حس و حرکت (علوم تیزهوشان هشتم)
وقتی وارد باغ میشوی، بوی گل را میفهمی، رنگها را میبینی و سرمای هوا را حس میکنی؛ سپس دستت را دراز میکنی و گل را میچینی. اولی «حس» و دومی «حرکت» است.
مسیر اطلاعات از گیرنده تا مغز
مسیر هر حس: محرک (تغییری در محیط، مثل مولکولهای بودار گل) ← گیرندهٔ حسی (تبدیل محرک به پیام عصبی) ← عصب حسی ← مغز (پردازش و ساختن احساس). احساس در مغز ساخته میشود، نه در گیرنده؛ اگر مسیر عصبی قطع شود، گیرنده کار میکند ولی احساسی نداریم. گیرندهها بر اساس محرک: مکانیکی (فشار، لرزش، لمس، صدا، کشش)، دمایی، نوری (شبکیهٔ چشم)، شیمیایی (بینی، زبان، ادامهٔ فرمول را افقی ببین خون) و درد.
گیرندههای پوست و بدن
گیرندههای مکانیکی پوست فشار، لرزش و نرمی و زبری را تشخیص میدهند؛ نابینایان با نوک انگشت خط بریل میخوانند. زبری و نرمی را با سر انگشت بهتر تشخیص میدهیم، چون تراکم گیرندههای لمسی در نوک انگشت بسیار بیشتر از پشت دست است، شیارهای اثر انگشت لرزش را تقویت میکنند و ناحیهٔ مغزی مربوط به انگشتان بزرگ است؛ هرچه گیرندهها متراکمتر باشند، جزئیات بهتر تفکیک میشوند.
گیرندههای درد نه فقط در پوست، بلکه در استخوان، مفاصل و بیشتر اندامهای داخلی هم هستند و با محرکهای شدید تحریک میشوند. مسیر درد: گیرنده ← نورون حسی ← نخاع ← مغز (تالاموس و قشر) ← احساس درد؛ همزمان انعکاس نخاعی دست را پیش از احساس درد عقب میکشد. درد هشدار است و ما را از آسیب دور میکند؛ کسانی که بهسبب بیماری درد را حس نمیکنند، پر از زخم و شکستگی میشوند.
گیرندههای دمایی گرما و سرما را حس میکنند. گیرندههای سرما اگر مدت طولانی در دمای پایین بمانند، از کار میافتند (سازش)؛ اگر دما خیلی بالا باشد، گیرندههای درد فعال میشوند تا ما را از خطر سوختن باخبر کنند. در آزمایش سه ظرف، دستی که در آب سرد بوده آب ولرم را گرم و دستی که در آب گرم بوده همان آب را سرد حس میکند، چون گیرندهها تغییر دما را حس میکنند، نه دمای مطلق را.
گیرندههای موقعیتیاب در ماهیچهها، زردپیها و مفاصل به درک موقعیت اعضا نسبت به هم و نسبت به محیط کمک میکنند؛ بدون آنها هنگام غذا خوردن دست دهان را پیدا نمیکرد و باید جلوی آینه قاشق را نشانه میگرفتیم. گیرندههای تنشی در ماهیچهها مغز را از میزان کشیدگی و انقباض ماهیچه باخبر میکنند و از پارگی جلوگیری میکنند. گیرندههای تعادل در گوش داخلی حرکت بدن و جاذبه را حس میکنند: سلولهای مویی با ژله و ذرههای ریز کربنات کلسیم پوشیدهاند؛ با خم شدن سر، جاذبه ژله را میکشد و موها خم میشوند و مغز زاویهٔ سر را میفهمد. پس از چرخیدن سریع و توقف ناگهانی، مایع گوش داخلی هنوز میچرخد و سرگیجه پدید میآید.
چرا حس شنوایی در نابینایان قویتر است؟ نابینا بیشتر به صدا و لمس تکیه میکند و این حسها را بیشتر تمرین میکند؛ همچنین بر اثر تغییرپذیری مغز، لوب پسسری (بینایی) که ورودی بینایی ندارد، برای پردازش شنوایی و لمسی به کار میرود. پس خود حسها ذاتاً قویتر نشدهاند، پردازش مغز بهتر شده است.
اسکلت و استخوان
اسکلت بدن را حمایت میکند، از اندامها محافظت میکند (جمجمه از مغز، قفسهٔ سینه از قلب و شش، ستون مهره از نخاع)، با اتصال ماهیچهها و نقش اهرم حرکت را ممکن میکند، در مغز قرمز استخوان سلولهای خونی میسازد و کلسیم و فسفر ذخیره میکند. استخوان بافتی زنده با سلول، رگ و عصب است که رشد و ترمیم میشود؛ بخش معدنی (کلسیم فسفات) سختی و بخش آلی (کلاژن) انعطاف میدهد. مغز استخوان قرمز (تولید خون) یا زرد (چربی) است.
انواع استخوان بر اساس شکل:
- بلند (دراز): تنهٔ استوانهای وسط (دیافیز) و دو انتهای پهن و کروی (اپیفیز)؛ ران، بازو، ساق و ساعد.
- کوتاه: کمابیش مکعبی یا کروی؛ مچ دست و پا.
- پهن: سطح وسیع و صاف و بشقابی؛ جمجمه، کتف، جناغ و لگن.
- نامنظم: شکل ویژه؛ مهرههای ستون فقرات.
- کنجدی: کوچک و گرد در تاندون نزدیک مفصل؛ کشکک زانو.
استخوانهای کف دست، انگشتان و کف پا با وجود کوچکی، تنه و دو انتها دارند و بلند به شمار میآیند و لگن پهن است.
مفصل محل اتصال دو یا چند استخوان است: ثابت (استخوانهای جمجمه)، نیمهمتحرک (میان مهرهها) و متحرک (شانه، زانو، آرنج، مچ). در مفصل متحرک انتهای استخوانها با غضروف پوشیده است، مایع مفصلی در کپسول مفصلی حرکت را روان میکند و رباط استحکام میدهد؛ مفصل لولایی (آرنج و زانو) در یک جهت و مفصل کروی (شانه و ران) در همهٔ جهتها حرکت دارد. تاندون (زردپی) ماهیچه را به استخوان و رباط استخوان را به استخوان وصل میکند.
رشد طولی استخوان و صفحهٔ رشد
رشد طولی استخوان از دوران جنینی آغاز و تا پایان بلوغ ادامه دارد. در هر انتهای استخوان بلند یک صفحهٔ رشد غضروفی هست؛ تکثیر سلولهای آن طول استخوان را زیاد میکند و غضروف با جذب مواد معدنی به استخوان تبدیل میشود. در پایان بلوغ صفحهها کاملاً استخوانی میشوند و فعالیتشان متوقف میشود (بسته شدن صفحهٔ رشد). پزشک با عکس اشعهٔ ایکس از مچ دست وضعیت صفحهٔ رشد و سن استخوانی را تعیین میکند و برای کوتاهی قد فقط وقتی میتواند کمک کند که صفحهٔ رشد هنوز باز باشد. ژنتیک، هورمونها بهویژه هورمون رشد، عوامل محیطی و تغذیه بر رشد قد اثر دارند.
شکستگی در کودکان و نوجوانان پرخطرتر است، چون صفحهٔ رشد غضروفی باز و از بخشهای ضعیف استخوان است؛ آسیب آن سلولهای رشد را تخریب میکند و رشد را متوقف یا نامتقارن میکند، که کوتاهی یا کجی عضو و نیاز به مراقبت ویژه میآورد. در بزرگسال صفحه بسته است. البته استخوان کودک انعطاف بیشتری دارد و زودتر جوش میخورد.
پیوند مغز استخوان: مغز قرمز استخوان گلبول قرمز، گلبول سفید و پلاکت را از سلولهای بنیادی میسازد. در سرطان خون، گلبولهای سفید غیرطبیعی بیرویه تکثیر میشوند و سلولهای سالم را از بین میبرند (کمخونی، عفونت و خونریزی). شیمیدرمانی و پرتو سلولهای سرطانی و مغز بیمار را از بین میبرد و با پیوند، سلولهای بنیادی سالم از اهداکنندهٔ سازگار به بیمار داده میشود تا مغز استخوان تازه سلولهای خونی سالم بسازد.
ماهیچهها
ماهیچهٔ اسکلتی ارادی، مخطط و متصل به استخوان با تاندون است و سریع منقبض و خسته میشود؛ ماهیچهٔ صاف غیرارادی در روده، رگها و مثانه انقباض کند و پایدار دارد؛ ماهیچهٔ قلبی غیرارادی، مخطط و خستگیناپذیر است. ماهیچه فقط منقبض و کوتاه میشود و نمیتواند هل بدهد، پس ماهیچهها جفت کار میکنند: در خم شدن آرنج دوسر بازو منقبض و سهسر منبسط است و در باز شدن آرنج برعکس.
کارهای روزمره مثل نشست و برخاست و راه رفتن در خانه قدرت عضلات را تغییر نمیدهند. حرکات ورزشی و انقباضی دست کم سه روز در هفته و حدود ۶ تا ۸ هفته قدرت را زیاد میکند و با ادامه، حجم عضله هم بیشتر میشود. فوتبال با شدت زیاد و مدت طولانی قدرت و استقامت ماهیچههای پا را زیاد میکند، اما راه رفتن معمولی تقریباً بیاثر است. ورزش شدید آسیبهای ریزی در رشتههای ماهیچه پدید میآورد و بدن در استراحت و با پروتئین کافی آنها را ترمیم و ضخیمتر میکند؛ بدون ورزش (مثلاً در گچگرفتگی) ماهیچه تحلیل میرود. داروها و مکملهایی که در باشگاهها برای افزایش حجم داده میشوند، عوارض جدی مثل اختلال سوختوساز، آسیب کبد و حتی نازایی دارند.
ساعد مثل اهرم: آرنج تکیهگاه است، نیروی ماهیچه نزدیک تکیهگاه و بار در دست دور از آن. برای نگه داشتن وزنهٔ ادامهٔ فرمول را افقی ببین در فاصلهٔ ادامهٔ فرمول را افقی ببین با محل اتصال ماهیچه در ادامهٔ فرمول را افقی ببین: ادامهٔ فرمول را افقی ببین و ادامهٔ فرمول را افقی ببین، یعنی ۷٫۵ برابر وزنه.
اشتباههای رایج
| اشتباه | درست |
|---|---|
| احساس در گیرنده ساخته میشود. | در مغز ساخته میشود. |
| گیرندهٔ دما دمای مطلق را میسنجد. | تغییر دما را حس میکند. |
| استخوان بافت مرده است. | زنده است و رگ و عصب دارد. |
| رباط ماهیچه را به استخوان وصل میکند. | تاندون این کار را میکند. |
| بعد از بلوغ هم قد بلند میشود. | صفحهٔ رشد بسته میشود. |
| ماهیچه میتواند هل بدهد. | فقط منقبض میشود و میکشد. |