نورون چیست ؛ معرفی انواع، وظایف و هر آنچه باید بدانید

سیستم عصبی سیستم ارتباطی درونی بدن است. این سیستم از سلول‌های عصبی فراوانی تشکیل شده است. سلول‌های عصبی اطلاعات را ازطریق حواس بدن دریافت می‌کنند: لامسه، چشایی، بویایی، بینایی و شنوایی. مغز این نشانه‌های حسی را تفسیر می‌کند تا متوجه شود که بیرون و داخل بدن چه می‌گذرد.

بدن شما دارای شبکه گسترده‌ای از اعصاب است که سیگنال‌های الکتریکی را از سلول‌های عصبی و سلول‌های هدف خود در سراسر بدن ارسال و دریافت می‌کند. سیستم عصبی عملکردهایی مانند موارد زیر را کنترل می‌کند:

• ضربان قلب و فشار خون
• تنفس
• حرکات عضلات
• افکار، حافظه، یادگیری و احساسات
• خواب، بهبودی و پیری
• پاسخ استرس
• تنظیم هورمون
• هضم غذا، احساس گرسنگی و تشنگی
• حواس

سیستم عصبی انسان به دو قسمت تقسیم می‌شود. آن‌ها برحسب مکان قرارگیری در بدن تشخیص داده می‌شوند و شامل سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سیستم عصبی محیطی (PNS) هستند. سیستم عصبی مرکزی در جمجمه و مجرای نخاعی قرار دارد. این سیستم شامل اعصاب مغز و نخاع می‌شود. تمام اعصاب باقیمانده در بخش‌های دیگر بدن بخشی از سیستم عصبی محیطی هستند.

بدن هر انسان یک CNS و یک PNS دارد، اما همچنین دارای سیستم عصبی ارادی و غیرارادی است. سیستم عصبی ارادی کارهایی را کنترل می‌کند که فرد از آن‌ها آگاه است و می‌تواند آگاهانه آن‌ها را کنترل کند؛ مانند حرکت دادن سر، دست، پا و قسمت‌های دیگر بدن. سیستم عصبی غیر ارادی بدن، فرایندهایی را کنترل می‌کند که فرد آگاهانه آن‌ها را کنترل نمی‌کند. این سیستم همیشه فعال است و ضربان قلب، تنفس، متابولیسم و فرایندهای حیاتی دیگر را در بدن تنظیم می‌کند.

سیستم عصبی مرکزی و محیطی شامل بخش‌های ارادی و غیرارادی می‌شوند. این بخش‌ها در سیستم عصبی مرکزی به هم متصل می‌شوند. بخش غیرارادی PNS شامل سیستم عصبی سمپاتیک، پاراسمپاتیک و سیستم عصبی روده است.

سیستم عصبی سمپاتیک به بدن می‌گوید که برای فعالیت فیزیکی و ذهنی آماده شود. این سیستم موجب می‌شود قلب با شدت بیشتر و سریع‌تر بزند و مجاری هوایی را برای تنفس راحت‌تر باز می‌کند. این سیستم همچنین به‌طور موقت هضم را متوقف می‌کند تا بدن بتواند روی اقدام سریع تمرکز کند. سیستم عصبی پاراسمپاتیک عملکردهای بدن را زمانی که فرد درحال استراحت است، کنترل می‌کند. برخی از فعالیت‌های آن شامل تحریک هضم، فعال کردن متابولیسم و کمک به آرامش بدن است.

بدن سیستم عصبی خاصی را دارد که فقط روده را کنترل می‌کند. سیستم عصبی روده به‌طور خودکار حرکات روده را به‌عنوان بخشی از فرایند هضم تنظیم می‌کند.

دانشمندان درحال ایجاد راه‌هایی برای هک کردن سیستم عصبی هستند تا توانایی کنترل سلول‌های مغز را به کمک نور به دست آورند. سلول‌ها را می‌توان با تغییرات ژنتیکی برنامه‌ریزی کرد تا دربرابر نور واکنش نشان دهند. هک‌کردن سیستم عصبی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درمورد عملکرد نورون‌های مختلف دانش بیشتری کسب کنند. آن‌ها می‌توانند به‌طور هم‌زمان چند سلول مغز را فعال کند و اثرات آن‌ها را بر بدن مشاهده کنند.

نورون‌ها که با عنوان سلول‌های عصبی نیز شناخته می‌شوند، سیگنال‌ها را از مغز دریافت و از آن ارسال می‌کنند. درحالی‌که نورون‌ها شباهت‌های زیادی با انواع دیگر سلول‌ها دارند، ازنظر ساختار و عملکرد منحصر‌به‌فرد هستند.

بدن هر فرد دارای میلیاردها سلول عصبی (نورون) است. تعداد آن‌ها در مغز حدود ۸۶ میلیارد و در نخاع ۱۳/۵ میلیون است. نورون‌ها سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی را دریافت می‌کنند و به نورون‌های دیگر منتقل می‌کنند. نورون‌ها حدود ۱۰ درصد از مغز را تشکیل می‌دهند. بقیه شامل سلول‌های گلیال و آستروسیت‌هایی هستند که از نورون‌ها حمایت و آن‌ها را تغذیه می‌کنند.

تولید سلول‌های عصبی جدید عصب‌زایی (نورون‌زایی یا نوروژنسیس) نامیده می‌شود. درحالی‌که این فرایند هنوز به‌خوبی درک نشده است، می‌دانیم فرایند عصب‌زایی در دوران رویانی بسیار فعال‌تر است. با‌این‌حال، مطالعه‌ای از سال ۲۰۱۳ نشان داد که در سراسر زندگی و در مغز فرد بزرگسال نیز مقداری عصب‌زایی اتفاق می‌افتد.

بیش‌آمدگی‌های تخصصی به نام آکسون‌ها به نورون‌ها اجازه می‌دهد سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی را به سلول‌های دیگر منتقل کنند. نورون‌ها همچنین می‌توانند این سیگنال‌ها را ازطریق انشعابات ریشه‌مانندی به نام دندریت‌ها دریافت کنند.

نورون‌ها بسته به نقش و مکان خود دارای شکل، اندازه و ساختار متفاوتی هستند. اگرچه تقریباً همه نورون‌ها دارای سه بخش اساسی جسم سلولی، آکسون و دندریت هستند.

جسم سلولی: جسم سلولی بخش مرکزی نورون است که حاوی اطلاعات ژنتیکی است، ساختار نورون را حفظ می‌کند و انرژی موردنیاز فعالیت‌های سلول را فراهم می‌کند. همانند اجسام سلولی دیگر، جسم سلولی نورون حاوی هسته و اندامک‌های تخصصی است. جسم سلولی توسط غشایی محصور شده است که هم از سلول محافظت می‌کند و هم به آن اجازه می‌دهد تا با محیط اطراف خود تعامل داشته باشد.

آکسون: آکسون ساختار بلند و دم‌مانندی است که در محل اتصالی به نام «پشته آکسونی» به جسم سلولی متصل می‌شود. بسیاری از آکسون‌ها با ماده چربی به نام میلین عایق‌بندی شده‌اند. میلین به آکسون‌ها کمک می‌کند تا سیگنال‌های الکتریکی را هدایت کنند. نورون‌ها معمولاً یک آکسون اصلی دارند. آکسون می‌تواند تا یک متر طول داشته باشد.

دندریت: دندیت‌های ساختارهای ریشه‌مانندی هستند که از جسم سلولی منشعب می‌شوند. دندریت‌ها سیگنال‌ها را از آکسون‌های نورون‌های دیگر دریافت و پردازش می‌کنند. نورون‌ها می‌توانند بیش از یک مجموعه دندریت داشته باشند که «درخت دندریتی» نامیده می‌شود.

تعداد درختان دندریتی به نقش نورون‌ها بستگی دارد. برای مثال، سلول‌های پورکنژ نوع خاصی از نورون‌ها هستند که در مخچه قرار دارند. این سلول‌ها درختان دندریتی بسیار توسعه‌یافته‌ای دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد هزاران سیگنال را دریافت کنند.

نورون حرکتی

نورون‌ها ازنظر ساختار، عملکرد و ساختار ژنتیکی با هم فرق دارند و هزاران نوع مختلف از آن‌ها وجود دارد. پنج شکل اصلی از نورون‌ها عبارتنداز:

نورون‌های چندقطبی: این نورون‌ها دارای یک آکسون و دندریت‌های متقارن هستند. این نوع نورون فراوان‌ترین نوع نورون در سیستم عصبی مرکزی است.

نورون‌های تک قطبی: این نورون‌ها که معمولاً فقط در بی‌مهرگان یافت می‌شوند، یک آکسون دارند.

نورون‌های دوقطبی: از جسم سلولی نورون‌های دوقطبی دو دنباله امتداد پیدا می‌کند. در یک طرف آن آکسون و در سمت دیگر دندریت‌ها قرار دارند. این نوع نورون‌ها بیشتر در شبکیه چشم یافت می‌شوند، اما در بخش‌هایی از سیستم عصبی که به عملکرد بینی و گوش کمک می‌کنند، نیز وجود دارند.

نورون‌های هرمی: این نورون‌ها یک آکسون و چندین دندریت دارند و به شکل هرمی هستند. نورون‌های هرمی بزرگ‌ترین سلول‌های عصبی هستند و عمدتا در قشر مغز یافت می‌شوند. قشر قسمتی از مغز است که مسئول افکار آگاهانه است.

نورون‌های پورکنژ: نورون‌های پورکنژ دارای دندریت‌های متعددی هستند که از جسم سلولی خارج می‌شوند. این نورون‌ها از نوع نورون‌های بازدارنده هستند، یعنی انتقال‌دهنده‌های عصبی را آزاد می‌کنند که مانع از شلیک نورون‌های دیگر می‌شوند.

ازنظر عملکرد، دانشمندان نورون‌ها را به سه نوع کلی تقسیم می‌کنند: نورون‌های حسی، نورون‌های حرکتی و نورون‌های بینابینی.

نورون‌های حسی: نورون‌های حسی در چشیدن، بوییدن، شنیدن، دیدن و حس کردن محیط اطراف به شما کمک می‌کنند.

نورون‌های حسی توسط ورودی‌های فیزیکی و شیمیایی که از محیط می‌آید، برانگیخته می‌شوند. صدا، لمس، گرما و نور ورودی‌های فیزیکی و بو و طعم ورودی‌های شیمیایی هستند. برای مثال، اگر روی شن‌های داغ پا بگذارید، نورون‌های حسی کف پای شما فعال می‌شوند و پیامی را به مغز شما می‌فرستند که موجب می‌شود از گرما آگاه شوید.

نورون‌های حرکتی: نورون‌های حرکتی در حرکت‌های ارادی و غیرارادی نقش دارند. این نورون‌ها به مغز و نخاع اجازه می‌دهند تا با عضلات، اعضا و غده‌های سراسر بدن ارتباط برقرار کنند.

دو نوع نورون حرکتی وجود دارد: نورون حرکتی تحتاتی و نورون حرکتی فوقانی. نورون‌های حرکتی تحتانی سیگنال‌هایی را از نخاع به عضلات صاف و عضلات اسکلتی می‌برند. نورون‌های حرکتی فوقانی سیگنال‌ها را بین مغز و نخاع منتقل می‌کنند. برای مثال، وقتی غذا می‌خورید، نورون‌های حرکتی تحتانی در نخاع سیگنال‌هایی را به عضلات صاف موجود در مری، معده و روده می‌فرستند. این عضلات منقبض می‌شوند و به غذا کمک می‌کنند در مجرای گوارشی حرکت کند.

نورون‌های بینابینی: نورون‌های بینابینی واسطه‌های عصبی هستند که در مغز و نخاع وجود دارند. آن‌ها رایج‌ترین نوع نورون‌ها هستند. نورون‌های بینابینی سیگنال‌ها را از نورون‌های حسی و نورون‌های بینابینی دیگر به نورون‌های حرکتی و نورون‌های بینابینی دیگر منتقل می‌کنند. آن‌ها غالبا مدارهای پیچیده‌ای را تشکیل می‌دهند که به شما کمک می‌کند تا دربرابر محرک خارجی واکنش نشان دهید.

برای مثال، وقتی جسم تیزی مانند کاکتوس را لمس می‌کنید، نورون‌های حسی موجود در نوک انگشتان شما سیگنالی را به نورون‌های بینابینی درون نخاع شما می‌فرستند. برخی از نورون‌های بینابینی سیگنال را به نورون‌های حرکتی دست شما می‌رسانند که به شما اجازه می‌دهد دست خود را دور کنید. نورون‌های بینابینی دیگر سیگنالی را به مرکز درد در مغز می‌فرستند و شما احساس درد می‌کنید.

سلول‌های شوان از ستیغ عصبی مشتق می‌شوند و نقشی حیاتی در نگه‌داری و بازتولید نورون‌های حسی و حرکتی سیستم عصبی محیطی دارند. آن‌ها عمدتا به‌منظور عایق کردن (تولید غلاف میلین) و تأمین مواد مغذی مورد نیاز آکسون‌های نورون‌های سیستم عصبی محیطی ضروری هستند.

سرعت هدایت آکسونی به دلیل میلین افزایش پیدا می‌کند که به‌نوبه‌ی‌خود برای ارسال بهتر سیگنال‌های الکتریکی در طول سیستم عصبی نیاز است. سلول‌های شوان پیش‌نیاز بازتولید نورون‌های سیستم عصبی محیطی هستند. سلول‌های شوآنی نیز وجود دارند که نقشی در میلین‌سازی ندارند و در رساندن مواد غذایی و محافظت از آکسون‌های فاقد میلین مورد نیاز هستند.

گره رانویه شکاف تناوبی در غلاف عایق‌کننده (میلین) آکسون‌های برخی نورون‌ها است که به تسهیل هدایت سریع تکانه‌های عصبی کمک می‌کند.

غلاف میلین از لایه‌های متحدالمرکزی از لیپیدهایی مانند کلسترول و مقادیر متغیری از سربروزیدها و فسفولیپیدها تشکیل شده است که توسط لایه‌های نازکی از پروتئین از هم جدا شده‌اند. این آرایش ساختاری موجب ایجاد عایقی با مقاومت بالا و ظرفیت الکتریکی پایین می‌شود. اگرچه گره‌های رانویه در فواصلی فاقد عایق هستند و این ناپیوستگی به تکانه‌ها اجازه می‌دهد که طی فرایندی به نام هدایت جهشی از یک گره به گره دیگر جهش پیدا کنند.

عرض گره‌های رانویه حدود یک میکرومتر است و غشای نورون را درمعرض محیط خارجی قرار می‌دهد. این شکاف‌ها پر از کانال‌های یونی هستند که به تبادل یون‌های خاصی ازقبیل یون‌های سدیم و کلر که برای ایجاد پتانسیل عمل ضروری هستند، کمک می‌کند. منظور از پتانسیل عمل، معکوس‌شدن قطبش الکتریکی غشای نورون است که آغازگر یا بخشی از موجی از تحریک است که در طول آکسون حرکت می‌کند. پتانسیل عمل منتشرشده توسط یک گره رانویه به گره بعدی می‌رود و این کار در امتداد آکسون تکرار می‌شود و موجب می‌شود پتانسیل عمل به سرعت در طول رشته حرکت کند.

هدایت جهشی پیام عصبی در محل گره‌های رانویه

نورون‌ها سیگنال‌ها را با استفاده از پتانسیل‌های عمل ارسال می‌کنند. پتانسیل عمل تغییر در انرژی پتانسیل الکتریکی نورون است که توسط جریان ذرات باردار به داخل و خارج از غشای نورون ایجاد می‌شود. زمانی که پتانسیل عمل ایجاد می‌شود، در امتداد آکسون حرکت می‌کند و به پایانه پيش‌سيناپسی منتقل می‌شود.

پتانسیل عمل می‌تواند سیناپس‌های شیمیایی و الکتریکی را تحریک کند. سیناپس‌ها مکان‌هایی هستند که در آن نورون‌ها پیام‌های الکتریکی و شیمیایی را به هم منتقل می‌کنند. سیناپس‌ها از پایانه پیش‌سیناپسی، شکاف سیناپسی و پایانه پس‌سیناپسی تشکیل شده‌اند.

سیناپس‌های شیمیایی: در سیناپس شیمیایی، نورون پیام‌رسان‌های شیمیایی به نام انتقال‌دهنده‌های عصبی را آزاد می‌کند. این مولکول‌ها از شکاف سیناپسی عبور می‌کنند و به گیرنده‌های پایانه پس‌سیناپسی یک دندریت متصل می‌شوند.

انتقال‌دهنده‌های عصبی می‌توانند موجب پاسخ در نورون پس‌سیناپسی شوند و موجب شوند که نورون مذکور پتانسیل عمل خود را ایجاد کند. آن‌ها همچنین می‌توانند از فعالیت در نورون پس‌سیناپسی پیشگیری کنند. در این صورت، نورون پس‌سیناپسی پتانسیل عملی تولید نخواهد کرد.

سیناپس‌های الکتریکی: سیناپس‌های الکتریکی فقط می‌توانند برانگیخته شوند. این سیناپس‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که دو نورون توسط یک اتصال شکاف‌دار به هم متصل شوند. این شکاف بسیار کوچک‌تر از سیناپس شیمیایی است و از کانال‌های یونی تشکیل شده است که به انتقال سیگنال الکتریکی مثبت کمک می‌کنند. به‌دلیل نحوه جا‌به‌جایی این سیگنال‌ها، سیگنال‌ها در سیناپس‌های الکتریکی بسیار سریع‌تر از سیناپس‌های شیمیایی حرکت می‌کنند. اگرچه این سیگنال‌ها می‌توانند از یک نورون به نورون دیگر ضعیف شوند. این امر موجب می‌شود در انتقال سیگنال‌های مکرر کارایی کمتری داشته باشند.

نوروترانسمیترها یا ناقل‌های عصبی پیام‌رسان‌های شیمیایی هستند که عملکرد بدن شما بدون آن‌ها مختل می‌شود. وظیفه‌ی آن‌ها انتقال سیگنال‌های شیمیایی (پیام‌ها) از یک سلول عصبی به سلول هدف بعدی است. سلول هدف می‌تواند سلول عصبی، سلول ماهیچه‌ای یا غده باشد.

نوروترانسمیترها در پایانه آکسون قرار دارند. آن‌ها درون کیسه‌های با دیواره نازک به نام وزیکول‌های سیناپسی ذخیره می‌شوند. هر وزیکول می‌تواند حاوی هزاران مولکول نوروترانسمیتر باشد.

همان‌طور که یک پپام یا سیگنال در طول یک سلول عصبی حرکت می‌کند، بار الکتریکی سیگنال موجب می‌شود وزیکول‌های حاوی انتقال‌دهنده‌های عصبی با غشای سلول عصبی در لبه سلول، ادغام شود. سپس انتقال‌دهنده‌های عصبی که اکنون پیام را حمل می‌کنند، از پایانه آکسون آزاد شده و وارد فضای پر از مایعی می‌شوند که بین یک سلول عصبی و سلول هدف بعدی قرار دارد. در این فضا که اتصال سیناپسی نامیده می‌شود، انتقال‌دهنده‌های عصبی پیام را در عرض کمتر از ۴۰ نانومتر حمل می‌کنند (برای مقایسه، عرض تار موی انسان حدود ۷۵ هزار نانومتر است).

هر نوع انتقال‌دهنده عصبی روی گیرنده خاصی روی سلول هدف قرار می‌گیرد و به آن متصل می‌شود. پس از اتصال، انتقال‌دهنده عصبی موجب تغییر یا عملی در سلول هدف می‌شود، مانند ایجاد یک سیگنال الکتریکی در سلول عصبی دیگر، انقباض عضله یا آزادشدن هورمون‌ها از سلول‌های یک غده.

دانشمندان حداقل ۱۰۰ انتقال‌دهنده عصبی را شناسایی کرده‌اند و حدس می‌زنند تعداد زیادی از آن‌ها هنوز کشف نشده باشد. نوروترانسمیترها را می‌توان براساس ماهیت شیمیایی به انواع مختلفی دسته‌بندی کرد. برخی از انواع شناخته‌شده‌تر شامل موارد زیر می‌شود:

• مونوآمین‌ها مانند اپی‌نفرین، نوراپی‌نفرین، دوپامین، سروتونین و هیستامین
• اسیدهای آمینه مانند گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA)، گلایسین، گلوتامات
• پپتیدها مانند اندورفین‌ها
• پورین‌ها مانند آدنوزین و آدنوزین تری فسفات (ATP)
• استیل کولین

• مقدار بیش‌از‌حد یا ناکافی از یک یا چند انتقال‌دهنده عصبی تولید یا آزاد می‌شود.
• گیرنده روی سلول به خوبی عمل نمی‌کند.
• گیرنده‌های سلول به علت التهاب و آسیب دیدن شکاف سیناپسی انتقال‌دهنده عصبی کافی را جذب نمی‌کنند.
• انتقال‌دهنده‌های عصبی با سرعت خیلی زیادی بازجذب می‌شوند.
• آنزیم‌ها مانع از رسیدن انتقال‌دهنده‌های عصبی به سلول‌های هدف می‌شوند.

درحالی‌که پژوهش‌های انجام‌شده در قرن گذشته درک ما را از نورون‌ها افزایش داده است، هنوز نادانسته‌های زیادی درمورد آن‌ها وجود دارد. برای مثال، تا همین اواخر، پژوهشگران معتقد بودند که تولید نورون‌ها در بزرگسالان در ناحیه‌ای از مغز رخ می‌دهد که هیپوکامپ نامیده می‌شود. هیپوکامپ در یادگیری و حافظه نقش دارد. اما مطالعه‌ای از سال ۲۰۱۸ نشان داد که پس از تولد تولید نورون‌ها در هیپوکامپ کاهش پیدا می‌کند و در بزرگسالی تقریباً هیچ نورون جدیدی در آنجا تولید نمی‌شود. کارشناسان این کشف را مانعی بر سر راه استفاده از عصب‌زایی برای درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر و پارکینسون دانستند. این بیماری‌ها هم نتیجه آسیب‌دیدن نورون‌ها و هم نتیجه‌ی مرگ نورون‌ها است.

کارآزمایی‌های بالینی زیادی درحال انجام است تا استفاده از سلول‌های عصبی تازه را آزمایش کند. برای مثال، یکی از این کارآزمایی‌ها افرادی را هدف قرار می‌دهد که دچار سکته مغزی ایسکمیک شده‌اند. همچنین مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۹ از کاوشگرهای فلورسنت برای مشاهده فعالیت سلول‌های عصبی در زمان واقعی در موش‌ها استفاده کرد. این فناوری می‌تواند برای کمک به نقشه‌برداری از فعالیت مغز، کشف مشکلاتی که منجر به اختلالات عصبی می‌شوند و پیشبرد هوش مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد.

سلول‌های سیستم عصبی نورون نامیده می‌شوند. آن‌ها سه بخش مجزا دارند: جسم سلولی، آکسون و دندریت‌ها. این بخش‌ها به آن‌ها کمک می‌کنند تا سیگنال‌های شیمیایی و الکتریکی را ارسال و دریافت کنند. درحالی‌که میلیاردها نورون و هزاران نوع از آن‌ها وجود دارد، آن‌ها را می‌توان براساس عملکرد به سه گروه اصلی دسته‌بندی کرد: نورون‌های حرکتی، نورون‌های حسی و نورون‌های بینابینی.

هنوز نادانسته‌های زیادی درمورد نورون‌ها و نقشی که در ایجاد بیماری‌های مغزی خاص دارند، وجود دارد. اما پروژه‌های پژوهشی و کارآزمایی‌های بالینی زیادی برای یافتن پاسخ این سؤال‌ها درحال انجام است.