معلومة

هل يمكننا إرسال إشارات إلى العصب؟

هل يمكننا إرسال إشارات إلى العصب؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

اريد ان اعرف شيئين

  1. هل يمكننا إرسال إشارة إلى العصب باستخدام مصدر خارجي مثل الكهرباء؟

  2. هل يمكننا التفريق بين الإشارات المرسلة من المستقبلات مثل مستقبلات الألم ومستقبلات الضغط وما إلى ذلك.


  1. نعم فعلا. أحد الأمثلة العديدة هو التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS).

  2. في كثير من الأحيان ، نعم. انا اعمل مع ذبابة الفاكهة (ذباب الفاكهة) ، ويمكننا التفريق بين النشاط الكهربائي للخلايا العصبية الحسية ، حتى تلك التي تعصب نفس البنية (على سبيل المثال ، sensillum) بناءً على السعات في إشارة الفيزيولوجيا الكهربية المسجلة. عادةً ما تنطلق الخلايا العصبية ضمن نطاق ضيق معين من حيث السعة وهذه إحدى الطرق العديدة للتمييز بين الخلايا العصبية المختلفة ، أو تحديد عدد الخلايا العصبية المختلفة الموجودة في المنطقة التي تضغط فيها على قطب التسجيل. بالطبع ، إذا أطلق عصبونان بنفس السعة ، فلن تكون قادرًا على التمييز بينهما باستخدام هذه الطريقة الكهربية.


تم العثور على إشارات الكالسيوم لتوجيه نمو الخلايا العصبية

اكتشف علماء الأحياء في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، أن الخلايا العصبية النامية في الجنين النامي يتم توجيهها إلى أهدافها الصحيحة عن طريق رشقات من الكالسيوم داخل الخلايا التي تستكشف ما هو أمامك وترسل المعلومات مرة أخرى إلى الخلايا في نوع من شفرة مورس البيولوجية.

في ورقة بحثية نُشرت في عدد 9 مارس من مجلة Science ، أبلغ الباحثون عن اكتشافهم أن الإسقاطات الشبيهة بالأصابع على الخلايا العصبية النامية ، والمعروفة باسم filopodia ، تأخذ عينات من البيئة وتولد دفعات صغيرة من الكالسيوم في أطرافهم والتي ترسل المعلومات بطريقة على غرار راديو FM ، مما يمكّن الخلايا العصبية من توصيل الاتصالات المناسبة في الدماغ النامي والحبل الشوكي وأجزاء أخرى من جسم الحيوان.

يقول تيموثي إم. جوميز ، أستاذ مساعد في علم التشريح في كلية الطب بجامعة ويسكونسن التي ترأس البحث بينما كان زميلًا لما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو. "نظرًا لأن العديد من الأنواع الأخرى من الخلايا لديها هذه الإسقاطات الشبيهة بالأصابع ، فإننا نعتقد أن هذه الانفجارات القصيرة من الكالسيوم قد تكون آلية إشارات عالمية للخلايا المتحركة."

يقول نيكولاس سبيتزر ، أستاذ علم الأحياء في جامعة كاليفورنيا ، معلقًا على الآثار الأوسع: من الاكتشاف. "نريد أن نفهم كيفية تجميع الدماغ الطبيعي معًا ، حتى نتمكن من فهم الحالات التي لا يتم فيها تجميعه بشكل صحيح."

بالإضافة إلى جوميز وسبيتزر ، اللذين كانا يرأسان المختبر الذي تم إجراء البحث فيه ، كان هناك آخرون منخرطون في الاكتشاف هم مو مينج بو ، أستاذ علم الأحياء بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ، الآن في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي وإستواردو روبلز ، وهو طالب جامعي في جامعة كاليفورنيا. وهو الآن طالب دراسات عليا في جامعة ويسكونسن في ماديسون. تم دعم عمل الفريق من قبل المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية.

لقد عرف علماء البيولوجيا العصبية منذ فترة طويلة أن جزيئات معينة تؤثر في اتجاه نمو الخلايا العصبية. ولكن حتى الآن ، لم يكن لدى العلماء سوى القليل من القرائن حول كيفية إرسال أرجل الخيطية إشاراتهم إلى الأطراف المتحركة للخلايا العصبية ، والتي تسمى مخاريط النمو ، أو كيف يتحكمون في حركات الخلايا العصبية المتنامية.

عندما تنبت الإسقاطات الشبيهة بالإصبع لفيلوبوديا من مخاريط نموها ، فإنها تكتسح المنطقة أمامها بحثًا عن الجزيئات وغيرها من الإشارات الصادرة عن الخلايا المستهدفة. عندما توجه الخيطية مخاريط النمو إلى الخلايا المستهدفة ، تتشكل محاور طويلة ، والتي تنقل الإشارات الكيميائية بين الخلايا. في الجهاز العصبي الناضج ، تتحول مخاريط النمو إلى نقاط الاشتباك العصبي ، وهي وصلات الاتصال بين الخلايا العصبية.

يقول سبيتزر: "الحركة ، والتوجيه ، والتوجيه في الخلية العصبية المتنامية تتم جميعها بواسطة مخاريط النمو". "مخاريط النمو هي الرواد ، وتقود الطريق لنمو المحاور وراءها."

لإجراء دراستهم ، استخدم باحثو جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو الخلايا العصبية الشوكية من أجنة الضفادع ، والتي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة في المختبر وتنمو بسرعة. من خلال إدخال علامة الكالسيوم الفلورية في الخلايا ، والتي تم الاحتفاظ بها على قيد الحياة في أطباق المزرعة ، تمكن العلماء من تسجيل انفجارات الكالسيوم السريعة بكاميرا ملحقة بالمجهر عند أطراف أرجل الخيط أثناء انتقالهم إلى مخروط النمو داخل ثانيا.

تمكن الباحثون أيضًا من تحديد كيفية تأثير رشقات الكالسيوم على حركات مخاريط النمو. من خلال تعريض الخلايا لثماني بيئات كيميائية مختلفة في طبق الاستنبات ، بعضها أكثر ملاءمة لنمو الخلايا العصبية من غيرها ، اكتشفوا أن تواتر الانفجارات يختلف باختلاف أنواع وتركيزات المواد الكيميائية في أطباق المزرعة. ووجدوا أيضًا أن ترددات انفجار الكالسيوم تختلف باختلاف موضع مخاريط النمو وأرجل الخيط ، وأن رشقات الكالسيوم المنتجة تجريبياً على جانب واحد من مخروط النمو تسببت في إعادة توجيه نمو الخلايا العصبية. هذه الترددات المعدلة ، أو إشارات الاندفاع FM ، ترسل معلومات إلى أقماع النمو حول البيئة أمامك بطريقة مماثلة للمعلومات المرسلة على راديو FM.

يقول سبيتزر: "عندما يستشعرون بيئة مختلفة ، فإن اندفاعات الكالسيوم تحدث بتردد مختلف ، وهذا بدوره يؤثر على مخروط النمو الذي يتجه نحو أو بعيدًا عن إشارات جزيئية معينة تشكل روابطها". "تمامًا مثل أصابعنا على قرص FM في الراديو ، تغير هذه الإشارات قرص FM على مخروط النمو لإنتاج هذه الإشارات وثيقة الصلة."

جامعة كاليفورنيا سان دييغو 9500 جيلمان د. لا جولا ، كاليفورنيا 92093 (858) 534-2230
حقوق النشر © 2021 Regents of the University of California. كل الحقوق محفوظة.


إظهار / إخفاء الكلمات المراد معرفتها

الجهاز العصبي: يتكون نظام العضو من شبكة من الخلايا المتخصصة تسمى الخلايا العصبية التي تنسق تصرفات الحيوان وتنقل الإشارات من وإلى أجزاء مختلفة من الجسم. أكثر

عصبون: خلية خاصة هي جزء من الجهاز العصبي. تعمل الخلايا العصبية مع الخلايا الأخرى لتمرير الإشارات الكيميائية والكهربائية في جميع أنحاء الجسم. أكثر

كيف تعرف أن يدك تلمس شيئًا؟ كيف تعرف أن هناك شيئًا يلامس كتفك؟ كما تعلمت في A Nervous Journey ، فإن بعض الخلايا العصبية للجهاز العصبي تستشعر الأشياء في البيئة وترسل تلك الإشارات إلى الدماغ لتحليلها. يمكن لكل خلية عصبية إرسال إشارة واحدة فقط في كل مرة. إذا لامست نقطتان نفس الخلية العصبية ، فلا يزال بإمكانها إرسال إشارة واحدة فقط إلى الدماغ. هذا يعني أن دماغك سوف يشعر بشيء واحد فقط يلمسك ، حتى عندما يكون هناك شيئان.

بمعرفة هذا ، هل تعتقد أنك بحاجة إلى نفس عدد الأعصاب في كل جزء من جسمك؟ فكر في طرف إصبعك وذراعك وظهرك. في أي من هذه الأماكن قد تكون أعصابك أقرب لبعضها البعض؟ قم بعمل توقعاتك وانظر بنفسك في التجربة أدناه!


ما الخطأ الذي يمكن أن يحدث لجهازك العصبي؟

يمكن أن تؤثر العديد من المشكلات على جهازك العصبي ، بما في ذلك:

الإصابات التي تدمر الخلايا العصبية أو تقطع الأعصاب

انسداد أو تمزق الأوعية الدموية التي تغذي الجهاز العصبي مما يسبب سكتة دماغية

تلف الألياف العصبية من مرض السكري أو التصلب المتعدد

بمجرد أن تموت الخلايا العصبية في الدماغ أو الحبل الشوكي ، فإنها يمكن أن تنمو مرة أخرى. ومع ذلك ، يمكن أن تنمو الألياف العصبية في بعض الأحيان مرة أخرى إذا لم يتأذى جسم الخلية. قد يستغرق نمو الألياف العصبية شهورًا. يمكن للأطباء في بعض الأحيان خياطة الأعصاب الصغيرة معًا مرة أخرى وجعلها تعمل مرة أخرى. يمكن للأطباء إصلاح النخاع الشوكي أو الدماغ.


دور الحبل الشوكي في الاستجابة للألم

النخاع الشوكي عبارة عن مجموعة معقدة من حزم الأعصاب ، تنقل جميع أنواع الإشارات من وإلى الدماغ في أي وقت. إنه يشبه إلى حد كبير طريقًا سريعًا للنبضات الحسية والحركية. لكن النخاع الشوكي يقوم بأكثر من مجرد العمل كمركز للرسائل: يمكنه اتخاذ بعض القرارات الأساسية بمفرده. تسمى هذه "القرارات" ردود الفعل.

تعمل منطقة من الحبل الشوكي تسمى القرن الظهري كمحور للمعلومات ، وتوجه النبضات في نفس الوقت إلى الدماغ وتعود إلى أسفل النخاع الشوكي إلى منطقة الإصابة. لا يتعين على الدماغ إخبار قدمك بالابتعاد عن الصخرة لأن القرن الظهري أرسل بالفعل هذه الرسالة. إذا كان دماغك هو الرئيس التنفيذي للجسم ، فإن النخاع الشوكي هو الإدارة الوسطى.


إظهار / إخفاء الكلمات المراد معرفتها

إمكانات العمل: حدث كهربائي صغير وهو كيفية تمرير المعلومات من خلية عصبية إلى خلية عصبية.

زنزانة: لبنة صغيرة تحتوي على جميع المعلومات اللازمة لبقاء أي نبات أو حيوان. إنها أيضًا أصغر وحدة في الحياة. أكثر

عصبون: خلية خاصة هي جزء من الجهاز العصبي. تعمل الخلايا العصبية مع الخلايا الأخرى لتمرير الإشارات الكيميائية والكهربائية في جميع أنحاء الجسم. أكثر

تريليون: 1,000,000,000,000.

لنقم برحلة. ستكون سريعة ، لذا كن مستعدًا. إلى أين نحن ذاهبون؟ سنبدأ من رأسك وننتهي عند أصابع قدميك. قد لا تبدو رحلة طويلة ، لكنها ستكون سريعة. قد تكون أقصر وأسرع رحلة في حياتك. هل أنت جاهز؟ هيا نبدأ. تذبذب إصبع قدمك الكبير. حسنًا ، لقد انتهينا. قد تقول ، "هذا كل شيء؟" قلنا أنها ستكون رحلة سريعة!

لقد أرسلت للتو رسالة بإشارة كهربائية من دماغك إلى عضلات إصبع قدمك والبنغو! - يتحرك. ما مدى سرعة تحرك الإشارة؟ يمكن أن تتحرك الإشارات الكهربائية في جسمك بسرعة تصل إلى 150 مترًا في الثانية.

ما هي سرعة ذلك؟ حسنًا ، في مقدار الوقت الذي تستغرقه لقول "ميسيسيبي" ثلاث مرات ، يمكن أن يرسل العصب إشارة كهربائية بطول ملعب كرة القدم والعودة. هذا سريع! الآن بعد أن عرفت مدى السرعة التي يمكن أن ينتقل بها الدافع العصبي ، دعنا نلقي نظرة على النظام الذي يمثل الطريق السريع لهذه الإشارات الكهربائية.

يتكون جسم الإنسان من تريليونات من الخلايا الدقيقة. كل خلية صغيرة جدًا تحتاج إلى مجهر لرؤيتها. بشرتك ، شعرك ، عينيك - كلها مكونة من خلايا. تقوم أنواع مختلفة من الخلايا بوظائف مختلفة. خلايا العضلات تحرك جسمك. خلايا الجلد تحمي جسمك. نوع خاص من الخلايا ، الخلايا العصبية ، يسمح لعقلك بإرسال رسائل إلى كل جزء من جسمك.


الخلايا العصبية

يقوم باتريك بتدريس علم الأحياء AP لمدة 14 عامًا وهو الفائز بجوائز تعليمية متعددة.

الخلايا العصبية هي خلايا الجهاز العصبي التي ترسل إشارات. تصنف الخلايا العصبية حسب الوظيفة (الحسية ، الحركية أو الخلايا العصبية الداخلية) ، حسب التركيب (متعدد الأقطاب ، ثنائي القطب أو أحادي القطب) وبواسطة الاتصال العصبي (الجهد الفعال أو الناقل العصبي).

يستخدم الجهاز العصبي نوعين مختلفين من الخلايا أحدهما يسمى الخلايا الدبقية وتلك هي تلك التي تساعد في دعم الخلايا الأخرى والحفاظ عليها ، وتلك الخلايا الأخرى هي الخلايا العصبية التي تعتبر خلايا أساسية تمامًا للجهاز العصبي وما الذي يصنعها تختلف عن الخلايا الدبقية ، فهي متخصصة في إرسال الإشارات. أظهر عدد قليل من الخلايا الدبقية القدرة على القيام ببعض الرسائل ذهابًا وإيابًا ولكننا نركز على الخلايا العصبية كخلايا معنية بالتواصل. الآن هناك طريقتان يمكنك من خلالها تصنيفهم. واحد حسب الوظيفة ، ماذا يفعلون؟ الخلايا العصبية الحسية ، هي تلك التي تلتقط معلومات عن الجهاز العصبي من الحواس وترسل إشارات إلى الجهاز العصبي المركزي ، أي إرسالها إلى الدماغ أو النخاع الشوكي. الخلايا العصبية الحركية هي التي تنفذ الأوامر بإرسال المعلومات أو الإشارات من الدماغ والحبل الشوكي إلى باقي أجزاء الجسم ، لذا فإن الخلايا العصبية الحركية هي التي ترسل الإشارة إلى العضلة وتقول: عصبون ينزل إلى غدة ويقول & quot؛ إفراز هرمون. & quot

الخلايا العصبية الداخلية هي تلك التي تجمع تلك الإشارات التي تأتي من الخلايا العصبية الحسية ثم تقرر ما إذا كانت سترسل الإشارات عن طريق الخلايا العصبية الحركية أم لا ، بحيث تكون موجودة في الجهاز العصبي المركزي ولن تجد الخلايا العصبية الداخلية في الخارج. في الجهاز العصبي المحيطي.

الآن يمكنك تحديد الخلايا العصبية من الناحية الهيكلية بناءً على ما تبدو عليه؟ يُطلق على بعضها اسم متعدد الأقطاب لأن لديهم الكثير من تجميع الألياف باستخدام ألياف واحدة مرسلة للخارج ، وتسمى هذه الألياف المجمعة التشعبات ، ويُطلق على الألياف المرسلة اسم محوار I & # 39ll الذي دخل إلى هذا العمق أكثر قليلاً للحظات. ثنائي القطب يحتوي على ألياف واحدة تعمل بمثابة ألياف تغصنة تعمل كمحور عصبي. الآن قد تتفرع هذه الألياف هنا وهناك ولكن هناك تغصن واحد يأتي في نهاية المطاف محوارًا واحدًا يخرج مع القطبين. أحادي القطب لديك جسم الخلية الرئيسي جالسًا جانباً لأن لديك التغصنات التي تجمع المعلومات ولا يتخذ جسم الخلية أي قرارات بشأن إرسال الإشارة أو عدم إرسالها فقط عبر المحور العصبي.

الآن دعنا نلقي نظرة على هذا المخطط هنا وركز على تشريح الخلايا العصبية ، لذا إذا فكرت مرة أخرى هنا & # 39s هذا متعدد الأقطاب أو ثنائي القطب أو أحادي القطب جيدًا! هناك محور عصبي هنا هو التشعبات التي يوجد بها الكثير من هذه التشعبات وهذا متعدد الأقطاب ، لذا يكون لديك جسم الخلية الرئيسي وهو المكان الذي تجد فيه النواة وهذا هو المكان الذي لديك فيه آلة الخلية الأساسية أو لديك الغالبية العظمى من الشبكة الإندوبلازمية وكل تلك الأشياء الأخرى الموجودة هناك والتغصنات هي هنا التشعبات هي أجزاء من الخلايا العصبية التي تتجمع في الإشارات التي تشبه آذان العصبون ، أليس كذلك؟ يأخذون البيانات ، حيث أن جسم الخلية هو المكان الذي تحصل فيه على الكثير من معالجة تلك البيانات التي تجمعها في مجموعة من الإشارات من جميع التشعبات ثم يقول جسم الخلية hmm نعم سنرسل الإشارة تمامًا مثل أذنيك لجمع البيانات دماغك قررت أن أرسل المعلومات ولكي أفعل ذلك تستخدم فمك. تستخدم الخلية العصبية هذا المحور الطويل هنا. الآن ترى أن هذه الأشياء تسمى خلايا شوان ملفوفة حول هذا المحور. تمتلئ خلايا شوان بهذا النوع من الدهون يسمى المايلين وكل خلية شوان المسماة على اسم الطبيب شوان التي أفترض أنها تلتف حول ذلك وتشكل غمد المايلين ، المايلين هو نوع من الدهون وما يفعله هذا يسرع بشكل كبير إرسال إشارات كهربائية تسمى `` جهد الفعل '' لأنها تسير على طول الخلايا العصبية. الآن بين كل خلية من خلايا schwann ، لديك هذه العقد التي تسمى عقد ranvier الآن بعد أن أصبحت الفرنسية ليست عقدًا أو & quotranvier & quot it & # 39s & quotrahn-ve-a & quot لذا ستأتي إشارة فعلية أو إشارة عصبية على طول التغصنات ثم سيقول جسم الخلية نعم ترسل منذ فترة طويلة وبعد ذلك على طول. يميل هذا الإجراء إلى الانتقال على طول الأغشية ، لكن يمكنهم القفز من عقدة إلى عقدة إلى عقدة عندما يصلون إلى نهاية المحور المحوري الذي يُطلق عليه اسم المحطة المحورية ، ثم يتعين عليه استخدام وسيلة اتصال أخرى لإرسال إشاراتها إلى الخلية التالية.

الآن ، في الواقع أريد أن أوضح بإيجاز أن هذا الاتصال العصبوني يمكن أن يكون في شكل جهد فعل أو في شكل ناقل عصبي. يتم استخدام جهد الفعل على طول سطح خلية عصبية واحدة لأنها تنتقل على طول غشاءها وهي عبارة عن تسلسل داخل وخارج أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في كل منطقة إقليمية من غشاء العصبون ولأن خلية عصبية واحدة لا تشترك في الغشاء مع جاره ، ولهذا السبب لا يمكنه استخدام إمكانات الفعل للتواصل مع الخلية التالية بدلاً من ذلك ، يجب عليه إطلاق المادة الكيميائية في هذا الاتصال بين خلية عصبية واحدة والخلايا العصبية التالية أو خلية عصبية والخلية المصابة بها مثل العضلات أو هذه النواقل العصبية هي إشارات كيميائية. دعونا نلقي نظرة ونرى كيف تعمل ، لذلك لدينا هنا خلية عصبية واحدة وخلايا عصبية متعددة الأقطاب هنا ، وهي خلية عصبية أخرى متعددة الأقطاب ، يجب أن تكون في مكان ما في الدماغ أو النخاع الشوكي نظرًا لأن لدينا كل هذه الخلايا العصبية متعددة الأقطاب تتواصل مع بعضها البعض ومع الكود البريدية المحتملة للعمل على طول هذا المحور هنا حتى تصل إلى هنا ، هذه عبارة عن وصلة بين خلية عصبية والخلية المستهدفة. ما يحدث هو أن لديك أكياسًا من المواد الكيميائية تسمى الناقلات العصبية ، وبعض الأمثلة على ذلك سيكون الدوبامين أو الأسيتيل كولين وعندما يعيد جهد الفعل النهاية هنا يتسبب في اندماج هذه الأكياس مع الغشاء الخارجي وإلقاء المادة الكيميائية على الخلايا العصبية المستقبلة. بروتينات المستقبل التي لها الشكل المناسب لتناسب هذا الناقل العصبي المعين. كملاحظة جانبية ، يمكن للكثير من المواد الكيميائية أن تتصرف مثل هذه الناقلات العصبية ، الكافيين على سبيل المثال لا يعمل مثل هذه الناقلات العصبية ولكنه يمنع مستقبل ناقل عصبي يسمى amp بطريقة تضيف الأدينين وكيف تكتشف ما إذا كان أم لا أنت متعب من منع الإشارة إلى أن عقلك يقول & quot ؛ يجب أن أكون الآن متعبًا & quot ؛ وهذا هو السبب في أن الكافيين يساعد في إيقاظك. المواد الكيميائية الأخرى مثل الكوكايين تمنع القدرة على التخلص من الناقل العصبي وهذا هو السبب الذي يجعل الكوكايين يسبب هذه المستويات العالية والغريبة من الإشارات في دماغك التي تسبب ارتفاع نسبة الكوكايين الكيميائية ، لذلك هذا هو أحد الأسباب التي تجعلك طيبًا. الحذر من بعض المواد الكيميائية التي قد تستخدمها لأنك تتدخل في الاتصال الطبيعي بين الخلايا العصبية في دماغك والتي يمكن أن تتداخل مع جميع أنواع الأشياء الأخرى التي تحدث في جسمك.


دكتور بيتر هولنبيك

(علم الأعصاب) نقل العضيات داخل الخلايا في الخلايا العصبية.

الخلايا العصبية هي أطول الخلايا في الجسم: يمكن أن تقارب أبعادها النسبية تلك الموجودة في خرطوم قطره بوصة واحدة وطول آلاف الأقدام. يسمح هذا للخلايا العصبية الفردية بنقل الرسائل بسرعة في الجهاز العصبي ، ولكنه يتطلب أيضًا نقل مصادر الطاقة والمواد الخام التي يحتاجونها عبر مسافات شاسعة. في مختبري ، نعمل على تحديد كيفية قيام الخلايا العصبية بإنجاز وتنسيق هذه الحركة بعيدة المدى ، وكيف تنحرف العملية في الأمراض التنكسية العصبية. نحن مهتمون بشكل خاص بكيفية نقل الخلايا العصبية وإعادة توزيع الميتوكوندريا ، وهي العضية التي تعد المصدر الرئيسي للطاقة الكيميائية في الخلية ، على مسافات طويلة. لمراقبة الخلايا العصبية وتشويشها مباشرة ، نقوم بإزالتها من الجهاز العصبي للكتاكيت أو أجنة ذبابة الفاكهة وحثها على النمو في طبق الزرع ، حيث يمكننا دراسة استجاباتها لأحداث جزيئية محددة باستخدام الفحص المجهري الضوئي المعزز بالكمبيوتر. نقيس أيضًا الأحداث في المحاور العصبية مباشرة في يرقات ذبابة الفاكهة الحية. باستخدام هذه الأساليب ، اكتسبنا نظرة ثاقبة حول كيفية تحريك الميتوكوندريا ، وكيف تستخدم الخلية الإشارات الجزيئية لإرسالها إلى الجزء الأيمن من المحور العصبي في الوقت المناسب ، وكذلك كيفية تنظيم نشاطها وتكرارها عبر الوقت والمسافة. .

خارج مختبري ، أخدم جمعية توريت الأمريكية كمستشار علمي ومتحدث عام.

تعليم

دكتوراه ، كاليفورنيا ، بيركلي ، 1984

موظفو المختبر الحاليون:

مساعد باحث: دوريس كيملر

طلاب الدراسات العليا: هيون سونغ ، بين تشاو لياو

الطلاب الجامعيين: معاذ عارف ، أليكس ليو ، لورين تانداريش ، كيني نغوين

الجوائز

جائزة تشارلز بي مورفي للتعليم الجامعي المتميز ، جامعة بوردو ، 2013

جائزة توجيه طلاب الدراسات العليا في العلوم البيولوجية ، 2011-12

تنويه مع مرتبة الشرف ، أفضل مدرس في جوائز كلية العلوم ، 2011

جائزة Purdue Seeds of Success للفوز بمنح بحثية تزيد عن 1،000،000 دولار أمريكي في عام 2010

جائزة أفضل مدرس في كلية العلوم ، 2008

تم تسميته بأكاديمية التدريس بجامعة بوردو ، 2007

جائزة أفضل عشرة مدرسين في كلية العلوم ، 2005 ، 2006 ، 2007

جائزة Purdue Seeds of Success للفوز بمنح بحثية تزيد عن 1،000،000 دولار أمريكي في عام 2004

جائزة تشيسكون للتعليم الجامعي ، 2004

منح

المعاهد الوطنية للصحة- استجابة الميتوكوندريا لعدوى الليجيونيلا من البلاعم R21 AI117205-01


أسطورة مستقبلات الألم

هذا وقت ممتع في مهنة التدليك ، مع البحث الذي يلقي ضوءًا جديدًا على جوانب مختلفة من عملنا. الألم هو السبب الأكثر شيوعًا وراء رغبة الناس في الحصول على رعاية معالج بالتدليك ، وكلما فهمنا أكثر عن الألم ، كان بإمكاننا المشاركة بشكل أفضل في حل شامل لمعالجته. أحد أسباب سوء الفهم الرئيسية لعدد من استراتيجيات العلاج هو دور مستقبلات الألم (التي يسميها كثيرون مستقبلات الألم).

لقد تعلم الكثير منا في مهن الرعاية الصحية اليوم تفسيرًا فسيولوجيًا بسيطًا نسبيًا وميكانيكي بالتأكيد لكيفية إدراك الألم وانتقاله في الجسم. يعود هذا النموذج في الواقع إلى زمن الفيلسوف رينيه ديكارت في القرن السابع عشر. استمرت فلسفة ديكارت في تشكيل الأساس الفلسفي لمنظورنا عن الجسد. عندما تسمع مصطلح "ديكارت" ، فيما يتعلق بالأفكار الرياضية أو العلمية ، فهذا يعني إلى حد ما أنه يتبع تأثير ديكارت.

لقد تطور فهمنا لانتقال الألم ، بالطبع ، منذ زمن ديكارت ، ولكن هناك قدرًا كبيرًا من التشابه بين أفكاره الأصلية وأفكار تدريبنا الأخير. ومع ذلك ، فإن الكثير من فلسفة "الجسد كآلة" - أي النظرة الآلية للجسد - لا تزال مستمرة. اقترح ديكارت أنه عندما يكون هناك منبه ضار ، مثل الاقتراب الشديد من النار ، ينتقل منبه الألم من نقطة الاتصال على طول مسار ألياف الألم إلى الدماغ (الصورة 1). بناءً على هذه الفكرة ، تضمنت الأساليب السائدة لإدارة الألم محاولة منع ألياف الألم قبل وصولها إلى الدماغ. استمرت هذه الفكرة في التأثير على إدارة الألم الحديثة إلى حد كبير.

الصورة 1: الرسم من ديكارت يشير إلى مسارات الألم

قام علم الأعصاب الحديث بتعديل هذه الأفكار ، لكن لا يزال الكثيرون يدرسون أن الجسم لديه مستقبلات للألم والتي بمجرد تحفيزها ، ترسل إشارة ألم إلى الدماغ. ومع ذلك ، لا توجد في الواقع "مستقبلات للألم" إذا جاز التعبير. ولكن ، قبل أن ندخل في التفاصيل الدقيقة لكيفية عمل تفسير الألم فعليًا ، دعنا نستكشف مثالًا بسيطًا لمعرفة سبب عدم نجاح هذه الفكرة.

إذا كنت تعبر الشارع في حي هادئ خالٍ من حركة المرور وفجأة التواء كاحلك أثناء وجودك في منتصف الطريق ، فهناك فرصة جيدة لأن تشعر بالألم على الفور ثم تنحرف بهدوء على جانب الطريق. ومع ذلك ، إذا كنت تعبر شارعًا مزدحمًا للغاية عندما لويت كاحلك ولاحظت أيضًا حافلة كبيرة تضغط عليك ، فسيكون رد فعلك مختلفًا تمامًا. على الأرجح ستهرع إلى بر الأمان على جانب الطريق أولاً. عندها فقط ستبدأ في الشعور بألم في كاحلك. إذا كانت هناك مستقبلات للألم في كاحلك ، فإنها سترسل إشارات ألم إلى الدماغ على الفور في كلتا الحالتين. في المثال الثاني ، ربما منعك ألم الكاحل من التركيز على مهمة البقاء الأكثر أهمية في الوقت الحالي - الابتعاد عن طريق الحافلة القادمة!

نحن ندرك الآن أن الألم أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يعتقد سابقًا. تتضمن إشارات الألم المستقبلات الحسية المتصلة بالألياف العصبية التي تذهب إلى الدماغ. تسمى المستقبلات الحسية المسؤولة عن إرسال معلومات حول المنبه الضار ، مثل التواء كاحلك ، مستقبلات الألم. هم حساسون للمنبهات الكيميائية والميكانيكية والحرارية. لكن لا يشعر بالألم حتى يتلقى الدماغ تلك الإشارات ويفسر المدخلات على أنها ألم. يحدث هذا النشاط على الفور ولا يخضع للتحكم الواعي.

من المفيد التفكير في الألم على أنه إنذار يصدر عن أجسامنا ، تمامًا مثل نظام الإنذار الذي قد يحمي المنزل. تكتشف أجهزة الاستشعار المتعددة في جميع أنحاء المنزل الحركة أو الصوت ويحدد النظام أي منها ثانوي (مثل ورقة تسقط أمام الباب) وأي منها مهم (شخص ما يقتحم المنزل). لا تنطلق إشارة الإنذار مع كل تغيير في المستشعر ، فقط مع الإشارات التي تدل على وجود تهديد محتمل. تمامًا مثل نظام الإنذار هذا لمنزلك ، ترسل مستقبلات الألم العديد من الإشارات إلى الدماغ ولكن التنبيه (الألم) لا يتم تشغيله حتى تتم معالجة هذه المعلومات ويتم تحديد وجود تهديد كبير.

لذلك ، نتحدث الآن عن الألم باعتباره ناتجًا عن الدماغ وليس "إشارة ألم" تأتي من المحيط وتنتقل إلى الدماغ. إنه يشبه إلى حد كبير الحواس الأخرى التي لدينا. بالنسبة لسمعنا ، تلتقط طبلة الأذن الموجات الصوتية ، لكن لا يُنظر إليها على أنها صوت يمكن التعرف عليه حتى ينظم الدماغ المعلومات الواردة من المستقبلات الحسية في أذننا. لا ينبغي الخلط بين فكرة أن الألم ناتج من الدماغ وبين التصريحات الرافضة التي غالبًا ما تُعطى للمرضى الذين لا يزال ألمهم لغزًا لمقدم الرعاية الصحية. في بعض الحالات عندما لا يتمكن أخصائي الرعاية الصحية من تحديد سبب بيولوجي واضح للألم ، قد يتم إخبار المريض أو العميل أن الألم نفسي جسدي أو "كله في رأسهم". هذا ليس ما يعنيه القول إن الألم ناتج من الدماغ.

يمكن أن يأتي الألم من العديد من العوامل والألم بدون تلف واضح في الأنسجة يكون حقيقيًا تمامًا مثل الألم الذي يشعر به الشخص الذي يعاني من إصابة ملحوظة. من الشائع العثور على الأشخاص الذين يعانون من تلف بسيط جدًا في الأنسجة أو لا يعانون من تلف واضح ولكن لديهم قدر كبير من الألم. على العكس من ذلك ، من السهل أيضًا العثور على الأشخاص الذين يعانون من تلف كبير في الأنسجة ، ولكن لا يوجد ألم (أو ألم يأتي في وقت متأخر كثيرًا عن إهانة الأنسجة الأولية). تشمل الأمثلة الرياضيين أو الجنود ذوي القدرة التنافسية العالية حيث أصيب الأفراد بجروح خطيرة لكنهم لم يشعروا بالألم لأن هناك شيئًا أكثر أهمية كان يركز عليه الدماغ (الفوز بالمنافسة في المثال الرياضي ، أو البقاء على قيد الحياة في حالة الإصابة في ساحة المعركة). ينتج عن كلتا الحالتين لغزًا سريريًا يصعب تفسيره باستخدام النموذج الديكارتي السابق لمستقبلات الألم الذي يرسل إشارات الألم من المحيط إلى الدماغ. إذن كيف تعمل إشارات الألم في الواقع؟

لفهم كيفية إنتاج الأحاسيس بشكل كامل ، من المفيد مراجعة بعض المبادئ الأساسية لتشريح الأعصاب. لا يتم تعليم جميع المعالجين بالتدليك هذه التفاصيل حول الجهاز العصبي في تدريبهم الأساسي ، لذا فهذه فرصة رائعة لصقل فهمك لهذه المفاهيم.

تصنف الألياف العصبية حسب قطرها. هناك 4 أنواع أساسية من الأعصاب تلعب دورًا رئيسيًا في تجربتنا للألم. تم تسميتها بأحرف من الأبجدية بالإضافة إلى الأبجدية اليونانية. هذه الأنواع الأربعة الأساسية من الألياف العصبية وخصائصها الرئيسية موضحة في الإطار 1

اسم نوع الألياف نقي المسؤولية الرئيسية
Aα (ألفا) نعم استقبال الحس العميق: المغزل العضلي وعضو وتر الجولجي
Aβ (تجريبي) نعم استقبال ميكانيكي
Aδ (دلتا) رقيقة المايلين نهايات عصبية مجانية ومستقبلات للألم باللمس والضغط ومستقبلات باردة
ج غير الميالين مستقبلات الألم ومستقبلات الدفء

عندما تكون الألياف العصبية مليئة بالميلين ، فهذا يعني أنها مغطاة بغمد المايلين (الصورة 2). يساعد غمد المايلين النبضات العصبية على الانتقال بطول العصب بمعدل أسرع بكثير. يلعب معدل إرسال الإشارات دورًا مهمًا في إدراك الألم وأيضًا في كيفية تضخيم هذا الإحساس أو تقليله.

صورة 2: غمد الميالين المحيط بألياف عصبية
الصورة مجاملة من ويكيبيديا

الأعصاب التي تحمل إشارات مسبب للألم هي في المقام الأول ألياف Aδ و C ، على الرغم من وجود بعض الدلائل على أن مدخلات مسبب للألم يمكن أن تنتقل على طول ألياف Aβ في بعض الحالات. غالبًا عندما تتعرض لإصابة حادة ، تشعر أولاً بألم حاد ومفاجئ أولاً يليه ألم مؤلم أكثر ثباتًا بعد ذلك. يأتي الألم الشديد والحاد في الغالب من إشارات ألياف Aδ التي تصل إلى الدماغ قبل الإشارات الأبطأ غير المسبب للألم غير النخاعية من ألياف C. الألياف C هي المسؤولة عن الألم الكامن الخفيف الذي يأتي بعد الألم الفوري من الإصابة. هناك أيضًا مؤشر على أن إشارات مستقبلات الألم من الألياف C هي المسؤولة بشكل أساسي عن العديد من شكاوى الألم المزمن التي تستمر لفترات طويلة من الزمن. 1

في عام 1965 ، نشر باحثان ، رونالد ميلزاك وباتريك وول ، ورقة توضح نظرية جديدة لتعديل الألم شددت على دور موسع للجهاز العصبي المركزي وأزلت التأكيد على فكرة مستقبلات الألم في الأطراف والفكرة التي يرسلونها. إشارات الألم إلى الدماغ. أصبحت هذه النظرية تُعرف باسم نظرية البوابة من الالم. بينما تم تعديله من العرض الأصلي ، لا يزال هناك دليل قوي يدعم فكرة أن إرسال الإشارات وتجربة الألم يمكن تعديلها بالطريقة التي وصفوها بها في الأصل. دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل ذلك.

يتم إرسال إشارات مسبب للألم من المستقبلات الحسية المتخصصة في محيط الجسم. بمجرد تنشيط تلك المستقبلات الحسية ، فإنها ترسل رسالة بشكل أساسي على طول ألياف Aδ و C. لكن الجسم يحصل أيضًا على معلومات حسية من مستقبلات أخرى في وقت واحد. إشارات التحسس العميق حول موضع الجسم في الفضاء والإشارات حول موضع المفصل من المستقبلات الميكانيكية تنتقل على الألياف العصبية Aα و Aβ الأسرع بكثير. يصلون إلى "محطات المعالجة" في الحبل الشوكي والجهاز العصبي المركزي بشكل أسرع من الإشارات المسببة للألم التي تنتقل على ألياف Aδ و C (الصورة 3).

صورة 3: تمثيل تخطيطي لنظرية البوابة
حقوق نشر الصورة Mediclip (1998) Williams & amp Wilkins. كل الحقوق محفوظة.

تقترح نظرية البوابة أن هناك "بوابة" عصبية (ليست بوابة ميكانيكية حقًا ، ولكنها بوابة مجازية) في الحبل الشوكي تنغلق للحد من كمية المعلومات التي يتم إرسالها إلى الدماغ للمعالجة. عندما تصل إشارات التحفيز التحسسي إلى البوابة أولاً ، تغلق البوابة إلى إشارات مسبب للألم بطيئة الحركة. مع مرور عدد أقل من إشارات مسبب للألم ، هناك انخفاض في الإحساس بالألم. إن فائدة المستقبلات الميكانيكية والمستقبلات الحركية التي تفوق الإشارات المسببة للألم تعني أن أهم المحفزات يدركها الدماغ أولاً ، كما هو الحال في مثال الشخص المصاب بالتواء الكاحل وهو يركض إلى الرصيف لتجنب الحافلة. تشرح هذه الآلية أيضًا سبب تقليل فرك منطقة مؤلمة من الجسم من الألم الذي يحدث في تلك اللحظة.

يجب أن يلاحظ المعالجون بالتدليك أن بعض الآثار الإيجابية للتدليك المتعلقة بإدارة الألم قد تُعزى إلى الآليات التي وصفتها نظرية البوابة. لا يزال يتعين علينا البحث في هذا الأمر بشكل كامل ، ولكن بعض التقنيات مثل طرق المشاركة النشطة حيث يوجد تدليك متزامن مع مشاركة عضلية متحدة المركز أو غريبة الأطوار قد تستفيد من عملية بوابة الألم. من المحتمل أن المعلومات التحسسية القادمة من تقنية التدليك جنبًا إلى جنب مع حركة المفاصل وتقلص العضلات تغلق البوابة على إشارات مسبب للألم وبالتالي تقلل الألم.

يلقي فهمنا الحالي لنقل إشارات الألم أيضًا بعض الضوء المثير للاهتمام على تجارب الألم التي يقدمها عملاؤنا إلينا. عندما تصل إشارات مسبب للألم إلى الجهاز العصبي المركزي فإنها تنتقل عبر الحبل الشوكي ثم تصعد عبر الأجزاء السفلية والمتوسطة والعليا من الدماغ حتى تتم معالجتها بالكامل. أثناء انتقالها عبر هذه الأقسام المختلفة ، يمكن تغيير شدة الإشارات. يمكن أن تتسبب عوامل مختلفة في تضخيم إشارات الألم وهذا ما يسمى تصاعدي التيسير. Think of it as ‘turning up the volume’ on the nociceptive signals that are arriving. Ascending facilitation can create two characteristic clinical experiences hyperalgesia و خيفي. Hyperalgesia is when something is much more painful than it ordinarily should be. Allodynia is when something is painful that shouldn’t be (like when a client reports that gently stroking the skin is painful). Obviously our goals of pain treatment are to decrease any ascending facilitation that may be occurring.

There is a corresponding process that ‘turns down the volume’ on nociceptive signals and is very helpful for decreasing the client’s pain experience. When various pleasurable sensations (like massage) are experienced, the upper portions of the brain can send signals to the lower sections and block a certain amount of nociceptive input, decreasing the person’s sensations of pain. هذه العملية تسمى descending inhibition (or descending modulation). There is some research that now suggests this may be one of the most important benefits of massage when it comes to pain management. 2

There are fascinating new developments in our understanding of how pain is experienced and the various strategies we can use to help manage our client’s pain. The more we understand about the pain process, the better we will be at adapting our massage treatment to take the best advantage of how pain transmission occurs in the body. In upcoming installments we will further explore some of these important concepts about how to use this new research to best help our clients.


شروط البيولوجيا ذات الصلة

  • منديل – An organized group of cells that carries out a certain function.
  • الجهاز العصبي – The organ system responsible for controlling and coordinating body movements and functions.
  • إمكانات العمل – A sudden rise and fall in the electrical membrane potential of a neuron that leads to a signal being transmitted to other neurons or the target body organ.
  • تشابك عصبى – A small gap between two nerve cells that neurotransmitters travel across.

1. Which is NOT a type of neuroglia?
أ. Astrocyte
ب. Oligodendrocyte
ج. Schwann cell
د. All of the above are neuroglia

2. What is the function of astrocytes?
أ. Forming the myelin sheath around the axons of certain neurons in the PNS
ب. Phagocytizing pathogens
ج. Providing nutrients, maintaining ion balance, getting rid of excess neurotransmitters
د. Forming cerebrospinal fluid and helping it circulate

3. Sensory, or afferent, neurons send information from the ___ to the ___.
أ. CNS PNS
ب. PNS CNS
ج. axon dendrites
د. motor neurons interneurons