دستگاه عصبی مرکزی
دستگاه عصبی مرکزی از مغز و نخاع تشکیل می‌شود که هر یک مجموعه‌ای از میلیاردها نورون هستند. نخاع یا طناب عصبی، مسیری برای انتقال پیام‌های حسی و حرکتی بین دستگاه عصبی محیطی و مغز ایجاد می‌کند. به علاوه نخاع حرکات غیرارادی یا انعکاس‌های ماهیچه‌های اسکلتی را بدون ارتباط با مغز هماهنگ می‌کند. این انعکاس‌ها سبب می‌شود دست خود را در یک حرکت سریع از قابله داغ روی اجاق گاز دور کنید.
دستگاه عصبی مجموعه‌ای از سلولهای عصبی یا نورون‌ها و یاخته‌های پشتیبان یا گلیا است که وظیفه تنظیم فعالیت اندام‌های مختلف و حفظ پایداری بدن را بر عهده دارد. این دستگاه از دو بخش محیطی (Peripheral Nervous System | PNS) و مرکزی (Central Nervous System | CNS) تشکیل می‌شود. بخش محیطی، بین اندام‌های محیطی و داخلی بدن از جمله دست‌‌ها، پاها، پوست بخش‌های مختلف، غدد عرق، پانکراس، قلب، مویرگ‌ها و ماهیچه‌های دستگاه تنفسی ارتباط برقرار می‌کند.
این بخش از تارهای عصبی خودمختار، رشته‌های عصبی پیکری و گیرنده‌های حسی تشکیل شده است. اما دستگاه عصبی مرکزی اطلاعات ورودی از بخش‌های محیطی را پردازش و پاسخ لازم را به‌وسیله رشته‌های عصبی به اندام‌ها ارسال می‌کند. این بخش از دستگاه عصبی از مغز و نخاع تشکیل شده است. این بخش‌ها اندام‌های بسیار حیاتی بدن هستند که به‌وسیله استخوان‌های محکم جمجمه و ستون مهره‌ها از آن‌ها محافظت می‌شود. هر یک از این اندام‌ها به بخش‌هایی با عملکرد و ساختار متفاوت تقسیم می‌شوند.
مغز یک پردازشگر بسیار پیچیده از مدارهای نورونی است که اطلاعات حسی ورودی از اعصاب حسی را آنالیز می‌کند. بخش وسیعی از مغز به یکپارچه‌سازی اطلاعات حسی ورودی اختصاص داده شده است. عملکرد این بخش‌های مغز سبب می‌شود استشمام یک بوی خاص با یادآوری خالطره‌ای از دوران کودکی شما همراه شود. همین بخش از مغز شما در زمان یادگیری زبان جدید، برقراری ارتباط با همکلاسی‌های جدید، یادگیری درس‌های مدرسه و درک مفاهیمی که واقعی هستند اما ابعاد فیزیکی ندارند (تفکر انتزاعی) مثل آزادی فعال می‌شود.
دستگاه عصبی مرکزی مثل بیشتر بخش‌های بدن دارای تقارن دو طرفه و ساختارهای مغز و نخاع در سمت راست و چپ بدن یکسان است. در بخش‌هایی از این سیستم اطلاعات حسی ورودی به این بخش‌ها با مسیر اطلاعات حرکتی خروجی تقاطع دارد. به همین دلیل ساختارهای سمت چپ مغز، بیشتر بخش‌های راست بدن و سمت راست مغز، بیشتر بخش‌های چپ بدن را کنترل می‌کند. برای بررسی راحت‌تر مراکز کنترلی و انتقال پیام دستگاه عصبی مرکزی، مغز را به سه بخش اصلی ساقه مغز، مخچه، مغز میانی و نیم‌کره‌های مخ و نخاع را به بخش‌های گردنی، سینه‌ای، کمری و خاجی تقسیم می‌کنیم.
اجزا
هسته‌های دستگاه عصبی مرکزی
هسته‌های دستگاه عصبی مرکزی محل تجمع جسم سلولی نورون‌ها است. این منطقه در دستگاه عصبی محیطی گانگلیون نام دارد. این هسته‌ها در بخش‌های عمقی مخ، مخچه و ساقه مغز قرار می‌گیرند و بخشی از ماده خاکستری دستگاه عصبی مرکزی را تشکیل می‌دهند. این مناطق به‌وسیله رشته‌های عصبی یا آکسون نورون‌ها با هم در ارتباط هستند. در بسیاری از موارد هسته‌ها یک منطقه عملکردی در مغز هستند.
گانگلیای پایه، مجموعه هسته‌هایی است که بین قشر مخ و تالاموس ارتباط برقرار می‌کنند. این هسته‌ها در بخش مرکزی مخ قرار دارند و محل اصلی سنتز انتقال‌دهنده استیل‌کولین در مغز هستند. این بخش از دستگاه عصبی مرکزی شروع بعضی حرکات را مهار می‌کند. برای مثال زمانی که در کلاس درس به صحبت‌های معلم زیست‌شناسی در مورد سیستم عصبی گوش می‌دهید، گانگلیای پایه در مغز شما انگیزه پریدن و فریاد زدن در کلاس را مهار می‌کند. «هسته کائودات» (Caudate Nucleus)، «هسته پوتامن» (Putamen)، «گلوبس پالیدوس» (Globus Pallidus) و آمیگدالا چهار بخش اصلی این ساختار را تشکیل می‌دهند.
ساختار نخاع
ساختار نخاع را بر اساس سطح بدن (ناحیه گردنی، سینه‌ای، کمری و خاجی) و بر اساس نوع نورون‌های موجود در آن (بخش سفید و خاکستری) تقسیم‌بندی می‌کنند. با ایجاد برشی در محور افقی می‌توان یک برش عرضی از نخاع تهیه کرد. در این برش عرضی بخشی شبیه پروانه دیده می‌شود که بخش خاکستری نخاع و ترکیبی از بخش‌های بدون میلین اعصاب نخاعی است. بخش خاکستری نخاع به سه بخش تقسیم می‌شود.
- بخش‌های شاخ پشتی که پردازش اطلاعات حسی را بر عهده دارد.
- شاخ جانبی که فقط در بخش‌های سینه‌ای، بخش‌بالایی کمر و بخش خاجی قرار دارد. نورون‌های حرکتی سیستم سمپاتیک از این بخش نخاع خارج می‌شوند.
- شاخ جلویی که نورون‌های حرکتی ماهیچه اسکلتی از این بخش خارج می‌شوند.
ماده سفید به بخش‌های ستون پشتی، ستون جانبی و ستون جلویی در دو طرف تقسیم می‌شود. ماده سفید نخاع را می‌توان بر اساس عملکرد اعصاب این ناحیه به دو بخش بالارونده و پایین‌رونده تقسیم کرد. اعصاب بالارونده اطلاعات حسی ورودی از اعصاب محیطی را به بخش‌های کنترلی ساقه مغز و مغز منتقل می‌کنند. اعصاب پایین‌رونده پاسخ بخش‌های کنترلی را ببه نخاع و پس از سیناپس با نورون‌های حرکتی به اندام‌های محیطی منتقل می‌کنند. کانال مرکزی بخشی در مرکز برش عرضی است که از مایع مغزی-نخاعی پر شده است.
ساختار مغز
مغز انسان از لوب‌های مخ، مغز میانجی، مخچه و ساقه مغز تشکیل شده است. هر یک از این بخش‌ها از ناحیه‌های حسی، حرکتی و پردازشی مختلفی تشکیل می‌شوند که فعالیت آن‌ها برای پاسخ هماهنگ بین دستگاه عصبی مرکزی و محیطی ضروری است. بین این بخش‌ها چهار حفره یا بطن وجود دارد که از مایع مغزی نخاعی پر می‌شوند. بطن‌های مغز به‌وسیله حفره‌های کوچک یا «فورامن» (Foramina) و کانال‌های بزرگتر از هم جدا می‌شوند. دو بطن جانبی با حفره مونرو به بطن سوم متصل می‌شوند. بطن سوم به‌وسیله مجرای مغزی به بطن چهارم متصل می‌شود. ادامه بطن چهارم، کانال نخاع را تشکیل می‌دهد.
- بطن‌های جانبی: بطن‌های جانبی راست و چپ، حفره‌های C شکلی هستند که در هر نیم‌کره مغز دیده می‌شوند. بخش مرکزی این دو بطن در لوب آهیانه مخ و بخش‌های شبیه شاخ آن در سه لوب دیگر قرار می‌گیرد. هر بطن جانبی به‌وسیله حفره مونرو به بطن سوم متصل می‌شوند.
- بطن سوم: بطن سوم در مرکز مغز میانجی، بین تالاموس چپ و راست قرار دارد. بخشی از مویرگ‌های مشیمیه بالای بطن سوم قرار دارند. این مویرگ‌ها همراه سلولهای اپندیمال، مایع مغزی-نخاعی را می‌سازند. کانال‌های بین بطنی، مسیری است که بین مایع مغزی-نخاعی این حفرات ارتباط برقرار می‌کند.
- بطن چهارم: بطن چهارم در ساقه مغز، بخش پشتی مغز میانی و پل مغزی قرار دارد. این حفره با مجرای مغزی و فضای زیر عنکبوتیه در ارتباط است.
ساقه مغز
ساقه مغز بخش بخشی از دستگاه عصبی مرکزی است که بین مغز و نخاع ارتباط برقرار می‌کند. تمام اطلاعات حسی و حرکتی ورودی و خروجی مغز از این ناحیه عبور می‌کند. این بخش از دستگاه عصبی مرکزی را می‌توان به سه قسمت مدولا یا بصل النخاع، پُنز یا پل مغزی و مغز میانی تقسیم کرد.
- بصل النخاع: مراکز کنترل غیرارادی تنفس (تنظیم عمق تنفس)، فشار خون (تنظیم قطر رگ‌ها)، انعکاس‌های بلع، استفراغ، سرفه و عطسه در این بخش از دستگاه عصبی مرکزی قرار دارد. بخش خاکستری مغز میانی و پل مغزی در این ناحیه از ساقه مغز قرار دارد و به آن مدولا اوبلگا نیز گفته می‌شود. این بخش در تنظیم خواب، هوشیاری، فعالیت‌های عمومی مغز و توجه شرکت می‌کند.
- پل مغزی: این بخش در تنظیم تنفس به مغز میانی کمک می‌کند. پل مغزی بخشی از ماده سفید مغز است که بخش پشتی آن به مخچه متصل می‌شود و نورون‌های آن بین این دو بخش دستگاه عصبی مرکزی ارتباط برقرار می‌کند.
- مغز میانی: این بخش به کنترل حرکات چشم، بخش‌های شنوایی و بخش‌های ادراکی اعصاب حسی-پیکری کمک می‌کند. مغز میانی بخش کوچکی بین تالاموس و پل مغزی است که از زمان جنینی در مغز شکل می‌گیرد. دو جفت برجستگی یا کولیکوس (به معنی تپه‌های کوچک در زبان لاتین: Colliculus) در این بخش از سیستم عصبی مرکزی قرار دارد.
- برجستگی جلویی: یک جفت برجستگی جلویی در مسیر اعصاب شنوایی قرار دارد و نورون‌های آن پیام حسی را به تالاموس منتقل می‌کنند. نورون‌های تالاموس پیام شنوایی را برای درک صدا به قشر مخ می‌فرستند.
- برجستگی بالایی: یک جفت برجستگی بالایی در مغز میانی قرار دارد که پیام حسی اعصاب شنوایی، بینایی و حواس محیطی را ترکیب می‌کند. این مرکز هماهنگی حرکات چشم با محرک‌های شنوایی و لمسی را بر عهده دارد.
مخچه
ساختار «مخچه» (Cerebellum) شبیه «مخ» (Cerebrum) از برجستگی و شیار تشکیل شده است به همین دلیل به آن مخ کوچک (مخچه) می‌گویند. این بخش از دستگاه عصبی مرکزی ۱۰٪ وزن کلی مغز را تشکیل می‌دهد، اما ۵۰٪ نورون‌های مغزی در این بخش قرار دارد. مخچه دستورات حرکتی مخ را حواس محیطی ترکیب و حرکاتی مثل راه رفتن، دوچرخه‌سواری و نواختن موسیقی را تنظیم می‌کند. این بخش مغز را می‌توان به دو بخش هسته مرکزی و شیارهای قشری تقسیم کرد.
- هسته‌های عمقی: این هسته‌های (هسته دندانه‌ای، هسته آمبولی فرم، هسته کروی و هسته راسی) بخش سفید مخچه را تشکیل می‌دهند و به آن درخت مخچه‌ای، درخت زندگی یا «آربر ویتا» (Arbor Vitea) گفته می‌شود.
- شیارهای قشری: این بخش از شیارهای بسیار زیادی تشکیل شده است که ماده خاکستری مخچه را می‌سازند.
- علاوه بر تقسیم‌بندی بر اساس ماده سفید و خاکستری، مخچه را می‌توان بر اساس بخش‌های آناتومی، ناحیه‌ای و عملکردی تقسیم‌بندی کرد.
- تقسیم‌بندی آناتومی: از نظر آناتومی مخچه از سه لوب جلویی، عقبی و فولیکولونودولار تشکیل شده است که به‌وسیله دو شیار اصلی و شیار پشتی-جانبی از هم جدا می‌شوند.
- تقسیم‌بندی ناحیه‌ای: مخچه را به سه ناحیه ساختاری تقسیم می‌کنیم. کرمینه ناحیه در مرکز مخچه است. دو طرف کرمینه ناحیه‌های میانی قرار دارند. نیم‌کره‌های جانبی فاصله بین بخش جانبی و ناحیه میانی را پر می‌کنند.
- تقسیم‌بندی عملکردی: از نظر عملکردی به بخش مخ-مخچه، نخاع-مخچه و دهلیزی-مخچه تقسیم می‌شود.
- بخش مخ-مخچه: این بخش بزرگ‌ترین بخش مخچه است که در تنظیم و یادگیری حرکات نقش دارد. پیام عصبی ورودی این بخش از قشر مخ و هسته پونتین (هسته تنظیم حرکت در پل مغزی) می‌آید و پیام‌های خروجی آن به مخچه به فعالیت هماهنگ ماهیچه‌های اسکلتی و حرکت هماهنگ با بینایی کمک می‌کند.
- بخش نخاع-مخچه: این بخش از ناحیه کرمینه و میانی در نیم‌کره‌های مخچه تشکیل شده است. این بخش از مخچه در اصلاح حرکات بدن نقش دارد و اطلاعات حس موقعیت را دریافت می‌کند.
- بخش دهلیزی-مخچه: این بخش عملکردی شامل لوب فولیکولونودولار می‌شود. این بخش از دستگاه عصبی مرکزی در کنترل انعکاس‌های تعادل و بینایی شرکت می‌کند. پیام عصبی ورودی به این بخش از اعصاب دهلیزی- شنوایی دریافت و پس از پردازش به هسته دهلیزی (بخش پایینی پل مغزی و بخش بالایی بصل النخاع) در منتقل می‌شود.