با آناتومی نورون بیشتر آشنا شویم

سلول‌های عصبی یا همان نورون، سیم‌های برق بدن ما می‌باشند. آناتومی نورون با ظاهر دیگر سلول‌ها تفاوت داشته و بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی هستند که بتوانید تصورش را بکنید. این سلول‌ها اطلاعات دریافتی (حسی) و یا پاسخی (حرکتی) را به سایر نورون‌ها، عضلات، سلول‌های ترشحی غدد و… منتقل می‌کنند.

با وجود آن‌که سلول‌های عصبی دارای انواع و اقسام گوناگونی هستند اما کلیت آناتومی نورون ها یکسان است.

به طور کلی هر نورون (سلول عصبی) دارای بخش‌های زیر است:

1- جسم سلولی

2- آکسون

3- دندریت

جسم‌سلولی خود شامل هسته و سیتوپلاسم می‌شود. آکسون‌ها از جسم سلولی منشا گرفته و مانند یک بزرگراه، مسیر طولانی را طی می‌کنند. دندریت‌ها نیز همانند آکسون از جسم سلولی منشعب شده و وظیفه دریافت پیام را از سلول‌ها و بافت‌های دیگر برعهده دارند.

در این مطلب می‌خواهیم با جزئیات بیشتر به بررسی آناتومی نورون پرداخته و ببینیم که یک سلول عصبی از چه بخش‌هایی تشکیل شده است.

بیشتر بخوانید: با انواع سلول عصبی آشنا شوید

مختصری از آناتومی سلول

برای آن‌که درک بهتری از آناتومی نورون پیدا کنیم، بایستی در ابتدا به دوران مدرسه برگشته و کمی از مباحث پایه‌ی زیست شناسی سلولی را مرور کنیم.

در کتب درسی خوانده‌اید که سلول از 3 بخش غشا، سیتوپلاسم و هسته تشکیل شده است. اما اگر بخواهیم نگاه دقیق‌تری داشته باشیم، باید بدانیم که دنیای زیستی شامل 2 نوع سلول پروکاریوتی (Prokaryote) و یوکاریوتی (Eukaryote) است. سلول‌های پروکاریوتی مانند باکتری، یک فضای سیتوپلاسمی احاطه شده توسط غشا بوده و به جای یک بخش سازمان یافته به نام هسته، دارای ناحیه نوکلئوئیدی می‌باشند. از طرفی این سلول‌ها فاقد اندامک‌ بوده و شبکه غشا داخلی گسترده‌ای ندارند.

سلول‌های یوکاریوتی برخلاف سلول‌های پروکاریوتی، دارای یک هسته می‌باشند و غشاهای داخلی گسترده‌ای دارند که اندامک‌ها را در بر می‌گیرد.

نورون یک سلولِ پیشرفته‌ی یوکاریوتی است که در ادامه میخواهیم به اجزای آن بپردازیم.

آناتومی نورون و اجزای آن

همانطور که در مقدمه نیز اشاره کردیم، نورون‌ها دارای انواع و اقسام گوناگونی هستند و باتوجه به کاری که انجام می‌دهند و یا جایی که قرار گرفته‌اند، آناتومی آن‌ها ممکن است با هم تفاوت‌هایی داشته باشد.

مثلا یک آناتومی نورون حسی به گونه‌ای است که دندریت‌های بلندی داشته، اما بررسی آناتومی نورون حرکتی به ما نشان می‌دهد که این نوع از نورون دندریت‌های کوتاهی دارد.

اما به طور کلی سلول‌های عصبی دارای 3 بخش اصلی به نام‌های زیر می‌باشند.

• دندریت
• جسم سلولی
• آکسون

هرکدام از بخش‌های یاد شده نیز دارای اجزای کوچکتری هستند که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

1- دندریت

دندریت‌ها زوائدی سیتوپلاسمی هستند که از جسم سلولی نورون منشا گرفته‌اند. این زوائد همانند آنتن بوده و کارشان دریافت پیام‌های ارسالی، توسط دیگر سلول‌ها است.

بسته به نوع سلول و فیزیولوژی آن، دندریت‌ها می‌توانند منشعب، کوتاه، بلند، میلینه و یا بدون غلاف میلین باشند.

برای مثال:

بررسی آناتومی نورون های پورکنژ در مخچه، یکی از بهترین مثال‌هایی است که می‌توان تکامل دندریتی را در آن مشاهده کرد. انشعابات بسیار زیادی که دندریت‌ نورون‌های پورکنژ پیدا کرده‌اند، این توانایی را به آن‌ها می‌دهد که به طور همزمان هزاران سیگنال را دریافت کرده و آن را منتقل کنند.

خار دندریتی

خار دندریتی (Dendritic Spine) یکی از کوچک‌ترین و مهم‌ترین بخش‌هایی است که در آناتومی نورون مورد بررسی قرار می‌گیرد. این زائده سیتوپلاسمی، برآمدگی کوچک از دندریت یک نورون بوده و معمولا پیام‌های آمده از نورون پیش‌سیناپسی را دریافت می‌کنند. خارهای دندریتی به عنوان محلی برای ذخیره اطلاعات سیناپسی و انتقال سیگنال‌های الکتریکی به جسم سلولی، تلقی می‌شوند.

خارهای دندریتی دارای یک سر و بدنه نازکی هستند که ناحیه سر، خاردندریتی را به محور اصلی دندریت متصل می‌کند. دندریت‌های یک نورون می‌توانند شامل هزاران خار دندریتی باشند. تعدد خارهای دندریتی می‌تواند تعداد سیناپس‌هایی که یک نورون با سلول‌های دیگر برقرار می‌کند را افزایش دهد.

نکته: طبق تحقیقات جدید، میزان فعالیت یک نورون با تعداد و ساختار خارهای دندریتی ارتباط معناداری دارد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع سیناپس عصبی

ساختار خار دندریتی

خارهای دندریتی حجمی بین 0.01 تا 0.8 میکرو مترمکعب دارند. وقتی یک سیناپس قوی بین 2 نورون ایجاد می‌شود، خارهای دندریتی که در این سیناپس نقش دارند، دارای سر و تنه‌ی بزرگتری هستند.

خارهای دندریتی با توجه به فعالیتی که انجام می‌دهند، ممکن است دارای اشکال گوناگونی باشند.

برخی از متداول‌ترین مورفولوژی (ریخت شناسی) خارهای دندریتی عبارت‌‌اند از:

• مویی (نازک)
• کلنگی
• قارچی
• کُنده‌ای

نکته: شکل و حجم خارهای دندریتی با توجه به قدرت و نوع سیناپس می‌تواند متفاوت باشد.

2- جسم سلولی

جسم سلولی (Cell body) که به آن سوما یا پریکاریون نیز گفته می‌شود، بزرگ‌ترین بخش از آناتومی نورون را تشکیل داده و شامل هسته، هستک، اندامک‌های سلولی و مواد شیمیایی – آنزیمی است.

این بخش از آناتومی نورون با داشتن شبکه‌ای گسترده از غشای داخلی، در تولیدات متابولیکی نقش داشته و مرکز فعالیت زیستی سلول عصبی می‌باشد.

در ادامه به برخی از مهم‌ترین اجزا و اندامک‌های موجود در جسم سلولی می‌پردازیم.

هسته

هسته بزرگ‌ترین اندامک موجود در سلول‌های جانوری بوده که تمامی ماده ژنتیکی سلول را در خود جای داده است. این اندامک توسط 2 غشا حفاظت می‌شود.

• غشای داخلی
• غشای خارجی

غشای داخلی هسته، خود هسته را محدود می‌کند. این در حالی است که غشای خارجی هسته در بیشتر سلول‌ها در امتداد شبکه آندوپلاسمی قرار دارد.

هستک

درون هسته یک ساختار متراکم به نام هستک وجود دارد که جایگاه سنتز rRNA (آر ان ای ریبوزومی) است.

میتوکندری

میتوکندری از نوادگان باکتری‌های پروکاریوت می‌باشد که طی روند تکاملی، با سلول‌های یوکاریوتی همزیستی پیدا کرده است.

از میتوکندری به عنوان کارخانه سلول جهت ساختن مولکول‌های پر انرژیِ ATP (آدنوزین تری فسفات) یاد می‌شود.

جسم گلژی

جسم گلژی یکی از مهم‌ترین اندامک‌ها در سلول یوکاریوتی بوده و ساختاری کیسه‌ای و به صورت جدا از هم دارد. مهم‌ترین وظیفه این اندامک، نشانه‌گذاری و جهت‌دهی به وزیکول‌هایی است که از شبکه آندوپلاسمی خارج می‌شوند.

لیزوزوم

لیزوزوم یا نارنجک سلولی در واقع اندامکی است از جنس غشا که درون آن آنزیم‌های گوارشی فراوانی جهت هضم مواد غذایی و مرده وجود دارد.

اجسام نیسل

اجسام نیسل به اجزا گرد، کوچک و تیره در نورون گفته می‌شود. این ذرات که به دلیل وجود rRNA های زیاد خاصیت بازی پیدا کرده‌اند، در جسم سلولی و دندریت‌ها یافت می‌شوند.

شبکه آندوپلاسمی

شاید بعد از هسته، شبکه آندوپلاسمی (Endoplasmic Reticulum) مهم‌ترین اندامک سلولی باشد. شبکه آندوپلاسمی به 2 نوع در سلول‌ها یافت می‌شود:

• شبکه آندوپلاسمی صاف (SER)
• شبکه آندوپلاسمی زبر (RER)

از وظایف این اندامک می‌توان به: سم‌زدایی، افزودن قند، افزودن فسفات و… اشاره کرد.

ریبوزوم

به ماشین‌های مترجم مولکول mRNA (آر ای ای پیام رسان) که دارای 2 زیرواحد بزرگ و کوچک هستند، ریبوزوم می‌گویند.

نکته: چون ریبوزوم‌ها از جنس غشا نیستند، آن‌ها را جز اندامک‌ها محسوب نمی‌کنیم.

3- آکسون

آکسون یکی از زوائد سیتوپلاسمی نورون است که از جسم سلولی منشا می‌گیرد. وظیفه این قسمت آن است که پیام الکتریکی را به سلول بعدی (نورون، سلول عضله، سلول مترشحه غدد و…) برساند.

به طور کلی هر نورون یک آکسون دارد. قطر آکسون در طول یک نورون ثابت بوده و تغییری نمی‌کند. اما بسته به نوع نورون می‌تواند قطور و یا نازک باشد.

آکسون‌ها از نظر طول اندازه‌های گوناگونی دارند، که شاخص‌ترین تفاوت در آناتومی نورون های مختلف است. در برخی از نورون‌ها طول آکسون‌ بیشتر از طول دندریت‌ها نیست اما در برخی دیگر، طول آکسون می‌تواند 1 متر یا حتی بیشتر باشد.

آکسون‌ها ممکن است شاخه‌های مستقیمی داشته باشند، اما غالبا در انتها منشعب شده و ظاهری افشان در پایانه آکسونی (axon terminal) ایجاد می‌کنند. جالب است بدانید که اندازه، شکل و سازماندهی این انشعابات، تعیین کننده آن هستند که سایر سلول‌ها چگونه با این سلول، سیناپس (تماس) برقرار خواهند کرد.

آکسون هیلاک

آکسون از جسم سلولی در ناحیه‌ی تخصص یافته‌ای به نام آکسون هیلاک (تپه آکسونی) منشا می‌گیرد.

آکسون و آکسون هیلاک با جسم سلولی و دندریت‌ها متفاوت هستند به طوری که آکسون هیلاک فاقد شبکه آندوپلاسمی زبر (RER)، ریبوزوم و دستگاه گلژی است.

تپه آکسونی (معمولا) جایی است که در آن‌جا پتانسیل‌های عمل به علت وجود تعداد بالای کانال‌های یونی، تولید و منتشر می‌شوند.

نگاهی به کتاب درسی دبیرستان

در فصل سیستم عصبی کتاب زیست شناسی دبیرستان گفته شده است که جهت حرکت پیام الکتریکی، یک طرفه بوده و همیشه از دندریت به سمت پایانه‌های آکسون است.

در نقد این مطلب، با توجه به وجود آکسون هیلاک باید متذکر شد که این موضوع صحیح نیست. چرا که در تپه آکسونی، ممکن است به مقدار بسیار کمی پیام الکتریکی در جهات مختلف، انتشار یابد.

آکسولما

همانطور که می‌دانیم فضای داخلی سلول، توسط غشای سلولی از فضای خارجی آن جدا می‌شود. به غشای سلولی نورون (در قسمت آکسون) آکسولما می‌گوییم. از وظایف آکسولما می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تنظیم و تعدیل پتانسیل عمل (به دلیل داشتن کانال‌های یونی وابسته به ولتاژ زیاد)
• ارسال سیگنال بین نورون و نوروگلیاها در راستای القای میلین سازی
• تنظیم اندازه آکسون

آکسوپلاسم

به سیتوپلاسم درون آکسون، آکسوپلاسم می‌گویند. در برخی از نورون‌ها به دلیل طویل بودن آکسون، مقدار آکسوپلاسم می‌تواند 99 درصد کل سیتوپلاسم نورون را شامل شود. همچنین اندامک‌ها و دیگر ترکیبات بیولوژیکِ موجود در آکسوپلاسم، با جسم سلولی و دندریت‌ها متفاوت است.

مقاومت الکتریکی وابسته به آناتومی نورون

مقاومت الکتریکی آکسوپلاسم، که مقاومت آکسوپلاسمی نیز نامیده می شود، یکی از ویژگی‌های الکتریکی نورون است. این ویژگی بر سرعت حرکت پتانسیل عمل به سمت پایین آکسون تأثیر می‌گذارد. اگر آکسوپلاسم حاوی مولکول‌های زیادی باشد که رسانای الکتریکی نیستند، حرکت و انتشار پتانسیل عمل را کاهش می‌دهد، زیرا باعث می‌شود یون‌ها بیشتر در سطح آکسولما (غشای آکسون) جریان پیدا کنند تا در آکسوپلاسم.

بیشتر بخوانید: پتانسیل عمل، زبان گفت و گوی سیستم عصبی

ساختار آکسوپلاسم

آکسوپلاسم، ساختاری نسبتا مشابه به سیتوپلاسم سلولی دارد.

اجزای تشکیل دهنده آکسوپلاسم عبارت‌اند از:

• میتوکندری‌های دراز و کشیده
• ساختارهای تشکیل‌دهنده‌ی اسکلت سلولی
• میکروفیلامنت‌ها (ریز رشته‌ها)
• میکروتوبول‌ها

لازم به ذکر است که آکسوپلاسم فاقد بسیاری از ماشین آلات سلولی مانند ریبوزوم ها و هسته می‌باشد. به همین دلیل، ترجمه پروتئین‌های پیچیده در این بخش صورت نمی‌گیرد. در نتیجه آنزیم‌ها و پروتئین‌های بزرگ از سوما و توسط انتقالات آکسونی به آکسوپلاسم آورده می‌شوند.

انتقالات آکسونی به 2 صورت انجام می‌شود:

• انتقال آکسونی سریع: وزیکول‌ها توسط پروتئین‌های حرکتی (Motor protein) و با سرعت 50 الی 400 میلی‌متر در روز منتقل می‌شوند.

• انتقال آکسونی آهسته: پروتئین‌های محلول در سیتوسل تحت تاثیر انتقال آکسونی آهسته و با سرعتی بسیار کم 0.02 الی 0.1 میلی‌متر در روز حرکت می‌کنند.

واریکوزیته

در آکسونِ سلول‌های عصبی حرکتی (موتور نورون‌ها) جایگاه‌هایی برای ذخیره انتقال دهنده‌های عصبی یا همان نوروترانسمیترها وجود دارد، که به آن واریکوزیته می‌گویند.

میلینه شدن

میلینه شدن در آناتومی نورون نقش بسیار مهمی دارد. به این صورت که غلاف میلین از سلول عصبی محافظت کرده و باعث بالا رفتن سرعت انتقال پیام الکتریکی در طول نورون می‌شود.

غلاف میلین

غلاف میلین، پوششی از جنس غشا است که توسط سلول‌های پشتیبان یا همان نوروگلیاها در اطراف زوائد سیتوپلاسمی نورون‌ها مانند آکسون و دندریت پیچیده می‌شود. بعضی منابع، غلاف میلین را جز آناتومی نورون نمی‌دانند اما ما در این مطلب قصد داریم تا به عنوان یکی از موضوعات قابل بحث، در آناتومی نورون به آن بپردازیم.

در سیستم عصبی مرکزی و سیستم عصبی محیطی، برخی از سلول‌های پشتیبان وظیفه‌ی ساخت غلاف میلین را برعهده دارند. نام این سلول‌ها در دستگاه عصبی مرکزی، الیگودندروسیت و در دستگاه عصبی محیطی شوان می‌باشد.

هر سلول الیگودندروسیت در دستگاه عصبی مرکزی می‌تواند به تنهایی چند نورون را میلینه کند. این در حالی است که سلول‌های شوان زیادی تنها برای میلینه کردن یک نورون در دستگاه عصبی محیطی به کار می‌روند.

وظیفه غلاف میلین

همانطور که به یاد دارید در کتاب زیست شناسی دبیرستان، بیان شده بود که وظیفه غلاف میلین بالا بردن سرعت انتقال پیام الکتریکی در طول یک سلول عصبی است. به طوری که یک پیام الکتریکی از غلافی به غلاف دیگر پرش می‌کند. اما آیا واقعا سیگنال الکتریکی می‌تواند بجهد؟

در این قسمت به این سوال پاسخ خواهیم داد…

در مبحث پتانسیل عمل خواندیم که یک دیپولاریزاسیون زمانی رخ می‌دهد که کانال‌های وابسته به ولتاژ سدیمی باز شوند. حال فرض کنید که 2 یون سدیم (یکی را a و دیگری را b می‌نامیم) در فضای خارج سلولی (ECF)، منتظر باز شدن کانال سدیمی هستند. به طوری که یون a در نزدیکی کانال و یون b در ناحیه‌ای دورتر قرار دارد.

بدیهی است که با باز شدن کانال سدیمی، یون a زودتر از کانال عبور کرده و وارد فضای داخلی سلول (ICF) می‌شود.

با توجه به مثال بالا درمی‌یابیم که هرچقدر یون‌های سدیم به کانال‌های دریچه‌ای وابسته به ولتاژ سدیمی نزدیک‌تر باشند، دیپولاریزاسیون سریع‌تر رخ داده و در نتیجه سرعت انتقال پیام الکتریکی نیز بیشتر می‌شود. به همین دلیل، اولیگودندروسیت‌ها و سلول‌های شوان به دور زوائد سلولی یک نورون مانند آکسون پیچیده و غلاف میلین را بوجود می‌آورند.

بین غلاف میلین و غشای سلول یک حدفاصل بسیار باریکی به نام ریز محیط (Micro Environment) وجود دارد. این ریز محیط با محدود کردن حرکت یون‌های سدیم در فضای خارج سلولی، آن‌ها را نزدیک به غشا (کانال‌های روی غشا) نگه داشته تا به محض باز شدن کانال‌های سدیمی، یون‌ها سریع‌تر به داخل سلول بروند و نورون وارد مرحله دیپولاریزاسیون شود.

پس با توجه به موارد گفته شده در قسمت بالا، غلاف میلین با ایجاد یک ریزمحیط سرعت ایجاد و حرکت پیام الکتریکی (پتانسیل عمل) را بالا می‌برد. نه آن‌که پیام الکتریکی از قسمتی به قسمت دیگر جهش کند!

جمع بندی

با مطالعه این مطلب آموختیم که نورون از 3 بخش اصلی دندریت، جسم سلولی و آکسون تشکیل شده است. این 3 جز با همکاری یکدیگر، سلول عصبی را به پیشرفته‌ترین سلول بدن انسان از نظر عملکرد، مورفولوژی و… تبدیل می‌کنند.

دندریت‌ها توسط زائده‌هایی که دارند، پیام الکتریکی را دریافت کرده و به جسم سلولی منتقل می‌کنند. سوما یا پریکاریون آن را به آکسون برده و در نهایت، این پیام توسط پایانه‌های آکسونی به سلول بعدی می‌رسد. غلاف میلین نیز با حضور خود، این فرآیند را تسریع کرده و به صدور پاسخ‌های فوق سریع توسط سیستم عصبی کمک می‌کند.

حال می‌توانید پرسش‌های زیر را پاسخ داده و ببینید که دیگر همه چیز را درباره‌ی آناتومی نورون می‌دانید.