نورون چیست؟ معرفی انواع، وظایف و هر آنچه که باید بدانید

نورون یک سلول عصبی است که عنصر اصلی ساختمان سیستم عصبی است. حدود 86 میلیارد نورون در مغز انسان وجود دارد که به عملکردهای مختلف سیستم عصبی کمک می کند.

سیستم عصبی سیستم ارتباط داخلی بدن است. این سیستم از سلول های عصبی بسیاری تشکیل شده است. سلول های عصبی اطلاعات را از طریق حواس بدن دریافت می کنند: لامسه، چشایی، بویایی، بینایی و شنوایی. مغز این سیگنال های حسی را برای درک آنچه در داخل و خارج بدن اتفاق می افتد تفسیر می کند.

بدن شما دارای شبکه گسترده ای از اعصاب است که سیگنال های الکتریکی را از سلول های عصبی به سلول های هدف خود در سراسر بدن ارسال و دریافت می کند. سیستم عصبی عملکردهایی مانند:

ضربان قلب و فشار خون
نفس کشیدن
حرکات ماهیچه ای
افکار، حافظه، یادگیری و احساسات
خواب، بهبودی و پیری
پاسخ استرس
تنظیم هورمونی
هضم غذا، گرسنگی و تشنگی
حواس
سیستم عصبی انسان به دو بخش تقسیم می شود. آنها بر اساس مکانشان در بدن متمایز می شوند و شامل سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سیستم عصبی محیطی (PNS) می شوند. سیستم عصبی مرکزی در جمجمه و کانال نخاعی قرار دارد. این سیستم شامل اعصاب مغز و نخاع می شود. تمام اعصاب باقی مانده در سایر قسمت های بدن بخشی از سیستم عصبی محیطی هستند.

هر بدن انسان دارای یک CNS و یک PNS است، اما یک سیستم عصبی ارادی و غیر ارادی نیز دارد. سیستم عصبی ارادی اعمالی را که فرد از آن آگاه است و می تواند آگاهانه کنترل کند، کنترل می کند. مانند حرکت دادن سر، دست ها، پاها و سایر قسمت های بدن. سیستم عصبی غیرارادی بدن فرآیندهایی را کنترل می کند که فرد آگاهانه آنها را کنترل نمی کند. این سیستم همیشه فعال است و ضربان قلب، تنفس، متابولیسم و ​​سایر فرآیندهای حیاتی بدن را تنظیم می کند.

سیستم عصبی مرکزی و محیطی شامل بخش های ارادی و غیر ارادی است. این قسمت ها در سیستم عصبی مرکزی به هم متصل هستند. بخش غیر ارادی PNS شامل سیستم عصبی سمپاتیک، سیستم عصبی پاراسمپاتیک و سیستم عصبی روده است.

سیستم عصبی سمپاتیک به بدن می گوید که برای فعالیت فیزیکی و ذهنی آماده شود. این سیستم ضربان قلب را سخت‌تر و سریع‌تر می‌کند و راه‌های هوایی را برای تنفس راحت‌تر باز می‌کند. این سیستم همچنین به طور موقت هضم را متوقف می کند تا بدن بتواند روی اقدامات سریع تمرکز کند. سیستم عصبی پاراسمپاتیک عملکردهای بدن را زمانی که فرد در حال استراحت است کنترل می کند. برخی از فعالیت های آن شامل تحریک هضم، فعال کردن متابولیسم و کمک به آرامش بدن است.

بدن سیستم عصبی خاصی دارد که فقط روده ها را کنترل می کند. سیستم عصبی روده به طور خودکار حرکات روده را به عنوان بخشی از فرآیند گوارش تنظیم می کند.

دانشمندان در حال توسعه روش هایی برای هک کردن سیستم عصبی هستند تا توانایی کنترل سلول های مغز را با نور به دست آورند. سلول ها را می توان به صورت ژنتیکی برنامه ریزی کرد تا به نور واکنش نشان دهند. هک کردن سیستم عصبی می تواند به دانشمندان کمک کند تا درباره نحوه عملکرد نورون های مختلف اطلاعات بیشتری کسب کنند. آنها می توانند به طور همزمان چندین سلول مغز را فعال کرده و اثرات آنها را بر بدن مشاهده کنند.

نورون چیست؟
نورون ها که به عنوان سلول های عصبی نیز شناخته می شوند، سیگنال هایی را از مغز دریافت و ارسال می کنند. در حالی که نورون ها شباهت های زیادی با انواع دیگر سلول ها دارند، از نظر ساختار و عملکرد منحصر به فرد هستند.

بدن هر فرد دارای میلیاردها سلول عصبی (نورون) است. تعداد آنها در مغز حدود 86 میلیارد و در نخاع 13.5 میلیون نفر است. نورون ها سیگنال های الکتریکی و شیمیایی را دریافت کرده و به نورون های دیگر منتقل می کنند. نورون ها حدود 10 درصد از مغز را تشکیل می دهند. بقیه شامل سلول های گلیال و آستروسیت هایی هستند که نورون ها را پشتیبانی و تغذیه می کنند.

تولید سلول های عصبی جدید نوروژنز نامیده می شود. در حالی که این فرآیند هنوز به خوبی درک نشده است، می دانیم که نوروژنز در طول جنین زایی بسیار فعال تر است. با این حال، یک مطالعه در سال 2013 نشان داد که برخی از نوروژنز در طول زندگی و همچنین در مغز بزرگسالان رخ می دهد.

پیش بینی های تخصصی به نام آکسون به نورون ها اجازه می دهد سیگنال های الکتریکی و شیمیایی را به سلول های دیگر منتقل کنند. نورون ها همچنین می توانند این سیگنال ها را از طریق شاخه های ریشه مانند به نام دندریت دریافت کنند.

نورون از چه بخش هایی تشکیل شده است؟
نورون ها بسته به نقش و مکانشان شکل، اندازه و ساختار متفاوتی دارند. اگرچه تقریباً همه نورون ها دارای سه بخش اصلی هستند: بدن سلولی، آکسون و دندریت.

جسم سلولی: جسم سلولی قسمت مرکزی نورون است که حاوی اطلاعات ژنتیکی است، ساختار نورون را حفظ می کند و انرژی مورد نیاز برای فعالیت های سلول را تامین می کند. مانند سایر اجسام سلولی، بدن سلولی عصبی حاوی یک هسته و اندامک های تخصصی است. بدن سلولی توسط غشایی محصور شده است که هم از سلول محافظت می کند و هم به آن اجازه می دهد با محیط اطراف خود تعامل داشته باشد.

آکسون: آکسون ساختاری بلند و دم مانند است که در محل اتصالی به نام "بسته آکسون" به بدن سلولی متصل می شود. بسیاری از آکسون ها با یک ماده چرب به نام میلین عایق بندی شده اند. میلین به آکسون ها کمک می کند تا سیگنال های الکتریکی را هدایت کنند. نورون ها معمولا یک آکسون اصلی دارند. طول آکسون می تواند به یک متر برسد.

دندریت: دندیت ها ساختارهای ریشه مانندی هستند که از بدنه سلولی منشعب می شوند. دندریت ها سیگنال ها را از آکسون های نورون های دیگر دریافت و پردازش می کنند. نورون ها می توانند بیش از یک مجموعه دندریت به نام "درخت دندریتیک" داشته باشند.

تعداد درختان دندریتیک به نقش نورون ها بستگی دارد. به عنوان مثال، سلول های پورکنژ نوع خاصی از نورون هستند که در مخچه قرار دارند. این سلول ها دارای درختان دندریتیک بسیار توسعه یافته ای هستند که به آنها اجازه می دهد هزاران سیگنال را دریافت کنند.

انواع نورون ها از نظر ساختار
نورون ها از نظر ساختار، عملکرد و ساختار ژنتیکی متفاوت هستند و هزاران نوع مختلف از آنها وجود دارد. پنج نوع اصلی نورون عبارتند از:

نورون های چند قطبی: این نورون ها دارای آکسون و دندریت های متقارن هستند. این نوع نورون فراوان ترین نوع نورون در سیستم عصبی مرکزی است.

نورون های تک قطبی: معمولاً فقط در بی مهرگان یافت می شود، این نورون ها یک آکسون دارند.

نورون های دوقطبی: دو توالی از بدنه سلولی نورون های دوقطبی گسترش می یابند. در یک طرف آکسون و در طرف دیگر دندریت وجود دارد. این نوع نورون ها بیشتر در شبکیه چشم یافت می شوند، اما در قسمت هایی از سیستم عصبی که به عملکرد بینی و گوش کمک می کنند نیز وجود دارند.

نورون های هرمی: این نورون ها یک آکسون و چندین دندریت دارند و به شکل هرمی هستند. نورون های هرمی بزرگترین سلول های عصبی هستند و عمدتاً در قشر مغز یافت می شوند. قشر مغز بخشی از مغز است که مسئول افکار آگاهانه است.

نورون های پورکنژ: نورون های پورکنژ دارای دندریت های متعددی هستند که از بدن سلولی خارج می شوند. این نورون ها نورون های بازدارنده هستند، به این معنی که انتقال دهنده های عصبی را آزاد می کنند که از شلیک سایر نورون ها جلوگیری می کند.

انواع نورون ها از نظر عملکرد
از نظر عملکرد، دانشمندان نورون ها را به سه نوع کلی تقسیم می کنند: نورون های حسی، نورون های حرکتی و نورون های درونی.

نورون های حسی: نورون های حسی به شما کمک می کنند تا بتوانید محیط اطراف خود را بچشید، بو کنید، بشنوید، ببینید و احساس کنید.

نورون های حسی توسط ورودی های فیزیکی و شیمیایی محیط برانگیخته می شوند. صدا، لمس، گرما و نور ورودی های فیزیکی و بو و طعم ورودی های شیمیایی هستند. به عنوان مثال، اگر روی ماسه داغ قدم بگذارید، نورون های حسی کف پای شما فعال می شوند و پیامی به مغز شما می فرستند که شما را از گرما آگاه می کند.

نورون های حرکتی: نورون های حرکتی در حرکات ارادی و غیر ارادی نقش دارند. این نورون ها به مغز و نخاع اجازه می دهند تا با عضلات، اندام ها و غدد در سراسر بدن ارتباط برقرار کنند.

دو نوع نورون حرکتی وجود دارد: نورون حرکتی تحتانی و نورون حرکتی بالایی. نورون های حرکتی تحتانی سیگنال هایی را از نخاع به عضلات صاف و ماهیچه های اسکلتی منتقل می کنند. نورون های حرکتی بالایی سیگنال ها را بین مغز و نخاع منتقل می کنند. به عنوان مثال، هنگامی که غذا می خورید، نورون های حرکتی پایینی در نخاع سیگنال هایی را به عضلات صاف مری، معده و روده می فرستند. این ماهیچه ها منقبض می شوند و به حرکت غذا در دستگاه گوارش کمک می کنند.

نورون های بین ستاره ای: نورون های بین ستاره ای واسطه های عصبی هستند که در مغز و نخاع وجود دارند. آنها رایج ترین نوع نورون ها هستند. نورون‌های داخلی سیگنال‌ها را از نورون‌های حسی و سایر نورون‌های بین‌اعصاب به نورون‌های حرکتی و سایر نورون‌های درونی منتقل می‌کنند. آنها اغلب مدارهای پیچیده ای را تشکیل می دهند که به شما در واکنش به محرک های خارجی کمک می کند.

به عنوان مثال، هنگامی که یک جسم تیز مانند کاکتوس را لمس می کنید، نورون های حسی در نوک انگشتان شما سیگنالی را به نورون های داخلی نخاع ارسال می کنند. برخی از نورون های داخلی سیگنال هایی را به نورون های حرکتی دست شما ارسال می کنند که به شما امکان می دهد دست خود را دور کنید. سایر نورون های داخلی سیگنالی را به مرکز درد در مغز می فرستند و شما احساس درد می کنید.

سلول شوان چیست؟
سلول های شوان از تاج عصبی مشتق شده اند و نقش حیاتی در نگهداری و تولید مثل نورون های حسی و حرکتی سیستم عصبی محیطی دارند. آنها عمدتاً برای عایق کاری (تولید غلاف میلین) و تامین مواد مغذی مورد نیاز آکسون های نورون های سیستم عصبی محیطی ضروری هستند.

سرعت هدایت آکسونی به دلیل میلین افزایش می یابد که به نوبه خود برای انتقال بهتر سیگنال های الکتریکی در سراسر سیستم عصبی مورد نیاز است. سلول های شوان پیش نیازی برای تولید مثل نورون های سیستم عصبی محیطی هستند. همچنین سلول های شوان وجود دارند که در میلین سازی نقشی ندارند و برای رساندن مواد مغذی و محافظت از آکسون هایی که فاقد میلین هستند مورد نیاز هستند.

گره Rannoye چیست؟
گانگلیون یک شکاف دوره‌ای در غلاف عایق (میلین) آکسون‌های برخی نورون‌ها است که به تسهیل انتقال سریع تکانه‌های عصبی کمک می‌کند.

غلاف میلین از لایه های متحدالمرکز لیپیدها مانند کلسترول و مقادیر متغیر سربروزیدها و فسفولیپیدها تشکیل شده است که توسط لایه های نازکی از پروتئین جدا شده اند. این آرایش ساختاری عایق با مقاومت بالا و ظرفیت الکتریکی کم ایجاد می کند. با این حال، گره های گره در فواصل زمانی عایق بندی نمی شوند و این ناپیوستگی اجازه می دهد تا تکانه ها از طریق فرآیندی به نام هدایت پرش از یک گره به گره دیگر بپرند.

گره های Rannoye حدود یک میکرومتر عرض دارند و غشای نورون را در معرض محیط خارجی قرار می دهند. این شکاف ها با کانال های یونی پر می شوند که به تبادل یون های خاصی مانند یون های سدیم و کلرید که برای تولید پتانسیل عمل ضروری هستند کمک می کند. پتانسیل عمل به معکوس شدن قطبش الکتریکی غشای نورون اشاره دارد که موجی از تحریک را آغاز می کند یا بخشی از آن است که در امتداد آکسون حرکت می کند. پتانسیل عمل منتشر شده توسط یک گره عصبی به گره بعدی می رود و این در امتداد آکسون تکرار می شود و باعث می شود پتانسیل عمل به سرعت در طول فیبر حرکت کند.

نورون ها چگونه کار می کنند؟
نورون ها سیگنال هایی را با استفاده از پتانسیل های عمل ارسال می کنند. پتانسیل عمل تغییر در انرژی پتانسیل الکتریکی نورون ناشی از جریان ذرات باردار به داخل و خارج از غشای نورون است. هنگامی که یک پتانسیل عمل ایجاد می شود، در امتداد آکسون حرکت می کند و به پایانه پیش سیناپسی منتقل می شود.

پتانسیل عمل می تواند سیناپس های شیمیایی و الکتریکی را تحریک کند. سیناپس ها مکان هایی هستند که نورون ها پیام های الکتریکی و شیمیایی را منتقل می کنند. سیناپس ها از یک پایانه پیش سیناپسی، یک شکاف سیناپسی و یک پایانه پس سیناپسی تشکیل شده اند.

سیناپس های شیمیایی: در یک سیناپس شیمیایی، نورون پیام رسان های شیمیایی به نام انتقال دهنده های عصبی را آزاد می کند. این مولکول ها از شکاف سیناپسی عبور کرده و به گیرنده های انتهای پس سیناپسی دندریت متصل می شوند.

انتقال دهنده های عصبی می توانند پاسخی در نورون پس سیناپسی ایجاد کنند و باعث شوند که نورون مذکور پتانسیل عمل خود را ایجاد کند. آنها همچنین می توانند از فعالیت در نورون پس سیناپسی جلوگیری کنند. در این حالت، نورون پس سیناپسی پتانسیل عمل ایجاد نخواهد کرد.

سیناپس های الکتریکی: سیناپس های الکتریکی فقط می توانند برانگیخته شوند. این سیناپس ها زمانی تشکیل می شوند که دو نورون توسط یک اتصال شکاف به هم متصل شوند. این شکاف بسیار کوچکتر از سیناپس شیمیایی است و از کانال های یونی تشکیل شده است که به انتقال سیگنال الکتریکی مثبت کمک می کند. به دلیل نحوه حرکت این سیگنال ها، سیگنال ها در سیناپس های الکتریکی بسیار سریعتر از سیناپس های شیمیایی حرکت می کنند. اگرچه این سیگنال ها می توانند از یک نورون به نورون دیگر ضعیف شوند. این باعث می شود آنها در انتقال سیگنال های مکرر کارایی کمتری داشته باشند.

انتقال دهنده های عصبی
انتقال دهنده های عصبی پیام رسان های شیمیایی هستند که بدن شما بدون آنها نمی تواند کار کند. وظیفه آنها انتقال سیگنال های شیمیایی (پیام) از یک سلول عصبی به سلول هدف بعدی است. سلول هدف می تواند یک سلول عصبی، یک سلول عضلانی یا یک غده باشد.

انتقال دهنده های عصبی در پایانه آکسون قرار دارند. آنها در کیسه های دیواره نازک به نام وزیکول سیناپسی ذخیره می شوند. هر وزیکول می تواند حاوی هزاران مولکول انتقال دهنده عصبی باشد.

همانطور که یک سیگنال در طول یک سلول عصبی حرکت می کند، بار الکتریکی سیگنال باعث می شود تا وزیکول های حاوی انتقال دهنده های عصبی با غشای نورون در لبه سلول ترکیب شوند. انتقال دهنده های عصبی که اکنون حامل پیام هستند، سپس از پایانه آکسون به فضای پر از مایع بین یک نورون و سلول هدف بعدی رها می شوند. در این فضا که اتصال سیناپسی نامیده می شود، انتقال دهنده های عصبی پیام ها را در عرض کمتر از 40 نانومتر حمل می کنند (برای مقایسه، عرض یک تار موی انسان حدود 75000 نانومتر است).

هر نوع انتقال دهنده عصبی گیرنده خاصی را در سلول هدف هدف قرار داده و به آن متصل می شود. پس از اتصال، انتقال دهنده عصبی باعث تغییر یا عمل در سلول هدف می شود، مانند تولید یک سیگنال الکتریکی در سلول عصبی دیگر، انقباض عضلانی یا آزاد شدن هورمون از سلول های یک غده.

انواع انتقال دهنده های عصبی
دانشمندان حداقل 100 انتقال دهنده عصبی را شناسایی کرده اند و گمان می کنند که تعداد بیشتری از آنها هنوز کشف نشده اند. انتقال دهنده های عصبی را می توان بر اساس ماهیت شیمیایی آنها به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. برخی از انواع شناخته شده تر عبارتند از:

مونوآمین هایی مانند اپی نفرین، نوراپی نفرین، دوپامین، سروتونین و هیستامین.
اسیدهای آمینه مانند گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA)، گلیسین، گلوتامات
پپتیدهایی مانند اندورفین
پورین هایی مانند آدنوزین و آدنوزین تری فسفات (ATP)
استیل کولین
علت اختلال عملکرد ناقل عصبی چیست؟
بیش از حد یا خیلی کم از یک یا چند انتقال دهنده عصبی تولید یا آزاد می شود.
گیرنده روی سلول به خوبی کار نمی کند.
گیرنده های سلولی به دلیل التهاب و آسیب به شکاف سیناپسی، انتقال دهنده عصبی را به اندازه کافی جذب نمی کنند.
انتقال دهنده های عصبی خیلی سریع دوباره جذب می شوند.
آنزیم ها از رسیدن انتقال دهنده های عصبی به سلول های هدف جلوگیری می کنند.
تحقیقات اخیر در زمینه نورون ها
در حالی که تحقیقات در قرن گذشته درک ما را از نورون ها افزایش داده است، هنوز چیزهای زیادی در مورد آنها نمی دانیم. به عنوان مثال، تا همین اواخر، محققان بر این باور بودند که تولید نورون ها در بزرگسالان در ناحیه ای از مغز به نام هیپوکامپ اتفاق می افتد. هیپوکامپ در یادگیری و حافظه نقش دارد. اما مطالعه ای در سال 2018 نشان داد که پس از تولد، تولید نورون ها در هیپوکامپ کاهش می یابد و در بزرگسالی، تقریباً هیچ نورون جدیدی در آنجا تولید نمی شود. کارشناسان این کشف را مانعی برای استفاده از نوروژنز برای درمان بیماری هایی مانند آلزایمر و پارکینسون دانستند. این بیماری ها هم نتیجه آسیب به نورون ها و هم نتیجه مرگ نورون ها هستند.

با این حال، هنوز امیدی وجود دارد که بتوان از سلول های بنیادی عصبی برای تولید نورون های جدید استفاده کرد. سلول های بنیادی عصبی می توانند نورون های جدیدی تولید کنند. اما محققان همچنان در تلاشند راهی برای استفاده از این سلول های بنیادی برای تولید انواع خاصی از نورون ها در آزمایشگاه بیابند. اگر بتوان این کار را انجام داد، می توان سلول های عصبی جدیدی تولید کرد و جایگزین سلول هایی شد که در اثر پیری، آسیب و بیماری از بین رفته اند.

آزمایشات بالینی در حال انجام است
آزمایشات بالینی زیادی برای آزمایش استفاده از سلول های عصبی تازه در حال انجام است. برای مثال، یکی از این کارآزمایی‌ها افرادی را هدف قرار می‌دهد که سکته مغزی ایسکمیک داشته‌اند. همچنین، یک مطالعه در سال 2019 از کاوشگرهای فلورسنت برای مشاهده فعالیت سلول های عصبی در زمان واقعی در موش استفاده کرد. این فناوری می تواند برای کمک به نقشه برداری از فعالیت مغز، کشف مشکلاتی که منجر به اختلالات عصبی می شود و پیشرفت هوش مصنوعی استفاده شود.

نتیجه
سلول های سیستم عصبی را نورون می گویند. آنها سه بخش مجزا دارند: بدن سلولی، آکسون و دندریت. این قطعات به آنها کمک می کند تا سیگنال های شیمیایی و الکتریکی را ارسال و دریافت کنند. در حالی که میلیاردها نورون و هزاران نوع وجود دارد، می توان آنها را بر اساس عملکرد به سه گروه اصلی طبقه بندی کرد: نورون های حرکتی، نورون های حسی و نورون های بین اعصاب.

هنوز ناشناخته های زیادی در مورد نورون ها و نقش آنها در ایجاد برخی بیماری های مغزی وجود دارد. اما بسیاری از پروژه های تحقیقاتی و آزمایشات بالینی برای یافتن پاسخ این سوالات در حال انجام است.