شرح الموضوع
للجهاز العصبي دور رئيس في تنظيم أجهزة الجسم المختلفة، وأداء العمليات الحيوية الضرورية.
نتاجات التعلم:
- أُحدِّد تركيب الجهاز العصبي، ووظيفة كل جزء منه.
- أَصِف التركيب الدقيق للدماغ.
- أصف بعض مشكلات الجهاز العصبي.
الجهاز العصبي
الجهاز العصبي: ما قسماه، ومن يعمل في كل قسم؟
ينقسم الجهاز العصبي في جسم الإنسان إلى جزأين رئيسين، هما: الجهاز العصبي المركزي، والجهاز العصبي الطرفي.
الجهاز العصبي المركزي
المركزي: كيف يستقبل الإشارات ويفسّرها؟
- يحتوي الجهاز العصبي المركزي على مليارات الخلايا العصبية (العصبونات).
- وظيفته الأساسية: استقبال إشارات كهروكيميائية (سيالات عصبية) من المُستقبِلات الحسِّية وتفسيرها.
- ثم إرسال سيالات عصبية إلى المستجيب المعني.
ما أهمية الجهاز العصبي في جسم الإنسان؟
الدماغ
الدماغ: مركز التحكم وأجزاؤه الخمسة
يُحلِّل الدماغ كَمّاً كبيراً من المعلومات التي تصله بصورة مستمرة، ويُصدِر الأوامر والتعليمات لأجزاء الجسم كلها.
- المركز الرئيس للتحكم في الجهاز العصبي المركزي هو الدماغ.
| الجزء | وظائف الجزء |
|---|---|
| المخ (Cerebrum) | الجزء الأكبر من الدماغ، والمركز المسؤول عن كثير من الوظائف العليا، بما في ذلك: التفكير، والإدراك، والتعلم، والذاكرة، وهو مسؤول أيضاً عن العمليات والحركات الإرادية في الجسم. |
| المهاد (Thalamus) | يستقبل رسائل من المستقبلات الحسية في مختلف أنحاء الجسم، ثم ينقل المعلومات إلى المنطقة المناسبة في المخ. |
| تحت المهاد (Hypothalamus) | يحتوي على مراكز تنظيم عمليات الجوع، والعطش، والتعب، والغضب، ودرجة حرارة الجسم. |
| المخيخ (Cerebellum) | ثاني أكبر منطقة في الدماغ، وهو يسيطر على وضعية الجسم واتزانه وتنسيق حركاته |
| جذع الدماغ (Brain Stem) | يربط بين الدماغ والحبل الشوكي، ويتحكم في بعض وظائف الجسم الحيوية، مثل: تنظيم ضغط الدم، ومعدل ضربات القلب، والتنفس، والبلع. |
- للمخ طبقتان: خارجية تُسمَّى القشرة المخية، وداخلية تُسمَّى المادة البيضاء.
- تحت المهاد يساعد على عمل الجهاز العصبي والغُدَد الصُّم.
- المخيخ ينسّق الأوامر الحركية الصادرة من القشرة المخية، لتكون حركة العضلات متناسقة ومتوازنة.
- جذع الدماغ يحافظ على نشاط العمليات الحيوية حتى في حالة اللاوعي، مثل: النوم.
أوضح كيف يساعد المهاد في تنسيق وظائف الجسم المختلفة.
ما العلاقة بين المخيخ والقشرة المخية؟
أستنتج: ما أجزاء الدماغ الرئيسة؟
الحبل الشوكي
الحبل الشوكي: حلقة الوصل التي قد لا تنتظر الدماغ
- يعالج الحبل الشوكي بعض أنواع الإشارات الكهروكيميائية التي تصله.
- يُصدِر الأوامر المتعلقة بها مباشرة من دون اللجوء إلى الدماغ، كما يحدث في حال رد الفعل المنعكس.
كم زوجاً من الأعصاب الشوكية يصدر عن الحبل الشوكي؟
الجهاز العصبي الطرفي
الطرفي: أعصاب تحمل المعلومات من الدماغ وإليه
ينقل هذا الجهاز المعلومات من وإلى الجهاز العصبي المركزي، ويؤدي دوراً كبيراً في تنظيم الحركة والبيئة الداخلية للجسم.
- يتكون من أجزاء الجهاز العصبي جميعها (ما عدا الدماغ والحبل الشوكي)، ومنها:
- الأعصاب الدماغية (Cranial Nerves).
- الأعصاب الشوكية (Spinal Nerves).
- الأعصاب الدماغية تمر بالجمجمة عن طريق فتحات مُحدَّدة، ويُحفِّز معظمها منطقتي الرأس والرقبة.
- الأعصاب الشوكية تحفز بقية مناطق الجسم.
- تضم معظم الأعصاب حَزماً من الأعصاب الواردة والصادرة.
- الأعصاب الصادرة تُشكِّل قسمين وظيفيين، هما: الجهاز العصبي الجسمي، والجهاز العصبي الذاتي.
مما يتكون الجهاز العصبي الطرفي؟
الجهاز العصبي الجسمي
رد الفعل المنعكس: لماذا تبتعد يدك قبل أن تشعر؟
- يرتبط أيضاً بحركات أعضاء الجسم اللاإرادية التي تُعرَّف برد الفعل المنعكس (Reflex Action).
- الإحساس بالحرارة يصل إلى الدماغ، لكن رد الفعل يكون سريعاً قبل أن يُدرك الدماغ الرسالة التي وصلته.
- مسار القوس الانعكاسي: المستقبلات في الجلد ← العصبونات الحسية ← الجهاز العصبي المركزي.
- العصبونات الموصلة في الحبل الشوكي ← العصبونات الحركية ← الجزء المستجيب (عضلات اليد).
- تنقبض العضلات لإبعاد اليد عن مصدر الحرارة.
ما وظيفة الجهاز العصبي الجسمي؟
ما المقصود بالقوس الانعكاسي؟
الجدول (1): تصنيف العصبونات بحسب وظيفتها.
ثلاثة أنواع من العصبونات: من يحمل الإشارة إلى أين؟
| النوع | الوصف |
|---|---|
| العصبونات الحسية (Sensory Neurons) | نقل إشارات من المستقبلات الحسية إلى الجهاز العصبي المركزي. |
| العصبونات الحركية (Motor Neurons) | نقل إشارات من الجهاز العصبي المركزي إلى العضلات أو الغدد. |
| العصبونات الموصلة (Interneurons) | العمل بوصفها حلقة وصل بين النوعين الآخرين من العصبونات؛ أي العصبونات الحسية، والعصبونات الحركية. |
ما وظيفة العصبونات الموصلة؟
الجهاز العصبي الذاتي
الذاتي: الودي يستنفر الجسم وشبه الودي يهدّئه
- لهذين الجهازين تأثيرات متعاكسة على الأعضاء في الجسم.
| الجهاز العصبي الودي (Sympathetic Nervous System) | الجهاز العصبي شبه الودي (Parasympathetic Nervous System) |
|---|---|
| إعداد الجسم للانفعالات والحالات الطارئة | يعمل في حالات الجسم الطبيعية، أو يساعد الجسم على العودة إلى وضعه الطبيعي |
| استجابة الكر والفر (Fight or Flight) | استجابة الراحة والهضم |
- الجهاز العصبي الودي يُثبِّط أيضاً عمل الأعضاء التي لا تخدم استجابة الكر والفر.
ما التغيُّرات التي تحدث في جسم والد شاهد طفله يهم بعبور شارع مكتظ بالسيارات من دون الالتزام بقواعد المرور؟
أقارن بين تأثير الجهاز العصبي الودي والجهاز العصبي شبه الودي في القلب والجهاز الهضمي.
تركيب العصبونات
العصبون: وحدة الجهاز العصبي وأجزاؤه الأربعة
| الجزء | الوصف |
|---|---|
| جسم الخلية (Cell Body) | يحتوي هذا الجزء على النواة وعضيات الخلية الأخرى. |
| الزوائد الشجرية (Dendrites) | امتدادات من جسم الخلية العصبية تُمثِّل نقاط اتصال بالخلايا الأخرى، وتحمل السيالات العصبية في اتجاه جسم الخلية. |
| المحور (Axon) | امتداد آخر للسيتوبلازم من جسم الخلية يحمل السيالات العصبية بعيداً عن جسم الخلية، ويتفرَّع في نهايته، وتنتهي معظم التفرعات بمنطقة التشابك العصبي. |
| النهايات العصبية (Axon Terminals) | نقاط اتصال بين عصبون وآخر، أو بين عصبون وخلية عضلية أو غُدَّة، ويوجد في كل نهاية عصبية زر تشابكي يحوي نواقل عصبية. |
ما علاقة الزوائد الشجرية بالمحور؟
الغمد المليني وعقد رانفيير: عزل على المحور
- العصبونات الملينية (Myelinated Neurones): يحيط بها الغمد المليني.
- العصبونات غير الملينية (Non Myelinated Neurones): غير محاطة بالغمد المليني.
مما يتكون الغمد المليني؟
الربط بعلم الأنسجة:
تكوُّن السيال العصبي وانتقاله (Formation
جهد الراحة: كيف تصير الخلية سالبة من الداخل؟
- الغشاء البلازمي للخلايا العصبية فيه شحنة كهربائية نتيجة اختلاف توزيع الأيونات على جانبيه.
- داخل الخلية مشحون بشحنة سالبة مقارنة بخارجها.
- فرق الجهد (Potential): اختلاف الشحنة الكهربائية على جانبي الغشاء.
جهد الفعل: اندفاع الصوديوم ثم خروج البوتاسيوم
جهد الراحة
فكيف يتكوّن جهد الراحة؟
- مضخة أيونات الصوديوم والبوتاسيوم (Na+ - K+ Pump) تنقل ثلاثة أيونات صوديوم إلى خارج محور العصبون، وأيوني بوتاسيوم إلى داخله.
- النتيجة: توزيع غير متساوٍ لهذه الأيونات داخل الخلية وخارجها.
- الأيونات تسعى للوصول إلى حالة الاتزان (Equilibrium) في التركيز.
- قنوات التسرُّب (Leak Channels): تنتقل عبرها أيونات الصوديوم والبوتاسيوم من التركيز الأعلى إلى الأقل.
- قنوات البوتاسيوم أكثر من قنوات الصوديوم، فخروج البوتاسيوم أسرع من دخول الصوديوم.
- الخلية أكثر سالبية من الداخل مقارنة بخارجها، فيوصف الغشاء بأنه مستقطب (Polarized).
- مقدار الاستقطاب هو جهد الراحة.
أفسّر كيف يتكون جهد الراحة في العصبون.
جهد الفعل
- المنبِّه (Stimulus) يحفّز العصبون الساكن، فتزداد نفاذية الغشاء البلازمي لبعض الأيونات الموجبة، مثل الصوديوم.
- تُفتح قنوات أيونات الصوديوم الحساسة لفرق الجهد الكهربائي (Voltage Gated Na+ Channels)، فتندفع أيونات الصوديوم إلى داخل العصبون بكميات كبيرة.
- إزالة الاستقطاب (Depolarization): استمرار الاندفاع حتى فرق جهد +30mV تقريباً، فتُغلَق هذه القنوات.
- بعد ذلك تُفتَح قنوات أيونات البوتاسيوم الحساسة لفرق الجهد الكهربائي (Voltage Gated K+ Channels)، فيتدفق البوتاسيوم إلى خارج العصبون.
- إعادة الاستقطاب (Repolarization).
- الترتيب: جهد الراحة (-70mV).
- المنبِّه يرفع الجهد حتى جهد العتبة (-55mV).
- إزالة الاستقطاب: اندفاع الصوديوم إلى الداخل حتى +30mV تقريباً.
- إعادة الاستقطاب: تدفق البوتاسيوم إلى الخارج.
- زيادة الاستقطاب: يستمر تدفق أيونات البوتاسيوم إلى الخارج حتى تصل إلى فرق جهد -90mV.
- تسهم كل من قنوات التسرُّب ومضخة أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في إعادة تكوين جهد الراحة.
أوضح: كيف تحدث عملية إزالة الاستقطاب؟
ما المقصود بزيادة الاستقطاب؟
انتقال السيال العصبي على طول المحور
كيف يسير السيال على طول المحور، وما الذي يسرّعه؟
- جهد الفعل في منطقة ما من المحور يُزيل الاستقطاب في المنطقة المجاورة حتى جهد العتبة.
- فينشأ جهد فعل جديد، وهكذا ينتقل السيال العصبي على طول المحور.
- سرعة الانتقال تعتمد على قُطر محور العصبون: كلما زاد القُطر زادت السرعة.
- وتعتمد أيضاً على وجود الغمد المليني وسُمكه؛ فوجوده يزيد من السرعة.
- ينتقل جهد الفعل من عقدة رانفيير إلى عقدة أُخرى.
أوضح: كيف ينتقل السيال العصبي على طول المحور؟
أفسّر عدم بدء جهد فعل آخر في فترة الجموح المطلق.
أوضح العوامل التي تعتمد عليها سرعة انتقال السيال العصبي.
ما أهمية الغمد المليني في سرعة انتقال السيال العصبي؟
التشابك العصبي
التشابك العصبي: كيف يعبر السيال إلى العصبون التالي؟
- تبدأ الخلية العصبية بالتفرُّع عند الطرف النهائي للمحور، مُكوِّنة نهايات المحور (Axon Terminals).
- تحتوي نهايات المحور على أزرار تشابكية فيها حويصلات تشابكية (Synaptic Vesicles).
أستنتج: كيف ينتقل السيال العصبي إلى العصبون بعد التشابكي؟
- الخطوة 1: وصول السيال العصبي إلى الزر التشابكي يؤدي إلى فتح قنوات أيونات الكالسيوم الحساسة لفرق الجهد الكهربائي، فتدخل أيونات الكالسيوم داخل الزر التشابكي.
- الخطوة 2: ارتباط أيونات الكالسيوم بالحويصلات التشابكية يؤدي إلى اندفاع الحويصلات نحو الغشاء قبل التشابكي، فتندمج فيه، ويتحرَّر الناقل العصبي، ليخرج إلى الشق التشابكي.
- الخطوة 3: ارتباط الناقل العصبي بمستقبلات خاصة في غشاء العصبون بعد التشابكي يؤدي إلى دخول أيونات الصوديوم، ثم انتقال جهد الفعل.
ما الذي يؤدي إلى تحرر الناقل العصبي إلى الشق التشابكي؟
أوضح دور أيونات الكالسيوم في انتقال السيال العصبي من عصبون إلى آخر.
أرسم مخططاً سهمياً يوضح عملية انتقال السيال العصبي في منطقة التشابك العصبي.
الربط بالطب والتكنولوجيا:
الربط بالصحَّة:
تركيب الدماغ
مرض ألزهايمر (Alzheimer's
ألزهايمر: ماذا يحدث للخلايا العصبية؟
- السبب: تشابكات ليفية عصبية في أنسجة المخ تحيط بتجمُّعات صلبة وغير طبيعية من البروتين.
- هذه التجمُّعات تتشكل في الفراغات بين الخلايا العصبية، فتعيق التواصل بينها وتؤدي إلى موتها بمرور الوقت.
- التقدم في العمر أحد العوامل الرئيسة للإصابة بالمرض.
- الأعراض: فقدان الذاكرة والنسيان، وصعوبة في التركيز والتفكير والاستيعاب.
- الوقاية: لا توجد طريقة فاعلة، لكن بعض العادات الصحية قد تقلل احتمالية الإصابة، منها:
- اتباع نظام غذائي متوازن غني بالفواكه والخضروات.
- ممارسة التمارين الرياضية بانتظام.
- الإقلاع عن التدخين.
مرض الزهايمر: ما أعراضه التي تظهر على المصابين به؟
الشلل الدماغي
الشلل الدماغي: تلف في الدماغ أثناء النمو
- وقت التلف: قبل الولادة أو أثناءها أو في مرحلة الطفولة المبكرة.
- العوامل: العدوى الفيروسية، أو نقص الأكسجين أثناء الولادة.
- الأعراض: عدم التوازن في الأطراف، وصعوبة التحكم بالحركات، ومشكلات في النطق.
- العلاج: لا يوجد علاج شافٍ، لكن يخفف الأعراض بعض الأدوية وجلسات العلاج الطبيعي لتعزيز الحركة والتوازن.
الشلل الدماغي: ما أعراضه، وهل يوجد علاج شافٍ له؟
