تنظیم عصبی (علوم تیزهوشان هشتم)
در توپبازی چشم حرکت توپ را میبیند، مغز تصمیم میگیرد، پا ضربه میزند، قلب تندتر میزند و بدن عرق میکند؛ این هماهنگی را دستگاه عصبی و هورمونها انجام میدهند. تنظیم عصبی با پیام الکتریکی و شیمیایی در نورونها بسیار سریع (میلیثانیه) و کوتاهمدت است، مثل کشیدن دست از شیء داغ؛ تنظیم هورمونی با پیام شیمیایی در خون کندتر و طولانیتر است، مثل رشد و تنظیم قند خون.
نورون و پیام عصبی
بافت عصبی از نورون (دریافت و انتقال پیام) و سلولهای پشتیبان (تغذیه، حمایت و عایقبندی، مثل ساختن غلاف میلین) ساخته شده است. نورون جسم سلولی (هسته و مرکز سوختوساز)، دندریتها (رشتههای کوتاه و منشعب که پیام را دریافت و به جسم سلولی وارد میکنند)، آکسون (رشتهٔ بلندی که پیام را از جسم سلولی میبرد)، غلاف میلین (پوشش چربی عایق که سرعت را زیاد میکند) و پایانهٔ آکسون (محل آزاد شدن ناقل عصبی) دارد. مغز انسان حدود ۱۰۰ میلیارد نورون دارد که هرکدام با نورونهای زیادی ارتباط دارند. نورون حسی پیام را از گیرندهها به مرکز، نورون رابط درون مغز و نخاع میان نورونها و نورون حرکتی فرمان را از مرکز به ماهیچه یا غده میبرد.
پیام عصبی تغییر الکتریکی در طول غشای نورون است. در استراحت درون نورون نسبت به بیرون منفیتر است (حدود ادامهٔ فرمول را افقی ببین)؛ با تحریک یونهای سدیم وارد میشوند و داخل موقتاً مثبت میشود، سپس یونهای پتاسیم خارج میشوند و حالت اولیه برمیگردد و این تغییر مثل موج پیش میرود. پیام «همه یا هیچ» است: تحریک قویتر شدت پیام را زیاد نمیکند، تعداد پیامها را زیاد میکند.
سیناپس محل ارتباط دو نورون با فضای باریکی میان آنهاست. پیام به پایانهٔ آکسون میرسد، ناقل عصبی آزاد و در فضا منتشر میشود، به گیرندههای نورون بعد میچسبد و پیام تازه میسازد، سپس جمعآوری یا تجزیه میشود تا پیام پایان یابد. پیام یکطرفه است، چون ناقل فقط در پایانهٔ آکسون ذخیره است. سرعت پیام در نورون میلیندار حدود ادامهٔ فرمول را افقی ببین و در نورون بیمیلین حدود ادامهٔ فرمول را افقی ببین است: از پا تا مغز (ادامهٔ فرمول را افقی ببین) بهترتیب ۱۵ میلیثانیه و ۱٫۵ ثانیه؛ در بیماری اماس که میلین تخریب میشود، انتقال کند و مختل است. واکنش انعکاسی حدود ۲۰ تا ۳۰ میلیثانیه و واکنش ارادی که مخ تصمیم میگیرد حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیثانیه طول میکشد.
بخشهای دستگاه عصبی
دستگاه عصبی مرکزی مغز و نخاع است و پردازش و فرمان را انجام میدهد؛ دستگاه عصبی محیطی اعصاب مغزی و نخاعیاند که مرکز را به بدن وصل میکنند. بخش محیطی پیکری (کنترل ارادی ماهیچههای اسکلتی) و خودمختار (قلب، روده و غدد) است. خودمختار دو شاخه دارد: سمپاتیک برای آمادهباش (افزایش ضربان، گشاد شدن مردمک) و پاراسمپاتیک برای آرامش و بازگشت (کاهش ضربان، گوارش).
مغز در جمجمه است و سه پردهٔ مننژ و مایع مغزی-نخاعی از آن محافظت میکنند. مخ بزرگترین بخش با دو نیمکره، مرکز تفکر، حافظه، یادگیری، حسها و حرکت ارادی است. مخچه پشت و زیر مخ تعادل و هماهنگی حرکات را برعهده دارد. ساقهٔ مغز (مغز میانی، پل مغزی و بصلالنخاع) کارهای حیاتی مثل تنفس، ضربان قلب، فشار خون و بلع را کنترل میکند. تالاموس ایستگاه پیامهای حسی (بهجز بویایی)، هیپوتالاموس تنظیمکنندهٔ دما، گرسنگی و تشنگی و رابط با هورمونها و هیپوکامپ مسئول تبدیل حافظهٔ کوتاهمدت به بلندمدت است.
سطح مخ چینخورده است تا در فضای محدود جمجمه مساحت و تعداد نورون بیشتری جا بگیرد. مخ چهار لوب دارد: پیشانی (تفکر، برنامهریزی، حرکت ارادی، شخصیت)، آهیانه (لامسه و درک موقعیت)، پسسری (بینایی) و گیجگاهی (شنوایی، بویایی و حافظه). مادهٔ خاکستری جسم سلولی نورونهاست و در مخ بیرون است؛ مادهٔ سفید آکسونهای میلیندار است و درون مخ قرار دارد؛ سفید است چون میلین چربی است. در نخاع برعکس است: خاکستری داخل و سفید بیرون.
نخاع درون ستون مهرهها مسیر پیام میان مغز و بدن و مرکز انعکاسهاست. قوس انعکاسی: گیرنده ← نورون حسی ← نخاع (نورون رابط) ← نورون حرکتی ← ماهیچه، بدون دخالت مغز. کشیدن دست از شیء داغ، انعکاس زانو، پلک زدن، عطسه و سرفه نمونهاند و سود آنها سرعت و حفاظت است. وقتی پا روی میخ میرود، ابتدا پا بالا میرود و همزمان پیام به مغز هم میرسد و سپس درد حس میشود؛ یعنی اول عمل و بعد درد.
تشریح مغز گوسفند
مغز را چند روز در فرمالین ۵ تا ۱۰ درصد میگذارند، چون مغز بسیار نرم است و فرمالین پروتئینها را سفت و ثابت و از فساد جلوگیری میکند؛ فرمالین سمی و بدبوست و کار باید با دستکش، ماسک، تهویه و نظارت معلم باشد. در سطح پشتی دو نیمکرهٔ مخ، مخچه، کرمینه (بخش میانی مخچه) و بصلالنخاع دیده میشود و در سطح شکمی لوبهای بویایی، اعصاب بینایی، پل مغزی و بصلالنخاع. با جدا کردن آرام دو نیمکره به بافت سفیدی میرسیم که جسم پینهای است: بستهٔ ضخیم آکسونها که دو نیمکره را به هم وصل میکند. سپس بطن سوم، تالاموس، غدهٔ پینهآل و مغز میانی دیده میشوند. در مخ خاکستری بیرون و سفید درون است و در مخچه شیارهای ریز و منظم و مادهٔ سفید درختمانند («درخت زندگی») دیده میشود.
حافظه
پزشکان برای درمان صرع شدید بخشی از مغز بیماری را برداشتند. پس از عمل او اتفاقات اطراف را فقط چند دقیقه به یاد میآورد و سپس کاملاً فراموش میکرد، اما خاطرات پیش از عمل را به خوبی به یاد داشت. نتیجه: بخش برداشتهشده، یعنی هیپوکامپ، حافظهٔ کوتاهمدت را به بلندمدت تبدیل میکند. اطلاعات ابتدا کوتاهمدت و موقت ذخیره میشوند و پس از تثبیت بلندمدت میشوند و مغز میتواند آنها را فراخوانی کند. حافظهٔ کوتاهمدت ظرفیت کم (حدود هفت مورد) و ماندگاری چند ثانیه تا دقیقه دارد (شمارهای که تازه شنیدی)؛ حافظهٔ بلندمدت ظرفیت بسیار زیاد و ماندگاری سالها دارد (نام خودت، دوچرخهسواری) و در قشر مخ ذخیره میشود.
فوتهای درس خواندن و علت علمی آنها:
- از درس لذت ببر: علاقه و هیجان مثبت ناقلهای تقویتکنندهٔ حافظه مثل دوپامین و توجه را زیاد میکند.
- جای خوب انتخاب کن و فقط وسایل لازم را دم دست بگذار: حواسپرتی کمتر و توجه بیشتر؛ مغز نمیتواند همزمان دو کار را خوب انجام دهد و توجه شرط ورود اطلاعات به حافظه است.
- کمکم و مرتب بخوان: مرور فاصلهدار اطلاعات را به حافظهٔ بلندمدت میبرد و سیناپسها را قوی میکند، اما مطالعهٔ فشردهٔ شب امتحان در حافظهٔ کوتاهمدت میماند.
- مطالب را به هم ربط بده: اطلاعات مرتبط پیوندهای عصبی متعدد و بازیابی آسانتر میسازند.
- ورزش کن و خوب بخواب: ورزش خون و اکسیژن مغز را زیاد میکند و خواب زمان تثبیت حافظه است.
- خلاصه بنویس یا برای کسی توضیح بده: بازیابی فعال سیناپسها را قویتر و ضعفها را آشکار میکند.
- اگر حوصله نداری، استراحت کن و برگرد: خستگی توجه را کم میکند و تغییر موضوع به مغز فرصت پردازش میدهد.
تغییرپذیری مغز و یادگیری
مغز ماشینی برنامهریزیشده و تغییرناپذیر نیست. تعداد سیناپسها در افراد مختلف و در یک فرد در زمانهای مختلف تغییر میکند و ژنتیک، محیط و فعالیت فرد در آن سهم دارند. این قابلیت در کودکی بسیار زیاد است و با افزایش سن کم میشود، ولی تا پایان عمر باقی است. موشی که چند روز در قفسی پر از وسایل بازی بود، بخش خاکستری ضخیمتر و دندریتهای منشعبتری از موش قفس خالی داشت. نمونههای دیگر: بزرگتر بودن ناحیهٔ انگشتان دست چپ در نوازندگان ویولن، هیپوکامپ بزرگتر رانندگان تاکسی لندن، ارتباطات عصبی بیشتر در کودکان محیط پرمحرک و استفادهٔ نابینایان از لوب پسسری برای لمس و شنوایی.
یادگیری نمونهای از تغییرپذیری است: تجربه و تمرین ارتباط میان نورونها را تغییر میدهد و ارتباطهای تازه میسازد و مناطق مرتبط با مهارتهایی مثل نقاشی و رانندگی بزرگتر میشوند. زبان مادری را بهتر میدانیم، چون در سالهای نخست مغز بسیار انعطافپذیر است، با تکرار هرروزه سیناپسهای مربوط قوی و پایدار میشوند و مناطق گفتار در دورهٔ حساس رشد میکنند؛ پس از آن اتصالهای بیاستفاده هرس میشوند. کودکان دوزبانه یا چندزبانه شبکههای عصبی چند زبان و انعطاف شناختی بیشتری دارند و زبان تازه را آسانتر یاد میگیرند. با تمرین مهارتی مثل رانندگی، سیناپسها قویتر و میلین آکسونها ضخیمتر میشود و مخچه حرکت را خودکار میکند؛ پس مهارت سریع و خودکار میشود و توجه آزاد میماند.
ترمیم آسیب مغزی
نورونها تمایزیافتهاند، تقسیم نمیشوند و جایگزین نمیشوند، اما تغییرپذیری به بهبود نسبی پس از آسیب کمک میکند. در کسی که سکتهٔ مغزی ناحیهٔ کنترل دست چپ او را آسیب زده، در دورهٔ توانبخشی توصیه میشود تا حد امکان از دست چپ استفاده کند تا نورونهای سالم با ارتباطات تازه کار نورونهای آسیبدیده را تا حدی جبران کنند. پس ترمیم عملکردی ممکن است، اما بافت آسیبدیده کاملاً بازنمیگردد.
بیماریهای دستگاه عصبی
بیماریهایی مثل افسردگی، فراموشی و فلج مغزی ممکن است توانایی حسی و حرکتی یا حالت خلقی را مختل کنند. علتها: کم یا زیاد شدن ناقل عصبی، مرگ نورونها و اختلال سلولهای پشتیبان (مثل اماس با آسیب میلین). بیماریهای ناقلی: پارکینسون با کمبود دوپامین بر اثر مرگ نورونهای دوپامینساز (لرزش، سفتی، کندی حرکت؛ داروی لوودوپا در مغز دوپامین میشود)، افسردگی با کمبود سروتونین، آلزایمر با کمبود استیلکولین و مرگ نورون (فراموشی پیشرونده) و اسکیزوفرنی با افزایش دوپامین در بخشهایی (توهم و هذیان). عوامل مرگ نورون: کمبود اکسیژن و خون (سکته)، ضربه به سر، سمها، الکل و مواد، عفونتهایی مثل مننژیت، ژنتیک، پروتئینهای غیرعادی و پیری. سکتهٔ مغزی (انسداد یا پارگی رگ) فلج و اختلال گفتار میآورد و فلج مغزی از آسیب مغز در دوران جنینی یا زایمان است.
اعتیاد و وابستگی
فرد معتاد مجرم نیست، بیمار است و اعتیاد بیماری مزمن دستگاه عصبی است. اثر خوشایند و زودگذر موادی مثل نیکوتین فرد را به مصرف ترغیب میکند و مدارهای پاداش، انگیزش و حافظه را تغییر میدهد. این مواد دوپامین را مصنوعی و بسیار بیشتر از لذتهای طبیعی آزاد میکنند؛ مغز عادت میکند (تحمل)، گیرندهها کم میشوند و فرد مقدار بیشتری میخواهد. سپس وابستگی جسمی و روانی پدید میآید و با قطع ماده تعادل به هم میخورد: اضطراب، بیقراری، درد، لرزش، بیخوابی، افسردگی و ولع شدید (علائم ترک) که به مصرف دوباره میانجامد. مصرف مداوم اثرات مخرب و جبرانناپذیر بر مغز دارد و هنوز درمان قطعی ندارد. در تصویربرداری، مغز فرد مصرفکنندهٔ شیشه نواحی فعال بسیار کمتری از مغز سالم دارد.
اشتباههای رایج
| اشتباه | درست |
|---|---|
| نورونها دائم تقسیم میشوند. | تقسیم نمیشوند، اما ارتباطاتشان تغییر میکند. |
| مادهٔ خاکستری آکسون است. | جسم سلولی است؛ مادهٔ سفید آکسون میلیندار. |
| پیام در سیناپس الکتریکی منتقل میشود. | با ناقل شیمیایی منتقل میشود. |
| انعکاس را مغز کنترل میکند. | نخاع کنترل میکند. |
| مخچه فکر میکند. | تعادل و هماهنگی کار مخچه است. |
| آکسون پیام را به جسم سلولی میآورد. | دندریت میآورد و آکسون میبرد. |