מערכות בגוף האדם

מערכות בגוף האדם הגוף פועל כיחידת מבנה אחת ומקיים סביבה פנימית יציבה –הומיאוסטזיס

קרה לך פעם... שנגעת בטעות בסיר לוהט ונרתעת והרחקת את ידך מהסיר? חשבת פעם...למה? כיצד פעולה זו מתרחשת? ובכן – זוהי מערכת העצבים בפעולה!

מערכת העצבים דור, זיו, מיקה וירדן

תפקידי מערכת העצבים מערכת העצבים היא למעשה רשת התקשורת של הגוף! היא והמערכה ההורמונאלית מפקחות יחדיו על כל פעולות הגוף.

תפקידי מערכת העצבים

כיצד המערכת בנויה? מערכת העצבים בנויה משתי מערכות שונות בתכליתן, אך משלימות זו את זו ומהוות יחדיו את מערכת העצבים כולה: • מערכת העצבים המרכזית • מערכת העצבים ההיקפית מערכת העצבים מערכת העצבים ההיקפית מערכת העצבים המרכזית יחסי גומלין

תא העצב - הנוירון העברת המידע במערכת העצבים נעשית על ידי תאים הנקראים תאי עצב או בלועזית, נוירונים. המבנה שלהם מותאם לקליטה ולהעברה של מידע.

מבנה תא העצב • תא עצב מורכב משלושה חלקים עיקריים: • שלוחות(דנדריטים) - קולטות מידע מהסביבה ומעבירות אותו אל גוף התא. המידע הוא גירוי הנקלט בתאי חישה כלשהם, או מידע המגיע מתא עצב אחר. • גוף התא – המידע הנקלט ע"י הדנדריטים עובר בו לקראת המשך דרכו לתא אחר. כמו כן, מתקיימות בו כל פעולות החיים כמו בכל תא. • אקסון – השלוחה היחידה שמעבירה את המידע מגוף התא לתאי מטרה כלשהם: תא עצב אחר, תא שריר, או תא בלוטה. לאקסונים של חלק מהנוירונים יש שכבת מיאלין המצפה אותו. http://health.howstuffworks.com/brain1.htm

שכבת המיאלין כפי שנאמר, לא לכל הנוירונים יש אקסון המצופה במיאלין. מיאלין היא שכבת הגנה ובידוד שומנית העוטפת את האקסונים של חלק מהנוירונים. חשוב – נוירון בעל מעטפת מיאלין מעביר אותות עצביים במהירות גבוהה יותר מאשר נוירון בלי מעטפת מיאלין! יש למהירות גבוהה חשיבות רבה לדוגמא בחיות נטרפות – כאשר החיה צריכה להיות מודעת למצב של סכנה ולהתחמק ממנה בזריזות. http://www.brainviews.com/abFiles/AniSalt.htm

מהירות הולכת הדחף החשמלי ככל שהאקסון עבה יותר, מהירות הולכת הדחף החשמלי בו עולה. המהירויות הממוצעות באקסונים הן בין 2 ל-23 מטרים בשניה. אולם יש גם אקסונים יוצאי דופן בהם מהירות ההולכה עשויה להגיע לכ-120 מטרים בשניה! קצת חישובים... נתון שאורכו של אקסון המפעיל את אחד משרירי רגלו של האדם הוא 1 מטר. מהירות הולכת הדחף החשמלי בו היא 120 מטר/שניה. בתוך כמה זמן יעבור השדר החשמלי מגוף התא לאזור הקדם-סינפטי, כלומר קצה האקסון? דרך = מהירות X זמן מהירות/דרך= זמן הדחף החשמלי יגיע לקצה האקסון בתוך 0.008 שניות!

סוגי תאי העצב ישנם שלושה סוגים של תאי עצב: • נוירונים תחושתיים – תאים הקולטים מידע מתאי חישה. • נוירונים מקשרים – תאים המקשרים בין הנוירונים התחושתיים לנוירונים המוטוריים. תאים אלו מעבדים את המידע המגיע אליהם מנוירונים אחרים ועשויים לפעול או להגיב בצורה מתאימה. • נוירונים מוטוריים (תנועתיים) – תאים המעבירים הוראות פעולה לשרירים ולבלוטות.

אבולוציה של מסלול הולכת הגירויים אל תאי השריר בעבר, מסלול קליטת הגירויים מהסביבה והולכתם אל תאי השריר היה יחסית קצר ופשוט. במסלול היו אך ורק 2 נוירונים: נוירון תחושתי ונוירון מוטורי. מסלול זה מאפיין חסרי-חוליות. אולם, במהלך האבולוציה המסלול התפתח לכדי מסלול שבו נקלט הגירוי בתא חישה ומועבר דרך 3 סוגי נוירונים: נוירון תחושתי, נוירון מקשר ונוירון מוטורי. מסלול זה מאפשר עיבוד של הגירוי והגברה שלו לפני שהוא מועבר סופית לתאי השריר. מסלול זה מאפיין בעלי-חוליות.

אמצעי התקשורת של תאי העצב על מנת לשמור על הומיאוסטזיס, הגוף תלוי במעבר מידע רצוף ומהיר מהסביבה הפנימית והחיצונית אל מרכז מערכת העצבים. מעבר מידע זה נעשה בשתי דרכים: • חשמלית (דחף עצבי) – בתוך התא • כימית (סינפסה) – בין התאים

אופן העברת המידע החשמלי באקסון ממברנת האקסון, כמו כל התאים בגופנו, טעונה חשמלית – הצד החיובי טעון שלילית והחיצוני חיובית. בציטופלזמה יש יוני K+ ואניונים אנאורגניים, ובנוזל החוץ תאי יש יוני Cl- ו-Na+. מצב זה מכונה פוטנציאל מנוחה! http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter45/animations.html#

אופן העברת המידע החשמלי באקסון במקביל לשטף יוני הנתרן פנימה מתרחש תהליך מקביל – שטף יוני אשלגן החוצה. אולם, קצב כניסת יוני הנתרן גבוה יותר מקצב יציאת יוני האשלגן(3 יוני נתרן על כל 2 יוני אשלגן) ולכן נשמר מצב הדפולריזציה – מטען חיובי בתוכו ומטען שלילי בחוץ. עם סיום מעבר הדחף בנקודה מסויימת, משאבות בקרום האקסון מוציאות עודפי יוני נתרן ומכניסות עודפי יוני אשלגן, מה שמחזיר את מצב הקוטביות לקדמותו(פלוס בחוץ ומינוס בתוכו) – מה שמכונה פוטנציאל מנוחה – וכך הגירוי החשמלי ממשיך לעבור בגלים לכל אורך האקסון עד שהוא יגיע לאזור קדם-סינפטי. אולם ניתן להפחית את קיטוב הממברנה (תהליך המכונה "דפולאריזציה") על ידי העברת גירוי חשמלי בפנים האקסון(מה שנקרא "פוטנציאל פעולה") ועל ידי כך לגרום ליוני הנתרן לעבור דרך תעלות לצד הפנימי הממברנה. מצב זה גורם להיפוך הקוטביות – כעת בצד הפנימי יהיה מטען חיובי ובצד החיצוני יהיה מטען שלילי! חידה: מדוע המידע החשמלי מתקדם באקסון רק בכיוון אחד? תשובה: לאחר שעבר הגירוי החשמלי בחלק מסויים של האקסון, חולפות כמה אלפיות-השנייה בטרם הוא יוכל להגיב לגירויים חדשים, הוא זקוק למנוחה מסוימת. http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter45/animations.html#

אופן העברת המידע בסינפסה כיצד העברת המסר הכימי מתרחש בסינפסה? • כאשר דחף עצבי כלשהו מגיע לאזור הקדם סינפטי הוא גורם ליוני Ca+2 לעבור בדיפוזיה לתוך תא העצב, יוני הסידן גורמים לשלפוחיות הסינפטיות המלאות בנוירוטרנסמיטורים (מעבירים עצביים) להתאחות עם הממברנה ולשפוך את הנוירוטרנסמיטורים למרווח הסינפטי. • הנוירוטרנסמיטור עובר בדיפוזיה את המרווח הסינפטי ומגיע לקרום תא המטרה(שלוחה של התא הקולט). • הנוירוטרנסמיטור נקשר לקולטנים המותאמים לו ספציפית בקרום התא הקולט. הקולטנים נמצאים על תעלות למעבר יונים, אשר נפתחות עם קליטת הנוירוטרנסמיטור וכך מתאפשרת העברת יוני נתרן לתוך ממברנת התא הקולט. • בתא הקולט מתרחשת אחת מ-3 תגובות: 1) אם התא הקולט הוא נוירון אז יווצר דחף עצבי שיימשך עד לתא הקולט הבא. 2) אם התא הקולט הוא תא שריר, השריר התכווץ ובכך תסתיים התגובה. 3) אם התא הקולט הוא תא בלוטה, הוא יפריש את תוצר הבלוטה(לדוגמא הורמון כלשהו) ובכך תסתיים התגובה. • הנוירוטרנסמיטורים מפונים מהקולטנים על ידי אנזימים שמפרקים אותם/חלבונים באזור הקדם סינפטי שקולטים אותם בחזרה, וזאת על מנת שמידע חדש יוכל לעבור. http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter45/animations.html#

הניסוי של אוטו לוי – גילוי הנוירוטרנסמיטור הראשון • בשנת 1921 ביצע מדען אוסטרי בשם אוטו לוי ניסוי שיזכה אותו בהמשך (1936) בפרס נובל לרפואה. • לוי הניח 2 לבבות של קרפדה בתמיסות פיזיולוגיות נפרדות. את אחד מהם הוא חיבר לעצב הואגוס(עצב של המערכת הפאראסימפטית), וכאשר העצב העביר גירוי ללב הראשון - הוא גרם לו להאט פעולתו כמצופה. • לאחר מכן נלקחה דגימת נוזל מהלב הראשון, והיא טופטפה לתמיסה הפיזיולוגית שהכילה את הלב השני. היה ניתן לראות שגם הלב השני האט את פעולתו, וזאת למרות שהוא לא היה מחובר ישירות לעצב הואגוס. • לוי הסיק שיש חומר כלשהו שמופרש מעצב הואגוס שגורם ללב הראשון להאט את פעימותיו. כאשר מטפטפים דגימה מהנוזל הפיזיולוגי של הלב הזה עובר החומר הזה גם ללב השני – וגורם גם לו להאט את פעולתו. • בהמשך נודע לנו שהחומר הזה הוא נוירוטרנסמיטור המכונה אצטילכולין. http://staff.washington.edu/chudler/chnt1.html

קישורים על הסינפסה • http://www.glil-yam.org.il/valy/bar_nerve_animation.htm http://www.tvdsb.on.ca/westmin/science/sbioac/homeo/synapse.htm http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/neurobiology/synaptictransmission.html

מבנה מערכת העצבים

מערכת העצבים המרכזית מערכת העצבים המרכזית מבקרת את פעילותם של כל תאי העצב בגוף. היא כוללת את: • מח הגולגולת • מח השדרה(חוט השדרה)

מוח הגולגולת מוח הגולגולת מורכב מ-100 מיליארד (!) נוירונים, והוא מחולק לכמה חלקים: 1) המוח הגדול שכולל את כל האונות. 2) מח הביניים 3) המוח הקטן 4)גזע המוח

זה המוח! וזה אגוזי מלך! שימו לב למשהו מעניין! מצא את ההבדלים!

המוח הגדול י המוח הגדול אחראי לתנועתו של כל הגוף. מגיעים אליו פריטי מידע רבים מאיברי החושים ומתאי החישה שהוא הופך לתחושות, לדוגמא דחף חשמלי מהעין הופך לתמונה! הוא אחראי לפעולות מודעות! המוח הגדול גם מקיים את הפעולות השכליות- חשיבה, זיכרון, למידה, יצירה... http://health.howstuffworks.com/brain9.htm

2 המיספרות המוח המוח הגדול מחולק ל-2 המיספרות(חצאי כדור): • המיספרה שמאלית • המיספרה ימנית כל המיספרה שולטת על הצד הנגדי של הגוף!

לכל פעולה שאנו מבצעים יש אזור ייעודי במוח הגדול שאחראי עליה.

מוח הביניים מוח הביניים קולט גם הוא גירויים מאיברי החושים ומתאי חישה בגוף. את חלקם הוא מעביר אל המוח הגדול לשם עיבוד, וחלקם הוא מעבד בעצמו – לדוגמא פחד ורעב – זה מידע אודות הסביבה הפנימית שעיבודו נעשה בהיפותלמוס. הוא גם מפקח על מרכזי בקרה על תפקודים חיוניים בגוף – לדוגמא פעולת הלב.

המוח הקטן המוח הקטן קולט גירויים ומעבד מידע לגבי מיקום הגוף ביחס למרחב. הוא אחראי ליציבות הגוף ביחס לתנוחותיו השונות.

גזע המוח גזע המוח כולל מרכזי בקרה רבים,כגון מרכז בקרת הנשימה. הם כפופים למוח הביניים(להיפותלמוס) ומפקחים על התפקידים החיוניים בגוף(ללא מודעותנו) – לכן פגיעה בו משמעותה מוות!

מוח השדרה מוח השדרה(חוט השדרה) הוא המשך ישיר של מוח הגולגולת. הוא עובר לאורך עמוד השדרה, והוא מוגן על ידי החוליות ועל ידי נוזל המקיף אותו. מוח השדרה מקשר בין מערכת העצבים ההיקפית לבין מוח הגולגולת. מידע המגיע מתאי עצב בכל הגוף מגיע תחילה אליו ועובר ממנו למוח הגולגולת דרך מסילות עולות. לאחר עיבוד המידע מוח הגולגולת מעביר הוראות למוח השדרה במסילות יורדות.

מבנה מוח השדרה אם לחלק את מוח השדרה על פי צבעים, אז ניתן להבחין בין 2 חומרים שונים: חומר לבן – האזור החיצוני שמכיל ריכוז גבוה של אקסונים המצופים במיאלין (מכך נובע הצבע הלבן) המשמשים להעברת מידע עצבי במעלה ובמורד מוח השדרה. חומר אפור – באזור הפנימי ישנם בעיקר גופי תאים של נוירונים, שלוחות וסינפסות של אקסונים. המיאלין לא כל כך נפוץ באזור זה, ולכן הוא כהה יותר. http://www.getbodysmart.com/ap/nervoussystem/cns/spinalcord/crosssection/introduction.html

מסילות עצביות במוח השדרה

מערכת העצבים ההיקפית מערכת העצבים ההיקפית היא בעצם ריכוזים של תאי עצב בכל הגוף המקיימים יחסי גומלין עם מערכת העצבים המרכזית. היא קולטת מידע מהסביבה החיצונית והפנימית ומעבירה את המידע למערכת העצבים המרכזית, אשר שולחת דרכה בחזרה אותות עצביים. המערכת מתחלקת ל-2: • תת מערכת סומטית • תת מערכת אוטונומית

תת-מערכת סומטית תת-המערכת הסומטית אחראית לפעולתם של כל השרירים המחוברים לעצמות השלד שלנו ומאפשרים לנו להניע את הגוף כולו. אלו שרירים "רצוניים" – כלומר שרירים שאנו מודעים לפעולתם ויכולים לשלוט בה, מה שנובע מהעובדה שהמערכת כפופה למוח הגדול. דוגמא לשרירים רצוניים הנשלטים על ידי תת-מערכת זו: שרירי הפנים, שרירי הידיים, שרירי הרגליים, שרירי האגן וכו'. דוגמא טובה נוספת לפעולה של תת-המערכת הסומטית, היא.... http://www.newspronet.com/Arm-Muscles-fnl-1-anim_1.gif

תת-מערכת אוטונומית תת המערכת האוטונומית מפקחת כמעט על כל הפעולות הקשורות לקיום ההומיאוסטזיס בגופנו. היא מעצבבת את כל האיברים הפנימיים שלנו: לב, כלי דם, מערכת הנשימה, מערכת ההפרשה, מערכת העיכול ומערכת הנשימה. מערכת זו נקראת "אוטונומית" – שכן היא לא כפופה לבקרה של המרכזים במוח הגדול, כלומר אנו לא מודעים לפעילותה!

תת-המערכתהאוטונומיתמורכבתמ-2 חטיבות:החטיבה הפאראסימפטית והחטיבה הסימפטית החטיבה הסימפטית מבקרת ומווסתת את פעולתם של האיברים הפנימיים במצבים מיוחדים – מאמץ גופני או רגשי מיוחד – “Fight Or Flight”. כך לדוגמא, תאי העצב של חטיבה זו יגרמו לכך שכאשר נתחיל לרוץ יוגבר קצב הלב שלנו, יואט קצב פעולת מערכת העיכול ויורחבו ויוצרו כלי דם בהתאם לרלוונטיות שלהם לפעולה. החטיבה הפאראסימפטית מבקרת ומווסתת את פעולתם הסדירה של האיברים הפנימיים במצבי שגרה – אלו מצבים בהם הגוף לא נתון במצב פיזי או רגשי מיוחד, אלא הוא נתון במצבי יומיום. כך לדוגמא, חטיבה זו גורמת לכך שכאשר אוכל יגיע לקיבה יופרשו אנזימי עיכול ותוגבר התנועה הפריסטלטית של השרירים בדפנות הקיבה והמעיים. דפוסי התנהגות של מערכות הגוף משתנים תוך כדי שמירה על הומיאוסטזיס!

דוגמאות לפעולת 2 החטיבות יחדיו לרוב האיברים הפנימיים עיצבוב כפול – סימפטי ופאראסימפטי.

נוירוטרנסמיטורים בתת-המערכת האוטונומית כפי שכבר נאמר, רוב האיברים הפנימיים מעוצבבים על ידי החטיבה הפאראסימפטית וסימפטית יחדיו. בחטיבה הפאראסימפטית מופרש נוירוטרנסמיטור בשם אצטילכולין, ואילו בחטיבה הסימפטית מופרשים נוירוטרנסמיטורים הנקראים אדרנלין ונוראדרנלין. אלו למעשה גם הורמונים המופרשים גם מבלוטת יותרת הכליה, מה שממחיש את הקשר המופלא בין 2 המערכות.

עצבוב סימפטי של הכליות • http://camel2.conncoll.edu/academics/zoology/courses/zoo202/Excretory/micturition.html

הידעת? כפי שלמדנו, התגובות המופעלות על ידי החטיבה הסימפטית מאפשרות לגוף להתמודד עם מצבים מסוכנים. לדוגמא אם מישהו מרביץ לנו, הגוף נכנס למצב שמאפשר לו להגיב במהירות ובעוצמה:

אבל... אולם אצל בני האדם המצב קצת שונה מחיות. אמנם במקרה של איום הגוף יכין את עצמו לפעולה, אך במהלך האבולוציה התפתחו מרכזים במוח הגדול המאפשרים לנו לעשות דברים נוספים מלבד להילחם או לברוח. לדוגמא: אם גנב פורץ לנו לבית – חוץ מלברוח או להרביץ לו אפשר גם להתקשר למשטרה...דורש מודעות מהמוח הגדול!

תגובת רפלקס זוכרים את הסיפור על הזזת היד שנוגעים בסיר לוהט? ובכן, תגובה זאת נקראת תגובת רפלקס. רפלקס הוא פעולה מקומית ואוטונומית לחלוטין שמתבצעת על ידי מעט מאוד תאי עצב. היא מוצאת לפועל על ידי מוח השדרה, ואינה דורשת את המודעות שלנו(המוח הגדול) כדי לצאת לפועל. תגובת רפלקס מתרחשת כאשר אנו מגורים על ידי: • כאב חד(סיכה, סכין, נעץ...) • קור עז(קרח) • חום עז(סיר לוהט) • ועוד... תגובת הרפלקס נועדה להגן עלינו בפני סכנות רבות האורבות לנו בטבע...או בעצם בחיי היום יום. היא מתרחשת במהירות ואינה דורשת את המודעות שלנו, כדי שנוכל להתחמק במהירות מהסכנה.

קשת רפלקס – רפלקס פיקת הברך למסלול של מעבר הגירוי קוראים קשת רפלקס. לפניכם דוגמא של קשת רפלקס של רפלקס ידוע המכונה "רפלקס פיקת הברך". • מכים קלות בפטיש מתחת לפיקת הברך. • נוירון תחושתי בשריר הארבע ראשי קולט את הגירוי ומעביר אותו למוח השדרה. • הגירוי עובר דרך נוירון מקשר במוח השדרה. • הגירוי מגיע לנוירון מוטורי שמעביר בשם מוח השדרה הוראה לשריר ההאמסטרינג להרים את כף הרגל. • רק בסוף מגיע המידע על תזוזת כף הרגל למוח הגדול- לתודעה שלנו.

קשת רפלקס –תגובה לחום • לפניכם דוגמא של קשת רפלקס של רפלקס מחום. • נוגעים במקור חום. • נוירון תחושתי באצבע מעביר את הגירוי למוח השדרה. • הגירוי עובר דרך נוירון מקשר במוח השדרה. • הגירוי מגיע לנוירון מוטורי שמעביר בשם מוח השדרה הוראה לשריר ביד להזיז במהירות את היד כלפי מעלה. • רק בסוף מגיע המידע על תזוזת כף הרגל למוח הגדול- לתודעה שלנו.

קישורים על תגובות רפלקס • http://www.northarundel.com/aniplayer/ Brain and Nerves • http://www.sumanasinc.com/webcontent/anisamples/nonmajorsbiology/reflexarcs.html • http://www.getbodysmart.com/ap/nervoussystem/tissues/neurons/functions/functions.html • http://www.brainviews.com/abFiles/AniPatellar.htm Reflex Response

טרשת נפוצה טרשת נפוצה היא מחלה דלקתית הפוגעת במערכת העצבים של הגוף. היא מתרחשת כאשר מערכת החיסון של הגוף עצמו פוגעת נרחבות בשכבת המיאלין המצפה אקסונים – תהליך המכונה דמיאליניזאציה. בדיוק כמו שחוטי חשמל בלי שכבת הבידוד יצרו קצרים, כך גם האקסונים בלי שכבת המיאלין יתקשו לתפקד: אובדן זיכרון, קשיי דיבור, התכווצות שרירים, אובדן רגישות לקור וחום, איבוד שליטה על הסוגרים ועוד.

אצטילכולין אסטראז כמו שניתן לראות בתמונה, הנוירוטרנסמיטור אצטילכולין שמשוחרר מהשלפוחיות הקדם סינפטיות מגיע לקולטנים באזור האחר-סינפטי, שם הוא מפורק על ידי האנזים אצטילכולין אסטראז לחומרים כולין וחומצה אצטית, שמסונטזים שוב באזור הקדם סינפטי לאצטילכולין.

גז עצבים גז עצבים הוא מעכב תחרותי של האנזים אצטילכולין אסטראז. הוא נקשר אליו ומונע ממנו לפעול. פעולה זו גורמת לכך שתא המטרה לא מפסיק לקבל שדרים חשמליים, מה שגורם להתעייפותו ומונע את התחדשות מלאי האצטילכולין בתא המוסר – מה שיהפוך גם אותו(התא המוסר) ללא פעיל. בשיטה זו נגרמת פגיעה נרחבת במערכת העצבים, וכך נפגעים תפקודי מערכות רבות בגוף, כמו מערכת העיכול, מערכת הנשימה, הלב – מה שעלול להוביל במהרה למוות. מכירים את מזרקי האטרופין שיש לכם בערכות אב"כ? נכון תמיד אומרים לכם שאם נפל עליכם טיל כימי אז צריך לתקוע את המזרק בירך? חשבתם פעם למה? פשוט מאוד: האטרופין מונע מהאצטילכולין להתקשר לקולטנים שבתא המטרה. כך נמנע העברת השדר החוזר על עצמו שוב ושוב בהיעדר האצטילכולין אסטראז. אז בפעם הבאה שאתם תוקעים מזרק אטרופין...תחשבו שניה מה אתם עושים! http://staff.washington.edu/chudler/weap.html

מערכות בגוף האדם