق نقشه» مغز می‌شناسیم، زیرا نقشه محیط اطراف بدن ما در این بخش از مغز تهیه می‌شود. این قابلیت به حضور دسته‌ای خاص از نورون‌ها در بخش میانی برمی‌گردد که می‌توانند نقشه‌ای از موقعیت ما و محیط پیرامون را بر اساس اطلاعات زیر تهیه کنند.

  1. اطلاعات بینایی
  2. اطلاعات شنوایی
  3. وضعیت بدن

در مغز این نقشه‌های مختلف با یکدیگر هماهنگ می‌شوند و همین تطابق باعث می‌شود که با شنیدن یک صدای ناگهانی سر و چشم‌های ما به طور دقیق به سمت منبع صدا بچرخد. در حیواناتی که از صداها برای پیدا کردن مسیر خود استفاده می‌کنند، این بخش از مغز بسیار تکامل یافته است، از جمله این حیوانات می‌توان به جغدها و خفاش‌ها اشاره کرد.

گروهی از مارها دارای حسگر‌های مادون قرمز در ناحیه پوزه یا زیر چشم‌های خود هستند. این حسگرها به مارها توانایی شناسایی و حس کردن حرارت بسیار کم بدن حیوانات کوچک را از فاصله‌ای بیش از یک متر می‌دهند. بنابراین مغز میانی این جانداران نقشه‌هایی بر اساس اطلاعات دریافتی به کمک اشعه فروسرخ می‌سازد که این نقشه‌ها با نقشه‌های ساخته شده بر اساس قدرت بینایی و اطلاعات دریافتی از بدن هماهنگ می‌شوند تا حیوان بتواند در تاریکی مطلق به طعمه خود حمله کرده و آن را شکار کند.

مغز پیشین

مغز پیشین ناحیه‌ای بسیار پیچیده است. در حقیقت یکی از دلایل پیچیدگی مغز پیشین بخش‌های ساختاری مختلفی است که در این ناحیه از مغز می‌بینیم. در ادامه با این بخش‌ها و فعالیت‌های آن‌ها آشنا می‌شویم.

  1. «تالاموس» (Thalamus)
  2. «هیپوتالاموس» (Hypothalamus)
  3. «اپی‌تالاموس» (Epithalamus)
  4. «مخ» (Cerebrum) یا «مغز پیشین» (Telencephalon)

«سیستم لیمبیک» (Limbic System) نیز در این قسمت از مغز دیده می‌شود، اما سیستم لیمبیک تا مغز میانی پیش می‌رود و به همین دلیل نمی‌توان آن را فقط به مغز پیشین محدود کرد.

تالاموس حجم زیادی از اطلاعات ورودی به پیش مغز و دستوراتی که توسط پیش مغز صادر می‌شود را پردازش و تنظیم می‌کند. افزایش اندازه تالاموس در حیوانات ساکن خشکی، مانند پرندگان و پستانداران، متناسب با افزایش اندازه و پیچیدگی مخ آن‌ها است.

هیپوتالاموس فعالیت‌های خودمختار بدن مانند موارد زیر را تحت کنترل خود داشته و آن‌ها را تنظیم می‌کند.

هیپوتالاموس با سیستم لیمبیک نیز برای کنترل و مدیریت رفتارهایی از قبیل مواردی که در ادامه نام می‌بریم، همکاری می‌کند.

  • خوردن و آشامیدن
  • جفت‌یابی و تولید مثل
  • رفتارهای والدگونه
  • احساسات
بخش‌های مختلف مغز
بخش‌های مختلف مغز

هیپوتالاموس بر سیستم غدد درون‌ریز بدن نیز نظارت دارد و در حین مطالعات هورمونی، باید انواع هورمون‌های هیپوتالاموس را نیز در نظر داشته باشیم. اندازه و پیچیدگی ساختار هیپوتالاموس به نسبت دیگر بخش‌های مغز در ماهی‌ها و کوسه‌ها بیشتر است، اما این نسبت در ساختار مغز حیوانات خشکی کاهش چشم‌گیری داشته است.

در ساختار اپی‌تالاموس غده‌ای را می‌بینیم که در تنظیم ریتم زیستی بدن نقش که به طول روزها وابسته است و آن را با عنوان «غده پینه‌آل» (Pineal Gland) می‌شناسیم. درک مهره‌داران از تغییرات فصلی و زمان آغاز و پایان فصل جفت‌گیری یا مهاجرت‌های سالانه وابسته به همین غده است. غده پینه‌آل در برخی حیوانات مانند خزندگان، به شکل چشمی است که روی سر حیوان قرار دارد و به آن «چشم سوم» (Parietal Eye) می‌گوییم.

چشم سوم دارای عدسی و شبکیه‌ای توسعه‌ نیافته است که با دریافت نور، اطلاعاتی مانند طول روشنایی روز را به هیپوتالاموس منتقل می‌کند. در مغز حیوانات خشکی‌زی اپی‌تالاموس نیز مانند هیپوتالاموس، در به نسبت اندازه کلی مغز، کوچکتر از همین نسبت در حیوانات آب‌زی است.

مخ در مقایسه با دیگر بخش‌های مغز پیشین بیشترین میزان تکامل را تجربه کرده است. بیرونی‌ترین لایه مخ «پالیوم» (Pallium) نام دارد که در آن ساختارهایی عمقی به نام «ساب‌پالیوم» (Subpallium) دیده می‌شود. ساب‌پالیوم از بخش‌های مختلفی ساخته شده است که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

  • «جسم مختطط» (Corpus striatum)
  • «آمیگدال» (Amygdala)
  • «هیپوکامپ» (Hippocampus)

لایه بیرونی مخ در پستانداران را با عنوان «قشر مخ» (Cerebral Cortex) می‌شناسیم که بحث‌های زیادی در مورد رابطه تکاملی آن با پالیوم و ساب‌پالیوم موجود در مغز غیرپستانداران وجود داد، اما در نهایت بسیاری از دانشمندان بر این باورند که منشا قشر مخ پستانداران همان پالیوم و نواحی خاصی از ساب‌پالیوم است. اندازه مخ در حیوانات مختلف یکسان نیست، در اصل با افزایش پیچیدگی ساختار مغز، شاهده افزایش اندازه مخ نیز هستیم. این بخش از مغز دارای عملکردهای رفتاری خاصی است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را نام می‌بریم.

  • حافظه
  • تفکر و قدرت حل مسئله
  • برنامه‌ریزی

با ورود حیوانات از اقیانوس‌ها به خشکی مخ دچار گسترش قابل توجهی شد که نتیجه این گسترش را در تشریح مغز خزندگان، پرندگان و مهم‌تر از همه، پستانداران می‌بینیم.

طناب نخاع و اعصاب نخاعی

اگر طناب نخاعی را از بیرون نگاه کنیم، به صورت یک طناب خاکستری رنگ به نظر می‌آید؛ زیرا در ساختار نخاع، جسم سلولی نورون‌ها در مجاورت کانال مرکزی نخاع قرار دارد. اتصالات بین سلول‌ها در بخش خارجی ماده خاکستری صورت می‌گیرد که معادل ماده سفید در مهره‌داران پیشرفته‌تر است. ریشه‌های اعصاب نخاعی در مهره‌داران اولیه پس از خروج از طناب نخاعی به هم متصل نمی‌شوند، در حالی که این اتفاق در مهره‌داران پیشرفته می‌افتد و این موضوع تبدیل به یکی از تفاوت‌های مهره‌داران اولیه و پیشرفته شده است.

این اعصاب نخاعی به عنوان سیستم عصبی محیطی گسترش می‌یابد و مانند سیستم عصبی بی‌مهرگان عمل می‌کند، یعنی مسئولیت ارسال پیام‌های عصبی به سیستم عصبی مرکزی و دریافت پاسخ آن‌ها را بر عهده دارد.

ساختار طناب نخاعی و ستون مهره ها در انسان
ستون مهره‌ها و طناب نخاعی انسان

دستگاه عصبی محیطی در مهره‌داران

دستگاه عصبی محیطی از عصب‌هایی ساخته شده است که اطلاعات زیر را دریافت و به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌کنند.

  • اطلاعات مربوط به جهان اطراف
  • اطلاعات مربوط به بخش‌های درونی بدن

اطلاعات مربوط به جهان اطراف به کمک گوش‌ها، چشم‌ها، بینی، پوست و دیگر سیستم‌های حسی جمع‌آوری می‌شوند. پس از انتقال اطلاعات حسی به نخاع و مغز، پاسخ‌های دریافتی از این اندام‌ها به وسیله اعصاب حرکتی که دسته دیگری از اعصاب سیستم عصبی محیطی هستند، به اندام‌های مختلف بدن منتقل می‌شوند. سیستم عصبی محیطی از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

  • اعصاب نخاعی و جمجمه‌ای (کرانیال)
  • ریشه‌های نخاعی
  • اعصاب محیطی
  • شبکه‌های عصبی
  • عقده‌ها یا گره‌های عصبی
  • اتصالات نورون-ماهیچه
برش عرضی نخاع انسان به عنوان یک مهره دار و نام گذاری بخش های مختلف آن
برش عرضی نخاع انسان

در انسان ۳۱ جفت عصب نخاعی وجود دارند که از نخاع به کمک شکاف‌های بین‌مهره‌ای خارج می‌شوند تا به سراسر بدن عصب‌رسانی کنند. نحوه شمارش و دسته‌بندی این ۳۱ جفت عصب به صورت زیر است.

  •  ۸ عصب گردنی
  • ۱۲ عصب سینه‌ای
  • ۵ عصب کمری
  • ۵ عصب خاجی
  • ۱ عصب دنبالچه‌ای

اعصاب کرانیال نیز ۱۲ جفت هستند که از قاعده مغز منشا می‌گیرند و از طریق سوراخ‌های موجود در جمجمه خارج می‌شوند تا به بخش‌های مختلف سر و صورت عصب‌رسانی‌کنند.

اعصاب نخاعی انسان
اعصاب نخاعی انسان

بافت‌شناسی مقایسه‌ای دستگاه عصبی مهره داران

با بررسی آناتومی بافت عصبی در سطح سلولی متوجه می‌شویم که این بافت در تمام مهره‌داران بنیادی مشابه دارد ولی تفاوت‌هایی نیز وجود دارند که با آن‌ها آشنا خواهیم شد. بافت عصبی دارای ویژگی‌های بسیار مهمی است که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

  1. تحریک‌پذیری: تحریکات مختلف در هنگام حس محرک‌های گوناگون بیرونی و درونی ایجاد می‌شوند.
  2. هدایت‌پذیری: تحریک ایجاد شده باید برای پاسخ‌گویی جاندار به سیستم عصبی مرکزی منتقل شود و سپس پاسخ سیستم عصبی مرکزی به اندام‌های مربوطه منتقل شوند.

در بررسی عملکرد بافت عصبی متوجه می‌شویم که فعالیت بافت عصبی شامل موارد زیر است.

  •  سیستم عصبی از طریق گیرنده‌های تخصصی انرژی‌های محیط داخل و خارج بدن حس می‌کند.
  • از طریق شبکه نورون‌ها، تکانه عصبی ایجاد شده به سیستم عصبی مرکزی منتقل می‌شود.
  • پیام عصبی در مراکز متناسب موجود در سیستم عصبی مرکزی پردازش می‌شود. پردازش این اطلاعات در مراکز مختلف مغز باعث ایجاد احساسات و تجارب روان‌شناختی می‌شود.
  • پاسخی متناسب با تحریک ایجاد می‌شود تا در نهایت روی انقباض عضلات یا ترشحات غدد اثر بگذارد.

با توجه به این توضیحات می‌توان نتیجه گرفت که به طور کلی، بافت عصبی به محرک‌های محیطی واکنش نشان می‌دهد و بسیاری از فرآیندهای بدن را برای حفظ یکپارچگی عملکرد بدن موجود زنده تنظیم می‌کند.

سلول‌های موجود در بافت عصبی را می‌توان به دو دسته نورون‌ها و سلول‌های بافت همبند تقسیم کرد، در ادامه این مطلب بخش خاصی را به آشنایی با سلول‌های عصبی اختصاص می‌دهیم، بنابراین در این قسمت تنها با سلول‌های بافت پیوندی آشنا می‌شویم.

سلول‌های بافت پیوندی

فیبرهای عصبی سازنده عصب‌های محیطی، در دسته‌هایی کوچک توسط سلول‌های بافت همبند و ترکیبات فیبروزی تولید شده توسط آن‌ها، به یکدیگر متصل می‌شوند. این سلول‌های بافت همبند «فیبروبلاست» (Fibroblast) نام دارند. این دسته‌ها در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و عصب را می‌سازند که عصب نیز به نوبه خود توسط بافت‌ پیوندی احاطه می‌شود، در همین لایه شاهد شبکه‌هایی از عروق خونی هستیم که به عصب خون‌رسانی می‌کند.

سه لایه بافت همبند در اطراف مغز و نخاع وجود دارند که به آن‌ها «پرده‌های مننژ» (Meninges) می‌گوییم و از درونی‌ترین به بیرونی‌ترین لایه به ترتیب زیر نام‌گذاری می‌شوند.

  • «نرم‌ شامه» (Pia Mater)
  • «عنکبوتیه» (Arachnoid)
  • «سخت‌ شامه» (Dura Mater)

میان نرم‌شامه و عنکبوتیه، فضایی وجود دارد که به آن «فضای زیرعنکبوتیه» (Subarachnoid Space) می‌گوییم؛ این فضا و حفره‌های بطنی موجود در مغز با مایعی پر شده‌اند که با عنوان «مایع مغزی-نخاعی» (cerebrospinal fluid) شناخته می‌شود.

ساختار پرده مننژ در مغز انسان به عنوان یک مهره دار
ساختار مننژ در مغز انسان

سلول‌های دستگاه عصبی مهره داران

دو نوع سلول در ساخت دستگاه عصبی مهره داران ایفای نقش می‌کنند که آن‌ها را با نام‌های «نورون‌» و «گلیا» می‌شناسیم. نورون‌های مختلف مسئولیت‌های مختلفی از قبیل حس تحریکات، پردازش و انتقال پیام از دستگاه عصبی مرکزی به اندام‌ها دارند، بنابراین می‌توان گفت که ارتباط نورون‌ها با یکدیگر باعث هدایت پیام‌های عصبی از نقطه‌ای به نقطه دیگر می‌شود.

نورون‌ها برای انجام درست وظایف خود به نوروگلیاها وابسته هستند که نورون‌ها را در زمینه‌های مختلفی حمایت می‌کنند. شناخت این دو دسته سلول نیازمند بررسی جزئیات متنوعی است که در ادامه تعدادی از آن‌ها را ذکر می‌کنیم، اما در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات کامل‌تر و بهتر دارید، پیشنهاد می‌دهیم مطلب «نورون چیست؟ | ساختار، انواع و عملکرد | به زبان ساده» از مجله فرادرس را مطالعه کنید.

نمودار انواع سلول های سازنده دستگاه عصبی مهره داران که شامل نورون ها و نوروگلیاهای مختلف است

نورون‌ها

نورون‌های دستگاه عصبی در انتقال پیام‌های عصبی نقش دارند، اما تعداد این دسته از سلول‌ها به طور معمول در جانداران مختلف بی‌مهره و مهره‌دار تفاوت‌ زیادی دارد که می‌تواند شدت پیچیدگی دستگاه عصبی مهره داران را به ما نشان دهد. در ادامه تعدادی از جانداران مهره‌دار و بی‌مهره را به منظور اثبات این ادعا مثال می‌زنیم.

  • مگس سرکه با نام علمی «Drosophila elanmogaster»: حدود ۱۰۰ هزار نورون
  • موش: ۷۵ میلیون نورون
  • هشت پا: ۳۰۰ میلیون نورون
  • انسان: ۸۶ میلیارد نورون

با وجود این تفاوت تعداد، دستگاه عصبی تمام این موجودات مهره‌دار و بی‌مهره رفتارهای مشابهی را در آن‌ها تحت کنترل خود دارد. برای مثال تلاش برای شکار و یافتن غذا در تمام موجودات یا پیدا کردن جفت توسط سیستم عصبی کنترل می‌شود. نورون‌ها توانایی برقراری ارتباط با یکدیگر و سلول‌های دیگری مانند ماهیچه‌ها را دارند و همین ویژگی به آن‌ها توانایی کنترل و تنظیم رفتارهای جاندار می‌دهد.

ارتباط سه نورون در دو سیناپس و معرفی ساختار نورون برای نشان دادن مسیر حرکت پتانسیل عمل در طول یک نورون
هدایت پیام عصبی در طول نورون‌ها و انتقال آن از نورونی به نورون دیگر

اکثر نورون‌ها اجزای سلولی مشابهی دارند اما به دلیلی تمایز شدیدی که در آن‌ها رخ داده است، تفاوت‌های فاحشی از لحاظ و شکل با دیگر سلول‌های بدن دارند. دلیل این تفاوت‌ها نیز به عملکرد آن‌ها برمی‌گردد، یعنی شکل و اندازه آن‌ها به نحوی دچار تمایز شده است که بتوانند بهترین فعالیت را به عنوان سلول‌های سازنده دستگاه عصبی داشته باشند.

اجزای ساختاری نورون‌ها

در حین معرفی نورون‌ها گفتیم که ساختار آن‌ها متناسب با عملکردی که به عنوان سلول‌های عصبی دارند، اختصاصی شده است. در ساختار اکثر نورون‌ها سه بخش متفاوت وجود دارند که در ادامه هر بخش را به همراه اجزای تشکیل دهنده آن به کمک یک جدول معرفی می‌کنیم.

بخش‌های ساختاری نورون‌ها محتویات و ویژگی‌های ظاهری عملکرد 
«جسم سلولی» (Cell Bbody) اندامک‌های سلولی مانند هسته، میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی و غیره ساخت پروتئین، تولید ATP و دیگر وظایفی که هر اندامک برعهده دارد.
«دندریت» (Dendrite) سیتوزول – ساختاری انشعابی مشابه با شاخه‌های درخت‌ها دریافت پیام از سلول پیش‌سیناپسی در محل سیناپس و انتقال به جسم سلولی
«آکسون» (Axon) سیتوزول و وزیکول‌های حاوی انتقال‌دهنده‌های عصبی – ساختاری لوله‌مانند که به پایانه‌های آکسونی می‌رسد. انتقال پیام از جسم سلولی به پایانه آکسونی با هدف انتقال آن به سلول بعدی

نورون‌ها به طور معمول یک یا دو آکسون دارند اما بعضی از انواع نورون‌ها مانند «سلول آماکرین» (Amacrine Cell) موجود در شبکیه چشم، هیچ آکسونی ندارند. علاوه بر تعداد آکسون‌ها، نکته‌ دیگری نیز مرتبط با آن‌ها وجود دارد که باعث ایجاد تنوع در نورون‌ها می‌شود، این عامل غلافی است که در اطراف بعضی آکسون‌ها وجود دارد و آن را با عنوان «غلاف میلین» (Myelin Sheath) می‌شناسیم. وجود غلاف میلین در اطراف آکسون فوایدی دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

  • میلین به عنوان عایقی عمل می‌کند که از آکسون حفاظت می‌کند، زیرا گاهی طول آکسون‌ها به بیش از یک متر می‌رسد و باید از ساختار آن‌ها به شدت محافظت کرد.
  • سرعت انتقال پیام عصبی در طول آکسون را افزایش می‌دهد و به این ترتیب کارآیی سیستم عصبی در دریافت و پاسخ‌دهی به محرک‌ها بیشتر می‌شود.
  • جلوی از دست رفتن پیام عصبی در هنگام حرکت در طول آکسون را می‌گیرد، بنابراین پیام‌های عصبی بدون آن که در میانه راه از بین بروند، به پایانه آکسونی و سلول بعدی می‌رسند.

غلاف میلین بخشی از نورون‌ نیست و توسط سلول‌های گلیال ساخته می‌شود و نحوه سازمان‌دهی آن نیز به این صورت است که چندین دور در اطراف آکسون پیچیده می‌شود. در حین ساخت غلاف میلین به این نکته توجه می‌شود که در فواصل معینی در ساختار غلاف میلین شکافی وجود داشته باشد که به آن‌ها «گره‌های رانویه» (Nodes Of Ranvier) گفته می‌شود. در تصویر زیر می‌توانید نحوه آرایش غلاف میلین به دور آکسون را مشاهده کنید.

ساختار معمول یک نورون در مهره داران
ساختاری که به طور معمول در نورون‌های مهره‌داران مي‌بینیم.

انواع نورون‌ها

انواع مختلفی از نورون‌ها وجود دارد که فعالیت‌ها متفاوتی را برعهده دارند و ساختار آن‌ها نیز متناسب با وظیفه‌ای که بر عهده دارند، تشکیل می‌شود. با وجود آن‌که زیرگروه‌های زیادی از نورون‌ها وجود دارد اما به طور کلی می‌توان انواع مختلف نورون‌ها را در ۴ دسته اصلی تقسیم‌بندی کرد که آن‌ها را با عناوین زیر می‌شناسیم، اما یکی از این دسته‌ها که مربوط به نورون‌های تک قطبی است، در مهره‌داران دیده نمی‌شود، بنابراین به معرفی آن‌ها نمی‌پردازیم.

  1. «نورون‌های دو قطبی» (Bipolar Neurons): دارای یک آکسون و یک دندریت هستند که هر دو از جسم سلولی منشعب می‌شوند.
  2. «نورون‌های چند قطبی» (Multipolar Neurons): از جسم سلولی یک آکسون و چندین دندریت منشعب می‌شوند. این نورون‌ها که رایج‌ترین نوع نورون‌ها هستند و در سیستم عصبی مرکزی دیده می‌شوند.
  3. «نورون‌های تک قطبی کاذب» (Pseudounipolar Neurons): از جسم سلولی یک انشعاب خارج می‌شود و پس از آن به دو ساختار مجزا تقسیم می‌شود.
چهار نوع نورون‌ها از لحاظ ساختاری
انواع نورون‌ها از لحاظ ساختاری

گلیاها

گلیاها به عنوان سلول‌های پشتیبان نورون‌ها شناخته می‌شوند، اما در حقیقت تعداد سلول‌های گلیای موجود در مغز ده‌ها برابر نورون‌ها است و بدون فعالیت آن‌ها نورون‌ها قادر به انجام دادن وظایف خود نیستند. از جمله وظایف این سلول‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  1. هدایت نورون‌های در حال رشد به مقصد نهایی فعالیت آن‌ها
  2. حفاظت از نورون‌ها در برابر یون‌ها و مواد شیمیایی مضر
  3. ساخت غلاف میلین در اطراف آکسون‌ها
  4. متعادل‌سازی ارتباطات نورون‌ها
انواع سلول های گلیای موجود در سیستم های عصبی مرکزی و محیطی
انواع سلول‌های گلیا

انواع گلیاها

انواع مختلفی از سلول‌های گلیا وجود دارد که هر کدام فعالیت‌های منحصر به فرد خود را دارند. بعضی از انواع این سلول‌ها فقط در سیستم عصبی مرکزی دیده می‌شوند، در حالی که نوعی دیگر برای پیش بردن وظایفی مشابه، تنها در سیستم عصبی محیطی حضور دارند. در ادامه به کمک یک جدول با انواع سلول‌های گلیای موجود در دستگاه عصبی مهره داران و تعدادی از وظایف هر یک آشنا می‌شویم.

انواع گلیاها وظایف
«آستروسیت‌ها» (Astrocytes) با مویرگ‌ها و نورون‌های موجود در سیستم عصبی مرکزی ارتباط دارند.
تامین مواد مغذی و ترکیبات مورد نیاز نورون‌ها
تنظیم غلظت یون‌ها و ترکیبات شیمیایی موجود در مغز
تنظیم فعالیت سیناپس‌های اطراف
«سلول‌های ماهواره‌ای» (Satellite Glia) تامین مواد مغذی و حمایت از نورون‌های سیستم عصبی محیطی
«میکروگلیاها» (Microglia) تجزیه سلول‌های مرده
محافظت از مغز در برابر حمله میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا
«الیگودندروسیت‌ها» (Oligodendrocytes) ساخت غلاف میلین در اطراف آکسون نورون‌های سیستم عصبی مرکزی
«سلول‌های شوان» (Schwann Cells) ساخت غلاف میلین در اطراف آکسون نورون‌های سیستم عصبی محیطی
«گلیای شعاعی» (Radial Glia) ایجاد داربست یا چهارچوب برای نورون‌های در حال رشد
«سلول‌های اپاندیمال» (Ependymal Cells) سازنده دیواره بطن‌های مغزی و کانال مرکزی طناب نخاعی
نقش در تولید مایع مغزی نخاعی
به حرکت در آوردن مایع مغزی نخاعی در مغز و نخاع

ریخت‌شناسی مقایسه‌ای دستگاه عصبی مهره داران

مغز همه مهره‌داران، مانند انسان، از سه بخش تشکیل شده است که نشان‌دهنده روند تکاملی مجزای هر بخش در مسیر عملکردی خاصی است تا در نهایت هر کدام از این قسمت‌های مغز وظایف مشخصی را برعهده بگیرند که دو بخش دیگر قادر به انجام آن نیستند. در ادامه با هر یک از این بخش‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.

  1. «مغز پیشین» (Prosencephalon)
  2. «مغز میانی» (Mesencephalon)
  3. «مغز پسین» (Rhombencephalon)
تصویر مغز در مهره داران مختلف از نمای کناری
مغز مهره‌داران مختلف از نمای جانبی

طبق شواهد به نظر می‌رسد که دستگاه عصبی مهره‌داران اجدادی از یک مجرای عصبی تو خالی تشکیل شده است که در ناحیه پشتی بدن قرار داشته و سرتاسر طول بدن جاندار را عصبی‌دهی می‌کرده است. به احتمال زیاد این مجرای عصبی عملکردی مشابه با ساختار نخاع موجود در مهره‌داران امروزی داشته است. این مجرا دارای دو ناحیه خاکستری و سفید بوده است که در ادامه با ساختار هر ناحیه آشنا می‌شویم.

  1. ناحیه خاکستری: این ناحیه که در بخش مرکزی مجرا قرار داشته است، متشکل از جسم سلولی نورون‌ها بوده است، به طوری که جسم سلولی اکثر نورون‌ها در همین ناحیه جای‌گیری کرده بودند.
  2. ناحیه سفید: این ناحیه را می‌توان در پیرامون ناحیه خاکستری مشاهده کرد، از لحاظ ساختاری نیز ناحیه سفید از دندریت‌ها و آکسون‌هایی که به مجرای عصبی وارد یا از آن خارج می‌شوند ساخته شده است.

در مورد عملکرد مجرای عصبی می‌توان گفت که این ساختار دارای بخش‌های مختلفی بوده که هر بخش نیز مسئولت فعالیت ناحیه خاصی از بدن را برعهده داشته است. این محدوده فعالیت بر اساس عصب‌های متعلق به هر بخش مشخص می‌شده است. فعالیت‌های عصبی در مهره‌داران اجدادی متمرکز در یک ناحیه خاص مانند مغز نبوده است و سیستم عصبی هر بخش از بدن در سطح همان بخش مشغول فعالیت بوده است. هر بخش از لوله عصبی نیز دارای سلول‌هایی بوده است که مناطق مجاور را به یکدیگر متصل می‌کردند. این سیستم عصبی ابتدایی را هنوز در برخی از موجودات زنده می‌توانیم ببینیم.

با تکامل مهره‌داران، ساختارهایی که در ناحیه سر قرار داشتند، به منظور دریافت حس‌های جهان بیرونی و به دست آوردن غذا تخصص‌یافته شدند. این تخصص یافتگی در مجرای عصبی نیز خود را نشان داد و قسمت قدامی آن دچار افزایش اندازه شد تا جانور قادر به تجزیه و تحلیل شرایط محیطی و هماهنگ‌سازی رفتارها و واکنش‌های خود در برابر محرک‌ها باشد.

بخش حجیم شده مجرای عصبی، «مغز» نامیده می‌شود که دارای قسمت‌های مختلف با عملکردهای متفاوت و منحصر به فرد بوده است. منظور از قسمت‌های مختلف، سه بخشی است که در ساختار این مغزهای اولیه می‌بینیم، در ادامه در مورد هر بخش اطلاعات کامل‌تری را مورد بحث قرار می‌دهیم.

  • «مغز عقبی» یا «پس‌مغز» (rhombencephalon): این بخش مسئول تحلیل تغییرات جریان و فشار آب در بدن حیوان بوده است.
  • «مغز میانی» یا «میان‌مغز» (mesencephalon): این بخش مسئول تحلیل شدت و الگوی تابش نور بوده است.
  • «مغز قدامی» یا «پیش‌مغز» (prosencephalon): سومین بخش نیز مسئولیت تحلیل تغییرات ترکیبات شیمیایی آب را برعهده داشته است.

همه مهره‌داران از این سه دسته اطلاعات استفاده می‌کنند تا رفتار و واکنش‌های خود به محیط را تنظیم کنند. بخش‌ها یا الگوهای مجزای مغز برای تنظیم پاسخ نهایی به یک محرک به صورت جداگانه فعالیت نمی‌کند، بلکه هر بخش روی یک مجموعه مشترک از اتصالات موجود در طناب نخاعی اثر می‌گذارد.

الگوهای نخاعی

الگوهای نخاعی برای اثرگذاری روی همه اندام‌های بدن مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دو دسته نیز تقسیم می‌شوند.

  • قوس تک‌سیناپسی: مسئول حفظ خاصیت انقباض عضلات و حالت بدن مهره‌داران است.
  • قوس چندسیناپسی: بدن به کمک عملکرد این قوس می‌تواند بخشی از خود را از محرک‌های آسیب‌زا دور کند.

ساختار طناب نخاعی و ارتباطات آن در همه مهره‌داران اساس مشترکی دارد و این دو قوس یا رفلکسی که بررسی شد نیز در تمام انواع مهره‌داران موجود هستند. برای آشنایی بیشتر با ساختار سیناپس‌ها و روند انتقال پیام‌های عصبی از سلولی به سلول دیگر، پیشنهاد می‌کنیم مطلب «سیناپس چیست؟ – به زبان ساده + انواع و وظیفه» از مجله فرادرس را مطالعه کنید.

بخش های مختلف نخاع در مهره داران
بخش های مختلف نخاع در مهره‌داران به همراه ساختار دو قوس تک‌سیناپسی و چندسیناپسی

یادگیری فیزیولوژی با فرادرس

فیزیولوژی یکی از شاخه‌های زیست‌شناسی است که در علوم پزشکی اهمیتی دو چندان پیدا می‌کند. در طی مطالعات فیزیولوژی محققان به بررسی عملکرد سلول، بافت، اندام یا دستگاه‌های مختلف می‌پردازند و به این ترتیب اطلاعات گسترده‌ای در مورد عملکرد هر یک از این بخش‌ها به دست می‌آورند که تسلط کامل بر تمام این نکات می‌تواند یکی از چالش‌های علم‌آموزان باشد.

یکی از بهترین راه‌ها برای یادگیری فیزیولوژی استفاده از فیلم‌های آموزشی است، زیرا می‌توان چندین بار بخش‌های‌ مختلف را تماشا کرد و تمام نکات را به خوبی یاد گرفت. فرادرس در زمینه فیزیولوژی انسانی، جانوری و حتی گیاهی دوره‌های کاربردی و جامعی را تهیه و منتشر کرده است که در ادامه لینک تعدادی از آن‌ها را در اختیار شما قرار می‌دهیم.

صفحه مجموعه فیلم های آموزش فیزیولوژی – مقدماتی تا پیشرفته فرادرس
برای مشاهده مجموعه فیلم‌های آموزش فیزیولوژی – مقدماتی تا پیشرفته فرادرس، روی عکس کلیک کنید.

جنین‌شناسی مقایسه‌ای رشد دستگاه عصبی

فرآیند رشد و تمایز دستگاه عصبی در حیوانات به طور کلی شامل رشد و تمایز هر دو دسته از سلول‌های ساختار سیستم عصبی، یعنی نورون‌ها و سلول‌های غیرعصبی مانند نوروگلیاها است که با سازمان‌دهی هماهنگ این سلول‌ها در ساختارهای عملکردی و تشریحی نیز همراه است. این فرآیند پیچیده سه مرحله کلی دارد که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

  • تشکیل ساختار اولیه سیستم عصبی یا منشا جنینی سیستم عصبی: سیستم عصبی از خارجی‌ترین بخش لایه زایا، یعنی لایه‌ای که «اکتودرم» (Ectoderm) نام دارد، تشکیل می‌شود اما در ادامه لایه زایای میانی که با عنوان «مزودرم» (Mesoderm) شناخته می‌شود نیز در تشکیل سیستم عصبی مقداری همکاری می‌کند.
  • تشکیل صفحه عصبی: در بیشتر مهره‌داران، یک «صفحه عصبی» (Neural Plate)شکل می‌گیرد که در ادامه به شیار عصبی تبدیل می‌شود. سپس این شیار بسته شده و مجرای عصبی را تشکیل می‌دهد.
  • تشکیل بافت عصبی: بافت عصبی از اکتودرم یا همان خارجی‌ترین بخش لایه زایا تشکیل می‌شود، اما این فرآیند تحت تاثیرات القایی ایجاد شده توسط ساختارهای زیرین «کوردومزودرمال» (Chordomesodermal) انجام می‌شود.

در ادامه با روند تشکیل بخش‌های مختلف دستگاه عصبی مهره‌داران آشنا می‌شویم.

رند رشد مغز انسان از سی و پنج روزگی تا بزرگسالی
روند رشد مغز انسان

نورومر‌ها

هنگامی که مجرای عصبی در حال تشکیل و گسترش است، جداسازی سیستم عصبی مرکزی از طریق تشکیل برآمدگی‌هایی عرضی صورت می‌گیرد که آن‌ها را با عنوان «نورومرها» (Neuromeres) می‌شناسیم. به طور مشخص، نورومرها را می‌توان در ناحیه مغز پسین مشاهده کرد؛ در مورد نورومرهای مغز مهره‌داران باید گفت که در ساختار آن‌ها دیواره ظریفی دیده می‌شود که در مغز جانداران رده‌های زیر قابل مشاهده است.

  • کوسه‌ها
  • پرندگان
  • خزندگان
  • پستانداران

در هنگام جداسازی نورومری، مغز به دو بخش تقسیم می‌شود که به آن‌ها «کیسه‌های مغز» (Brain Vesicles) می‌گویند؛ تشکیل این دو بخش از طریق گسترش محلی لومن نورومر صورت می‌گیرد. در ادامه شاهد تشکیل نیمکره‌هایی در بخش بالایی هستیم که به خوبی توسعه یافته‌اند. در ناحیه مرکزی مغز اولیه، برآمدگی میان مغزی یا مزانسفالی شکل می‌گیرد و در بخش پشتی این برآمدگی، دیواره‌های مجرای عصبی ضخیم شده و به چین‌های مخچه‌ای تبدیل می‌شوند. به این ترتیب، مغز اولیه به پنج قسمت تقسیم می‌شود که با عناوین زیر شناخته می‌شوند.

  • «مغز پیشین» یا «تلانسفالون» (Telencephalon)
  • «مغز میانجی» یا «دیانسفالون» ( Diencephalon)
  • «مغز میانی» یا «مزانسفالون» (Mesencephalon)
  • «مغز پیشاپسین» یا «متانسفالون» ( Metencephalon)
  • «پشت مغز» یا «میلنسفالون» (Myelencephalon)
روند تشکیل بخش های مختلف مغز و توسعه آن ها در دوران جنینی
رشد نورومرها و بخش‌های مختلف دستگاه عصبی مهره داران

مغز

برخلاف تفاوت‌های زیادی که بین مغز مهره‌داران مختلف پس از بلوغ و بزرگسالی آن‌ها وجود دارد، مراحل ابتدایی رشد مغز مهره‌داران مختلف شباهت‌های بسیاری با یکدیگر دارند. در بخش قبل با کیسه‌های مغزی آشنا شدیم، بنابراین باید بگوییم که مراحل مربوط به کیسه‌های مغز در تمام حیوانات زیر شباهت بسیار زیادی با یکدیگر دارند.

  • خزندگان
  • پرندگان
  • پستانداران

با وجود این شباهت باید به یاد داشت که نرخ رشد بخش‌های مختلف و فرآیند تمایز در هر کدام از این حیوانات متفاوت است و همین موضوع الگوهای گوناگونی را برای مسیر بلوغ مغز هر یک ایجاد می‌کند.

طناب نخاعی

طناب نخاعی به شکل لوله‌ای باقی می‌ماند که به طور نسبی کمتر تخصص یافته‌ است. حفره اولیه با اتصال دیواره‌های جانبی به یکدیگر کوچک‌تر شده و تبدیل به کانال مرکزی باریکی که می‌بینیم می‌شود.

اعصاب جمجمه‌ای

اعصاب جمجمه‌ای یا اعصاب کرانیال از دسته اعصاب محیطی هستند که در ناحیه سر و صورت حضور دارند و منشا آن‌ها نیز خود مغز است، یعنی این اعصاب ارتباطی به نخاع ندارند. تعداد اعصاب کرانیال و میزان تکامل آن‌ها در گونه‌های مختلف مهره‌داران متفاوت است، همچنین شاهد تفاوت کیفیت عملکرد این اعصاب در گونه‌های مختلف نیز هستیم. دوازده جفت از اعصاب جمجمه‌ای در آناتومی بدن انسان شناسایی شده‌اند که در ادامه آن‌ها را به ترتیبی که از جلو به عقب قرار دارند، نام می‌بریم.

  • عصب بویایی
  • عصب بینایی
  • عصب حرکتی چشم
  • عصب قرقره‌ای
  • عصب سه‌قلو
  • عصب دورکننده
  • عصب چهره‌ای
  • عصب دهلیزی-حلزونی
  • عصب زبانی-حلقی
  • عصب واگ
  • عصب فرعی
  • عصب زیرزبانی

یکی از نکاتی که در مورد این اعصاب وجود دارد این است که عصب سه‌قلو در بیشتر مهره‌داران به سه شاخه‌ چشمی، فکی-فوقانی و فکی-تحتانی تقسیم می‌شود. در ادامه به کمک یک تصویر یاد می‌گیریم که هر یک از این اعصاب از چه بخشی از مغز منشا گرفته‌اند.

نام گذاری لوب های مغز و سرمنشا اعصاب کرانیال یا اعصاب جمجمه‌ای
سرمنشا اعصاب کرانیال در مغز انسان

اعصاب نخاعی

منشا گانگلیون‌ها یا عقده‌های نخاعی، «ستیغ عصبی» (Neural Crest) است که به صورت یک ورقه پیوسته از حاشیه پشتی مجرای عصبی رشد می‌کند و سپس تحت تاثیر «تن‌پارها» (Somites) به گروه‌های سلولی‌ یا همان گانگلیون‌ها تقسیم می‌شوند.

فیبرهای عصبی حاصل رشد سلول‌های گانگلیونی هستند و به این ترتیب فیبرهای حسی اعصاب نخاعی را می‌سازند. فیبرهای عصبی حرکتی منشا متفاوتی دارند، این فیبرها از سلول‌های واقع در بخش شکمی نخاع

فیبرها از سلول‌های گانگلیونی رشد کرده و فیبرهای حسی اعصاب نخاعی را تشکیل می‌دهند. فیبرهای عصبی حرکتی از سلول‌های واقع در شاخ‌های شکمی نخاع خارج می‌شوند. فیبرهای حرکتی شکمی و فیبرهای حسی پشتی با هم ترکیب شده و یک ساقه مشترک را تشکیل می‌دهند که مجدداً به شاخه‌هایی تقسیم می‌شود و بخش متناظر بدن را عصب‌دهی می‌کند.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس به بررسی ساختار دستگاه عصبی مهره داران پرداختیم که یکی از بزرگترین گروه‌های جانوری روی کره زمین هستند. روند تکاملی دستگاه عصبی مهره داران این امکان را ایجاد کرده است که طیف وسیعی از جانداران ساکن اقیانوس‌ها و خشکی‌ها در این دسته جای بگیرند. انسان نیز یکی از تکامل‌یافته‌ترین مهره‌دارانی است که می‌شناسیم، بنابراین شناخت دستگاه عصبی او می‌تواند روند تکامل دستگاه عصبی را به خوبی برای ما توضیح دهد. به طور کلی می‌توان دستگاه عصبی مهره داران را به دو بخش اصلی تقسیم کرد.

  1. دستگاه عصبی مرکزی: متشکل از نخاع و مغز
  2. دستگاه عصبی محیطی: متشکل از اعصاب محیطی بدن

در ساختار هر دو بخش سلول‌هایی بسیار تخصص‌یافته وجود دارند که می‌توانند محرک‌های محیطی و محرک‌های داخل بدن را حس کنند، پیام ایجاد شده را به سیستم عصبی مرکزی منتقل کرده و در گام بعد پاسخ دریافت شده را به اندام‌های هدف برسانند تا جاندار پاسخی مناسب به انواع محرک‌هایی بدهد که بدن را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

source

توسط expressjs.ir