Skip to main content
Global

16.6: מערכת העצבים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208823

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    בזמן שאתה קורא את זה, מערכת העצבים שלך מבצעת מספר פונקציות בו זמנית. מערכת הראייה מעבדת את מה שנראה בדף; המערכת המוטורית שולטת בתנועות העיניים שלך ובסיבוב הדפים (או לחיצת העכבר); קליפת המוח הקדם חזיתית שומרת על תשומת לב. אפילו תפקודים בסיסיים, כמו נשימה וויסות טמפרטורת הגוף, נשלטים על ידי מערכת העצבים. מערכת העצבים היא אחת משתי מערכות המפעילות שליטה על כל מערכות האיברים בגוף; השנייה היא המערכת האנדוקרינית. השליטה במערכת העצבים היא הרבה יותר ספציפית ומהירה מהמערכת ההורמונלית. הוא מעביר אותות דרך תאים והפערים הזעירים ביניהם ולא דרך מערכת הדם כמו במערכת האנדוקרינית. הוא משתמש בשילוב של אותות כימיים ואלקטרוכימיים, ולא באותות כימיים גרידא המשמשים את המערכת האנדוקרינית כדי לכסות מרחקים ארוכים במהירות. מערכת העצבים רוכשת מידע מאיברי חישה, מעבדת אותו ואז עשויה ליזום תגובה או באמצעות תפקוד מוטורי, המוביל לתנועה או בשינוי במצב הפיזיולוגי של האורגניזם.

    מערכות העצבים ברחבי ממלכת החיות משתנות במבנה ובמורכבות. חלק מהאורגניזמים, כמו ספוגי ים, חסרים מערכת עצבים אמיתית. לאחרים, כמו מדוזות, אין מוח אמיתי ובמקום זאת יש להם מערכת של תאי עצב נפרדים אך מחוברים (נוירונים) הנקראים "רשת עצבים". לתולעים שטוחות יש גם מערכת עצבים מרכזית (CNS), המורכבת מגנגליון (מקבצים של נוירונים מחוברים) ושני מיתרי עצב, ומערכת עצבים היקפית (PNS) המכילה מערכת עצבים המשתרעת בכל הגוף. מערכת העצבים של החרקים מורכבת יותר אך גם מבוזרת למדי. הוא מכיל מוח, חוט עצב גחון וגרעינים. גרעינים אלה יכולים לשלוט בתנועות והתנהגויות ללא קלט מהמוח.

    בהשוואה לחסרי חוליות, מערכות העצבים של בעלי החוליות מורכבות יותר, ריכוזיות ומתמחות יותר. אמנם קיים מגוון רב בין מערכות העצבים השונות של בעלי חוליות, אך כולן חולקות מבנה בסיסי: מערכת העצבים המרכזית המכילה מוח וחוט שדרה ו- PNS המורכב מעצבים תחושתיים ומוטוריים היקפיים. הבדל מעניין אחד בין מערכות העצבים של חסרי חוליות וחולייתנים הוא שחבלי העצב של חסרי חוליות רבים ממוקמים בגחון (לכיוון הקיבה) ואילו חוטי השדרה של החולייתנים ממוקמים בגב (לכיוון הגב). קיים ויכוח בין ביולוגים אבולוציוניים האם תוכניות מערכת העצבים השונות הללו התפתחו בנפרד או שמא סידור תוכנית הגוף של חסרי החוליות איכשהו "התהפך" במהלך האבולוציה של בעלי חוליות.

    מערכת העצבים מורכבת מנוירונים, תאים מיוחדים שיכולים לקבל ולהעביר אותות כימיים או חשמליים, וגליה, תאים המספקים פונקציות תמיכה לנוירונים. קיים מגוון רב בסוגי הנוירונים והגליה הנמצאים בחלקים שונים של מערכת העצבים.

    נוירונים ותאי גליה

    מערכת העצבים של זבוב המעבדה הנפוץ, תסיסנית מלנוגסטר, מכילה כ -100,000 נוירונים, אותו מספר כמו לובסטר. מספר זה משתווה ל 75 מיליון בעכבר ו -300 מיליון בתמנון. מוח אנושי מכיל כ -86 מיליארד נוירונים. למרות המספרים השונים מאוד הללו, מערכות העצבים של בעלי חיים אלה שולטות ברבות מאותן התנהגויות - החל מרפלקסים בסיסיים ועד להתנהגויות מסובכות יותר כמו מציאת מזון וחיזור בני זוג. היכולת של נוירונים לתקשר זה עם זה כמו גם עם סוגים אחרים של תאים עומדת בבסיס כל ההתנהגויות הללו.

    רוב הנוירונים חולקים את אותם רכיבים סלולריים. אבל נוירונים גם מתמחים מאוד - לסוגים שונים של נוירונים יש גדלים וצורות שונות המתייחסים לתפקידים התפקודיים שלהם.

    בדומה לתאים אחרים, לכל נוירון יש גוף תא (או סומה) המכיל גרעין, רשת אנדופלזמית חלקה ומחוספסת, מנגנון גולגי, מיטוכונדריה ורכיבים תאיים אחרים. נוירונים מכילים גם מבנים ייחודיים לקליטה ושליחה של האותות החשמליים המאפשרים תקשורת בין נוירונים (איור\(\PageIndex{1}\)). דנדריטים הם מבנים דמויי עצים המשתרעים מגוף התא כדי לקבל מסרים מנוירונים אחרים בצמתים מיוחדים הנקראים סינפסות. למרות שלחלק מהנוירונים אין דנדריטים, לרובם יש דנדריטים אחד או רבים.

    קרום השומנים הדו-שכבתי המקיף נוירון אינו חדיר ליונים. כדי להיכנס או לצאת מהנוירון, יונים חייבים לעבור דרך תעלות יונים המשתרעות על הממברנה. יש להפעיל כמה תעלות יונים כדי להיפתח ולאפשר ליונים לעבור לתא או לצאת ממנו. תעלות יונים אלו רגישות לסביבה ויכולות לשנות את צורתן בהתאם. תעלות יונים שמשנות את המבנה שלהן בתגובה לשינויי מתח נקראות תעלות יונים בשער מתח. ההבדל במטען הכולל בין החלק הפנימי והחיצוני של התא נקרא פוטנציאל הממברנה.

    נוירון במנוחה טעון שלילי: החלק הפנימי של התא שלילי בערך 70 מילי-וולט מהחוץ (—70 mV). מתח זה נקרא פוטנציאל הממברנה המנוחה; הוא נגרם על ידי הבדלים בריכוזי היונים בתוך התא ומחוצה לו והחדירות הסלקטיבית שנוצרת על ידי תעלות יונים. משאבות נתרן-אשלגן בממברנה מייצרות את ריכוזי היונים השונים בתוך התא ומחוצה לו על ידי הכנסת שני יוני K+ והסרת שלושה יוני Na +. הפעולות של משאבה זו יקרות: מולקולה אחת של ATP מנוצלת לכל סיבוב. עד 50 אחוז מה- ATP של נוירון משמש לשמירה על פוטנציאל המנוחה של הממברנה שלו. יוני אשלגן (K +), שהם גבוהים יותר בתוך התא, נעים די בחופשיות מתוך הנוירון דרך תעלות אשלגן; אובדן מטען חיובי זה מייצר מטען שלילי נטו בתוך התא. ליוני נתרן (Na +), הנמוכים בפנים, יש כוח מניע להיכנס אך נעים פחות בחופשיות. הערוצים שלהם תלויים במתח וייפתחו כאשר שינוי קל בפוטנציאל הממברנה מפעיל אותם.

    נוירון יכול לקבל קלט מנוירונים אחרים, ואם קלט זה חזק מספיק, לשלוח את האות לנוירונים במורד הזרם. העברת אות בין נוירונים מתבצעת בדרך כלל על ידי חומר כימי, הנקרא נוירוטרנסמיטר, המתפזר מהאקסון של נוירון אחד לדנדריט של נוירון שני. כאשר מולקולות נוירוטרנסמיטר נקשרות לקולטנים הממוקמים על הדנדריטים של נוירון, המוליך העצבי פותח תעלות יונים בקרום הפלזמה של הדנדריט. פתח זה מאפשר ליוני נתרן להיכנס לנוירון וגורם לדפולריזציה של הממברנה - ירידה במתח על פני קרום הנוירון. ברגע שמתקבל אות על ידי הדנדריט, הוא עובר באופן פסיבי לגוף התא. אות גדול מספיק מנוירוטרנסמיטורים יגיע לאקסון. אם הוא חזק מספיק (כלומר, אם סף העירור, מגיעים לדפולריזציה לסביבות —60mV), אז דה-פולריזציה יוצרת לולאת משוב חיובית: ככל שיותר יוני Na + נכנסים לתא, האקסון הופך לדה-קוטבי עוד יותר, ופותח עוד יותר תעלות נתרן במרחקים נוספים מגוף התא. זה יגרום לערוצי Na + תלויי מתח בהמשך האקסון להיפתח וליונים חיוביים יותר להיכנס לתא. באקסון, "אות" זה יהפוך להיפוך קצר המתפשט בעצמו של פוטנציאל הממברנה המנוחה הנקרא פוטנציאל פעולה.

    פוטנציאל פעולה הוא אירוע של הכל או כלום; זה קורה או שלא. יש להגיע לסף העירור כדי שהנוירון "יורה" פוטנציאל פעולה. כאשר יוני נתרן ממהרים לתא, דה-פולריזציה למעשה הופכת את המטען על פני צורת הממברנה -70mv ל-+30mV. שינוי זה בפוטנציאל הממברנה גורם לפתיחת ערוצי K+ בשער מתח, ו- K+ מתחיל לעזוב את התא, ומקטב אותו מחדש. במקביל, ערוצי Na + מושבתים כך שלא עוד Na + נכנס לתא. יוני K+ ממשיכים לעזוב את התא ופוטנציאל הממברנה חוזר לפוטנציאל המנוחה. בפוטנציאל המנוחה, ערוצי K + נסגרים וערוצי Na + מתאפסים. הדפולריזציה של הממברנה ממשיכה בגל לאורך האקסון. הוא נע בכיוון אחד בלבד מכיוון שתעלות הנתרן לא הופעלו ואינן זמינות עד שפוטנציאל הממברנה קרוב שוב לפוטנציאל המנוחה; בשלב זה הם מאופסים לסגירה וניתן לפתוח אותם שוב.

    אקסון הוא מבנה דמוי צינור המפיץ את האות מגוף התא לסיומות מיוחדות הנקראות מסופי אקסון. מסופים אלה בתורם מסתנפסים עם נוירונים אחרים, שרירים או איברי מטרה. כאשר פוטנציאל הפעולה מגיע למסוף האקסון, הדבר גורם לשחרור של מוליך עצבי לדנדריט של נוירון אחר. נוירוטרנסמיטורים המשתחררים במסופי האקסון מאפשרים העברת אותות לתאים אחרים אלה, והתהליך מתחיל מחדש. לנוירונים יש בדרך כלל אקסון אחד או שניים, אך חלק מהנוירונים אינם מכילים אקסונים.

    חלק מהאקסונים מכוסים במבנה מיוחד הנקרא מעטפת מיאלין, המשמש כמבודד כדי למנוע מהאות החשמלי להתפוגג כשהוא עובר לאורך האקסון. בידוד זה חשוב, שכן האקסון מנוירון מוטורי אנושי יכול להיות ארוך עד מטר (3.2 רגל) - מבסיס עמוד השדרה ועד בהונות הרגליים. מעטפת המיאלין מיוצרת על ידי תאי גליה. לאורך האקסון ישנם פערים תקופתיים במעטפת המיאלין. פערים אלה נקראים צמתים של Ranvier והם אתרים שבהם האות "נטען" כשהוא נע לאורך האקסון.

    חשוב לציין שנוירון בודד אינו פועל לבדו - תקשורת עצבית תלויה בקשרים שנוירונים יוצרים זה עם זה (כמו גם עם תאים אחרים, כמו תאי שריר). דנדריטים מנוירון יחיד עשויים לקבל מגע סינפטי מנוירונים רבים אחרים. לדוגמה, דנדריטים מתא Purkinje במוח הקטן נחשבים לקבל מגע של עד 200,000 נוירונים אחרים.

    האיור מראה נוירון. החלק העיקרי של גוף התא, הנקרא סומה, מכיל את הגרעין. דנדריטים דמויי ענף מקרינים משלושה צדדים של הסומה. אקסון ארוך ודק מקרין מהצד הרביעי. האקסון מסתעף בסוף. קצה האקסון נמצא בסמיכות לדנדריטים של תא עצב סמוך. החלל הצר בין האקסון לדנדריטים נקרא סינפסה. תאים הנקראים אוליגודנדרוציטים ממוקמים ליד האקסון. תחזיות מהאוליגודנדרוציטים עוטפות את האקסון ויוצרות מעטפת מיאלין. מעטפת המיאלין אינה רציפה, ופערים שבהם האקסון נחשף נקראים צמתים של ראנבייר.
    איור\(\PageIndex{1}\): נוירונים מכילים אברונים המשותפים לתאים אחרים, כגון גרעין ומיטוכונדריה. יש להם גם מבנים מיוחדים יותר, כולל דנדריטים ואקסונים.

    ביולוגיה בפעולה: נוירוגנזה

    בשלב מסוים, מדענים האמינו שאנשים נולדים עם כל הנוירונים שיהיו להם אי פעם. מחקרים שבוצעו בעשורים האחרונים מצביעים על כך שנוירוגנזה, לידתם של נוירונים חדשים, נמשכת לבגרות. נוירוגנזה התגלתה לראשונה בציפורי שיר המייצרות נוירונים חדשים תוך כדי לימוד שירים. עבור יונקים, נוירונים חדשים ממלאים גם תפקיד חשוב בלמידה: כ -1,000 נוירונים חדשים מתפתחים בהיפוקמפוס (מבנה מוחי המעורב בלמידה ובזיכרון) מדי יום. בעוד שרוב הנוירונים החדשים ימותו, החוקרים מצאו כי עלייה במספר הנוירונים החדשים ששרדו בהיפוקמפוס מתואמת עם כמה טוב חולדות למדו משימה חדשה. מעניין שגם פעילות גופנית וגם כמה תרופות נוגדות דיכאון מקדמות נוירוגנזה בהיפוקמפוס. ללחץ יש השפעה הפוכה. בעוד שנוירוגנזה מוגבלת למדי בהשוואה להתחדשות ברקמות אחרות, מחקר בתחום זה עשוי להוביל לטיפולים חדשים בהפרעות כמו אלצהיימר, שבץ ואפילפסיה.

    כיצד מדענים מזהים נוירונים חדשים? חוקר יכול להזריק תרכובת בשם bromodeoxyuridine (BrdU) למוח של בעל חיים. בעוד שכל התאים ייחשפו ל-BrdU, BrdU ישולב רק ב-DNA של תאים שזה עתה נוצרו שנמצאים בשלב S. ניתן להשתמש בטכניקה הנקראת אימונוהיסטוכימיה כדי לחבר תווית פלואורסצנטית ל- BrdU המשולב, וחוקר יכול להשתמש במיקרוסקופיה פלואורסצנטית כדי לדמיין את נוכחותם של BrdU, ובכך נוירונים חדשים, ברקמת המוח (איור). \(\PageIndex{2}\)

    במיקרוגרף, מספר תאים מסומנים באופן פלואורסצנטי בירוק בלבד. שלושה תאים מסומנים באדום בלבד, וארבעה תאים מסומנים בירוק ואדום. התאים המסומנים בירוק ואדום הם אסטרוציטים, והתאים המסומנים באדום הם נוירונים. הנוירונים סגלגלים ואורכם כעשרה מיקרון. האסטרוציטים גדולים מעט יותר ומעוצבים באופן לא סדיר.
    איור\(\PageIndex{2}\): תמונה זו מציגה נוירונים חדשים בהיפוקמפוס חולדה. נוירונים חדשים המתויגים עם BrdU זוהרים באדום במיקרוגרף זה. (אשראי: שינוי העבודה על ידי ד"ר מרים פאיז, אוניברסיטת ברצלונה)

    מושג בפעולה

    קוד QR המייצג כתובת אתר

    בקר במעבדה אינטראקטיבית בקישור זה כדי לראות מידע נוסף על נוירוגנזה, כולל הדמיית מעבדה אינטראקטיבית וסרטון המסביר כיצד BrdU מתייג תאים חדשים.

    בעוד שתאי גליה נחשבים לעתים קרובות כגבס התומך של מערכת העצבים, מספר תאי הגליה במוח למעשה עולה על מספר הנוירונים בפקטור של 10. נוירונים לא יוכלו לתפקד ללא התפקידים החיוניים שממלאים תאי הגליה הללו. גליה מנחה נוירונים מתפתחים ליעדיהם, יוני חיץ וכימיקלים שאחרת היו פוגעים בנוירונים ומספקים נדן מיאלין סביב האקסונים. כאשר גליה אינה מתפקדת כראוי, התוצאה עלולה להיות הרת אסון - רוב גידולי המוח נגרמים על ידי מוטציות בגליה.

    כיצד נוירונים מתקשרים

    כל הפונקציות המבוצעות על ידי מערכת העצבים - מרפלקס מוטורי פשוט ועד פונקציות מתקדמות יותר כמו קבלת זיכרון או החלטה - דורשות נוירונים לתקשר זה עם זה. נוירונים מתקשרים בין האקסון של נוירון אחד לדנדריטים, ולפעמים גוף התא, של נוירון אחר על פני הפער ביניהם, המכונה השסע הסינפטי. כאשר פוטנציאל פעולה מגיע לקצה האקסון הוא מגרה את שחרורן של מולקולות נוירוטרנסמיטר לתוך השסע הסינפטי בין הכפתור הסינפטי של האקסון לבין הממברנה הפוסט-סינפטית של הדנדריט או הסומה של התא הבא. המוליך העצבי משתחרר באמצעות אקסוציטוזיס של שלפוחיות המכילות את מולקולות הנוירוטרנסמיטר. המוליך העצבי מתפזר על פני השסע הסינפטי ונקשר לקולטנים בקרום הפוסט-סינפטי. מולקולות קולטן אלו הן תעלות יונים מוסדרות כימית והן ייפתחו, מה שמאפשר לנתרן להיכנס לתא. אם שוחרר מספיק נוירוטרנסמיטר פוטנציאל פעולה עשוי להתחיל בתא הבא, אך הדבר אינו מובטח. אם לא ישתחרר לא מספיק נוירוטרנסמיטר האות העצבי ימות בשלב זה. ישנם מספר נוירוטרנסמיטורים שונים הספציפיים לסוגי נוירונים בעלי פונקציות ספציפיות.

    מערכת העצבים המרכזית

    מערכת העצבים המרכזית (CNS) מורכבת מהמוח ומחוט השדרה ומכוסה בשלוש שכבות של כיסויי מגן הנקראים קרום המוח ("קרום המוח" נגזר מיוונית ופירושו "ממברנות") (איור\(\PageIndex{3}\)). השכבה החיצונית ביותר היא הדורה מאטר, השכבה האמצעית היא החומר הארכנואיד דמוי הרשת, והשכבה הפנימית היא הפיא מאטר, אשר יוצר קשר ישיר ומכסה את המוח וחוט השדרה. החלל בין הארכנואיד לפיא מאטר מלא בנוזל מוחי (CSF). המוח צף ב- CSF, המשמש ככרית ובולם זעזועים.

    האיור מציג את שלושת קרומי המוח המגנים על המוח. השכבה החיצונית ביותר, ממש מתחת לגולגולת, היא הדורה מאטר. הדורה מאטר הוא המנינקס העבה ביותר, וכלי הדם עוברים דרכו. מתחת לדורה מאטר נמצא החומר הארכנואיד, ומתחת לזה נמצא הפיא מאטר.
    איור\(\PageIndex{3}\): קליפת המוח מכוסה בשלוש שכבות של קרומי המוח: הדורה, הארכנואיד והפיה maters. (קרדיט: שינוי העבודה על ידי האנטומיה של גריי)

    המוח

    המוח הוא החלק של מערכת העצבים המרכזית הכלול בחלל הגולגולת של הגולגולת. הוא כולל את קליפת המוח, המערכת הלימבית, הגרעינים הבסיסיים, התלמוס, ההיפותלמוס, המוח הקטן, גזע המוח ורשתית. החלק החיצוני ביותר של המוח הוא חתיכה עבה של רקמת מערכת העצבים הנקראת קליפת המוח. קליפת המוח, המערכת הלימבית והגרעינים הבסיסיים מהווים את שתי ההמיספרות המוחיות. צרור סיבים עבה הנקרא corpus callosum (קורפוס = "גוף"; callosum = "קשוח") מחבר בין שתי ההמיספרות. למרות שיש כמה תפקודי מוח הממוקמים יותר לחצי הכדור האחד מהשני, הפונקציות של שתי ההמיספרות מיותרות במידה רבה. למעשה, לפעמים (לעיתים רחוקות מאוד) מוסרים חצי כדור שלם לטיפול באפילפסיה קשה. בעוד שחולים אכן סובלים מליקויים מסוימים בעקבות הניתוח, הם עלולים להיתקל בבעיות מעטות באופן מפתיע, במיוחד כאשר הניתוח מבוצע בילדים שיש להם מערכת עצבים מאוד לא בשלה.

    בניתוחים אחרים לטיפול באפילפסיה קשה נחתך הקורפוס קורוסום במקום להסיר חצי כדור שלם. זה גורם למצב שנקרא מוח מפוצל, המעניק תובנות לגבי תפקודים ייחודיים של שתי ההמיספרות. לדוגמה, כאשר אובייקט מוצג לשדה הראייה השמאלי של המטופלים, ייתכן שהם לא יוכלו לתת שם מילולי לאובייקט (ועשויים לטעון שלא ראו אובייקט כלל). הסיבה לכך היא שהקלט החזותי משדה הראייה השמאלי חוצה ונכנס לחצי הכדור הימני ואז אינו יכול לאותת למרכז הדיבור, שנמצא בדרך כלל בצד שמאל של המוח. למרבה הפלא, אם מטופל מפוצל מוח יתבקש להרים אובייקט ספציפי מתוך קבוצת חפצים ביד שמאל, המטופל יוכל לעשות זאת אך עדיין לא יוכל לזהות אותו מילולית.

    מושג בפעולה

    קוד QR המייצג כתובת אתר

    בקר באתר הבא כדי ללמוד עוד על חולי מוח מפוצל ולשחק משחק שבו תוכל לדגמן ניסויים במוח מפוצל בעצמך.

    כל חצי כדור מכיל אזורים הנקראים אונות המעורבים בתפקודים שונים. ניתן לפרק כל חצי כדור של קליפת המוח של היונקים לארבע אונות מוגדרות תפקודית ומרחבית: חזיתית, פריאטלית, טמפורלית ואוקסיפיטלית (איור \(\PageIndex{4}\)).

    Sagittal, או מבט צדדי של המוח האנושי מראה את האונות השונות של קליפת המוח. האונה הקדמית נמצאת במרכז הקדמי של המוח. האונה הקודקודית נמצאת בחלק האחורי העליון של המוח. האונה העורפית נמצאת בחלק האחורי של המוח, והאונה הזמנית נמצאת במרכז התחתון של המוח. קליפת המוח המוטורית היא החלק האחורי של האונה הקדמית, ונורת הריח היא החלק התחתון. קליפת המוח הסומטוס -סנסורית היא החלק הקדמי של האונה הקודקודית. גזע המוח נמצא מתחת לאונה הטמפורלית, והמוח הקטן נמצא מתחת לאונה העורפית.
    איור\(\PageIndex{4}\): קליפת המוח האנושית כוללת את האונות הקדמיות, הקודקודיות, הטמפורליות והאוקסיפיטליות.

    האונה הקדמית ממוקמת בקדמת המוח, מעל העיניים. אונה זו מכילה את נורת הריח, המעבדת ריחות. האונה הקדמית מכילה גם את קליפת המוח המוטורית, החשובה לתכנון ויישום התנועה. אזורים בתוך קליפת המוח המוטורית ממפים לקבוצות שרירים שונות. נוירונים באונה הקדמית שולטים גם בתפקודים קוגניטיביים כמו שמירה על קשב, דיבור וקבלת החלטות. מחקרים על בני אדם שפגעו באונות הפרונטליות שלהם מראים שחלקים מאזור זה מעורבים באישיות, סוציאליזציה והערכת סיכון. האונה הקודקודית ממוקמת בחלק העליון של המוח. נוירונים באונה הקודקודית מעורבים בדיבור וגם בקריאה. שניים מתפקידיה העיקריים של האונה הקודקודית הם עיבוד סומטוסנסציה - תחושות מגע כמו לחץ, כאב, חום, קור - ועיבוד פרופריוספציה - התחושה כיצד חלקים בגוף מכוונים בחלל. האונה הקודקודית מכילה מפה סומטוסנסורית של הגוף הדומה לקליפת המוח המוטורית. האונה העורפית ממוקמת בחלק האחורי של המוח. הוא מעורב בעיקר בראייה - ראייה, זיהוי וזיהוי העולם החזותי. האונה הזמנית ממוקמת בבסיס המוח ומעורבת בעיקר בעיבוד ופרשנות צלילים. הוא מכיל גם את ההיפוקמפוס (שנקרא מיוונית בשם "סוסון ים", שהוא דומה בצורתו) מבנה המעבד היווצרות זיכרון. תפקידו של ההיפוקמפוס בזיכרון נקבע בחלקו על ידי לימוד חולה אפילפטי מפורסם אחד, HM, ששני צידי ההיפוקמפוס הוסרו בניסיון לרפא את האפילפסיה שלו. ההתקפים שלו נעלמו, אך הוא כבר לא יכול היה ליצור זיכרונות חדשים (אם כי יכול היה לזכור כמה עובדות מלפני הניתוח ויכול היה ללמוד משימות מוטוריות חדשות).

    אזורי מוח מחוברים הנקראים הגרעינים הבסיסיים ממלאים תפקידים חשובים בבקרת התנועה וביציבה. הגרעינים הבסיסיים מווסתים גם את המוטיבציה.

    התלמוס משמש כשער לקליפת המוח וממנה. הוא מקבל תשומות חושיות ומוטוריות מהגוף וגם מקבל משוב מהקליפת המוח. מנגנון משוב זה יכול לווסת מודעות מודעת לתשומות חושיות ומוטוריות בהתאם למצב הקשב והעוררות של החיה. התלמוס מסייע בוויסות התודעה, העוררות ומצבי השינה.

    מתחת לתלמוס נמצא ההיפותלמוס. ההיפותלמוס שולט במערכת האנדוקרינית על ידי שליחת אותות לבלוטת יותרת המוח. בין שאר הפונקציות, ההיפותלמוס הוא התרמוסטט של הגוף - הוא מוודא שטמפרטורת הגוף נשמרת ברמות מתאימות. נוירונים בתוך ההיפותלמוס מווסתים גם את המקצבים הצירקדיים, הנקראים לפעמים מחזורי שינה.

    המערכת הלימבית היא מערכת מבנים מחוברת המווסתת את הרגש, כמו גם התנהגויות הקשורות לפחד ומוטיבציה. זה ממלא תפקיד ביצירת הזיכרון וכולל חלקים מהתלמוס וההיפותלמוס כמו גם ההיפוקמפוס. מבנה חשוב אחד בתוך המערכת הלימבית הוא מבנה האונה הטמפורלית הנקרא האמיגדלה. שתי האמיגדלה (אחת מכל צד) חשובות הן לתחושת הפחד והן לזיהוי פנים מפחידות.

    המוח הקטן (המוח הקטן = "המוח הקטן") יושב בבסיס המוח על גבי גזע המוח. המוח הקטן שולט באיזון ומסייע בתיאום תנועה ולמידת משימות מוטוריות חדשות. המוח הקטן של הציפורים גדול בהשוואה לחולייתנים אחרים בגלל התיאום הנדרש בטיסה.

    גזע המוח מחבר את שאר המוח עם חוט השדרה ומווסת כמה מהתפקודים החשובים והבסיסיים ביותר של מערכת העצבים כולל נשימה, בליעה, עיכול, שינה, הליכה ושילוב מידע חושי ומוטורי.

    חוט השדרה

    חיבור לגזע המוח ומשתרע לאורך הגוף דרך עמוד השדרה הוא חוט השדרה. חוט השדרה הוא צרור עבה של רקמת עצב הנושא מידע על הגוף למוח ומהמוח לגוף. חוט השדרה נמצא בתוך קרומי המוח ועצמות עמוד החוליה אך מסוגל להעביר אותות לגוף וממנו באמצעות קשריו עם עצבי עמוד השדרה (חלק ממערכת העצבים ההיקפית). חתך רוחב של חוט השדרה נראה כמו אליפסה לבנה המכילה צורת פרפר אפורה (איור). \(\PageIndex{5}\) האקסונים מרכיבים את "החומר הלבן" וגופי תאי הנוירון והגליה (והאינטרואירונים) מהווים את "החומר האפור". אקסונים וגופי תאים בחוט השדרה דורסה מעבירים בעיקר מידע חושי מהגוף למוח. אקסונים וגופי תאים בחוט השדרה מעבירים בעיקר אותות השולטים בתנועה מהמוח לגוף.

    חוט השדרה שולט גם ברפלקסים מוטוריים. רפלקסים אלה הם תנועות מהירות ולא מודעות - כמו הסרה אוטומטית של יד מאובייקט חם. הרפלקסים כל כך מהירים מכיוון שהם כרוכים בחיבורים סינפטיים מקומיים. לדוגמה, רפלקס הברך שרופא בודק במהלך גופני שגרתי נשלט על ידי סינפסה אחת בין נוירון חושי לנוירון מוטורי. בעוד שרפלקס עשוי לדרוש רק מעורבות של סינפסה אחת או שתיים, סינפסות עם אינטרנוירונים בעמוד השדרה מעבירות מידע למוח כדי להעביר את מה שקרה (הברך טלטלה, או שהיד הייתה חמה).

    בחתך הרוחב החומר האפור יוצר X בתוך החומר הלבן הסגלגל. רגלי ה- X עבות יותר מהזרועות. כל רגל נקראת קרן גחון, וכל זרוע נקראת קרן גב.
    איור\(\PageIndex{5}\): חתך רוחב של חוט השדרה מציג חומר אפור (המכיל גופי תאים ואינטרנוירונים) וחומר לבן (המכיל אקסונים מיאליניים).

    מערכת העצבים ההיקפית

    מערכת העצבים ההיקפית (PNS) היא הקשר בין מערכת העצבים המרכזית לשאר הגוף. ניתן לפרק את ה- PNS למערכת העצבים האוטונומית, השולטת בתפקודי הגוף ללא שליטה מודעת, ולמערכת העצבים החושית-סומטית, המעבירה מידע חושי מהעור, השרירים ואיברי החישה אל מערכת העצבים המרכזית ושולחת פקודות מוטוריות מה- מערכת העצבים המרכזית לשרירים.

    מערכת העצבים האוטונומית מחולקת למערכות סימפטיות ופאראסימפתטיות. במערכת הסימפתטית, הסומה של הנוירונים הפרגנגליוניים ממוקמת בדרך כלל בעמוד השדרה ואילו במערכת הפאראסימפתטית הסומה נמצאת בדרך כלל בגזע המוח או בסקרל, בתחתית עמוד השדרה. בשתי המערכות, הנוירון הפרגנגליוני משחרר את המוליך העצבי אצטילכולין לתוך הסינפסה. לנוירונים פוסט-גנגליוניים של המערכת הסימפתטית יש סומאס בגנגליון סימפטי, הממוקם ליד חוט השדרה. לנוירונים פוסט-גנגליוניים של המערכת הפאראסימפתטית יש סומות בגנגליונים ליד איבר המטרה. נוירונים פוסט-גנגליוניים של המערכת הסימפתטית משחררים נוראדרנלין לסינפסה, בעוד נוירונים פוסט-גנגליוניים של המערכת הפאראסימפתטית משחררים אצטילכולין או תחמוצת החנקן.
    איור\(\PageIndex{6}\): במערכת העצבים האוטונומית, נוירון פרגנגליוני (שמקורו במערכת העצבים המרכזית) מסתנפס לנוירון בגנגליון שבתורו מסתנפס על איבר מטרה. הפעלת מערכת העצבים הסימפתטית גורמת לשחרור נוראדרנלין על איבר המטרה. הפעלת מערכת העצבים הפאראסימפתטית גורמת לשחרור אצטילכולין על איבר המטרה.

    מערכת העצבים האוטונומית משמשת כממסר בין מערכת העצבים המרכזית לאיברים הפנימיים. הוא שולט על הריאות, הלב, השריר החלק והבלוטות האקסוקריניות והאנדוקריניות. מערכת העצבים האוטונומית שולטת באיברים אלה במידה רבה ללא שליטה מודעת; זה יכול לפקח ברציפות על התנאים של מערכות שונות אלה וליישם שינויים לפי הצורך. איתות לרקמת המטרה כולל בדרך כלל שתי סינפסות: נוירון פרגנגליוני (שמקורו במערכת העצבים המרכזית) מסתנפס לנוירון בגנגליון שבתורו מסתנפס על איבר המטרה (איור). \(\PageIndex{6}\) ישנן שתי חטיבות של מערכת העצבים האוטונומית שלעתים קרובות יש להן השפעות מנוגדות: מערכת העצבים הסימפתטית ומערכת העצבים הפאראסימפתטית.

    מערכת העצבים הסימפתטית אחראית לתגובות המיידיות שעושה בעל חיים כאשר הוא נתקל במצב מסוכן. אחת הדרכים לזכור זאת היא לחשוב על תגובת "הילחם או ברח" שאדם מרגיש כאשר הוא נתקל בנחש ("נחש" ו"סימפטי "שניהם מתחילים ב-" s "). דוגמאות לתפקודים הנשלטים על ידי מערכת העצבים הסימפתטית כוללות קצב לב מואץ ועיכול מעוכב. פונקציות אלה עוזרות להכין את גוף האורגניזם למתח הפיזי הנדרש כדי להימלט ממצב שעלול להיות מסוכן או להדוף טורף.

    האיור מראה את ההשפעות של המערכות הסימפתטיות והפאראסימפתטיות על איברי המטרה, ואת המיקום של הנוירונים הפרגנגליוניים המתווכים את ההשפעות הללו. המערכת הפאראסימפתטית גורמת להתכווצות האישונים והסמפונות, מאטה את קצב הלב וממריצה רוק, עיכול והפרשת מרה. נוירונים פרגנגליוניים המתווכים את ההשפעות הללו נמצאים כולם בגזע המוח. נוירונים פרגנגליוניים של המערכת הפאראסימפתטית הנמצאים בסקרל גורמים להתכווצות שלפוחית השתן. המערכת הסימפתטית גורמת להתרחבות האישונים והסמפונות, מגבירה את קצב הלב, מעכבת את העיכול, מעוררת את פירוק הגליקוגן והפרשת האדרנלין והנוראדרנלין ומעכבת את התכווצות השלפוחית. הנוירונים הפרגנגליוניים המתווכים את ההשפעות הללו ממוקמים כולם בעמוד השדרה.
    איור\(\PageIndex{7}\): למערכות העצבים הסימפתטיות והפאראסימפתטיות יש לעתים קרובות השפעות מנוגדות על איברי המטרה.

    בעוד שמערכת העצבים הסימפתטית מופעלת במצבי לחץ, מערכת העצבים הפאראסימפתטית מאפשרת לבעל חיים "לנוח ולעכל". אחת הדרכים לזכור זאת היא לחשוב שבמהלך מצב רגוע כמו פיקניק, מערכת העצבים הפאראסימפתטית נמצאת בשליטה ("פיקניק" ו"פאראסימפתטי "שניהם מתחילים ב-" p "). לנוירונים פרה-גנגליוניים פאראסימפתטיים יש גופי תאים הממוקמים בגזע המוח ובחוט השדרה המקודש (לכיוון התחתון) (איור). \(\PageIndex{7}\) מערכת העצבים הפאראסימפתטית מאפסת את תפקוד האיברים לאחר הפעלת מערכת העצבים הסימפתטית כולל האטה בקצב הלב, הורדת לחץ הדם וגירוי העיכול.

    מערכת העצבים החושית-סומטית מורכבת מעצבים גולגולתיים ועמוד השדרה ומכילה נוירונים תחושתיים ומוטוריים כאחד. נוירונים חושיים מעבירים מידע חושי מהעור, שרירי השלד ואיברי החישה אל מערכת העצבים המרכזית. נוירונים מוטוריים מעבירים מסרים על התנועה הרצויה ממערכת העצבים המרכזית לשרירים כדי לגרום להם להתכווץ. ללא מערכת העצבים החושית-סומטית שלו, בעל חיים לא יוכל לעבד מידע כלשהו על סביבתו (מה שהוא רואה, מרגיש, שומע וכן הלאה) ולא יכול לשלוט בתנועות מוטוריות. בניגוד למערכת העצבים האוטונומית, שבדרך כלל יש לה שתי סינפסות בין מערכת העצבים המרכזית לאיבר המטרה, לנוירונים תחושתיים ומוטוריים יש בדרך כלל רק סינפסה אחת - קצה אחד של הנוירון נמצא באיבר והשני יוצר קשר ישיר עם נוירון CNS.

    סיכום המדור

    מערכת העצבים מורכבת מנוירונים וגליה. נוירונים הם תאים מיוחדים המסוגלים לשלוח אותות חשמליים כמו גם כימיים. רוב הנוירונים מכילים דנדריטים, המקבלים אותות אלה, ואקסונים ששולחים אותות לנוירונים או לרקמות אחרות. גליה הם תאים לא עצביים במערכת העצבים התומכים בהתפתחות עצבית ואיתות. ישנם מספר סוגים של גליה המשרתים פונקציות שונות.

    לנוירונים יש פוטנציאל מנוחה על פני הממברנות שלהם וכאשר הם מעוררים על ידי אות חזק מספיק מנוירון אחר פוטנציאל פעולה עשוי לשאת אות אלקטרוכימי לאורך הנוירון לסינפסה עם נוירון אחר. נוירוטרנסמיטורים נושאים אותות על פני סינפסות כדי ליזום תגובה בנוירון אחר.

    מערכת העצבים המרכזית של החולייתנים מכילה את המוח ואת חוט השדרה, המכוסים ומוגנים על ידי שלושה קרומי מוח. המוח מכיל אזורים מוגדרים מבחינה מבנית ותפקודית. אצל יונקים, אלה כוללים את קליפת המוח (הניתנת לפירוק לארבע אונות תפקודיות ראשוניות: חזיתית, טמפורלית, עורפית ופריאטלית), גרעיני בסיס, תלמוס, היפותלמוס, מערכת לימבית, המוח הקטן וגזע המוח - אם כי מבנים בחלק מהם ייעודים אלה חופפים. בעוד שתפקודים עשויים להיות מקומיים בעיקר למבנה אחד במוח, רוב הפונקציות המורכבות, כמו שפה ושינה, כוללות נוירונים באזורי מוח מרובים. חוט השדרה הוא אוטוסטרדת המידע המחברת את המוח עם שאר הגוף דרך קשריו עם עצבים היקפיים. הוא משדר קלט חושי ומוטורי וגם שולט ברפלקסים מוטוריים.

    מערכת העצבים ההיקפית מכילה הן את מערכת העצבים האוטונומית והן את מערכת העצבים החושית-סומטית. מערכת העצבים האוטונומית מספקת שליטה לא מודעת על תפקודי הקרביים ויש לה שתי חלוקות: מערכת העצבים הסימפתטית והפאראסימפתטית. מערכת העצבים הסימפתטית מופעלת במצבי לחץ כדי להכין את החיה לתגובת "הילחם או ברח". מערכת העצבים הפאראסימפתטית פעילה בתקופות נינוחות. מערכת העצבים החושית-סומטית עשויה מעצבים גולגולתיים ועמוד השדרה המעבירים מידע חושי מהעור והשריר אל מערכת העצבים המרכזית ופקודות מוטוריות מה- CNS לשרירים.

    רשימת מילים

    פוטנציאל פעולה
    שינוי רגעי בפוטנציאל החשמלי של קרום נוירון (או שריר)
    אמיגדלה
    מבנה בתוך המערכת הלימבית המעבד פחד
    מערכת העצבים האוטונומית
    החלק של מערכת העצבים ההיקפית השולט בתפקודי הגוף
    אקסון
    מבנה דמוי צינור המפיץ אות מגוף התא של נוירון למסופי האקסון
    גנגליה בזאלית
    אוספים מחוברים של תאים במוח המעורבים בתנועה ומוטיבציה
    גזע המוח
    חלק מהמוח שמתחבר לחוט השדרה; שולט בתפקודי מערכת העצבים הבסיסיים כמו נשימה ובליעה
    מערכת העצבים המרכזית (CNS)
    מערכת העצבים המורכבת מהמוח וחוט השדרה; מכוסה בשלוש שכבות של קרום המוח המגן
    המוח הקטן
    מבנה המוח המעורב ביציבה, קואורדינציה מוטורית ולמידת פעולות מוטוריות חדשות
    קליפת המוח
    הסדין החיצוני ביותר של רקמת המוח; מעורב בפונקציות רבות מסדר גבוה יותר
    נוזל מוחי (CSF)
    נוזל צלול המקיף את המוח וממלא את חדריו ופועל כבולם זעזועים
    קורפוס קאלוסום
    צרור עצבים עבה המחבר בין ההמיספרות המוחיות
    דנדריט
    מבנה המשתרע מגוף התא כדי לקבל הודעות מנוירונים אחרים
    דפולריזציה
    שינוי בפוטנציאל הממברנה לערך פחות שלילי
    האונה הקדמית
    החלק של קליפת המוח המכיל את קליפת המוח המוטורית ואזורים המעורבים בתכנון, תשומת לב ושפה
    גליה
    (גם, תאי גליה) התאים המספקים פונקציות תמיכה לנוירונים
    היפוקמפוס
    מבנה המוח באונה הטמפורלית המעורב בעיבוד זיכרונות
    היפותלמוס
    מבנה המוח השולט בשחרור ההורמונים ובהומאוסטזיס של הגוף
    מערכת לימבית
    אזור מוח מחובר המעבד רגש ומוטיבציה
    פוטנציאל ממברנה
    הבדל בפוטנציאל החשמלי בין החלק הפנימי והחיצוני של התא
    קרומי המוח
    (יחיד: מנינקס) הממברנות המכסות ומגנות על מערכת העצבים המרכזית
    נדן המיאלין
    שלוחה תאית המכילה חומר שומני המיוצר על ידי גליה המקיפה ומבודדת אקסונים
    נוירון
    תא מיוחד שיכול לקבל ולהעביר אותות חשמליים וכימיים
    אונה עורפית
    החלק של קליפת המוח המכיל קליפת המוח החזותית ומעבד גירויים חזותיים
    מערכת העצבים הפאראסימפתטית
    חלוקת מערכת העצבים האוטונומית המסדירה את תפקודי הקרביים במהלך הרפיה
    אונה הקודקודית
    החלק של קליפת המוח המעורב בעיבוד המגע ותחושת הגוף בחלל
    מערכת העצבים ההיקפית (PNS)
    מערכת העצבים המשמשת כחיבור בין מערכת העצבים המרכזית לשאר הגוף; מורכב ממערכת העצבים האוטונומית ומערכת העצבים החושית-סומטית
    מערכת העצבים החושית-סומטית
    מערכת העצבים החושית והמוטורית
    חוט השדרה
    צרור סיבים עבה המחבר את המוח עם עצבים היקפיים; מעביר מידע חושי ומוטורי; מכיל נוירונים השולטים ברפלקסים מוטוריים
    מערכת העצבים הסימפתטית
    חלוקת מערכת העצבים האוטונומית המופעלת במצבי לחץ של "הילחם או ברח"
    סינפסה
    צומת בין שני נוירונים שבהם מועברים אותות עצביים
    שסע סינפטי
    רווח בין הממברנות הפרסינפטיות והפוסט-סינפטיות
    האונה הטמפורלית
    החלק של קליפת המוח המעבד קלט שמיעתי; חלקים מהאונה הטמפורלית מעורבים בדיבור, בזיכרון ובעיבוד רגשות
    התלמוס
    אזור המוח המעביר מידע חושי לקליפת המוח
    סף של עירור
    רמת הדפולריזציה הדרושה לפוטנציאל פעולה לירות

    תורמים וייחוסים