آکسون؛ زائده انتقال‌دهنده پیام در نورون

آکسون (Axon)؛ زائده انتقال‌دهنده پیام در نورون

سلول عصبی یا نورون چیست؟

برای درک آکسون، اول باید با سلول عصبی یا نورون¹ آشنا شویم. نورون‌ها واحدهای اصلی سازندهٔ مغز، نخاع و تمام اعصاب بدن ما هستند. آن‌ها مانند سیم‌هایکوچک و فوق‌العاده پیچیده‌ای هستند که دائماً در حال فرستادن و دریافت پیام هستند. هر نورون از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

آکسون: بزرگراه اطلاعات بدن

آکسون یک زائدهٔ بلند و باریک است که از جسم سلولی نورون خارج می‌شود. کار اصلی آن، حمل پیام الکتریکی از نورون به سلول بعدی (که می‌تواند یک نورون دیگر، یک سلول عضلانی یا یک غده باشد) است. طول آکسون‌ها می‌تواند بسیار متفاوت باشد؛ از آکسون‌های کوتاه در داخل مغز تا آکسون‌هایی که از پایین نخاع تا نوک انگشتان پا کشیده شده‌اند و بیش از یک متر طول دارند!

غلاف محافظ: میلین

بسیاری از آکسون‌ها توسط یک پوشش عایق و محافظ به نام غلاف میلین² پوشانده شده‌اند. این غلاف عمدتاً توسط سلول‌هایی به نام سلول‌های شوان³ ساخته می‌شود. میلین مانند پوشش پلاستیکی دور سیم‌های برق عمل می‌کند. این عایق‌کاری دو کار بسیار مهم انجام می‌دهد:

1. محافظت: از نشت سیگنال الکتریکی جلوگیری می‌کند و آن را در داخل آکسون نگه می‌دارد.
2. سرعت‌بخشی: انتقال پیام را به طور چشمگیری سریع‌تر می‌کند. پیام به جای حرکت یکنواخت، از بین فضاهای خالی بین تکه‌های میلین (به نام گره‌های رانویه⁴) می‌پرد. این پرش، سرعت انتقال را تا ۱۰۰ برابر افزایش می‌دهد!

بیماری ام‌اس (مولتیپل اسکلروزیس) در واقع یک حملهٔ خودایمنی به این غلاف‌های میلین است که باعث اختلال در انتقال پیام‌های عصبی و بروز مشکلات حرکتی و حسی می‌شود.

پیام عصبی چگونه سفر می‌کند؟ پتانسیل عمل

پیامی که درون آکسون حرکت می‌کند، یک سیگنال الکتروشیمیایی به نام پتانسیل عمل⁵ است. این فرآیند بر اساس حرکت یون‌های سدیم (Na+) و پتاسیم (K+) از طریق غشای آکسون کار می‌کند. می‌توان آن را در چند مرحلهٔ ساده توصیف کرد:

1. حالت استراحت: در حالت عادی، داخل آکسون نسبت به بیرون آن بار الکتریکی منفی‌تری دارد. به این حالت پلاریزاسیون می‌گویند.
2. دپلاریزاسیون (از بین رفتن polarity): وقتی یک محرک به اندازهٔ کافی قوی باشد، کانال‌های سدیم باز می‌شوند و یون‌های سدیم با بار مثبت به داخل هجوم می‌آورند. این باعث می‌شود بار داخل آکسون به سرعت مثبت شود.
3. رپلاریزاسیون (بازگشت به حالت اول): بلافاصله پس از آن، کانال‌های پتاسیم باز می‌شوند و یون‌های پتاسیم مثبت به خارج سلول می‌روند و بار منفی داخل آکسون دوباره برقرار می‌شود.

این تغییر بار، مانند یک موج دومینو در طول آکسون حرکت می‌کند و پیام را منتقل می‌نماید. رابطهٔ بین جریان یونی و ولتاژ را می‌توان به صورت ساده‌شده چنین نشان داد:

$V_m \propto \log(\frac{[Na^+]_{outside}}{[K^+]_{inside}})$

که در آن $V_m$ پتانسیل غشا است.

انتقال پیام به سلول بعدی: سیناپس

انتهای هر آکسون به یک ساختار ویژه به نام پایانه آکسونی ختم می‌شود. این نقطه، جایی است که آکسون با سلول بعدی (مثلاً یک نورون یا سلول عضلانی) ارتباط برقرار می‌کند. به این نقطهٔ ملاقات، سیناپس⁶ می‌گویند.

وقتی پیام الکتریکی (پتانسیل عمل) به انتهای آکسون می‌رسد، باعث می‌شود کیسه‌های کوچکی به نام وزیکول سیناپسی با غشای سلولی ادغام شوند و مواد شیمیایی به نام ناقل‌های عصبی⁷ (مانند دوپامین یا استیل‌کولین) را در فضای بین دو سلول رها کنند. این ناقل‌های عصبی سپس به سلول بعدی متصل شده و پیام را به آن منتقل می‌کنند. بنابراین، پیام از شکل الکتریکی در داخل آکسون، به شکل شیمیایی در سیناپس تبدیل می‌شود و دوباره در سلول بعدی به پیام الکتریکی تبدیل می‌گردد.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ نورون (Neuron): سلول عصبی؛ واحد پایه و سازندهٔ سیستم عصبی.
² غلاف میلین (Myelin Sheath): پوشش چربی عایقی که دور بسیاری آکسون‌ها را می‌پوشاند و سرعت انتقال پیام را افزایش می‌دهد.
³ سلول‌های شوان (Schwann Cells): سلول‌های پشتیبان در سیستم عصبی محیطی که غلاف میلین را می‌سازند.
⁴ گره‌های رانویه (Nodes of Ranvier): فضاهای کوچک بین تکه‌های غلاف میلین که پیام عصبی از روی آن‌ها می‌پرد.
⁵ پتانسیل عمل (Action Potential): موج تغییر ولتاژ الکتریکی که به عنوان پیام عصبی در طول آکسون حرکت می‌کند.
⁶ سیناپس (Synapse): نقطهٔ اتصال و ارتباط بین یک نورون با سلول دیگر (عصبی، عضلانی یا غده).
⁷ ناقل عصبی (Neurotransmitter): مواد شیمیایی که پیام را از یک نورون به نورون دیگر یا به سلول هدف منتقل می‌کنند.