دماغ بشري

الدماغ البيني

يحوي على مراكز تحكم رئيسية في الجسم. مثل المهاد والوطاء (تحت المهاد).

المخيخ

المخيخ. جزء الدماغ المسؤول عن التوازن والثبات وتنسيق الحركة، ويقع أسفل الجزء الخلفي من المخ. يتكون المخيخ من كتلة كبيرة من الورقات المُخَيْخية (حِزم من الخلايا العصبية تشبه أوراق الشجر) الشديدة الترابط، وينقسم إلى نصف الكرة المخيخية الأيمن ونصف الكرة المخيخية الأيسر، وبينهما جسم يشبه الإصبع يسمى الدُّودَة. وتقوم مسارات عصبية بتوصيل نصف الكرة المخيخية الأيمن بنصف الكرة المخيخية الأيسر والجانب الأيمن من الجسم، ونصف الكرة المخيخية الأيسر بنصف الكرة المخيخية الأيمن والجانب الأيسر من الجسم.

جذع الدماغ

جذع الدماغ. جسم إصبعي يوصل المخ بالحبل الشوكي، وتسمى قاعدته البصلة (النخاع المستطيل). والبصلة بها مراكز عصبية للتحكم في التنفس، وضربات القلب والعديد من عمليات الجسم الحيوية.
وأعلى البصلة مباشرة يوجد الجسر، وهو يصل بين نصفي المخيخ، كما يحتوي أيضًا على ألياف عصبية تربط المخ بالمخيخ، ويقع أعلى الجسر الدماغ المتوسط، الذي يشتمل على مراكز عصبية تساعد على التحكم في حركة العينين وحجم الحدقتين.
يقع المهاد وتحت المهاد - والأخير يسمى الوطاء أيضًا- في الجزء العلوي من جذع الدماغ. وهناك في الواقع مهادان، مهاد على الجانب الأيسر لجذع الدماغ، وآخر على الجانب الأيمن. ويستقبل كل مهاد دفعات عصبية من الأجزاء المختلفة للجسم، ثم يرسلها إلى المناطق الملائمة في القشرة المخية، كما يقوم بنقل الدفعات من أحد أجزاء الدماغ إلى الأجزاء الأخرى فيه. وينظم تحت المهاد درجة حرارة الجسم والشعور بالجوع والأحوال الداخلية الأخرى، ويتحكم في نشاط الغدة النخامية المجاورة.
وتوجد شبكة من الألياف العصبية تسمى التكوين الشبكي في عمق جذع الدماغ. ويحافظ التكوين الشبكي على مستوى وعي الدماغ، وينظمه، حيث تنبه إشارات حسية تمر عبر جذع الدماغ التكوين الشبكي، والذي بدوره يحفز الوعي والأنشطة في كل أجزاء القشرة المخية.

خلايا الدماغ

يحتوي الدماغ البشري على عدد يتراوح بين 10 بلايين و100 مليار عصبون. وكل هذه العصبونات تكون موجودة خلال الأشهر القليلة الأولى من الولادة. وبعد أن يبلغ الشخص عشرين سنة يتعرض إلى فقدان بعض العصبونات، حيث يموت عدد من العصبونات أو يختفي كل يوم. وبصفة عامة، لاتعوض العصبونات الميتة خلال حياة الشخص، ولكن الفقد لايتجاوز 10% من العدد الكلي للعصبونات، طوال الحياة.
تتصل بلايين العصبونات بعضها ببعض، بشبكات معقدة. ويعتمد أداء كل الوظائف العقلية والجسدية على ترسُّخ الشبكات العصبونية والحفاظ عليها. فعادات الشخص ومهاراته - مثل عض الأظافر أو العزف على آلة موسيقية- تكون مغروسة في الدماغ، داخل الشبكات العصبونية، المنشطة باستمرار. وعندما يقف الشخص عن أداء نشاط معين، تتوقف الشبكات العصبية الخاصة بذلك النشاط عن العمل، وقد تختفي في النهاية.
والعصبونات، مثل سائر الخلايا، محاطة بغشاء رقيق يكون الطبقة الخارجية، مع فارق أن غشاء العصبونات مُعَد بشكل خاص لنقل الدُفْعات العصبية. ويتكون العصبون من جسم خلوي وعدد من الألياف الأنبوبية الشكل. ويحمل أطول الألياف، الذي يسمى الجسم الخلوي، الدفعات العصبية من الجسم الخلوي إلى العَصْبُونات الأخرى. وتلتقط الألياف المتفرعة القصيرة، والتي تسمى التغصنات، الدُفْعات العصبية من محاوير العصبونات الأخرى إلى الجسم الخلوي. أما المشابك فهي المواضع التي تنتقل فيها الدُفعات العصبية بين الفروع العصبونية. وقد يكوِّن كل عصبون مشابك مع آلاف الخلايا العصبية الأخرى.
تغطي بعض المحاوير طبقة من مادة دهنية تسمى الميلين، وظيفتها عزل الألياف العصبية وتسريع انتقال الدُفْعات العصبية على سطحها. والميلين أبيض اللون، وتكوِّن المحاوير البيضاء المحزومة بإحكام داخل الميلين ما يعرف باسم المادة البيضاء. أما أجسام الخلايا العصبونية والمحاوير الخالية من الميلين، فهي تكوِّن المادة الرمادية للدماغ. وتتكون القشرة المخية من المادة الرمادية، بينما يتكون معظم الجزء الباقي من المخ من المادة البيضاء.
تحاط العصبونات بالخلايا الدبقية، وهي خلايا يعتقد أنها الإطار الداعم للعصبونات. وتؤدي الخلايا الدبقية أيضًا وظائف أخرى هامة. فبعضها، على سبيل المثال، يجعل الدماغ خاليًا من العصبونات المصابة أو المريضة؛ وذلك بابتلاعها وهضمها. وبعض الخلايا الدبقية تنتج أغطية الميلين التي تعزل بعض المحاوير. وتشير بعض الدراسات المعملية إلى أن الخلايا الدبقية، تنقل أيضًا، مثل العصبونات، بعض الدفعات العصبية.

حماية الدماغ

تحمي الجمجمة - وهي غطاء عظمي سميك وصلب - الدماغ من الضربات التي قد تؤدي إلى إحداث إصابات خطرة. وبالإضافة إلى ذلك تغطي الدماغ ثلاثة أغشية واقية تسمى السحايا، وهي: الأم الجافية، وتمثل الغشاء الخارجي الصلب الذي يبطن السطح الداخلي للجمجمة، والغشاء العنكبوتي، الذي يقع أسفل الأم الجافية، ثم الأم الحنون، وهو غشاء رقيق يغطي الدماغ مباشرة، ويتطابق مع طيات سطح الدماغ، ويحتوي على الأوعية الدموية التي تحمل الدم من القشرة المخية وإليها. ويفصل الأم الحنون عن الغشاء العنكبوتي، سائل صاف يسمى السائل الدماغي الشوكي، يكوِّن وسادة لينة بين الأغشية الدماغية الرقيقة وعظام الجمجمة الصلبة.
يحمي الحاجز الدموي الدماغي أنسجة الدماغ من التلف الذي قد يحدث بسبب الاحتكاك بجزيئات معينة كبيرة في مسار الدم. فالمواد المحمولة في الدم تصل إلى الأنسجة عبر الجدران الرقيقة للأوعية الدموية المسماة الشعيرات الدموية. وتحدث نسبة كبيرة من هذا الانسياب خلال الفراغات بين الخلايا التي تكوِّن جدران الشعيرات الدموية. وتتميز الخلايا المكونة للشعيرات الدموية للدماغ بأنها أكثر إحكاماً من خلايا الشعيرات الأخرى، مما يجعل مرور المواد المحمولة في الدم إلى خلايا الدماغ محدداً بدقة. وبسبب حاجة الدماغ إلى بعض الجزيئات الكبيرة للتغذية، تحتوي جدران الشعيرات الدموية على بعض الإنزيمات التي تمكن هذه الجزيئات من المرور خلالها إلى الدماغ.

وظائف الدماغ

يحدد تركيب الدماغ خبراتنا عن العالم حولنا، وتتحكم هذه الخبرات بدورها في كيفية نمو العصبونات، وارتباطها بعضها ببعض. وتتفاوت أدمغة الناس كثيرًا، اعتمادًا على خلفية كل شخص وخبرته. فالأصابع تنشط منطقة محددة من القشرة الحسية لدى كل الناس، ولكن هذه المنطقة أكبر لدى أولئك الذين يستخدمون أصابعهم أكثر، مثل العازفين على الآلات الوترية، أو الذين يقرأون بطريقة بريل (حروف من نقاط بارزة، مصممة خصيصًا للعميان).
وجد العلماء أيضًا دلائل تشير إلى أن أدمغة الرجال والنساء مختلفة. فالجسم الأصغر، أي شريط الألياف العصبية السميك الذي يربط بين نصفي الكرة المخية، كبير في النساء. وأوضحت الفحوصات الدقيقة للدماغ بعد الوفاة، أن عدد العصبونات في القشرة أكثر بنسبة 10% في النساء مقارنة بالرجال. كذلك أوضحت الدراسات التي أجريت في مجال قراءة الكلمات، والتفكير فيها، بعض الفروق بين الرجال والنساء، حيث وجد أن الرجال يستخدمون بصفة عامة نصف الكرة المخية الأيسر في معالجة اللغة، بينما تستخدم النساء النصفين.
والباحثون غير متأكدين من أن هذه الفروق العضوية بين أدمغة الرجال والنساء تعني وجود فرق في طريقة التفكير بين الجنسين. وهناك بعض الدلائل عن وجود اختلاف في القوة الذهنية بين الجنسين، حيث تشير الدراسات النفسية بصفة دائمة إلى أن أداء الرجال، في المتوسط، أفضل في المهام التي تتطلب مهارات فراغية، أي المهام التي تتطلب التعامل مع الأبعاد، مثل رؤية الأجسام بأبعادها الثلاثية، بينما تتفوق النساء على الرجال في اختبارات الكتابة والقراءة والتحصيل اللغوي. ولكن متوسط الفرق المذكور أعلاه ليس كبيرًا. فالأداء اللغوي للكثير من الرجال أفضل من متوسط أداء النساء، والكثير من النساء ذوات مهارات فراغية أفضل من متوسط مهارات الرجال.
طور العلماء طرقًا عديدة لدراسة كيفية عمل الدماغ. وقد كشفت التجارب على الحيوانات قدرًا كبيرًا من عمل أجزاء الدماغ المختلفة. وبدراسة الأدمغة المصابة توصل العلماء إلى الكثير من المعلومات عن النشاط الطبيعي للدماغ، حيث تسبب إصابة جزء معين من الدماغ مشاكل متوقعة في التحدث والحركة والقوة الذهنية.
وقد تمكن الجراحون من تخريط وظائف العديد من مناطق القشرة المخية، وذلك بالاستثارة الكهربائية للدماغ خلال الجراحة الدماغية. ولاتتطلب عمليات الدماغ أن يفقد المريض وعيه، حيث لايشعر المريض بالألم بسبب المعالجة المباشرة للدماغ، ومن ثم يستطيع أن يُخبر الجراح عن شعوره عند تنبيه مناطق معينة بالدماغ.
وقد كشفت جراحة الدماغ أنّ وظائف معينة للمخ تتم أساسًا في أحد نصفي الكرة المخية، ولذا نجح الأطباء في علاج بعض حالات الصرع عن طريق قطع الجسم الثَفَني. وتحدث هذه العملية الجراحية حالة تسمى فصل المخ، حيث ينتهي فيها الاتصال بين نصفي المخ. وقد أوضحت دراسات فصل المخ أن النصف الأيسر يتحكم في قدرات الفرد على استعمال اللغة والرياضيات والمنطق، بينما يتحكم النصف الأيمن في قدرات الفرد الموسيقية والتعرف على الوجوه والرؤية المركبة والتعبيرات الوجدانية.
وتمكن تقنيتان جديدتان مأمونتان هما: التصوير المقطعي بابتعاث البوزيترونات والتصوير بالرنين المغنطيسي الوظيفي، العلماء من دراسة الدماغ السليم أثناء عمله. ولاتتطلب هاتان التقنيتان اتصالاً مباشرًا بالدماغ، ولكنهما ينتجان صورًا شبيهة بصور الأشعة السينية، والتي توضح أي أجزاء الدماغ يعمل أثناء أداء الشخص نشاطًا ذهنيًا أو بدنيًا، حيث يوضح التصوير المقطعي بابتعاث البوزيترونات أجزاء الدماغ الأكثر استهلاكًا للجلوكوز، بينما يوضح التصوير بالرنين المغنطيسي الوظيفي، الأجزاء التي يشير فيها استهلاك معدلات عالية من الأكسجين إلى نشاط الجزء.
في استقبال الإشارات الحسية. تُستقبل الرسائل الحسية وتُفسر، بصفة أساسية، في القشرة المخية، حيث ترسل مختلف أعضاء الجسم دُفْعات عصبية إلى المهاد، الذي يبعثها إلى المناطق الملائمة من القشرة المخية. وتستقبل منطقة معينة من القشرة الحسية تسمى القشرة الحسية الجسدية الرسائل من مناطق الإحساس في الجسد، مثل اللمس ودرجة الحرارة، وتفسرها. وهي تقع في الفص الجداري لكل نصف، على امتداد الشق المركزي، ويتخصص كل جزء منها في استقبال وتفسير الإشارات من أجزاء معينة من الجسم.
وتستقبل الأجزاء المتخصصة الأخرى من المخ الرسائل الحسية الخاصة بالرؤية والاستماع والتذوق والشم، حيث تذهب الدفعات القادمة من العين إلى القشرة البصرية في الفص القذالي، وتستقبل أجزاء من الفص الصدغي نبضات الأذن، وتقع منطقة التذوق داخل الشق الجانبي، ومركز الشم أسفل الفص الجبهي.

في السيطرة على الحركة

بعض الأفعال المنعكسة لا تمر بالدماغ. فإذا لمس فرد مصدرًا ساخنًا مثلاً، تنتقل نبضات الألم إلى الحبل الشوكي، الذي يبعث رسالة ليسحب الفرد يده. وبالرغم من ذلك يؤدي الدماغ الدور الرئيسي في التحكم في حركاتنا الإرادية واللاإرادية. ويوجد داخل المخ تجمعات منفصلة من العصبونات تسمى العقد القاعدية أو النوى القاعدية. وتساعد هذه العُقَد في التحكم في الحركات اللاإرادية المتتالية لبعض النشاطات مثل المشي والأكل، بينما تتحكم مناطق أخرى في جذع الدماغ في حركة العضلات اللاإرادية التي تبطن جُدران المعدة والأمعاء والأوعية الدموية.
وينظم المخيخ والقشرة المخية معًا الحركات الإرادية، إلى حد كبير، حيث ترسل القشرة الحركية في كل من نصفي الكرة المخية دُفعات عصبية إلى العضلات الخاصة بنشاط معين، مثل الكتابة أو قذف الكرة. وتقع القشرة الحركية في الفص الجبهي أمام الشق المركزي. وتتحكم كل منطقة من القشرة الحركية في حركات جزء معين من الجسم. وتتحكم أكبر أجزاء القشرة في الأجزاء التي تؤدي أكثر الحركات تعقيدًا وتحديدًا - مثل الشفتين واللسان- التي تؤدي حركات مركبة أثناء عملية الكلام، بينما تتحكم الأجزاء الأصغر في الحركات الأبسط نسبيًا، مثل حركة الكتف والظهر.
وتتقاطع المسارات الحركية إلى الجسم فوق جذع الدماغ، وعليه تتحكم القشرة الحركية لنصف الكرة الأيسر في حركة الجانب الأيمن من الجسم. وبنفس الطريقة توجه القشرة الحركية اليمنى حركات الجانب الأيسر من الجسم. ويستعمل أكثر من 90% من البشر اليد اليمنى لأن القشرة الحركية اليسرى التي توجه اليد اليمنى تهيمن على القشرة الحركية اليمنى التي توجه اليد اليسرى.
وينسق المخيخ بين حركات العضلات التي تأمر بها القشرة الحركية، حيث تنبه دفعات عصبية المخيخ، عندما تأمر القشرة الحركية جزءًا من الجسم بأداء عمل معين. فعندما يصل الأمر إلى العضو المعين، تنبه دفعات عصبية من العضو، على الفور، المخيخ إلى الكيفية التي يؤدي بها العمل. ويقارن المخيخ الحركة بالحركة المطلوبة، ثم يتصل بالقشرة المخية لتقوم بتصحيح اللازم. وبهذه الطريقة يتأكد المخيخ من أن الجسم يتحرك بكفاءة وسهولة.

استعمال اللغة

في أواخر القرن التاسع عشر، لاحظ العلماء أن تدمير جزء معين من الدماغ، يسبب نفس العجز اللغوي في معظم المرضى. فالتدمير الذي يصيب الفص الجبهي الأيسر في منطقة بروكا، والتي سميت على اسم الجراح الفرنسي بيير باول بروكا، يدمر بدوره القدرة على الكلام، بينما يسبب التدمير الذي يلحق بالفص الصدغي الأيسر، في منطقة فيرنك، التي سميت على اسم عالم الأعصاب الألماني كارل فيرنك، صعوبات في فهم اللغة. وقد قادت هذه الملاحظات العلماء إلى الاعتقاد بأن الدماغ يعالج الكلمات في مراحل منظمة، عبر سلسلة من المناطق ذات الصلة باللغة. ولكن باستخدام تقنيات تصوير معينة، مثل التصوير المقطعي بابتعاث البوزيترونات والتصوير بالرنين المغنطيسي الوظيفي، يستطيع العلماء مراقبة الدماغ مباشرة أثناء التحدث أو الاستماع أو القراءة أو التفكير. وقد أوضحت الدراسات المبنية على هذه التقنيات أن معالجة اللغة أمر بالغ التعقيد. فمناطق اللغة تحتل مساحات واسعة من الدماغ، وتنشط أنواع متباينة من المهام اللغوية هذه المناطق بطرق وأنماط مختلفة.
في تنظيم عمليات الجسم. توجد مراكز تنظيم عمليات الجسم الرئيسية بجذع الدماغ. فالمراكز العصبية في البَصَلة تنظم عمليات التنفس وضربات القلب وتدفق الدم، بينما تنظم مناطق جذع الدماغ الأخرى عمليات البلع وحركة المعدة والأمعاء.
وتوجد في تحت المهاد أيضًا مراكز عصبية تتحكم في بعض عمليات الجسم. ومعظم هذه المراكز تحافظ على استقرار الحالة الداخلية للجسم. فبعض المراكز، على سبيل المثال، تتحكم في كمية الماء في الجسم، حيث ترصد عصبونات معينة تغيرات مستوى الماء في الدم والأنسجة، وتنقل هذه المعلومات إلى تحت المهاد. فإذا كان مستوى الماء منخفضًا، ينتج تحت المهاد الإحساس بالعطش، مما يدفع الفرد إلى شرب الماء. وفي نفس الوقت يرسل تحت المهاد رسائل إلى الكليتين لخفض كميات المياه المفقودة من الجسم. وفي حالة ازدياد مستوى الماء في الجسم يرسل تحت المهاد رسائل تزيل الإحساس بالعطش، وتزيد كمية الماء المفقودة عن طريق الكليتين. وتعمل المراكز الأخرى في تحت المهاد - حسب المبدأ نفسه- لتنظيم عملية الجوع ودرجة حرارة الجسم.
ويتصل تحت المهاد بالغدة الرئيسية في الجسم، أي الغدة النخامية، عن طريق جسم رفيع من الأنسجة. وينظم تحت المهاد العديد من عمليات الجسم بالتحكم في إنتاج الغدة النخامية للرسائل الكيميائية المسماة الهورمونات، وإطلاقها. فبجانب وظائفها الأخرى، تنظم هذه الهورمونات معدل نمو الجسم والعمليات الجنسية والتكاثرية.

المشاعر والانفعالات

يشارك في تنظيم الانفعالات التي نمر بها، العديد من مناطق الدماغ، بالإضافة إلى أعضاء الجسم الأخرى. وتؤدي مجموعة تراكيب في الدماغ تسمى الجهاز الحوفي، دورًا مركزيًا في إنتاج الانفعالات. ويتكون هذا الجهاز من أجزاء من الفص الصدغي، وأجزاء من المهاد وتحت المهاد، وتراكيب أخرى.
ويثار الانفعال عادة بفكرة في القشرة المخية أو برسائل من أعضاء الحس. وفي الحالين تصل الدُفْعات العصبية المنتجة إلى الجهاز الحوفي. وتنبه الدُفْعات العصبية مناطق مختلفة من الجهاز حسب أنواع الرسائل الحسية أو الأفكار. فقد تنشّط الدفعات، على سبيل المثال أجزاء الجهاز التي تنتج الأحاسيس الجميلة المرتبطة بانفعالات، مثل الفرحة والحب، وقد تثير المناطق التي تنتج الأحاسيس غير الجميلة المرتبطة بانفعالات مثل الغضب والخوف.
في التفكير والتذكر، فلم يتوصل العلماء سوى إلى القليل من المعلومات عن العمليات البالغة التعقيد، المرتبطة بالتفكير والتذكر حتى الآن. فالتفكير ينطوي على معالجة المعلومات عبر دوائر في منطقة قشرة الترابط وأجزاء الدماغ الأخرى، حيث تمكن هذه الدوائر الدماغ من ربط المعلومات المخزونة في الذاكرة، بالمعلومات التي تجمعها الحواس. والعلماء الآن في طور الفهم الأولي لأبسط دوائر الدماغ. أما تكوين الأفكار المجردة ودراسة المواضيع الصعبة، فتتطلب دوائر معقدة تحتاج إلى دراسات مستفيضة. وتؤدي الفصوص الأمامية من المخ دورًا أساسيًا في العديد من عمليات التفكير التي تميز الإنسان عن الحيوانات. وهي مهمة بصفة خاصة في التفكير التجريدي، وفي تخيل النتائج المتوقعة للأفعال، وفي فهم مشاعر وأحاسيس الشخص الآخر. وقد تؤدي إصابة الفصوص الأمامية - أو نموها غير العادي - إلى فقدان هذه القدرات.
وبعض جوانب التفكير البشري، مثل المعتقدات الدينية والفلسفية، خارج نطاق فهم العلماء الآن، وقد تظل كذلك لفترة طويلة قادمة. وأمام العلماء الآن الكثير مما ينبغي استقصاؤه حول الأساس العضوي للذاكرة. فبعض تراكيب الجهاز الحوفي تؤدي أدوارًا رئيسية في تخزين واستعادة المعلومات. ومن هذه التراكيب الجسم اللوزي والحصين، وكلاهما في الفص الصدغي. وقد يفقد أولئك الذين يتعرضون لإصابات في هذه التراكيب القدرة على تكوين ذكريات جديدة، بالرغم من قدرتهم على استعادة المعلومات المتعلقة بالأحداث التي سبقت الإصابة. فبإمكان هؤلاء الأشخاص تعلم المهارات البدنية الجديدة، ولكن عند أدائهم لهذه المهارات ينسون أنهم قاموا بها من قبل.
وتشير بعض الدلائل إلى أن الذكريات ربما تتكون من خلال إنشاء دوائر دماغية جديدة، أو تغيير الداوئر الموجودة. وتنطوي كلتا العمليتين على تغيرات عند المشابك، أي التراكيب التي تمر عندها الدفعات من عصبون إلى آخر. وتتحكم الجليكوبروتينات وجزيئات كبيرة أخرى عند المشابك، في هذه التغيرات. ويتطلب إثبات هذا التفسير العام لتكوين الذاكرة أبحاثًا مكثفة، لكشف التفاصيل الدقيقة للعمليات المرتبطة به.

كيمياء الدماغ

كما هو الحال في كل الخلايا الأخرى، تحدث العديد من العمليات الكيميائية داخل العصبونات، ولكن بعض العمليات الخاصة تحدث فقط داخل العصبونات وبينها. ويحاول العلماء التوصل إلى فهم أعمق لهذه العمليات وعلاقتها بنقل الدُفعات العصبية.
والدفعة العصبية عملية كهربائية كيميائية يتحكم فيها غشاء الخلية العصبية، وتدخل في هذه العملية أيونات (ذرات مشحونة كهربائيًا) عناصر كيميائية مثل البوتاسيوم والصوديوم. ويحافظ الغشاء، الذي يحتوي على ثغور، على التركيزات المتغيرة لهذه الأيونات داخل العصبون والسوائل المحيطة به. وفي الوقت الذي يسمح فيه الغشاء بدخول الأيونات إلى الخلية والخروج منها، انتقائيًا، تتحرك شحنة كهربائية ـ دفعة عصبية ـ عبر الخلية العصبية.

رسائل الدماغ الكيميائية

تسمى المواد الكيميائية التي تنقل الدفعات العصبية من محوار عصبون إلى تغصنات عصبون آخر الناقلات العصبية. ولاتنتقل الدفعات العصبية كهربائيًا عبر الفلح المشبكي، أي الفراغ الضيق بين المحوار والتغصنات. وعوضًا عن ذلك تنبه الدفعة العصبية، عند وصولها إلى نهاية المحوار، إطلاق جزيئات الناقلات العصبية في الخلية. وتعبر هذه الجزيئات الفلح المشبكي، وتلتصق بمواقع في تغصنات الخلية الأخرى تسمى المستقبلات. ويغير هذا النشاط الكهربائي للعصبون المستقبل بإحدى طريقتين. ففي إحدى هاتين الطريقتين تنبه الناقلات العصبون إلى إنتاج الدفعة العصبية، وفي الطريقة الأخرى تمنع الناقلات العصبون من إنتاج الدفعة العصبية.
وقد تصنع العصبونات أكثر من ناقل عصبي واحد، وقد تحتوي أسطحها الغشائية مستقبلات لأكثر من ناقل عصبي واحد. وقد "يتعلم" العصبون من الخبرات الماضية، وبناء على ذلك تغير نسب الناقلات العصبية والمستقبلات المتنوعة. ولذا فإن الدماغ مرن جدًا، ويمكنه تغيير استجابته تجاه الظروف المختلفة على مدى فترات تمتد من عدة ثوان إلى عدة عقود.
ينتج الدماغ أنواعًا عديدة من المواد الكيميائية التي تستخدم كناقلات عصبية، وأهمها: الاستيلكولين، والدوبامين والنورأدرينالين والسيروتونين. وهذه المواد لا تنتشر في الدماغ بالتساوي، ولكن كلاً منها يوجد في مناطق خاصة، أو يتركز أكثر في مناطق خاصة. فالأجسام الخلوية للعصبونات التي تحتوي على الدوبامين مثلاً، توجد في الجزء الأوسط من جذع الدماغ. وتصل محاوير هذه الخلايا إلى مناطق أخرى كالفص الجبهي من المخ، ومنطقة تقع بالقرب من منتصف الدماغ تسمى الجسم المخطط. وتؤدي مسارات الدوبامين دورًا في تنظيم الانفعالات والتحكم في الحركات المعقدة.
وقد اكتشف العلماء في السبعينيات من القرن العشرين، أن المورفين والعقاقير المرتبطة به تزيل الألم عن طريق الالتصاق بمستقبلات مناطق معينة في الدماغ. ويعني هذا الاكتشاف أن الدماغ ينتج مانعات الألم الخاصة به، والتي تلتصق بنفس هذه المستقبلات. وقد أدت الأبحاث اللاحقة إلى اكتشاف الإندورفينات والإنكفالينات: وهما نوعان من الناقلات العصبية، يلتصقان بهذه المستقبلات.
وفي الثمانينات من القرن العشرين وجد الباحثون أن المستقبلات توجد في عائلات، وأن كل عضو أو نوع في عائلة معينة مسؤول عن أداء وظيفة معينة. فقد اكتشف العلماء، على سبيل المثال، أكثر من اثني عشر نوعًا من السيروتونين، وأدى هذا الاكتشاف إلى تطوير عقاقير تؤثر على مستقبلات سيروتونين معينة، مثل عقاقير الميجرين، ومضادات الكآبة الأخرى. ويعتقد العلماء أن اكتشاف أنواع مستقبلات أخرى قد يؤدي إلى تطوير عقاقير تعالج اضطرابات التفكير والمزاج والسلوك بكفاءة أكثر.

كيمياء الدماغ والمرض العقلي

تعتمد كل وظائف الدماغ على الأداء الطبيعي للناقلات العصبية. وقد يؤدي أي ازدياد أو نقصان لناقل معين، أو مجموعة ناقلات، إلى اضطراب خطير في التفكير والمزاج والسلوك. فقد أوضحت نتائج بعض الأبحاث، على سبيل المثال، أن عدم التوازن الكيميائي في الدماغ يؤدي دورًا مهمًا في حدوث أنواع عديدة من الاضطرابات العقلية، حيث ثبت أن الدماغ يفرز كميات كبيرة جدًا من الدوبامين في حالات الفُصَام العقلي، والذي يؤدي بدوره إلى اضطراب انفعالي، ويسبب رؤية أشياء وسماع أصوات غير موجودة.
وقد يكون لاختلال التوازن الكيميائي دور في الاضطراب المزدوج، أو ما يسمى الاضطراب الهوسي الاكتئابي، والذي يصاب فيه المريض بفترات متعاقبة من الهوس (الفرحة الغامرة والنشاط المفرط) والاكتئاب (الحزن). وتشير بعض الأبحاث إلى أن زيادة الدوبامين والنورأدرينالين والسيروتونين تسبب الهوس، كما أن نقصها يؤدي إلى الاكتئاب.

كيف تؤثر الأدوية على كيمياء الدماغ

يعالج أطباء النفس بعض الاضطرابات العقلية بالأدوية التي تحافظ على نشاط الدماغ الكيميائي في المستوى الطبيعي. فالعديد من المهدئات، على سبيل المثال، تستخدم لإزالة أعراض الفصام بغلق مستقبلات الدماغ للدوبامين. ولكن يبدو من غير المحتمل أن يكون ناقل عصبي واحد مسؤولاً عن الفصام وغيره من الأمراض العقلية المعقدة، مثل الاضطراب المزدوج والاكتئاب، حيث تنتج هذه الأمراض عن الاختلالات الكيميائية التي تصيب عددًا من الناقلات العصبية. فبعض العقاقير التي أثبتت فعالية ضد الاكتئاب، على سبيل المثال، تؤثر على النورأدرينالين، بينما تؤثر عقاقير أخرى على السيروتونين، وعقاقير أخرى على كلا الناقلين.
وتنتج بعض الأدوية شعورًا بالراحة، أو تقلل التوتر والانزعاج، بإحداث تغيير مؤقت في كيمياء الدماغ الطبيعي. فالأمفيتامينات، على سبيل المثال، تزيد إفراز خلايا الدماغ للدوبامين، مما يؤدي بدوره إلى ازدياد النشاط العقلي.
ويؤدي استخدام أدوية الهلوسة إلى تغيير درامي وخطر في عمليات الأحاسيس والانفعالات والأفكار، وفي قدرة الفرد على الحكم على الأمور. وتشمل هذه الأدوية، الميسكالين والسيلوسيبين وأل. أس. دي، ويشبه كل من هذه الأدوية، من حيث التركيب، أحد الناقلات العصبية أو عددًا منها. فالميسكالين يشبه الدوبامين والنورأدرينالين، وأل. اس. دي والسيلوسيبين يشبهان السيروتونين. ويعتقد العلماء أن عقاقير الهلوسة تحدث تأثيرها بارتباطها مع مستقبلات الدماغ للناقلات الطبيعية التي تشبهها. وقد تنتج أدوية الهلوسة اختلالات في كيمياء الدماغ، قد تستمر طويلاً بعد اتصالها بالدماغ. فالعقار المعروف باسم م د م أ (MDMA)، والمشهور باسمه الإنجليزي Ecstasy، أي النشوة، يسبب - في اعتقاد العلماء- تدميرًا دائمًا للعصبونات التي تطلق السيروتونين. وقد يحدث هذا التدمير تأثيرات ضارة على المزاج والأفكار والندم والحيوية.

اضطرابات الدماغ

قد تؤدي الإصابات والأمراض والاضطرابات الموروثة إلى تلف الدماغ، ولكن خطورة التلف تعتمد أساسًا على المنطقة المصابة، أكثر من اعتمادها على المسبب. فالاضطرابات التي تدمر خلايا الدماغ مثلاً، شديدة الخطورة، لأن الجسم لا يستطيع تعويض الخلايا المصابة. ولكن قد يحدث أحيانًا أن تؤدي المناطق التي لم تتعرض للتلف بعض الوظائف التي كانت تؤديها المناطق التالفة.
وقد مكنت الأجهزة والتقنيات الحديثة الأطباء من تشخيص اضطرابات الدماغ مبكرًا، وبشكل أكثر دقة مما كان في الماضي. فالجهاز المسمى مخطاط كهربائية الدماغ، مثلاً، يقيس أنماط النشاط الكهربائي الناتج عن الدماغ، وقد تشير الفروق عن الأنماط الطبيعية لمخطاط كهربائية القلب إلى حدوث تلف بالدماغ، وقد يساعد في تحديد منطقة الإصابة. ويمكن لمخطاط كهربائية القلب المدعوم بالحاسوب، رصد وتنظيم كميات كبيرة من البيانات الكهربائية، كما يمكنه أيضًا قياس استجابات الدماغ لبعض المؤثرات البصرية والسمعية واللمسية. ويستطيع العلماء تشخيص الاضطرابات بمقارنة هذه الاستجابات مع متوسط النتائج المأخوذة من عدد كبير من الناس. وتنطوي تقنية أخرى تسمى التصوير المقطعي الحاسوبي على تصوير الدماغ بالتفصيل من عدة زوايا باستخدام الأشعة السينية. ويقوم الحاسوب بتحليل بيانات الأشعة السينية، ويرسم صورة مقطعية للدماغ على شاشة تلفازية. وتستخدم تقنية أخرى تسمى التصوير بالرنين المغنطيسي المجالات المغنطيسية والموجات الراديوية لإنتاج صور عن تركيب الدماغ.
هي المسبب الرئيسي لتلف الدماغ بين من هم أقل من 50 عامًا. فالضربة الموجهة إلى الرأس قد تسبب فقدان الوعي مؤقتًا دون إحداث تلف دائم، ولكن إصابات الرأس الشديدة قد تسبب تلفًا دماغيًا خطيرًا. وتسبب إصابات الرأس التي تحدث قبل الولادة وأثناءها، أو بعدها مباشرة، ما يُعرف بالشلل المُخي. وهناك عدة أنواع من الشلل المخي، تنطوي كلها على ضعف في التحكم في حركة العضلات.

السَكْتَات

هي أهم وأخطر اضطرابات الدماغ. وتحدث السكتة الدماغية عندما ينقطع إمداد الدم عن جزء من الدماغ، حيث تموت الخلايا العصبية في المناطق المتأثرة، ويفقد المريض القدرة على أداء الوظائف التي تتحكم فيها هذه المناطق. ويعاني كثير من ضحايا السكتات من شلل في أحد جانبي الجسم، وأعراض أخرى تشمل صعوبة في الكلام أو في فهم اللغة. وتنتج معظم السكتات الدماغية عن تلف في الأوعية الدموية بسبب ارتفاع ضغط الدم أو تصلب الشرايين. وقد يموت بعض ضحايا السكتات الخطيرة، ولكن الكثيرين من ضحايا السكتات يعيشون ويتحسنون جزئيًا على الأقل.

الأورام

نموات شاذة قد تسبب تلفًا حادًا للدماغ. وتعتمد تأثيرات الورم على حجمه ومكانه في الدماغ. فقد يدمر الورم الخلايا الدماغية في المنطقة المحيطة به. وقد ينتج ضغطًا أثناء نموه، والذي يؤدي بدوره إلى تدمير مناطق أخرى من الدماغ، أو على الأقل، التأثير على وظائفها الطبيعية. وتشمل أعراض الورم الصداع ونوبات من التشنجات والنوم لفترات طويلة وتغييرًا في الشخصية واضطرابًا في الإحـسـاس وخللاً في الكلام.
وتُعالج الجراحة بعض الأورام، ولعلاج الأورام السرطانية يستخدم الأطباء الأدوية والإشعاع مع العمليات. ويستخدم نوع من الإشعاع يسمى الجراحة الراديوية التجسيمية أحيانًا، بدلاً عن الجراحة التقليدية. وفي هذا النوع من الجراحة يستخدم الأطباء الحواسيب، والتصوير المقطعي الحاسوبي أو التصوير بالرنين المغنطيسي، لإنتاج صورة ثلاثية الأبعاد للدماغ. بعد ذلك تسلط حزم من الإشعاع على هدف قد يكون ورمًا أو تشوهًا في وعاء دموي. ويجب أن تكون هذه الحزم قصيرة جدًا أو ضعيفة جدًا، وذلك لضمان عدم الإضرار بمناطق الدماغ الواقعة على مسار الإشعاع، وبحيث تؤدي مجتمعة إلى تدمير الهدف. وهذه الخطوات سريعة وغير مؤلمة، وتتيح للمرضى استعادة نشاطهم العادي في نفس اليوم.

الأمراض المُعدِيَة

قد تؤدي الأمراض الفيروسية والبكتيرية التي تصيب الدماغ إلى تلف الدماغ. وأهم هذه الأمراض المعدية التهاب الدماغ، والالتهاب السحائي، وينتج كل منهما عن الإصابات البكتيرية أو الفيروسية. والالتهاب السحائي هو التهاب السحايا، أي الأغشية التي تغطي الدماغ والنخاع الشوكي. والرقاص مرض يصيب الدماغ عند الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 7 أعوام و15 عامًا. وتحدث أغلب حالات الرقاص مع الحمى الروماتيزمية، وقد تسببهما نفس البكتيريا. ويهاجم فيروس شلل الأطفال (التهاب سنجابية الدماغ) الدماغ والحبل الشوكي. وقد تم اكتشاف اللقاح الواقي من شلل الأطفال في الخمسينيات من القرن العشرين.

الاضطرابات الوراثية

تحمل المورثات (أي الجينات، وهي المادة الوراثية في الخلايا) أوامر نمو الجسم، بما في ذلك الدماغ. وهذه الأوامر معقدة إلى حد كبير، ولذا قد تحدث أخطاء ربما تؤدي إلى خلل في تركيب وظائف الدماغ. ويكون بعض الرضع مصابين بالتخلف العقلي عند الولادة، وذلك لأن الأخطاء الوراثية أدت إلى عدم النمو الطبيعي للدماغ أثناء الحمل. ففي متلازمة داون مثلاً، يوجد صبْغي زائد ـ والصبغيات أجسام داخل نواة الخلية تحتوي على المورثات. ويسبب الصبْغي الزائد التخلف العقلي والعيوب الجسمانية. ومن الاضطرابات التي تسبب التخلف العقلي متلازمة السين الهش، والتي تنتج عن شذوذ في الصبغي س، وهو أحد الصّبغيين الذين يحددان جنس الشخص.
ويصاب بعض الأطفال بتلف دماغي شديد بعد الولادة، بسبب نقص وراثي في إنزيم يحتاجه الجسم لتمثيل الغذاء بطريقة صحيحة. فالطفل المصاب بالبيلة الفنيلية الكيتونية مثلاً، يعاني من نقص إنزيم يحتاجه الجسم لتحويل حمض أميني (بروتين) معين إلى شكل يستخدمه الجسم. ولذا يتراكم هذا الحمض الأميني الذي يسمى الفنيل ألانين في الدم، ويتلف أنسجة الدماغ النامية. وقد يمنع الغذاء الخالي من الفينيل ألانين تلف الدماغ في ضحايا البيلة الفنيلية الكيتونية.
وهناك اضطرابات وراثية أخرى لاتسبب تلفًا لخلايا الدماغ إلا في مرحلة متأخرة من العمر. فمرض هنتنجتون مثلا، يصيب أغلب ضحاياه في منتصف العمر، ويسبب ذبول مناطق عديدة في المخ والعقد القاعدية. ومن أهم الأعراض الأولية لهذا المرض، التشنجات غير الإرادية. ولكنه يؤدي في نهاية الأمر إلى مرض عقلي غير قابل للشفاء.
ويعتقد العلماء أن العوامل الوراثية تؤدي دورًا مهمًا في معظم حالات مرض ألزهايمر، وهو مرض يصيب كبار السن الذين تجاوزا الستين، ويميزه فقدان حاد للذاكرة والقدرات الذهنية الأخرى. ويصبح معظم ضحايا هذا المرض، في نهاية الأمر، غير قادرين على العناية بأنفسهم، ويلزمون الفراش.
تؤدي الوراثة أيضًا دورًا مهمًا في بعض الأمراض العقلية. فالعديد من أطفال مرضى الفصام يرثون القابلية للإصابة بهذا الداء. وأوضحت الدراسات أيضًا قابلية انتقال الاضطراب الثنائي القطب بالوراثة. وقد تشمل هذه القابليات انتقال اختلالات كيمياء الدماغ بالوراثة. ويواصل الباحثون دراسة هذه القابليات، وكيفية تفاعلها مع الظروف البيئية، لإحداث الخلل العقلي.