Language
Country/Area
No result found
بنية الشجرة الغامضة: كيف تعمل التشعبات العصبية؟
أصل كلمة التغصنات (بالإنجليزية: dendrite) هو كلمة يونانية تعني "شجرة". وهي عملية سيتوبلازمية متفرعة للخلايا العصبية. وظيفتها الرئيسية هي نقل المحفزات الكهروكيميائية من الخلايا العصبية الأخرى ونقل هذه الإشارات إلى جسم الخلية ويسمى أيضًا "جسم الخلية" الذي ينتقل إلى الخلية العصبية. تنتقل هذه المحفزات الكهربائية عادة إلى التشعبات من خلال المشابك العصبية، والتي يتم توزيعها في جميع أنحاء البنية الشبيهة بالشجرة بأكملها من التشعبات. تلعب التشعبات دورًا رئيسيًا في دمج هذه المدخلات المتشابكة وتحديد المدى الذي تولد فيه الخلية العصبية إمكانات العمل.
التشعبات ليست مجرد أجهزة استقبال للإشارات، فبنيتها ووظيفتها تجعلها جوهر معالجة الرسائل العصبية.
بنية ووظيفة التشعبات
التشعبات هي واحدة من عمليتين سيتوبلازميتين تنطلقان إلى الخارج من جسم الخلية العصبية. والأخرى هي المحور العصبي. تتميز التشعبات عن المحاور بعدة خصائص بما في ذلك الشكل والطول والوظيفة. عادة، تكون التشعبات مدببة وأقصر في الشكل، في حين تحافظ المحاور على قطر ثابت ويمكن أن تكون طويلة جدًا. تتمثل الوظيفة الرئيسية للتشعبات في تلقي إشارات من أطراف محور عصبي للخلايا العصبية الأخرى وتوفير مساحة سطح أكبر لاستقبال هذه الإشارات.
من المقدر أن التشعبات في الخلية المخروطية الكبيرة يمكن أن تتلقى إشارات من حوالي 30.000 خلية عصبية قبل المشبكي. تنتهي المشابك العصبية الاستثارية على الأشواك التغصنية، وهي عبارة عن نتوءات صغيرة من التشعبات التي تحتوي على كثافة عالية من مستقبلات الناقلات العصبية. تقوم معظم المشابك العصبية المثبطة بالاتصال المباشر بالجذع الرئيسي للتغصنات. يؤدي النشاط المتشابك إلى حدوث تغييرات محلية في إمكانات الغشاء التغصني التي تصبح مخففة تدريجيًا عبر المسافة.
لتوليد جهد الفعل، يجب أن تكون العديد من المشابك العصبية الاستثارية نشطة في وقت واحد، مما يؤدي إلى إزالة استقطاب قوي للتشعبات وأجسامها الخلوية.
التطور التاريخي للتشعبات
تم استخدام مصطلح التغصنات لأول مرة من قبل فيلهلم هيس في عام 1889 لوصف العديد من "العمليات البروتوبلازمية" الأصغر التي تربط الخلايا العصبية. يُنسب الفضل عمومًا إلى عالم التشريح الألماني أوتو ديترز باعتباره مكتشف المحاور العصبية من خلال تمييزها عن التشعبات.
تم إجراء أول تسجيلات داخل الخلايا في الجهاز العصبي في الثلاثينيات من قبل كينيث س. كول وهوارد ج. كيرتس. كان رودولف ألبرت فون كوليكر في سويسرا وروبرت ريماك في ألمانيا أول من حدد ووصف الجزء الأولي من المحور العصبي. وفي وقت لاحق، استخدم آلان هودجكين وأندرو هكسلي محاور الحبار العملاقة لتقديم وصف كمي كامل لقدرات الفعل، مما أكسبهما أيضًا جائزة نوبل عام 1963.
تطور التشعبات
أثناء تطور التشعبات، يمكن أن تؤثر عوامل متعددة على تمايزها، بما في ذلك تعديل المدخلات الحسية، والملوثات البيئية، ودرجة حرارة الجسم، وتعاطي المخدرات. على سبيل المثال، وجد ذات مرة أن عدد التلال التغصنية للخلايا المخروطية في القشرة البصرية الأولية للفئران التي نشأت في بيئة مظلمة قد انخفض بشكل كبير، كما تغير توزيع الفروع التغصنية للخلايا النجمية بشكل ملحوظ.
يتكون الهيكل المعقد الشبيه بالشجرة من التشعبات من خلال تفاعل إشارات خارجية وداخلية متعددة.
تنوع التشعبات
تشكل التشعبات العديد من الأنماط المورفولوجية المختلفة في الكائنات الحية المختلفة، ويرتبط شكل هذه الفروع (مثل كثافة الفروع ونمط التوزيع) ارتباطًا وثيقًا بوظيفة الخلايا العصبية. يمكن أن تختلف التشعبات بشكل كبير من حيث العدد، وفي بعض الأحيان تكون قادرة على استقبال ما يصل إلى 100000 مدخلات مختلفة. ترتبط أخطاء مورفولوجيا التغصنات ارتباطًا وثيقًا بضعف وظيفة الجهاز العصبي.
يمكن أن تكون مورفولوجية التشعبات عبارة عن بنية بلا فروع أو بنية مشعة مثل الشجرة. قد تكون هذه الأنماط المتفرعة التغصنية على شكل مغزلي، أو كروية، أو تأخذ شكلًا متعدد المستويات، كما هو الحال في خلايا بوركينجي في المخيخ.
الخصائص الكهربائية واللدونة للتشعبات
ستؤثر التغييرات في البنية التغصنية والفروع والتوصيل الأيوني المعتمد على الجهد للخلايا العصبية تأثيرًا عميقًا على كيفية دمج الخلايا العصبية للمدخلات من الخلايا العصبية الأخرى. يُعتقد أن التشعبات هي أكثر من مجرد أجهزة إرسال سلبية للتحفيز الكهربائي، ولكنها قادرة على إجراء تعديلات هيكلية بلاستيكية في حياة البالغين. تسمى الأقسام المكونة من التشعبات الوحدات الوظيفية، وهي قادرة على حساب ومعالجة المحفزات الواردة.
تُظهر الملاحظات التجريبية الحديثة أن التكيف التغصني يمكن أن يحدث في غضون ثوانٍ، وأن تأثير مثل هذه التغييرات الهيكلية على وظيفة الخلايا العصبية يمكن أن يكون كبيرًا. يمكن أيضًا أن يتغير تكوين التشعبات بشكل كبير مع التغيرات في البيئة الخارجية، على سبيل المثال، تحت تأثير الحمل أو الدورات الهرمونية، يمكن أن يتغير هيكل التشعبات بنسبة تصل إلى 30٪.
كل هذا يجعلنا نتساءل، هل هناك علاقة أعمق بين تطور التشعبات والقدرة على التعلم؟
