35.1: الخلايا العصبية والخلايا الدبقية
- Page ID
- 196414
المهارات اللازمة للتطوير
- سرد ووصف وظائف المكونات الهيكلية للخلايا العصبية
- قائمة ووصف الأنواع الأربعة الرئيسية للخلايا العصبية
- قارن وظائف أنواع مختلفة من الخلايا الدبقية
تختلف الأجهزة العصبية في جميع أنحاء المملكة الحيوانية من حيث التركيب والتعقيد، كما يتضح من تنوع الحيوانات الموضحة في الشكل\(\PageIndex{1}\). تفتقر بعض الكائنات الحية، مثل الإسفنج البحري، إلى الجهاز العصبي الحقيقي. والبعض الآخر، مثل قناديل البحر، يفتقر إلى الدماغ الحقيقي، وبدلاً من ذلك يمتلك نظامًا من الخلايا العصبية المنفصلة ولكن المتصلة (الخلايا العصبية) تسمى «الشبكة العصبية». تحتوي المشوكات الجلدية مثل نجوم البحر على خلايا عصبية مجمعة في ألياف تسمى الأعصاب. تحتوي الديدان المفلطحة في Phylum Platyhelminthes على كل من الجهاز العصبي المركزي (CNS)، الذي يتكون من «دماغ» صغير وحبلين عصبيين، وجهاز عصبي محيطي (PNS) يحتوي على نظام من الأعصاب يمتد في جميع أنحاء الجسم. الجهاز العصبي للحشرات أكثر تعقيدًا ولكنه أيضًا لا مركزي إلى حد ما. يحتوي على الدماغ والحبل العصبي البطني والعقد (مجموعات من الخلايا العصبية المتصلة). يمكن لهذه العقد التحكم في الحركات والسلوكيات دون تدخل من الدماغ. قد يحتوي الأخطبوط على أكثر الأجهزة العصبية اللافقارية تعقيدًا - فهو يحتوي على خلايا عصبية منظمة في فصوص وعيون متخصصة تشبه هيكليًا أنواع الفقاريات.
بالمقارنة مع اللافقاريات، تعتبر الأجهزة العصبية الفقارية أكثر تعقيدًا ومركزية وتخصصًا. في حين أن هناك تنوعًا كبيرًا بين الأجهزة العصبية الفقارية المختلفة، إلا أنها تشترك جميعها في البنية الأساسية: الجهاز العصبي المركزي الذي يحتوي على الدماغ والحبل الشوكي و PNS المكون من الأعصاب الحسية والحركية الطرفية. أحد الاختلافات المثيرة للاهتمام بين الأجهزة العصبية للافقاريات والفقاريات هو أن الحبال العصبية للعديد من اللافقاريات تقع بطنيًا بينما تقع الحبال الشوكية الفقارية ظهريًا. هناك جدل بين علماء الأحياء التطورية حول ما إذا كانت خطط الجهاز العصبي المختلفة هذه قد تطورت بشكل منفصل أو ما إذا كان ترتيب خطة جسم اللافقاريات «انقلب» بطريقة أو بأخرى أثناء تطور الفقاريات.
رابط إلى التعلم
شاهد هذا الفيديو لعالم الأحياء مارك كيرشنر وهو يناقش ظاهرة «التقليب» لتطور الفقاريات.
يتكون الجهاز العصبي من الخلايا العصبية والخلايا المتخصصة التي يمكنها استقبال ونقل الإشارات الكيميائية أو الكهربائية، والخلايا الدبقية التي توفر وظائف الدعم للخلايا العصبية من خلال لعب دور معالجة المعلومات الذي يكمل الخلايا العصبية. يمكن مقارنة الخلايا العصبية بسلك كهربائي - فهي تنقل إشارة من مكان إلى آخر. يمكن مقارنة Glia بالعاملين في شركة الكهرباء الذين يتأكدون من وصول الأسلاك إلى الأماكن الصحيحة، وصيانة الأسلاك، وإزالة الأسلاك المكسورة. على الرغم من مقارنة الدبقية بالعمال، تشير الأدلة الحديثة إلى أنها تغتصب أيضًا بعض وظائف الإشارة للخلايا العصبية.
هناك تنوع كبير في أنواع الخلايا العصبية والدبقية الموجودة في أجزاء مختلفة من الجهاز العصبي. هناك أربعة أنواع رئيسية من الخلايا العصبية، وتشترك في العديد من المكونات الخلوية المهمة.
الخلايا العصبية
يحتوي الجهاز العصبي لذبابة المختبر الشائعة، Drosophila melanogaster، على حوالي 100000 خلية عصبية، وهو نفس عدد سرطان البحر. يُقارن هذا الرقم بـ 75 مليونًا في الماوس و 300 مليون في الأخطبوط. يحتوي الدماغ البشري على حوالي 86 مليار خلية عصبية. على الرغم من هذه الأرقام المختلفة جدًا، تتحكم الأجهزة العصبية لهذه الحيوانات في العديد من السلوكيات نفسها - من ردود الفعل الأساسية إلى السلوكيات الأكثر تعقيدًا مثل العثور على الطعام ومغازلة الأصدقاء. إن قدرة الخلايا العصبية على التواصل مع بعضها البعض وكذلك مع أنواع أخرى من الخلايا تكمن وراء كل هذه السلوكيات.
تشترك معظم الخلايا العصبية في نفس المكونات الخلوية. لكن الخلايا العصبية أيضًا متخصصة للغاية - فالأنواع المختلفة من الخلايا العصبية لها أحجام وأشكال مختلفة تتعلق بأدوارها الوظيفية.
أجزاء من خلية عصبية
مثل الخلايا الأخرى، تحتوي كل خلية عصبية على جسم خلوي (أو سوما) يحتوي على نواة وشبكة إندوبلازمية ناعمة وخشنة وجهاز جولجي وميتوكوندريا ومكونات خلوية أخرى. تحتوي الخلايا العصبية أيضًا على هياكل فريدة، موضحة في الشكل\(\PageIndex{2}\) لاستقبال وإرسال الإشارات الكهربائية التي تجعل الاتصال العصبي ممكنًا. التشعبات هي هياكل تشبه الأشجار تمتد بعيدًا عن جسم الخلية لتلقي الرسائل من الخلايا العصبية الأخرى عند تقاطعات متخصصة تسمى نقاط الاشتباك العصبي. على الرغم من أن بعض الخلايا العصبية لا تحتوي على أي تشعبات، إلا أن بعض أنواع الخلايا العصبية لها تشعبات متعددة. يمكن أن تحتوي التشعبات على نتوءات صغيرة تسمى الأشواك التغصنية، مما يزيد من مساحة السطح للوصلات المشبكية المحتملة.
بمجرد استقبال الإشارة بواسطة التغصينات، فإنها تنتقل بعد ذلك بشكل سلبي إلى جسم الخلية. يحتوي جسم الخلية على بنية متخصصة، وهي تلة المحور العصبي التي تدمج الإشارات من نقاط الاشتباك العصبي المتعددة وتعمل كحلقة وصل بين جسم الخلية والمحور العصبي. المحور العصبي هو هيكل يشبه الأنبوب ينشر الإشارة المتكاملة إلى نهايات متخصصة تسمى أطراف المحور. وتشبك هذه الأطراف بدورها الخلايا العصبية الأخرى أو العضلات أو الأعضاء المستهدفة. تسمح المواد الكيميائية المنبعثة في أطراف المحاور العصبية بإرسال الإشارات إلى هذه الخلايا الأخرى. تحتوي الخلايا العصبية عادةً على محور أو محورين، لكن بعض الخلايا العصبية، مثل خلايا الأميكرين في شبكية العين، لا تحتوي على أي محاور. يتم تغطية بعض المحاور بالميالين، الذي يعمل كعازل لتقليل تبديد الإشارة الكهربائية أثناء انتقالها إلى أسفل المحور، مما يزيد بشكل كبير من سرعة التوصيل. هذا العزل مهم لأن المحور العصبي من الخلايا العصبية الحركية البشرية يمكن أن يصل طوله إلى متر - من قاعدة العمود الفقري إلى أصابع القدم. غلاف المايلين ليس في الواقع جزءًا من الخلايا العصبية. يتم إنتاج المايلين بواسطة الخلايا الدبقية. على طول المحور توجد فجوات دورية في غلاف المايلين. تسمى هذه الفجوات عقد Ranvier وهي مواقع يتم فيها «إعادة شحن» الإشارة أثناء انتقالها على طول المحور.
من المهم ملاحظة أن خلية عصبية واحدة لا تعمل بمفردها - يعتمد الاتصال العصبي على الروابط التي تصنعها الخلايا العصبية مع بعضها البعض (وكذلك مع الخلايا الأخرى، مثل خلايا العضلات). قد تتلقى التشعبات من خلية عصبية واحدة اتصالًا متشابكًا من العديد من الخلايا العصبية الأخرى. على سبيل المثال، يُعتقد أن التشعبات من خلية بوركينجي في المخيخ تتلقى اتصالًا من ما يصل إلى 200,000 خلية عصبية أخرى.
آرت كونيكشن
أي من العبارات التالية خاطئة؟
- سوما هي الجسم الخلوي لخلية عصبية.
- يوفر غمد المايلين طبقة عازلة للتشعبات.
- تحمل المحاور الإشارة من سوما إلى الهدف.
- تحمل التشعبات الإشارة إلى السوما.
أنواع الخلايا العصبية
هناك أنواع مختلفة من الخلايا العصبية، والدور الوظيفي لعصبون معين يعتمد بشكل وثيق على هيكلها. هناك تنوع مذهل في أشكال وأحجام الخلايا العصبية الموجودة في أجزاء مختلفة من الجهاز العصبي (وعبر الأنواع)، كما يتضح من الخلايا العصبية الموضحة في الشكل\(\PageIndex{3}\).
في حين أن هناك العديد من الأنواع الفرعية للخلايا العصبية المحددة، فإن الخلايا العصبية تنقسم على نطاق واسع إلى أربعة أنواع أساسية: أحادي القطب، وثنائي القطب، ومتعدد الأقطاب، والقطب الأحادي الكاذب. \(\PageIndex{4}\)يوضح الشكل هذه الأنواع الأربعة الأساسية من الخلايا العصبية. تحتوي الخلايا العصبية أحادية القطب على بنية واحدة فقط تمتد بعيدًا عن السوما. لا توجد هذه الخلايا العصبية في الفقاريات ولكنها توجد في الحشرات حيث تحفز العضلات أو الغدد. يحتوي العصبون ثنائي القطب على محور عصبي واحد وتشنج واحد يمتد من السوما. ومن أمثلة الخلايا العصبية ثنائية القطب خلية شبكية ثنائية القطب، تستقبل إشارات من خلايا مستقبلية للضوء حساسة للضوء وتنقل هذه الإشارات إلى الخلايا العقدية التي تحمل الإشارة إلى الدماغ. الخلايا العصبية متعددة الأقطاب هي أكثر أنواع الخلايا العصبية شيوعًا. تحتوي كل خلية عصبية متعددة الأقطاب على محور عصبي واحد وتشعبات متعددة. يمكن العثور على الخلايا العصبية متعددة الأقطاب في الجهاز العصبي المركزي (الدماغ والحبل الشوكي). مثال على الخلايا العصبية متعددة الأقطاب هي خلية Purkinje في المخيخ، والتي تحتوي على العديد من التشعبات المتفرعة ولكن محور عصبي واحد فقط. تشترك الخلايا الزائفة أحادية القطب في الخصائص مع كل من الخلايا أحادية القطب وثنائية القطب. تحتوي الخلية الزائفة أحادية القطب على عملية واحدة تمتد من السوما، مثل الخلية أحادية القطب، ولكن هذه العملية تتفرع لاحقًا إلى هيكلين متميزين، مثل الخلية ثنائية القطب. معظم الخلايا العصبية الحسية هي عصبية زائفة ولها محور عصبي يتفرع إلى امتدادين: أحدهما متصل بالتشعبات التي تتلقى معلومات حسية والآخر ينقل هذه المعلومات إلى الحبل الشوكي.
الاتصال اليومي: تكوين الخلايا العصبية
في وقت من الأوقات، اعتقد العلماء أن الناس ولدوا بكل الخلايا العصبية التي قد تكون لديهم. تشير الأبحاث التي أجريت خلال العقود القليلة الماضية إلى أن تكوين الخلايا العصبية، ولادة خلايا عصبية جديدة، يستمر حتى مرحلة البلوغ. تم اكتشاف تكوين الخلايا العصبية لأول مرة في الطيور المغردة التي تنتج خلايا عصبية جديدة أثناء تعلم الأغاني. بالنسبة للثدييات، تلعب الخلايا العصبية الجديدة أيضًا دورًا مهمًا في التعلم: تتطور حوالي 1000 خلية عصبية جديدة في الحصين (بنية دماغية تشارك في التعلم والذاكرة) كل يوم. في حين أن معظم الخلايا العصبية الجديدة ستموت، وجد الباحثون أن الزيادة في عدد الخلايا العصبية الجديدة الباقية في الحصين مرتبطة بمدى نجاح الفئران في تعلم مهمة جديدة. ومن المثير للاهتمام أن التمارين الرياضية وبعض الأدوية المضادة للاكتئاب تعزز أيضًا تكوين الخلايا العصبية في الحصين. الإجهاد له تأثير معاكوس. في حين أن تكوين الخلايا العصبية محدود جدًا مقارنة بالتجدد في الأنسجة الأخرى، فقد تؤدي الأبحاث في هذا المجال إلى علاجات جديدة لاضطرابات مثل مرض الزهايمر والسكتة الدماغية والصرع.
كيف يحدد العلماء الخلايا العصبية الجديدة؟ يمكن للباحث حقن مركب يسمى برومودوكسييوريدين (BRDu) في دماغ حيوان. في حين أن جميع الخلايا ستتعرض لـ BRDu، لن يتم دمج BRDu إلا في الحمض النووي للخلايا المولدة حديثًا والتي هي في طور S. يمكن استخدام تقنية تسمى الكيمياء المناعية لربط ملصق الفلورسنت بـ BRDu المدمج، ويمكن للباحث استخدام الفحص المجهري الفلوري لتصور وجود BRDu، وبالتالي الخلايا العصبية الجديدة، في أنسجة المخ. الشكل\(\PageIndex{5}\) عبارة عن صورة مجهرية تُظهر الخلايا العصبية ذات العلامات الفلورية في حصين الفئران.
رابط إلى التعلم
يحتوي هذا الموقع على مزيد من المعلومات حول تكوين الخلايا العصبية، بما في ذلك المحاكاة المعملية التفاعلية والفيديو الذي يشرح كيفية تسمية BRDu للخلايا الجديدة.
غليا
في حين يُنظر إلى الدبقية غالبًا على أنها العنصر الداعم للجهاز العصبي، فإن عدد الخلايا الدبقية في الدماغ يفوق فعليًا عدد الخلايا العصبية بعامل عشرة. لن تتمكن الخلايا العصبية من العمل بدون الأدوار الحيوية التي تؤديها هذه الخلايا الدبقية. تقوم الدبقية بتوجيه الخلايا العصبية النامية إلى وجهاتها، والأيونات العازلة والمواد الكيميائية التي من شأنها أن تضر بالخلايا العصبية، وتوفر أغلفة الميالين حول المحاور. اكتشف العلماء مؤخرًا أنهم يلعبون أيضًا دورًا في الاستجابة لنشاط الأعصاب وتعديل الاتصال بين الخلايا العصبية. عندما لا تعمل الدبقية بشكل صحيح، يمكن أن تكون النتيجة كارثية - تحدث معظم أورام الدماغ بسبب طفرات في الدبقية.
أنواع الدبقية
هناك عدة أنواع مختلفة من الدبقية ذات الوظائف المختلفة، يظهر اثنان منها في الشكل\(\PageIndex{6}\). تتلامس الخلايا النجمية، الموضحة في الشكل\(\PageIndex{7}\)، مع كل من الشعيرات الدموية والخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي. فهي توفر العناصر الغذائية والمواد الأخرى للخلايا العصبية، وتنظم تركيزات الأيونات والمواد الكيميائية في السائل خارج الخلية، وتوفر الدعم الهيكلي للمشابك العصبية. تشكل الخلايا النجمية أيضًا الحاجز الدموي الدماغي - وهو هيكل يمنع دخول المواد السامة إلى الدماغ. وقد ثبت أن الخلايا النجمية، على وجه الخصوص، من خلال تجارب تصوير الكالسيوم تصبح نشطة استجابة لنشاط الأعصاب، وتنقل موجات الكالسيوم بين الخلايا النجمية، وتعدل نشاط المشابك المحيطة.
توفر الدبقية الساتلية العناصر الغذائية والدعم الهيكلي للخلايا العصبية في PNS. تقوم الخلايا الدبقية الصغيرة بمسح الخلايا الميتة وتحللها وحماية الدماغ من غزو الكائنات الحية الدقيقة. الخلايا قليلة التغصن، كما هو موضح في الشكل، على\(\PageIndex{7}\) شكل أغلفة الميالين حول المحاور العصبية في الجهاز العصبي المركزي. يمكن تكوين الميالين في محور عصبي واحد بواسطة العديد من الخلايا قليلة التغصن، ويمكن لخلية واحدة قليلة التغصن أن توفر المايلين للخلايا العصبية المتعددة. هذا مميز عن PNS حيث توفر خلية Schwann واحدة الميالين لمحور عصبي واحد فقط حيث تحيط خلية Schwann بأكملها بالمحور العصبي. تعمل الدبقية الشعاعية كدعامات لتطوير الخلايا العصبية أثناء هجرتها إلى وجهاتها النهائية. تصطف الخلايا البطانية البطينات المليئة بالسوائل في الدماغ والقناة المركزية للحبل الشوكي. وتشارك في إنتاج السائل النخاعي، الذي يعمل بمثابة وسادة للدماغ، وينقل السائل بين الحبل الشوكي والدماغ، وهو أحد مكونات الضفيرة المشيمية.
ملخص
يتكون الجهاز العصبي من الخلايا العصبية والدبقية. الخلايا العصبية هي خلايا متخصصة قادرة على إرسال إشارات كهربائية وكيميائية. تحتوي معظم الخلايا العصبية على التشعبات، التي تستقبل هذه الإشارات، والمحاور العصبية التي ترسل إشارات إلى الخلايا العصبية أو الأنسجة الأخرى. هناك أربعة أنواع رئيسية من الخلايا العصبية: الخلايا العصبية أحادية القطب، ثنائية القطب، متعددة الأقطاب، والخلايا العصبية الزائفة. الدبقية هي خلايا غير عصبية في الجهاز العصبي تدعم تطور الخلايا العصبية والإشارات. هناك عدة أنواع من الدبقية التي تخدم وظائف مختلفة.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{2}\): أي العبارات التالية خاطئة؟
- سوما هي الجسم الخلوي لخلية عصبية.
- يوفر غمد المايلين طبقة عازلة للتشعبات.
- تحمل المحاور الإشارة من سوما إلى الهدف.
- تحمل التشعبات الإشارة إلى السوما.
- إجابة
-
ب
مسرد المصطلحات
- خلية نجمية
- الخلايا الدبقية في الجهاز العصبي المركزي التي توفر العناصر الغذائية والتخزين المؤقت خارج الخلية والدعم الهيكلي للخلايا العصبية؛ تشكل أيضًا الحاجز الدموي الدماغي
- محور عصبي
- هيكل يشبه الأنبوب ينشر إشارة من جسم خلية الخلايا العصبية إلى أطراف المحور العصبي
- أكسون هيلوك
- بنية حساسة كهربائيًا على جسم خلية عصبية تدمج الإشارات من اتصالات عصبية متعددة
- محطة أكسون
- هيكل في نهاية محور عصبي يمكن أن يشكل تشابكًا عصبيًا مع خلية عصبية أخرى
- التغصينات
- هيكل يمتد بعيدًا عن جسم الخلية لتلقي الرسائل من الخلايا العصبية الأخرى
- بطانة الرحم
- خلية تبطن البطينات الممتلئة بالسوائل في الدماغ والقناة المركزية للحبل الشوكي؛ وتشارك في إنتاج السائل النخاعي
- دبقية
- (أيضًا الخلايا الدبقية) الخلايا التي توفر وظائف الدعم للخلايا العصبية
- الخلايا الدبقية الصغيرة
- الدبقية التي تزيل الخلايا الميتة وتحللها وتحمي الدماغ من غزو الكائنات الحية الدقيقة
- المايلين
- مادة دهنية تنتجها الدبقية التي تعزل المحاور
- عصبون
- خلية متخصصة يمكنها استقبال وإرسال الإشارات الكهربائية والكيميائية
- العقد من رانفير
- فجوات في غلاف المايلين حيث يتم إعادة شحن الإشارة
- أوليغودينستروليت
- خلية دبقية تعمل على تقوية محاور الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي
- دبقية شعاعية
- الخلايا الدبقية التي تعمل بمثابة سقالات لتطوير الخلايا العصبية أثناء هجرتها إلى وجهاتها النهائية
- دبقية فضائية
- خلية دبقية توفر العناصر الغذائية والدعم الهيكلي للخلايا العصبية في الجهاز العصبي المحيطي
- خلية شوان
- خلية دبقية تخلق غمد الميالين حول الجهاز العصبي المحيطي، محور عصبي عصبي
- تشابك عصبى
- تقاطع بين اثنين من الخلايا العصبية حيث يتم توصيل الإشارات العصبية