بررسی انواع نورون‌ها وظایف، عملکرد و سایر ویژگی‌ آنها

نورون‌ها سلول‌های عصبی هستند که پیام‌هایی را به سراسر بدن ارسال می‌کنند تا به شما امکان انجام هر کاری از تنفس گرفته تا صحبت کردن، غذا خوردن، راه رفتن و فکر کردن را بدهند. بدن هر فرد حاوی میلیاردها نورون است. حدود 100 میلیارد در مغز و 13.5 میلیون در نخاع وجود دارد.
سیستم عصبی ما به دو بخش تقسیم می شود: سیستم عصبی مرکزی (CNS)  که شامل مغز و نخاع می شود و سیستم عصبی محیطی (PNS) که اعصاب خارج از مغز و نخاع را در بر می گیرد. این دو جزء همیشه برای اطمینان از عملکرد ما با هم همکاری می کنند: ما بدون سیستم عصبی خود چیزی نیستیم.
اگر کل سیستم عصبی را به عنوان یک شبکه الکتریکی در نظر بگیریم، سیستم عصبی مرکزی نشان دهنده نیروگاه خواهد بود، در حالی که سیستم عصبی محیطی نشان دهنده کابل های بلندی است که نیروگاه را به شهرهای دورافتاده (دست و پا، غدد و اندام ها) متصل می‌کند تا برق را به آنها برساند و اطلاعات مربوط به وضعیت خود را ارسال کنید.

سیستم عصبی مرکزی (که شامل مغز و نخاع می شود) از دو نوع سلول اصلی تشکیل شده است:
1:نورون ها; سلول های عصبی که سیگنال ها را ارسال و دریافت می‌کنند.
2:گلیا; سلول هایی که ساختاری در مغز ایجاد می‌کنند.در برخی از قسمت‌های مغز، گلیا بسیار بیشتر از نورون‌ها وجود دارد، اما نورون‌ها بازیگران کلیدی مغز هستند.

نورون چیست؟

نورون ها (که سلول های عصبی نیز نامیده می شوند) واحدهای اساسی مغز و سیستم عصبی هستند، سلول هایی که مسئول دریافت ورودی حسی از دنیای بیرونی، ارسال فرمان های حرکتی به ماهیچه های ما، و تبدیل و انتقال سیگنال های الکتریکی هستند.

نورون‌ها در سیستم عصبی به عنوان واسطه‌های ارتباطی بین سیستم عصبی مرکزی و سایر اعضای بدن عمل می‌کنند. این سلول‌ها به ارتباط با دیگر نورون‌ها و سلول‌های بدن کمک می‌کنند تا پاسخ‌های مختلفی را به محیط خارج از بدن ارسال کنند. برای مثال، نورون‌های حسی می‌توانند اطلاعات حسی از بدن را به مغز منتقل کنند، در حالی که نورون‌های حرکتی در ارتباط با عضلات بدن هستند و با تحریک آن‌ها، حرکت بدن را کنترل می‌کنند.

به طور کلی، نورون‌ها به عنوان عنصر اساسی در سیستم عصبی، بسیار مهم هستند و برای انتقال اطلاعات و کنترل فعالیت‌های مختلف در بدن، نقش مهمی ایفا می‌کنند. به دلیل اهمیت آن‌ها، تحقیقات بسیاری در حوزه نورون‌ها صورت گرفته است که به شناخت بهتر این سلول‌ها و کشف راه‌های بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با آن‌ها کمک کرده‌اند.

تاریخچه کشف نورون

تاریخچه کشف نورون به دوران گذشته برمی‌گردد. در سال ۱۸۳۷، دو دانشمند آلمانی به نام‌های تئودور شوان و متیاس شلیدن برای اولین بار به دنبال شناسایی سلول‌هایی بودند که به سیگنال‌های الکتریکی حساس بودند. آن‌ها به این سلول‌ها، یاخته‌های عصبی یا نورون‌ها نامیدند.

در سال ۱۸۴۹، دانشمند اسپانیایی سانتیاگو رامونی کاخال، با استفاده از میکروسکوپ، نورون‌ها را برای اولین بار به شکل دقیق تصویربرداری کرد. او موفق شد تا به بررسی ساختار داخلی نورون‌ها بپردازد و دیدگاهی جدید در مورد عملکرد سیستم عصبی ارائه دهد.

در سال‌های بعدی، تحقیقات بیشتری در حوزه نورون‌ها انجام شد. در سال ۱۸۹۱، دانشمند ایتالیایی کامیلو گلجی، با استفاده از روش نقاشی با نور، توانست به شکل دقیقی از ساختار نورون‌ها تصویربرداری کند. او موفق شد تا به بررسی ساختار داخلی نورون‌ها بپردازد و برخی از ویژگی‌های مهم را شناسایی کند، از جمله ارتباطات خاص بین نورون‌ها.

در سال ۱۹۵۲، دانشمند آمریکایی هابل کاترینگ به شکل دقیقی ارتباطات نورون‌ها را بررسی کرد و متوجه شد که سیستم عصبی به شکل یک شبکه پیچیده از نورون‌ها و ارتباطات بین آن‌ها عمل می‌کند. این تحقیقات به شناخت بهتر از ساختار و عملکرد نورون‌ها و سیستم عصبی کمک کرد.

تحقیقات در حوزه نورون‌ها همچنان ادامه دارد و بهبود درمان بیماری‌هایی که باعث آسیب به نورون‌ها می‌شوند، به عنوان یکی از اهداف اصلی در حوزه پزشکی مطرح است. همچنین، تحقیقات در حوزه نورون‌ها می‌تواند به طراحی دستگاه‌های الکترونیکی که برای بهبود عملکرد مغزی استفاده می‌شوند، کمک کند. در کل، کشف نورون و پیشرفت‌های حاصله در این زمینه، به شناخت عملکرد سیستم عصبی و بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با آن، کمک شایانی کرده است.

اجزای نورون

نورون ها از نظر مورفولوژی و اندازه به طور قابل توجهی متفاوت هستند، اما همه دارای تعدادی ویژگی هستند:

اگر یک نورون را به عنوان یک درخت در نظر بگیریم، دارای سه بخش اصلی است:  دندریت ، آکسون و جسم سلولی یا  سوما که به ترتیب می‌توانند به صورت شاخه‌ها، ریشه‌ها و تنه درخت نمایش داده شوند.

جسم سلولی

حاوی هسته، دنا و محل سنتز تقریباً تمام پروتئین‌ها و غشاهای عصبی است. برخی از پروتئین‌ها در دندریت‌ها سنتز می شوند، اما هیچ پروتئینی که حاوی ریبوزوم نیست در آکسون ها و پایانه های آکسونی ساخته نمی‌شوند.

آکسون

به طور کلی “خروجی” نورون است. اکسون رشته بلند و باریکی است که پیام الکتریکی را از جسم سلولی به بیرون هدایت می‌کند.هر نورون تنها یک اکسون دارد.

قسمت انتهایی اکسون پایانه اکسون نام دارد که با دندریت‌های نورون دیگر ارتباط برقرار کرده یا به یک سلول ماهیچه‌ای یا سلول غده‌ای می‌رسد. در پایانه‌های اکسونی ریز ساختار ویژه‌ای به نام سیناپس وجود دارد که به ان فضای سیناپسی می‌گویند.

دندریت‌ها

به طور کلی “ورودی” نورون است.

اکثر نورون‌ها دارای دندریت‌های متعددی هستند که به سمت خارج از جسم سلولی گسترش می‌یابند و برای دریافت سیگنال‌های شیمیایی از انتهای آکسون سایر نورون‌ها تخصص دارند. دندریت‌ها این سیگنال‌ها را به تکانه‌های الکتریکی کوچک تبدیل می‌کنند و آن‌ها را در جهت جسم سلولی به داخل منتقل می‌کنند. اجسام سلول‌های عصبی نیز می‌توانند سیناپس‌ها را تشکیل دهند و در نتیجه سیگنال ها را دریافت کنند. به خصوص در سیستم عصبی مرکزی، نورون‌ها دارای دندریت‌های بسیار طولانی با شاخه‌های پیچیده هستند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا سیناپس‌ها را با تعداد زیادی از نورون‌های دیگر، شاید تا هزار، دریافت کنند و سیگنال‌هایی را دریافت کنند.

انواع نورون

نورون‌ها یا یاخته‌های عصبی، سلول‌هایی هستند که در سیستم عصبی وجود دارند و برای انتقال اطلاعات و سیگنال‌های الکتریکی بین مغز و سایر بخش‌های بدن از جمله عضلات و اعضای حسی استفاده می‌شوند. این سلول‌ها با توجه به ساختار و اندازه و تعداد فرایندهایی که دارند، به چندین نوع تقسیم می‌شوند:

یکی از انواع نورون‌ها، نورون‌های حسی هستند که به انتقال اطلاعات حسی از بدن به مغز می‌پردازند. این نورون‌ها توانایی تشخیص تغییرات در دما، فشار، درد و لمس را دارند.

نورون‌های حرکتی یا موتور، به انتقال اطلاعات حرکتی از مغز به عضلات و بافت‌ها می‌پردازند. این نورون‌ها می‌توانند به شکل استخراجی یا تحریکی عمل کنند.

نورون‌های واسطه، شامل نورون‌هایی هستند که در ارتباط با هم قرار می‌گیرند و به انتقال اطلاعات بین نورون‌ها یا به کنترل فعالیت های سایر سلول‌ها مشغول هستند.

نورون‌های داخلی یا داخل کپسولاری، در سیستم عصبی مرکزی قرار دارند و به انتقال اطلاعات درون سیستم عصبی و به کنترل فعالیت‌های داخلی مغز مشغول هستند.

نورون‌های غلبه‌ای، به شکل موقتی در برخی از وضعیت‌های استرسی یا نگران کننده فعال می‌شوند و به انتقال اطلاعات در مورد این وضعیت‌ها به مغز می‌پردازند.

در کل، نورون‌ها با توجه به نوع فعالیت‌شان و نوع اطلاعاتی که انتقال می‌دهند، به چندین نوع تقسیم می‌شوند. این تقسیم بندی به شناخت بهتر از عملکرد سیستم عصبی و بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با آن، کمک شایانی کرده است. به همین دلیل، تحقیقات در حوزه نورون‌ها همچنان ادامه دارد و می‌تواند به طراحی دستگاه‌های الکترونیکی که برای بهبود عملکرد مغزی استفاده می‌شوند، کمک کند.

عملکرد نورون‌ها

زمانی که یک سیگنال الکتریکی به دندریت‌ها وارد می‌شود، پتانسیل غشایی نورون افزایش می‌یابد. در صورتی که این پتانسیل به حد نیاز برسد، سیگنال به بدنه منتقل می‌شود. در بدنه، اگر پتانسیل غشایی به حد مشخصی برسد، سیگنال به طول آکسون منتقل می‌شود.

وقتی سیگنال به انتهای آکسون می‌رسد، نورون به دو روش می‌تواند با سلول‌های دیگر ارتباط برقرار کند. در یک روش، سیگنال الکتریکی به عنوان یک سیگنال شیمیایی با استفاده از مواد شیمیایی به سایر سلول‌ها منتقل می‌شود. در روش دیگر، سیگنال به صورت مستقیم از طریق فضای بین نورون‌ها به سایر سلول‌ها منتقل می‌شود.

بهبود درک از عملکرد نورون‌ها، می‌تواند به شناخت بهتر از سیستم عصبی و بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با آن، کمک کند. همچنین، تحقیقات در حوزه نورون‌ها می‌تواند به طراحی دستگاه‌های الکترونیکی که برای بهبود عملکرد مغزی استفاده می‌شوند، کمک کند. در کل، عملکرد نورون‌ها در سیستم عصبی، به شناخت عملکرد سیستم عصبی و بهبود درمان بیماری‌های مرتبط با آن، کمک شایانی کرده است.

نروژنز

نوروژنز فرآیندی است که طی آن نورون های جدید در مغز تشکیل می شوند. نوروژنز زمانی که جنین در حال رشد است بسیار مهم است، اما همچنین در مناطق خاصی از مغز پس از تولد و در طول عمر ما ادامه می‌یابد.

تا همین اواخر، دانشمندان علوم اعصاب معتقد بودند که سیستم عصبی مرکزی، از جمله مغز، قادر به نوروژنز نیست و قادر به بازسازی نیست. با این حال، سلول‌های بنیادی در بخش‌هایی از مغز بالغ در دهه 1990 کشف شد و  نوروژنز بزرگسالان  اکنون به عنوان یک فرآیند طبیعی که در مغز سالم رخ می‌دهد پذیرفته شده است.

برخی از بیماری های مغز نتیجه مرگ غیرطبیعی نورون ها هستند.

در  بیماری پارکینسون ، نورون‌هایی که انتقال‌دهنده عصبی دوپامین را تولید می‌کنند، در گانگلیون‌های پایه، ناحیه‌ای از مغز که حرکات بدن را کنترل می‌کند، از بین می‌روند. این امر باعث می شود افراد مبتلا به این بیماری لرزش را تجربه کنند، با کندی حرکت کنند و در تعادل دچار مشکل شوند.

در  بیماری هانتینگتون ، یک جهش ژنتیکی باعث می‌شود نورون ها بیش از حد یک انتقال دهنده عصبی به نام گلوتامات ایجاد کنند که نورون‌ها را در گانگلیون‌های پایه از بین می‌برد. در نتیجه افراد بدون کنترل می‌پیچند و حرکت می‌کنند و به مرور زمان توانایی انجام بسیاری از کارهای روزمره مانند راه رفتن و غذا خوردن را از دست می‌دهند. افراد مبتلا به این بیماری معمولاً عمر کوتاه تری نسبت به افراد بدون این بیماری دارند.

در  بیماری آلزایمر، پروتئین‌های غیرعادی در داخل و اطراف نورون‌های نئوکورتکس و هیپوکامپ، قسمت‌هایی از مغز که حافظه را کنترل می‌کنند، ساخته می‌شوند. وقتی این نورون ها می‌میرند، افراد توانایی‌های خود را برای به خاطر سپردن و انجام کارهای روزمره از دست می‌دهند.

آسیب فیزیکی به مغز و نخاع نیز می‌تواند نورون ها را بکشد یا از کار بیاندازد. آسیب به مغز ناشی از تکان دادن یا ضربه به سر، یا به دلیل سکته مغزی، می‌تواند نورون‌ها را فورا یا آهسته بکشد و اکسیژن و مواد مغذی لازم برای زنده ماندن را از بین ببرد.

آسیب بند ناف می‌تواند ارتباط بین مغز و ماهیچه‌ها را قطع کند. هنگامی که نورون‌ها ارتباط خود را با آکسون‌ها (بخش‌هایی از نورون‌ها که پیام‌ها را به نورون‌های دیگر ارسال می‌کنند) که در زیر محل آسیب قرار دارند از دست می‌دهند، نورون‌ها ممکن است همچنان زنده باشند، اما توانایی خود را برای برقراری ارتباط از دست می‌دهند.

چشم انداز

دانشمندان امیدوارند که با درک بیشتر در مورد زندگی و مرگ نورون‌ها، بتوانند درمان‌های جدیدی و احتمالاً حتی درمان‌هایی برای بیماری‌ها و اختلالات مغزی ایجاد کنند که زندگی میلیون‌ها نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

جدیدترین تحقیقات نشان می‌دهد که سلول‌های بنیادی عصبی می‌توانند بسیاری از انواع مختلف نورون‌های موجود در مغز و سیستم عصبی را تولید کنند. یادگیری نحوه دستکاری این سلول های بنیادی در آزمایشگاه به انواع خاصی از نورون‌ها می‌تواند منبع جدیدی از سلول‌های مغزی را برای جایگزینی سلول‌های مرده یا آسیب دیده تولید کند. همچنین می‌توان درمان‌هایی را برای بهره‌گیری از فاکتورهای رشد و سایر مکانیسم‌های سیگنال‌دهی در داخل مغز ایجاد کرد که به سلول‌های پیش‌ساز می‌گویند نورون‌های جدید بسازند. این امر ترمیم، شکل دهی و نوسازی مغز را از درون ممکن می‌سازد.

نویسنده: زهرا حیدری
ویرایشگر: فاطمه مهری‌زاده

منابع

1. Hall JE, Hall ME. 2020. Guyton and hall textbook of medical physiology. 14th ed. Philadelphia, PA: Elsevier – Health Sciences Division.
2. Vera-Portocarrero L. 2010. Brain Facts. Chelsea House.
3. Luo L. Principles of Neurobiology. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press; 2020.
4. Bear M. Neuroscience: Exploring the brain, enhanced edition: Exploring the brain, enhanced edition. 4th ed. Jones & Bartlett; 2020.
   
5. https://www.ninds.nih.gov/health-information/public-education/brain-basics/brain-basics-life-and-death-neuron#:~:text=Neurons are information messengers.,cord, and the entire body.
6. https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-anatomy/what-neuronhttps://www.physio-pedia.com/Neurone