| نویسنده / نویسندگان : |
محمدرضا ابوالقاسمی دهاقانی
|
|
مترجم : |
|
|
کلید واژه : |
بررسی مولفه‌های سازنده نورون ـ غشای سلول ـ سیتوپلاسم ـ پروتئین ـ آکسون و دندریت‌ها ـ سلول‌های عصبی ـ ضخامت غشا
|
|
چکیده : |
قسمت
دوم، غشای سلولی، آکسون و دندریت
در قسمت قبل به بررسی اندامک‌های جسم سلولی نورون‌ها پرداختیم، در این
نوشتار به صورت دقیق‌تر غشای سلولی1، دندریت‌ها2 و آکسون3 را مورد بحث قرار
می‌دهیم.
|
|
منابع : |
|
غشای سلولی
غشای سلولی همانند یک دیوار جداکننده، سیتوپلاسم درون سلول را از محیط
خارجی آن جدا می‌کند. ضخامت غشا حدود پنج نانومتر است. بر روی غشا مجموعه
پیچیده‌ای از پروتئین‌ها قرار گرفته است. سلول به کمک پروتئین‌های متصل به
غشا4، بخش وسیعی از تبادلات با محیط خارج را انجام میدهد. نحوه آرایش این
پروتئین‌ها تعیین‌کننده کارکرد قسمت‌های مختلف سلول‌های عصبی است. به همین
منظور تنوع و ترکیب پروتئین‌های جسم سلولی، آکسون و دندریت‌ها متفاوت است.
فهم عملکرد سلول‌های عصبی بدون فهمیدن ساختار و کارکرد غشا و پروتئین‌های
متصل به آن امکان‌پذیر نیست. در واقع ساختار غشا و پروتئین‌های متصل به آن،
توانایی انتقال سیگنال‌های الکتروشیمیایی را در بستر سلول‌های عصبی فراهم
می‌آورد.
پمپ‌های سدیم و کانال‌های حساس به ولتاژ از جمله پروتئین‌های متصل به غشا
هستند. کانال‌ها و پمپ‌های متصل به غشای سلول، تعیین‌کننده میزان و نوع
یون‌های مختلفی است که از غشا به محیط داخل یا خارج سلولی مبادله می‌شوند.
اسکلت سلولی
اگر غشای سلولی را به یک چادر سیرک تشبیه کنیم، داربستی که غشای سلولی بر
روی آن قرار گرفته است را اسکلت سلولی5 می‌نامند. اسکلت سلولی، به نورون‌ها
شکل میدهد. برخلاف داربست سیرک، اجزای مختلف داربست سلول‌ها (اسکلت
سلولی) ثابت نیستند، بلکه به صورت پویایی در حال تغییر و حرکات دائمی
هستند. نورون‌های سر شما حتی در حال خواندن این متن نیز در حال پیچ و تاب
خوردن هستند. شکل1 نمایی از ساختار اسکلت سلولی نورون‌ها را نمایش میدهد.
میکروتوبول‌ها6 ، ریز رشته‌ها7 و نوروفیلامنت‌ها8 سه جز اصلی ساختار اسکلت
سلولی است.
ساختار آکسون و دندریت‌های خروجی از سلول، اصلی‌ترین عامل سازنده ساختار
سلول‌های عصبی است. این ساختار بیانگر سازمان اسکلت سلولی است و اختلال در
این ساختار می‌تواند مشکلات زیادی را به همراه داشته باشد. برای مثال
بیماری آلزایمر از جمله بیماری‌هایی است که با اختلال ساختار اسکلت سلولی
در سطح کورتکس همراه است. آلزایمر بیماری است که در آن به تدریج
توانایی‌های ذهنی تحلیل می‌رود. برای مثال فرد به تدریج حافظه وقایع اخیر و
طولانی مدت خود را از دست میدهد.
آکسون
تا به حال ما در مورد جسم سلولی، اندامک‌های جسم سلولی، غشا و اسکلت سلولی
صحبت کرده‌ایم. باید توجه کنیم که هیچ‌کدام از قسمت‌های توصیف شده منحصر به
نورون‌ها نیست و در تمام سلول‌های بدن یافت می‌شود. در این قسمت ما به
بررسی آکسون می‌پردازیم. آکسون به صورت تخصصی فقط در سلول‌های عصبی یافت
می‌شوند و مشخصا انتقال اطلاعات به نواحی دور دست در سیستم عصبی را انجام
میدهد.
آکسون با یک ناحیه به نام برآمدگی آکسون9 از جسم سلولی جدا می‌شود. شکل2 نمایی از آکسون و برآمدگی آن را نمایش میدهد.
برخلاف جسم سلولی، آکسون فاقد شبکه آندوپلاسمی زبر است و تعداد بسیار کمی
ریبوزوم آزاد در آن وجود دارد. ساختار پروتئین‌های آکسون نیز به صورت کلی
با ساختار پروتئین‌های جسم سلولی متفاوت است. به دلیل عدم وجود ریبوزوم،
هیچ پروتئین‌سازی در آکسون‌ها انجام نمی‌شود. پس تمام پروتئین‌های آکسون از
جسم سلولی تامین می‌شود. پروتئین‌های غشا آکسون امکان آن را فراهم
می‌آورند که آکسون مشابه سیم تلگراف، در ارتباط‌های بین سلول‌های عصبی به
کار آید.
آکسون‌ها می‌توانند از کمتر از یک میلی‌متر تا بیش از یک متر طول داشته
باشند. آکسون غالبا دارای انشعاب‌هایی10 است. این انشعاب‌ها به دندریت‌های
سلول‌های همسایه متصل هستنـد و گاهی نیز به صورت خیلی نادر به خود سلول
متصل می‌شوند. شکل2 نمایی از انشعاب‌های آکسون را نمایش میدهد.
قطر آکسون معمولا متغیر است. این قطر می‌تواند کمتر از یک میلی‌متر تا بیست
و پنج میلی‌متر باشد. قطر آکسون عامل تعیین کننده در سرعت انتقال سیگنال
عصبی است. هر چه قطر آکسون بیشتر باشد، سرعت انتقال سیگنال عصبی بیشتر
خواهد بود.
پایانه آکسون11
ابتدای آکسون با برآمدگی آکسون12 شروع شده و انتهای آن نیز پایانه آکسون
قرار گرفته است. پایانه آکسون محلی است که یک نورون با نورون (یا سلول)
همسایه ارتباط برقرار می‌کند و اطلاعات را به آن منتقل می‌کند. این محل
اتصال سیناپس13 نامیده می‌شود. زمانی که یک سلولی عصبی با تشکیل سیناپی به
سلول دیگر مرتبط شود، باعث عصب‌دهی سلول بعدی خواهد شد.
میکروتوبول‌ها در پایانه سیناپسی وجود ندارند. پایانه سیناپسی حاوی
کیسه‌های کوچکی به نام وزیکول سیناپسی14 است. در پایانه سیناپسی تعداد
زیادی میتوکندری وجود دارد که نشان‌دهنده نیاز بالای سیناپس به انرژی است.
شکل3 نمایی از پایانه آکسونی و سیناپس را نمایش میدهد. هر سیناپس شامل دو
قسمت است: پیش‌سیناپس و پس‌سیناپس. این نام‌ها مشخص‌کننده جهت انتقال
اطلاعات از پیش‌سیناپس به پس‌سیناپس است. پیش‌سیناپس معمولا پایانه سیناپسی
است ولی پس‌سیناپس می‌تواند دندریت و یا جسم سلولی نورون دیگر باشد. فاصله
میان پیش‌سیناپس و پس‌سیناپس را شکاف سیناپسی15 می‌نامند و فرآیند انتقال
اطلاعات از یک نورون به نورون دیگر را انتقال سیناپسی می‌نامند16.
اطلاعات به صورت الکتریکی در طول آکسون‌ها به پایانه سیناپسی می‌رسد. در
پایانه سیناپسی این اطلاعات به سیگنال‌های شیمیایی تبدیل شده و شکاف
سیناپسی را طی می‌کند. در فضای پس‌سیناپسی این اطلاعات شیمیایی دوباره به
سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. سیگنال‌های شیمیایی همان میانجی‌های
نروترنسمیتر17 هستند که درون وزیکول‌های سیناپسی قرار گرفته‌اند. انواع و
اقسام متنوعی از میانجی‌ها در نورون‌های مختلف وجود دارند که این تنوع باعث
می‌شود که توان محاسباتی سلولی‌های عصبی در انتقال الکتروشیمیایی
سیگنال‌های عصبی بالا رود.
تبدیل سیگنال الکتریکی به شیمیایی و سیگنال شیمیایی به الکتریکی، ظرفیت
محاسباتی مغز را به صورت فزاینده‌ای افزایش میدهد. حافظه و یادگیری که از
جمله مهمترین ویژگی‌های شناختی ماست با ایجاد تغییرات در این فرآیند، درون
مغز ما پیاده سازی می‌شوند. البته اختلال در ساز و کارهای این انتقال منجر
به اختلال‌های روانی خواهد شد. بنابراین سیناپس و این فرآیند
الکتروشیمیایی، محل عمل بسیاری از داروهای روان‌پزشکی است.
دندریت
کلمه دندریت18 از یک کلمه یونانی به معنای درخت منشعب شده است. دندریت‌ها
مانند شاخه‌های درخت از جسم سلولی منشعب شده‌اند. دندریت‌ها تنوع بسیار
زیادی دارند و به کمک همین تنوع باعث دسته‌بندی اقسام مختلف نورون می‌شوند.
دندریت‌ها در نقش آنتن برای نورون‌ها عمل می‌کنند. دندریت‌ها به هزاران
سیناپس متصل هستند. شکل4 نمایی از دندریت‌های یک سلولی عصبی را نشان
میدهد. غشای سلولی در محل سیناپس (غشای پس‌سیناپسی) سرشار از پروتئین‌هایی
است که برای تشخیص میانجی‌های متفاوت به کار می‌روند. این پروتئین‌ها
گیرنده19 نامیده می‌شوند.
دندریت برخی از نورون‌ها با ساختار خاصی به نام اسپاین20 پوشیده شده است.
اسپاین‌ها به نوع و میزان فعالیت سیناپسی حسـاس هستند. تغییرات غیرمعمول در
اسپـاین‌ها معمولا یک اختلال شناختـی را نشان میدهد. علاوه بر ایـن،
تعداد اسپاین‌ها به کیفیت محیـط آموزشی در دوران کـودکی و بزرگسالـی وابسته
اسـت. شکـل5 نمایی از اسپایـن‌ها در دندریت را نمایش میدهد. انـدازه هر
اسپاین حدود یک میکرون است.
سیتوپلاسم دندریت و آکسون بسیار مشابه هستند، با این تفاوت که
پلی‌ریبوزوم‌ها در دندریت‌ها یافت می‌شود. این ریبوزوم‌ها معمولا زیر
اسپاین‌ها قرار دارند. به این ترتیب می‌توان تصور کرد که انتقال سیناپسی
ممکن است که موجب ساخت پروتئین‌های جدید در بعضی از نورون‌ها شود. تغییر
فضای سیناپسی و ایجاد پروتیئن‌های جدید را می‌توان به عنوان یکی از عوامل
اصلی نگه‌داری اطلاعات و حافظه در مغز دانست.
پی نوشت:
1-neuronal membrane/2-dendrites/ 3-axon/ 4-membrane-associated/5-
cytoskeleton/ 6-microtubules/7-microfilaments /8- neurofilaments /9-axon
hillock/10-axon collaterals/11- The Axon Terminal/ 12- axon hillock/
13-synapse/14-synaptic vesicles/15-synaptic cleft/16-(Synaptic
transmission/17-neurotransmitter/ 18-Dendrite/ 19-receptor/20-spin/
منبع:
مطالب و اشکال از منبع شماره یک آمده است.
1.Bear, Mark F., Barry W. Connors, and Michael A. Paradiso, eds. Neuroscience. Vol. 2. Lippincott Williams & Wilkins, 2007.
منبع: مجله دانشمند شماره 616 بهمن 1393
مجله دانشمند 616