الدرس 1الإحساس والضبط

الفصل الأوّل — الجهاز العصبي — Nervous System(ص 14)

تعرّض رسّام لحادث سير مروّع، أفقده القدرة على إبصار الألوان، فلم يعد يميّز الألوان، وبات يرى التفاح أسود وألوان البرتقال والموز والعنب رمادية باهتة. ولم يعد يرى في قوس القزح سوى نصف دوائر غير ملوّنة في السماء. كيف استطاع رسّام عاش حياته معتمدًا على رؤية الألوان وتشكيلها أن يتعامل مع عالم أسود وأبيض؟(ص 14)

أُصيب الرسّام من جرّاء ارتجاج دماغه بحالة نادرة تُسمّى عمى الألوان الكلّي، وذلك نتيجة تلف جزء صغير في الدماغ مسؤول عن تمييز الألوان. بدأ يكيّف نفسه تدريجيًّا مع العالم الجديد. ولمّا زادت حدّة إبصاره إلى درجة قراءة اللوحات الإرشادية عن بُعد 4 مبانٍ، صار يفضّل الليل المظلم على النهار ذي الألوان الرمادية المضلّلة، ويفضّل المأكولات السوداء والبيضاء مثل الزيتون الأسود والأرز الأبيض. ولم يكفّ عن رسم اللوحات الزيتية، ولكن اقتصرت لوحاته على اللونين الأبيض والأسود، فازدهر فنّه مرّة ثانية ولكن من دون ألوان.(ص 14)

ندرك ما يحيط بنا من خلال سلسلة مدهشة من الأعضاء الحسّية والأعصاب والخلايا العصبية. ماذا يمكن لعلم الأحياء أن يخبرنا عن حواسّنا التي تجعلنا نحسّ بما حولنا؟(ص 14)

الإحساس والضبط — Sensing and Controlling(ص 15)

تحتاج الحيوانات إلى القدرة على استشعار وإدراك التغيّرات التي تطرأ في محيطها، لكي تضبط استجاباتها وتبقى بالتالي على قيد الحياة. فهي تملك جهازين لجمع المعلومات، وللاستجابة بسرعة للمتغيّرات، ولضبط الأجهزة الجسمية، وللتنسيق في ما بين الأجهزة من أجل حفظ سلامة هذه الكائنات. هذان الجهازان هما الجهاز العصبي والجهاز الهرموني. فالجهاز العصبي يتحكّم بوظائف عديدة، معقّدة ومترابطة حيث ينسّق الدماغ مع الأعصاب بين مختلف الوظائف الحركية، الحسّية، المعرفية، واللاإرادية. ومع التقدّم في العمر، تقلّ كفاءة الخلايا العصبية (شكل 1) من حيث العدد والوظيفة، ما يؤدّي إلى بطء في استجابة الكائن الحيّ للمؤثّرات في محيطه.(ص 15)

1. الإحساس والضبط لدى الحيوانات اللافقارية — Sensing and Control in Invertebrate Animals(ص 15)

يؤدّي الجهاز العصبي أربع وظائف تمكّن الكائن من الاستجابة بسرعة.(ص 15)

وتملك أغلبية الحيوانات اللافقارية حبلًا عصبيًّا ينقل المعلومات بين شبكة الخلايا العصبية والدماغ.(ص 16)

تملك الحيوانات جميعها باستثناء الاسفنجيات خلايا عصبية. ولكن يختلف تركيب الجهاز العصبي من حيوان إلى آخر بحسب نوع الحيوان.(ص 16)

2. الجهاز العصبي لدى الإنسان — Human Nervous System(ص 16)

يتكوّن الجهاز العصبي لدى الإنسان من دماغ كبير معقّد التركيب، وحبل شوكي يصل الدماغ بالأعصاب التي تصل إلى أجزاء الجسم كافة، ومستقبلات حسّية متخصّصة تستقبل المؤثّرات الحسّية من البيئة، وترسل إشارات إلى الدماغ الذي يعالج تلك الإشارات ويبعث برسائل عبر الأعصاب لضبط أجزاء الجسم جميعها.(ص 16)

يتكوّن الجهاز العصبي عند الإنسان من جزئين رئيسيين، هما الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي الطرفي (شكل 4).(ص 17)

يُعدّ الجهاز العصبي المركزي Central Nervous System (CNS) مركز التحكّم الرئيسي في الجسم، ويتكوّن من الدماغ والحبل الشوكي. وهو يعالج المعلومات التي يستقبلها ويرسل التعليمات إلى الأجزاء الأخرى من الجسم. أمّا الجهاز العصبي الطرفي Peripheral Nervous System (PNS) فيتكوّن من شبكة من الأعصاب التي تمتدّ في أجزاء الجسم كلّها، وهو يجمع المعلومات من داخل الجسم ومن خارجه ويوصلها إلى الجهاز العصبي المركزي ثم ينقل التعليمات الصادرة من الجهاز العصبي المركزي إلى أجزاء الجسم. يعمل الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي الطرفي مع بعضهما لتأدية أنشطة الجسم بالكامل وتنسيقها وضبطها.(ص 17)

3. خلايا الجهاز العصبي — Nervous System Cells(ص 18)

يتكوّن الجهاز العصبي من نوعين من الخلايا: الخلايا العصبية وخلايا الغراء العصبي.(ص 18)

1.3 الخلايا العصبية — Neurons(ص 18)

الخلايا العصبية Neurons هي الوحدات التركيبية والوظيفية للجهاز العصبي التي تنقل السيالات العصبية عبر الجسم (شكل 5).(ص 18)

تختلف الخلايا العصبية من حيث الشكل والحجم إلا أنّها تملك سمات مشتركة. يشكّل جسم الخلية Cell body القسم الأكبر من الخلية العصبية، إذ يحتوي على نواة كبيرة ومعظم السيتوبلازم. ويتوزّع فيه عدد من عضيات الخلية كالميتوكوندريا وجهاز جولجي، بالإضافة إلى حبيبات كبيرة غير منتظمة تسمّى جسيمات نيسل Nissl Bodies، وهذه الجسيمات أجزاء من الشبكة الأندوبلازمية الخشنة والرايبوسومات الموجودة عليها، وهي تؤدّي دورًا في تصنيع البروتينات.(ص 18)

تتجمّع الألياف العصبية في الجهاز العصبي الطرفي مشكّلة الأعصاب Nerves (شكل 11) وهي تراكيب تشبه الأحبال، وفي الجهاز العصبي المركزي مشكّلة المسارات Tracts (شكل 6).(ص 19)

يقتصر دور الزوائد الشجيرية على نقل السيالات العصبية من البيئة المحيطة بها إلى جسم الخلية، بينما ينقل المحور السيالات العصبية من جسم الخلية باتجاه النهايات المحورية. أمّا معظم النشاط الأيضي الذي تقوم به الخلية فيحدث في جسم الخلية. قد تحيط بالمحور لمعظم الخلايا العصبية طبقات عازلة تُعرف بالميلين Myelin تكوّنها خلايا شوان Schwann cells. وتكون هذه الطبقات موجودة على شكل قطع متعاقبة على طول المحور ويفصل بين تلك القطع عقدة تُعرف بعقد رانفيير يكون فيها غشاء المحور مكشوفًا.(ص 19)

2.3 أنواع الخلايا العصبية — Types of Neurons(ص 19)

تختلف الخلايا العصبية عن بعضها من حيث الشكل والوظيفة.(ص 19)

(أ) تصنيف الخلايا العصبية من حيث الشكل — Structural Classification of Neuron(ص 19)

(ب) تصنيف الخلايا العصبية من حيث الوظيفة — Functional Classification(ص 20)

3.3 خلايا الغراء العصبي — Glial Cells(ص 21)

تمثّل خلايا الغراء العصبي حوالي 90% من الخلايا التي تكوّن الجهاز العصبي وهي خلايا تحيط بالخلايا العصبية. تصنف خلايا الغراء العصبي من حيث الحجم إلى نوعين هما خلايا الغراء العصبي الكبيرة وخلايا الغراء العصبي الصغيرة (شكل 9–أ).(ص 21)

(أ) خلايا الغراء العصبي الصغيرة — Microglia(ص 21)

هي خلايا بلعمية موجودة في الجهاز العصبي المركزي تؤدّي دورًا مهمًّا في الاستجابة المناعية حيث تقوم بتخليص النسيج العصبي من الكائنات الممرضة والأجسام الغريبة إضافة إلى الخلايا العصبية التالفة والميتة من خلال عملية البلعمة. تُعدّ هذه الخلايا أصغر خلايا الغراء العصبي حجمًا وهي خلايا متحرّكة يمكن أن تتجه إلى النسيج العصبي المتضرر لتخليصه من الخلايا التالفة والمتهالكة.(ص 21)

(ب) خلايا الغراء العصبي الكبيرة — Macroglia(ص 21)

4. الألياف العصبية وبنيتها — Nerve Fibers and Their Structure(ص 22)

الليف العصبي Nerve fiber هو الاستطالة الطويلة للخلية العصبية وما يحيط بها من أغلفة. تُصنّف الألياف العصبية إلى ألياف عصبية عديمة الميلين Unmyelinated Nerve Fibers، وألياف عصبية ميلينية Myelinated Nerve Fibers. لا يُحاط النوع الأوّل، بطبقة من الميلين. ويتواجد في المادة الرمادية (وهي تتكون إضافة إلى الألياف العصبية عديمة الميلين من أجسام الخلايا العصبية) وفي الأعصاب الطرفية. أمّا النوع الثاني فهو استطالات طويلة منفردة محاطة بالميلين، ولا تتواجد إلا في المادة البيضاء (تتكون من ألياف الخلايا العصبية المغلفة بمادة الميلين) وفي الأعصاب الطرفية. إذا قُطع الليف العصبي، يظلّ الطرف المركزي منه، الذي لا يزال مرتبطًا بجسم الخلية العصبية حيث توجد النواة، قادرًا على التجدّد والنموّ إذ يمكنه الحصول على احتياجاته كلّها من مواد تُصنَع في جسم الخلية العصبية. أمّا الجزء الطرفي فيتلف لأنّه فقد الاتّصال بجسم الخلية العصبية. وتختلف أنواع الألياف العصبية من حيث قطرها، ووظيفتها (حسّية أو حركية)، وكونها مغلّفة بالميلين أم لا. وتختلف، كذلك، سرعة انتقال السيالات العصبية فيها بحسب قطرها، وكونها مغلّفة بالميلين أم لا. تنتقل السيالات العصبية في الألياف عديمة الميلين أبطأ ممّا تنتقل في الألياف الميلينية، لأنّها تنتقل في هذه الأخيرة بالقفز من عقدة رانفيير إلى أخرى، بينما تنتقل في الألياف عديمة الميلين من النقطة المنبّهة إلى النقطة المجاورة لها (شكل 10).(ص 22)

5. الأعصاب وأنواعها — Nerves and Their Types(ص 23)

يتكوّن العصب Nerve من حُزَم ألياف عصبية Nerve Fibers وهو يصل الجهاز العصبي المركزي بمختلف أعضاء الجسم وينقل السيالات العصبية في ما بينها (شكل 11). تتكون كلّ حزمة من مجموعة من الألياف العصبية. يحيط بالحزم العصبية نسيج ضام تتخلّله شبكة من الأوعية الشعرية. يحيط بكلّ ليف عصبي عديم الميلين أو ميليني غلاف يسمّى غلاف الليف العصبي Endoneurium. ويحيط بكلّ حزمة عصبية غلاف يسمّى غلاف الحزمة العصبية Perineurium وهو أقلّ كثافة من غلاف العصب Epineurium الذي يحيط بالعصب.(ص 23)

تختلف الأعصاب بعضها عن بعض من حيث وظيفتها، وأنواع الألياف العصبية الموجودة فيها.(ص 23)

فقرة إثرائية — علم الأحياء في حياتنا اليومية — تركيب العصب(ص 25)

يحتوي العصب على ثلاثة أنواع من الألياف العصبية التي تختلف من حيث قطرها وكونها مغلّفة بالميالين أم لا، وهي «الألياف أ» و«الألياف ب» و«الألياف ج».(ص 25)