مغز انسان چگونه کار می کند؟

هر حیوانی که به آن فکر کنید، پستاندار، پرنده، خزنده، ماهی، دوزیست، هر چیزی، بالاخره یک مغز دارد. اما مغز انسان در میان تمامی موجودات زنده به معنای واقعی، منحصر به فرد است. با این حساب، اگرچه مغز انسان، بزرگ ترین مغز در بین موجودات زنده نیست اما این واحد به انسان اجازه سخن گفتن، تصور کردن و حل مسئله را می دهد.

برای مثال، به صورت تیتر وار می توان چندین مورد که تحت کنترل مغز هستند را مثال زد:

• کنترل دمای بدن، فشار خون، ضربان قلب و تنفس را به عهده دارد.
• هر ثانیه، هجوم گسترده ای از اطلاعات را از طریق حواس پنجگانه دریافت و تحلیل می کند.
• راه رفتن، صحبت کردن، ایستادن، نشستن و تمامی حالات فیزیکی بدن انسان را کنترل می کند.
• به شما اجازه می دهد فکر کنید، رویاپردازی کنید، منطق بیاورید و احساسات را تجربه کنید.

تمامی این فرآیندها در ساختمانی پیچ در پیچ و رازآلود که یک و نیم کیلوگرم در انسان بالغ وزن دارد رخ می دهد و دنیای انسان ها بدون آن، هیچ تفاوتی با دنیای حیوانات ندارد.

مغز، نخاع و عصب های محیطی، سامانه گسترده، پیچیده و یکپارچه ای از پردازش اطلاعات را پدید آورده اند که «سیستم عصبی مرکزی» نامگذاری شده است. به طور کلی، این شبکه مسئول تنظیم تمام جنبه های خودآگاه و ناخودآگاه زندگی ماست.

بررسی علمی مغز و سیستم عصبی، نوروساینس، نوروبیولوژی یا علوم اعصاب خوانده می شود. به دلیل اینکه علوم اعصاب رشته ای بسیار وسیع است و مغز و سیستم عصبی بسیار پیچیده اند، در این مقاله بیشتر به موارد پایه ای اشاره می کنیم و چندان وارد عملکردهای پیچیده سیستم عصبی نخواهیم شد.

در ادامه با دیجیاتو همراه باشید.

ساختمان نورون

مغز شما از 100 میلیارد سلول عصبی به نام نورون ساخته شده است؛ سلول هایی که قابلیت جمع آوری اطلاعات از محیط و تبدیل آن ها به داده های الکتروشیمیایی را دارند. می توانید آن ها را همانند ورودی ها و سیم های درون یک کامپیوتر در نظر بگیرید.

نورون ها سلول هایی تخصص یافته هستند که فعالیت اصلی شان دریافت و انتقال اطلاعات از یک ناحیه به ناحیه دیگر است. گاهی اوقات یک سلول عصبی حتی می تواند چند ده سانتی متر طول داشته باشد و مسیری طولانی را تحت تصرف داشته باشد.

این سلول ها، از سه بخش اصلی تشکیل شده اند:

1. بدنه سلولی یا سوما: این قسمت، تمامی آنچه که یک سلول نیاز داشته باشد را در خود جای می دهد، مثل نوکلئوس که شامل DNA است، شبکه آندوپلاسمی (برای ساخت ریبوزوم ها)، ریبوزوم ها (برای ساخت پروتئین)، میتوکندری (برای تبدیل گلوکز یا قند به انرژی). اگر این قسمت آسیب ببیند، بدون شک نورون هم از بین خواهد رفت.
2. آکسون: این بخش طویل و بلند، پیام را از محیط دریافت کرده و به سمت سلول و دندریت ها هدایت می کند. بسته به نوع نورون، آکسون می تواند توسط غلاف میلین پوشیده شده باشد، دقیقا همانند یک سیم فلزی که توسط پوششی پلاستیکی محافظت می شود. میلین از چربی و پروتئین ساخته شده و به نورون اجازه می دهد تا با سرعت بیشتری، پیام را به صورت پرشی در طول آکسون جا به جا کند. نورون های موجود در مغز و طناب عصبی عمدتا میلین ندارند اما اعصاب محیطی چرا.
3. دندریت یا پایانه عصبی: زائده های باریک و کوچکی هستند که از بدنه سلول منشعب شده و راه برقراری ارتباط نورون با دیگر سلول ها یا عوامل محیطی هستند. در حقیقت، دندریت ها همه اطلاعات را دریافت کرده و به آکسون می دهند.

انواع نورون ها

نورون ها ابعاد مختلفی دارند. برای مثال، یک نورون حسی که نوک انگشت قرار گرفته، آکسونی به بلندای طول بازو دارد، در صورتی که نورون های مغزی نهایتا چند میلی متر طول دارند. همچنین، براساس نوع کارایی شان، اشغال مختلفی هم دارند.

نورون های حرکتی که کنترل ماهیچه ها را در اختیار دارند، بدنه سلولی در یک سمت، آکسون در مرکز و دندریت در سوی دیگر دارند. نورون های حسی در هر دو سوی خود، یعنی هم روی آکسون و هم روی بدنه سلولی دندریت دارند. از سوی دیگر، اینترنورون ها یا نورون های حد واسط به گونه ای ساخته شده اند که اطلاعات را بین نورون حسی و نورون حرکتی جا به جا می کنند.

یک جمع بندی از انواع نورون ها داشته باشیم:

• نورون های حسی: سیگنال هایی از اعضای بیرونی (ماهیچه، پوست و ...) را به سیستم عصبی ارائه می دهند.
• نورون های حرکتی: سیگنال هایی از سیستم عصبی به اعضای بیرونی ارائه می دهند.
• نورون های حد واسط: این نورون ها، مدل های مختلف سلول ها را در مغز و طناب عصبی به یکدیگر وصل می کنند.

بخش های مغز

موجودات ساده تر، مغز یا واحد پردازشی اجتماع یافته ای ندارند، بلکه نورون های آن ها، مسیرهای رفلکسی را به وجود آورده اند. برای مثال، کرم های پهن و بی مهرگان، مغز سازمان یافته و مرکزی ندارند. نورون ها در کنار هم شبکه عصبی را ساخته اند که این شبکه سرتاسر بدن جانور را پوشش داده است، اما اگر بخواهید به دنبال یک غده عصبی یا تجمعی گسترده از نورون ها در بدن کرم های پهن باشید، مطمئنا چیزی نخواهید یافت.

بسیاری از بی مهرگان نظیر لابستر، غده های عصبی دارند که گانگلیا نامیده می شود. هر گانگلیون، نورون های حسی و حرکتی منطقه تحت پوشش خود را توسط مسیرهای رفلکسی تحت کنترل می گیرد. تمامی این غده ها به یکدیگر متصل می شوند و سیستم عصبی ساده ای را برای جاندار می سازند. هر چه تکامل شکل گسترده تری به خود گرفت، سیستم عصبی نیز تجمع یافته تر شد و مغز را پدید آورد.

مغز از قسمت های زیر تشکیل شده است:

• ساقه مغز: مشتمل بر سه بخش بصل النخاع، پل مغزی و مغز میانی است. حیوانات سطح پایین، صرفا بصل النخاع را دارند و از دو قسمت دیگر محروم اند. ساقه مغز، واکنش ها و فعالیت های اتوماتیک بدن نظیر فشار خون و ضربان قلب و همچنین حرکات اندام ها را کنترل می کند. از دیگر وظایف این بخش، کنترل اعمال درونی بدن، مثل هضم، گوارش، ادرار و ... است.
• مخچه: این بخش از سیستم عصبی، کنترل حرکات بدن را به عهده دارد و زمانی که یک فرد نمی تواند به خوبی بدن خود را تحت فرمان داشته باشد، دچار مشکلی در این قسمت است.
• هیپوتالاموس و غده هیپوفیز: این غدد مسئول اعمال احشایی، دمای بدن و واکنش های رفتاری نظیر خوردن، آشامیدن، نیازهای جنسی، خشونت و لذت بردن هستند.
• فشر مغز یا کورتکس: لایه ای به ضخامت 2 الی 4 میلی متر که سرتاسر مغز را پوشانده و مسئول رفتارهای ارادی انسان است. این لایه ی باریک به نسبت باقی نقاط درونی مغز رنگ تیره تری دارد که علت آن، نحوه قرار گیری اندام های نورون ها است.

تعادل

مخچه، همانطور که از نام اش پیداست، یک واحد پردازشی کوچک تر درون مغز است. همانند مغز انسان، مخچه هم پیچیدگی های بسیاری دارد و از لُب های متعددی تشکیل شده و بالای پل مغزی قرار دارد.

به عنوان دومین ناحیه بزرگ مغز، نورون های حسی که اطلاعات محیط را جمع آوری کرده اند، سیگنال ها را از طریق نخاع به این ناحیه می رسانند تا مخچه وارد معادلات جدی تحرک پذیری بدن انسان شود.

مخچه سپس تمامی اطلاعات دریافتی از انواع نورون ها را یکپارچه سازی کرده و به نورون های حرکتی فرمان ارسال می کند. برای مثال همین حالا دست خود را بلند کرده و یک جسمی را در نزدیکی تان لمس کنید.

دست شما یک حرکت آرام و سریع انجام می دهد اما اگر مخچه شما آسیب دیده باشد، این حرکت نرم و روان، با مشکل بسیاری همراه خواهد بود. فراموش نکنید که در صورت آسیب رسیدن به مخچه یا مختل شدن آن در اثر مصرف موادی خاص همانند الکل، حتی صحبت کردن هم دچار مشکل می شود. عضلات لب و دهان کاملا وابسته به همان واکنش ها هستند و اگرچه توان فکر کردن و سرهم بندی جملات وجود دارد اما به سختی می توان ماهیچه ها را همانند حالت عادی تکان داد، چرا که نورون ها پیام درستی به ماهیچه ها ارسال نمی کنند.

غریزه

حیوانات کم هوش تر نظیر ماهی ها، دوزیستان، خزندگان و پرنده ها، قدرت تفکر بالایی ندارند اما در عوض، به شدت روی مسائلی مثل جمع آوری غذا، خوردن، آشامیدن، خوابیدن، تولید مثل و دفاع از خود تمرکز دارند. این فعالیت ها کاملا براساس غریزه صورت می پذیرد.

ما انسان ها هم چنین رفتارهایی را از خود نشان می دهیم و مغز خزنده درون داریم. در حقیقت، مشابه مغزی که خزندگان دارند، در ساختمان عصبی ما نیز دیده می شود.

مغز و نخاع انسان توسط یک لایه مستحکم به نام مننژ پوشیده شده که از برقراری ارتباط آن با هر جسم سختی، مثل استخوان ها جلوگیری می کند.

برای محافظت بیشتر، مغز و نخاع در مایعی به نام «مایع مغزی-نخاعی» غوطه ور شده اند. این مایع توسط شبکه کوروئید ساخته می شود که درون مغز قرار گرفته است. از طریق یک سری کانال ها، این مایع از مغز خارج شده و کم کم فضای بیرونی آن و همچنین دور نخاع را می پوشاند.

مایع مغزی نخاعی، به شدت تحت حفاظت قرار دارد و به این سادگی، هیچ ماده ای نمی تواند وارد آن شود. سد خونی-مغزی در برابر مایع مغزی نخاعی و دیگر مایعات بدن (عمدتا خون) قرار گرفته و نمی گذارد هر پاتوژنی وارد آن شده و مغز را مختل کند.

مغز از آنچه که فکر می کنیم پیچیده تر است و هنوز اسرار بی شماری در ارتباط با آن بی پاسخ باقی مانده. با پیشرفت انسان در این حوزه، قدرت های فرابشری نیز روز به روز خود را نمایان خواهد کرد و شاید روزی بتوانیم تسلطی فوق العاده روی مغز خود داشته باشیم.

پیشنهاد دیجیاتو: حقایقی شنیدنی از مغز انسان