رحلة الرسالة العصبية المعقدة داخل جسم الإنسان

إعداد وترجمة: مادونا حسام حسنى

مراجعة علمية: د.أحمد سعيد

الدماغ هو مرتع النشاط الكهروكيميائي حيث ان نحو 100 مليار خلية عصبية تطلق كل منها من 5 إلى 50 رسالة عصبية في الثانية.

يتيح لنا ذلك النشاط الكهروكيميائي:

•  التعايش مع البيئة
•  تحريك عضلات الجسم
• المحافظة على توازن الجسم

اليكم بعض الأمثلة:
1. إذا لمستم شيئا لزجا فستنتقل المعلومات من أطراف اصابعكم إلى المركز وهو دماغكم ثم يقول دماغكم "لا" فتعود المعلومات الجديدة إلى أطراف اصابعكم لتخبرهم بالرد وهو الابتعاد عن هذه المادة.

2. عندما تتعثر وانت على وشك السقوط أو ظهور ضوء ساطع في عينيك يتلقي دماغكم معلومات عن مكان وجودكم في الفضاء أو عن سطوع هذا الضوء، ويستجيب لذلك.

وحتى نتمكن من الامساك بانفسنا ونحن نسقط أو نغلق أعيننا بأحكام من مصلحتنا أن تمضي عملية الفعل ورد الفعل بسرعة أي ان عامل الوقت مهم جدا في انتقال هذه المعلومات المهمة من والى الدماغ.

تتم عملية إرسال هذه الاشارات على خطوتين بطول الخلية الواحدة (موجة جهد الفعلAction potential) وبين الخلايا وبعضها وتسمى (الناقلات العصبية).

كيف تنتقل المعلومات؟

مبدئيا المعلومات التي تصل من الدماغ وأيضا تصل إليه تنتقل على طول الخلايا العصبية التي تكون مرتبة في شبكات. لماذا؟ لتسمح لها بنقل المعلومات بين الجسم والدماغ.

اليكم المراحل: 

• ترسل المعلومات في شكل حزمة من الرسائل تسمي موجة جهد الفعل Action potential.
•  تنتقل موجة جهد الفعل عبر خلية عصبية واحدة كسلسلة تعاقبية كهروكيميائية وذلك يسمح بتدفق صافي للداخل من الأيونات الموجبة الشحنة إلى محور الخلية.

ماذا يحدث داخل الخلية؟

• تُنتج موجة جهد الفعل عند جسم الخلية، ثم تنتقل إلى الأسفل عبر المحور وتنتهي عند طرف المحور.
•  طرف المحور به حويصلات مليئة بأجهزة الإرسال جاهزة للاطلاق.
•  الفضاء بين طرف المحور لخلية واحدة والشجيرات العصبية للخلية التالية لها يسمى بالتشابك العصبي (The Synapse)

التشابك العصبى (Synapse):

التشابك العصبى هو الفراغ بين الخلية التي ترسل الإشارة (الخلية السابقة للتشابك العصبى) والخلية التي تستقبل الإشارة (الخلية التالية للتشابك العصبى).

في الواقع مصطلح "التشابك العصبي" يشير إلى الآله اللازمة لنقل المعلومات والتى تشمل الغشاء ما قبل التشابك وما بعده.

الفراغ الموجود بين الخلايا يسمي بالشق أو الصدع الشبكى.

خلية ما قبل التشابك (The Pre-Synaptic Cell)

•  تخزن الناقلات العصبية في حويصلات متصلة بالغشاء عند طرف المحور للخلايا العصبية.
•  البروتينات الغشائية الموجودة في الحويصلات المتصلة بالغشاء عند طرف المحور يتم ربطها بواسطة حبل وتدى لتبقى في مكانها.
•  البروتينات المعروفة بالمركبات التي تعمل مثل الفرامل بمعنى انها تقوم بوقف اتحاد الحويصلات بالغشاء وافراغ كل محتوياتها.
•  هناك بوتين داخل الحويصلات يسمى بال Synaptotagmin ويمكنه ان يتحد ويطلق المركب الذي يشبه الفرامل وذلك في وجود الكالسيوم.

بينما تنتقل موجة جهد الفعل أسفل المحور العصبى تستمر الايونات الموجبة في إغراق الخلية وفي نهاية المطاف يصل هذا التدفق إلى نهاية خلية النيرون - طرف المحور. وعندما يحدث هذا تحفز الأيونات الموجبة قنوات الكالسيوم ذات بوابات الجهد لفتح الخلية وترك ايونات الكالسيوم تدخل اليها.

عندئذ يمكن أن تنشط ايونات الكالسيوم بروتين سينابتوتاجمين وذلك لإطلاق المركبات التي تشبه الفرامل، وتتحد الحويصلات مع الغشاء الخلوي وتنطلق محتويات هذه الحويصلات في الشق. أو الصدع العصبى.

الناقلات العصبية (Neurotransmitters)

هي مواد كيميائية عائمة بين الخلايا، فالناقلات العصبية تعنى كيفية التواصل بين خلية عصبية واخرى

التشابكات العصبية بين الخلايا العصبية اما تكون منشطة أو مثبطة كما هو الحال في انواع الناقلات العصبية الذي يتم اطلاقها بين الخلايا.

الناقلات العصبية النشطة تسبب انتشار الاشارة أو الرسالة العصبية، حيث يتم إطلاق المزيد من موجات جهد الفعل، اما الناقلات العصبية المثبطة تعمل على وقف هذه الاشارة أو الرسالة العصبية.

في كل مرة يتم فيها إطلاق موجات جهد الفعل في الخلية العصبية (النيرون ) ستضطر هذه الخلية في إطلاق أي نوع لديها من انواع الناقلات العصبية لأن الكالسيوم الموجود بالخلية العصبية لا يمكنه التعرف على الفرق بين حويصلة مطلقة للناقلات العصبية من أخرى. لذلك تميل الخلايا العصبية ان يكون لديها نوع واحد فقط من الناقلات العصبية اما منشطة أو مثبطة.

تطلق هذه الخلية العصبية أي كان نوعها من أجهزة الإرسال العصبية في كل مرة يحدث تأثير محتمل في خلية عصبية؛ لان الكالسيوم لا تستطيع التمييز بين حويصلة واحدة واخري.

معلومات يجب ان تعلمها:

1.  الناقل العصبي المنشط الرئيسي هو الجلوتامات Gutamate
2.  الناقل العصبي المثبط الرئيسي هو غابا (حامض البيوتريك-جاما) GABA (gamma-aminobutyric acid)
3.  النواقل العصبية الاخري المعروفة تشمل الدوبامين، السيروتونين، الادرينالين، الهيستامين.
4.  تخرج الجلوتامات والغابا تقريبا من كل الخلايا العصبية المثبطة أو المنشطة، بينما هناك ناقلات عصبية متخصصة موجودة في نقط محددة داخل المخ مما تساعد في: التعلم، والذاكرة، الوظائف الحركية وغير ذلك من الوظائف العصبية.
5. هناك وظائف أخرى لبعض الناقلات العصبية في أجزاء مختلفة من الجسم. مثال: الادرينالين واستجابة الإجهاد والضغط البدنى، الهيستامين والحساسية.

رغم أن هذه هي طريقة الإشارة الأساسية، إلا انه يمكن أن يكون هناك فروق دقيقة أكثر في بعض الأحيان:

مثلا: الخلايا الموجودة في العقد العصبية القاعدية قادرة على إطلاق GABA أو Substance P، ولكن كل خلية عصبية يمكنها إطلاق المادتين معا، وليس واحدا منهم فقط.

تأتي أهمية ذلك في جعل الأوامر الصادرة إلى الخلايا المستقبلة أكثر تعقيدا، أو الوصول إلى شبكة أوسع من الخلايا سواء تلك التي تستجيب لـ غابا أو التي تستجيب للمادة P

خلايا ما بعد التشابك (Post Synaptic Cell)

كيف يمكن أن يكون الناقل العصبى مثبط للاشارات أو منشط لها؟ تلك العملية مرتبطة مع تفاعلاتها مع الخلية التالية للتشابك العصبية، والتي تكون اما مثبطة أو منشطة.

طرف خلية ما بعد التشابك هي عبارة عن شجيرات عصبية Dendrites وجسم الخلية. اما الشجيرات العصبية Dendrites فهي اسقاطات مصممة خصيصا؛ لخلق مساحة أكبر وتلقي مزيد من الاشارات والمعلومات.

طرف خلية ما بعد التشابك العصبي مليئة بمستقبلات الناقل العصبي.

مستقبلات الناقل العصبي هي عبارة عن قنوات ايونية ذات بوابات تفتح فقط استجابة لارتباطها بالناقل العصبي الآخر الخاص به.

 
يعتمد ما إذا كان الناقل العصبي منشطا أو مثبطا على نوع القناة التي يفتحها فتربط الناقلات العصبية المنشطة القنوات التي تسمح بدخول الايونات الموجبة مثل الصوديوم بالناقلات العصبية المثبطة المفتوح بها قنوات ايون الكلور السالب.

 تطلق بعض المستقبلات سلسلة تعاقبية من الإشارات عند تنشيطها، وتؤدي إلى استنساخ بروتينات جديدة أو إدخال المزيد من المستقبلات في الأغشية.

تحتوي كل حزمة حويصلية تم إطلاقها من الخلايا العصبية ما قبل التشابك العصبى على كمية محددة من الناقلات العصبية، والتي سترتبط بعد ذلك ببعض المستقبلات الموجودة على الخلية ما بعد التشابك العصبى و إذا كان الناقل العصبي منشطًا، فسيؤدي تدفق الأيونات الموجبة إلى إزالة استقطاب جسم الخلية.
أما إذا كان الناقل العصبي مثبطًا، فسيزيد من استقطاب جسم الخلية ومع ذلك، فإن حويصلة واحدة من الناقل العصبي لا تكفي لإزالة استقطاب جسم الخلية. 

في معظم الأوقات، لا تكون جميع الحويصلات المنبعثة من جهد فعل كافية لإحداث عمل محتمل في الخلية التالية. هذا هو السبب في أن الدماغ يستخدم شبكات الخلايا العصبية لإرسال العديد من الإشارات إلى خلية واحدة، أو لماذا قد يضطر النيرون (الخلية العصبية) إلى إطلاق النار عدة مرات قبل أن يتمكن من تمرير الرسالة. 
قد تكون هناك منافسة بين الخلايا العصبية، مع وجود خلية عصبية ما بعد التشابك واحدة تتلقى الغلوتامات Glutamate من خلية عصبية ما قبل التشابك و GABA من خلية أخرى مجاورة لها. لن ترسل الخلية ما بعد التشابك الرسالة إلا إذا حصلت على ما يكفي من المدخلات المنشطة لإزالة الاستقطاب عبر البداية، وفتح قنوات الأيونات ذات الجهد الكهربائي في محوارها.

المصدر:

https: //www. khanacademy. org/test-prep/mcat/organ-systems/neural-synapses/a/signal-propagation-the-movement-of-signals-between-neurons?fbclid=IwAR2_824fl9cI4FYGNUpxHme65CrqTFlymPTfPbH83mh7n_-DYF6ivT_4OSM