כשבוחנים את האנטומיה של מערכת העצבים אפשר לזהות בה מבנים רבים, שלכל אחד מהם כמה תפקודים. עם זאת, בין החלקים השונים יש חפיפה תפקודית מסוימת וקיימת תקשורת מתמדת בין אזורי המוח השונים.

לעתים קרובות מדמים את מערכת העצבים ל"מחשב" של גוף האדם, אך גם נוטים לחשוב שהמאפיינים של כל תאי העצב שמרכיבים אותו זהים ואחידים זה לזה. למעשה, בדומה למחשב, שמשתמש באמצעי קלט, עיבוד, ופלט, גם במערכת העצבים יש תאי עצב מתמחים שאחראים לטפל בהבטים השונים של המידע העובר במוח. תאים מסוימים אחראים לקלוט מידע ואחרים מעבירים אותו, מעבדים אותו או מוציאים לפועל תגובות למידע שהתקבל.

רוצים ללמוד עוד על מערכת העצבים? בואו לשמוע על מחקרים חדשניים בתחום, בסדרת הרצאות במכון דוידסון

הסרטון שלפנינו מציג את התפקידים השונים של תאי העצב ואת האופן שבו האות החשמלי מועבר בהם. הסבר מפורט על אופן יצירתו של האות החשמלי והעברתו בעצבים תמצאו בכתבה "אנטומיה של המוח: האות העצבי".

ההרצאה הועברה בידי אליוט קריין במסגרת פרויקט TedEd

בסרטון צוין שאף על פי שלתאי עצב שונים יש תפקודים שונים, ה"חומרה" בתוך התאים דומה מאוד – כלומר האופן שבו האות החשמלי מועבר אינו קשור לתפקידו של העצב הספציפי. בפועל יש הבדלים דקים בין סוגי התאים השונים, שגורמים לכך שלכל סוג של תא יהיו תכונות חשמליות ייחודיות.

הבדל מרכזי אחד בין התאים הוא המהירות שבה הם מעבירים את האות החשמלי. שני גורמים משפיעים על מהירות ההעברה: קוטר האקסון (השלוחה הארוכה של התא), ועטיפת המיאלין. מיאלין הוא חומר מבודד שעוטף חלק מהאקסונים, בדומה לציפוי הפלסטיק שמגן על כבלי החשמל בבית. הבידוד שהוא מספק מאפשר לאות החשמלי לנוע מהר יותר בתא עד ליעדו.

הגורם השני שמשפיע על מהירות ההעברה הוא גודל האקסון – ככל שהוא גדול יותר כך האות נע מהר יותר. למעשה, כדי שהמידע יעבור כמה שיותר מהר היינו רוצים תיאורטית שהנוירונים יהיו כמה שיותר גדולים. אבל נוירונים גדולים תופסים הרבה מקום, כך שאם נכפיל את גודל הנוירונים נוכל להכניס רק מחצית מאותה כמות שלהם בנפח הגולגולת שלנו. עטיפת המיאלין מאפשרת העברה מהירה של האות העצבי גם בתאים קטנים יחסית, כך שאפשר לדחוס רבים מהם בנפח קטן יחסית.

כאמור, הנוירונים לא רק מעבירים מידע מהאחד לשני אלא גם פועלים כמוציאים לפועל של מידע המגיע מהמוח. האות המועבר בתאים עשוי להניע את איברי הגוף כשהוא מגיע לצומת עצב-שריר, להוריד או להגביר את קצב הלב או את פעילות מערכת העיכול או לגרום לגלגל העין לנוע כדי שנוכל להתבונן לכיוון מסוים.

תאי העצב הם גם יחידות העיבוד של המוח. יש במוח אזורים צפופים שנקראים "גרעינים", שבהם נמצאים תאי עצב רבים שתפקידם לקבל מידע חושי, לעבד אותו ולהעביר הלאה את ההחלטות הדרושות בתגובה להם.

בסרטון הוצג הצומת שבין שני תאי עצב, שנקרא סינפסה. לפני כ-120 שנה, כשהתחילו לבחון את מבנה מערכת העצבים ברמת התאים המרכיבים אותה, התעורר ויכוח בין שניים מהמומחים הראשונים בתחום – קמילו גולג'י וסנטיאגו ראמון קחאל. גולג'י טען שמערכת העצבים רציפה, בדומה למערכת הדם, ואילו קחאל טען שהיא מורכבת מיחידות בודדות שאינן באות במגע ישיר זו עם זו. במחזור הדם, לדוגמה, אם נכניס כדור קטנטן לאחד הוורידים הוא ינוע במערכת כולה ויוכל להגיע לכל מקום שהדם זורם בו. לעומת זאת, במערכת בדידה אין רציפות בין החלקים, על כן הכדור "ייתקע" באזור שאליו הוכנס בתחילה ולא יוכל להמשיך הלאה.

אחרי ויכוח שנמשך שנים התברר שקחאל צדק ושמערכת העצבים אכן בדידה. המרווח בין שני תאי עצב, שמאפשר את התקשורת בין התאים הבדידים, זכה לשם היווני סינפסה, שפירושו "לחבר יחדיו".

 עידו קמינסקי
מאסטרנט, המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
 

2 תגובות

  • ישראל

    איך מגלים את הדברים הללו?

    ממש מרתק הנושא הזה.רציתי לדעת,איך מגלים למשל שזו מערכת בדידה ובדיוק אלו יונים יש בתוך העצב ואלו נוירוטרנסמיטרים מועברים בסינפסות?יש ממש מיקרוסקופ שיכול להגיע לרמות האלה?נראה לי שלא..אז אשמח להסבר אם מישהו יודע.

  • עידו קמינסקי

    תשובה

    הטענה כי מערכת העצבים היא בדידה הועלתה לראשונה על ידי קחאל. הוא עשה שימוש בשיטת צביעה המסמנת חלק מתאי העצב, וטענתו התבססה בעיקר על המראה המרחבי שלהם. שנים לאחר מכן נעשו ניסויים בהם הוזרקו חומרי צבע לאחד התאים וניתן היה לראות כי הם אינם מגיעים לתאים הסמוכים אליו.

    בשיטות מיקרוסקופיה הקיימות כיום ניתן לראות את המרווח בין שני תאי עצב סמוכים (הסינפסה) ישירות. למעשה מיקרוסקופ אלקטרונים מספק תמונות ברזולוציה כה טובה, עד כי ניתן אף לראות בקצה האקסונים את הבועיות המכילות נוירוטרנסמיטורים.

    היום קל יחסית לבדוק מהו הרכבה של כל תמיסה, ובזאת גם התמיסות התוך תאיות והחוץ תאיות, למשל בעמצעות Mass Spectrometry. מובן כי כאשר ניסויים אלו בוצעו לראשונה כלי זה לא היה קיים, ועל מנת לגלות את הרכבן של תמיסות נעשה שימוש בכלים מעולם הכימיה. נוירוטרנסמיטורים לא בודדו בבת אחת, אלא אחד אחרי השני. תחילה התגלה הנוירוטרנסמיטור אצטילכולין (בניסוי עליו ניתן לקרוא כאן) ובודד, ואחרי בזה אחר זה בודדו נוירוטרנסמיטורים נוספים מתאי עצב שונים. היום כאשר רוצים לברר איזה נוירוטנסמיטור מכיל תא עצב, עושים שימוש בנוגדנים המזהים את האנזימים המייצרים את אותו נוירוטרנסמיטור. בתא עצב המכיל דופאמין יהיו אנזימים המייצרים דופאמין, ובתא עצב המכיל סרוטונין אנזימים המייצרים סרוטונין - כך שלמעשה אין היום צורך לבדוק ישירות מה החומר המופרש, אלא רק מהו המסלול האנזימטי הקיים בתא.

    בסדרת ניסויים אותם ביצעו זוג החוקרים הוג'קין והאקסלי הם גילו כי פוטנציאל הפעולה בתא אינו מתנהג בצורה זהה לאות פאסיבי העובר בכבל חשמל, אלא כאות בעל תכונות מיוחדות מאוד. תכונות אלו נובעות מכך שבזמן פוטנציאל הפעולה ממברנת תא העצב לא מתירה מעבר חופשי של כל היונים אלא רק של סוגים מסויימים. כדי לגלות מהם היונים המשתתפים ביצירת פוטנציאל הפעולה ואיך כל אחד מהם מתנהג החוקרים ביצעו ניסויים בהם החליפו את התמיסה החוץ תאית בתמיסה המכילה רק יון מסוג אחד. כך בודדו את שני היונים החשובים הגורמים ליצירת פוטנציאל הפעולה, נתרן ואשלגן, וכך גילו מה התרומה של כל אחד מהם לאות החשמלי.