מערכת העצבים

מערכת העצבים (TA: Systema nervosum) היא רשת תקשורת עצבית מפותחת שבאמצעותה פועל הגוף כיחידה מבוקרת ומתואמת. מערכת עצבים קיימת כמעט בכל בעלי החיים, למעט ספוגים. מערכת העצבים נחלקת לשני חלקים נבדלים: מערכת העצבים המרכזית ומערכת העצבים ההיקפית. מערכת העצבים המרכזית מורכבת מהמוח ומחוט השדרה, ואילו מערכת העצבים ההיקפית היא רשת של עצבים המחברת את המוח ואת חוט השדרה לשאר חלקי הגוף. מערכת העצבים מקבלת ממערכות החישה מידע על גירויים בסביבה החיצונית והפנימית, ומשתמשת במידע זה על מנת לפקח על תהליכי ההתנהגות, המודעת והלא מודעת. כל מה שאנחנו יכולים לעשות מתאפשר הודות לפעילות האינטגרטיבית של התאים במערכת העצבים. בכלל זאת, מערכת העצבים אחראית על מערכת השרירים ובכך שולטת על יכולות התנועה של הגוף. במסגרת עיבוד המידע במערכת העצבים, מתרחשים בה תהליכים של זיכרון ולמידה. כמו כן, היא אחראית לחוויה של רגשות. מערכת העצבים של האדם היא בעלת מבנה מורכב, שבו אזורים שונים משתתפים בפעולות שונות. היא מורכבת ממיליארדי תאי עצב, אשר מתמחים בתפקודים שונים ומרכיבים את המוח ואת סיבי העצבים הנמצאים בכל חלקי הגוף. הארגון של מערכת העצבים קשור בקשר הדוק להבדלים בתפקודים להם אחראים אזורים שונים במוח. קיימים הבדלים במבנה מערכת העצבים בין בעלי חיים שונים. באופן כללי ניתן להבחין בין מערכות היררכיות למערכות ללא מוקד שליטה מרכזי. בייצורים פשוטים יחסית המערכת מאורגנת כרשת מבוזרת של תאי עצב, ללא מוקד שליטה מרכזי. ניתן לראות זאת במערכה של הצורבים. לעומת זאת, אצל תולעים שטוחות תאי העצב אינם מפוזרים לאורך כל הגוף, אלא מרוכזים בצבירים המכונים גנגליונים. בייצורים בעלי סימטריה דו-צדדית, התפתח דגם היררכי בסיסי של מערכת עצבים, הכולל רצף של גנגליונים. במקרים אלו הגנגליון הראשי והגדול ביותר נקרא מוח, והוא מתפקד כמרכז השליטה הראשי של מערכת העצבים כולה. דגם זה קיים אצל כל בעלי החוליות ומרבית חסרי החוליות. עבור בעלי חיים בעלי סימטריה דו-צדדית, ובכללם האדם, נהוג לחלק את מערכת העצבים למערכת העצבים המרכזית ולמערכת העצבים ההיקפית: מערכת העצבים המרכזית מכילה את המוח, ובבעלי חוליות גם את חוט השדרה. מערכת העצבים המרכזית אחראית על השליטה והעיבוד של המידע העצבי. מערכת העצבים ההיקפית כוללת את כל הגנגליונים והעצבים שמחוץ למערכת העצבים המרכזית. היא זו שמקשרת את מערכת העצבים המרכזית עם אברי הגוף וקולטני החישה. מערכת העצבים המרכזית בנויה משני סוגים של רקמות, אשר את ההבדל ביניהם ניתן לראות גם ללא מיקרוסקופ. רקמות אלו מכונות "חומר אפור" ו"חומר לבן". חומר אפור – מורכב בעיקר מגופי תאי העצב והשלוחות הקרובות אליהם. חומר לבן – מכיל בעיקר את האקסונים. רוב האקסונים עטופים בשכבת בידוד הקרויה מיאלין. מקור השם הוא בצבעה הלבן של מעטפת זו. תהליכים אבולוציוניים גרמו להתפתחותם של מבנים עצביים אינטגרטיביים יותר, המסוגלים לעבד מידע ברמת מורכבות שהולכת וגוברת. בהתאם לכך, ניתן לחלק את מערכת העצבים המרכזית של האדם למספר אזורים על פי שלבי ההתפתחות של המוח. חוט השדרה – חוט השדרה משתרע מבסיס הגולגולת עד למותניים והוא עטוף בחוליות, אשר מגינות עליו מפני חבלה חיצונית. זהו האזור הפשוט ביותר של מערכת העצבים המרכזית. גזע המוח – גזע המוח נמצא מעל לחוט השדרה. גזע המוח כולל שלושה אזורים – המוח המוארך, הפונס והמוח האמצעי: המוח המוארך – במוח המוארך עוברים סיבי עצב מחוט השדרה אל המוח ובחזרה. המוח המוארך והגשר מווסתים מערכות חיוניות בגוף (כמו נשימה ולחץ דם). פונס (הגשר) – המוח המוארך והגשר מווסתים מערכות חיוניות בגוף (כמו נשימה ולחץ דם). הגשר והמוח הקטן מתפתחים מאותו אזור של המוח העוברי, אך תפקידיהם שונים. המוח האמצעי – זהו האזור הקטן ביותר של גזע המוח. הוא משמש תחנת מעבר במסלולים של מערכת הראייה ומערכת השמיעה. כמו כן, הוא לוקח חלק בשליטה על תנועות העיניים ובוויסות פעולת השרירים. המוח הקטן (מכונה גם מוחון או צרבלום) – מווסת את תנועות הגוף ושומר על שיווי המשקל. הגשר והמוח הקטן מתפתחים מאותו אזור של המוח העוברי, אך תפקידיהם שונים. מוח הביניים (Diencephalon) – מוח הביניים נמצא בין המיספרות המוח לבין המוח האמצעי ומכאן שמו. הוא מורכב בין היתר מהתלמוס וההיפותלמוס. המוח הגדול (צרברום) – זהו החלק הגדול ביותר של מוח האדם. הוא מורכב משני חצאי כדור, המכונים המיספרות. כפיס המוח מחבר בין שתי ההמיספרות. כל המיספרה מחולקת לארבע אונות, אשר לכל אחת מהן מאפיינים ותפקידים נפרדים: האונה המצחית (מכונה גם קדמית או פרונטלית), הקודקודית (פריאטלית), העורפית (אוקסיפיטלית) והרקתית (טמפורלית). המרכיבים העיקריים של מערכת העצבים הם תאי עצב, המכונים גם נוירונים. תאי העצב אחראיים על עיבוד והעברה של מידע. דרך תאי העצב עוברים האותות במערכת העצבים. תאי העצב באים במגוון של סוגים וצורות, המתאימים אותם לתפקידים שונים בתוך מערכת העצבים. התאים במערכת העצבים שאינם תאי עצב נקראים בשם הכולל תאי גלייה או "נוירוגליה". תאי הגלייה משמשים כתאי תמיכה לתאי העצב וממלאים פונקציות רבות. התפקידים הראשיים של תאי גלייה הם לעטוף את תאי העצב ולהחזיק אותם במקומם, לספק להם חומרי מזון וחמצן, לבודד את תאי העצב אחד מהשני, וגם להשמיד פתוגנים ולהסיר תאים מתים. תאי הגלייה ממלאים תפקיד פעיל גם בתהליכי התקשורת העצבית, אם כי המנגנונים שדרכם הם עושים זאת ברובם אינם ידועים. תאי העצב והתמיכה של מערכת העצבים אינם מפוזרים באורח אקראי. הם מקושרים בצורה מדויקת ביותר, אשר יוצרת שלמות תפקודית בפעולת המוח. תאי עצב המקושרים זה לזה יכולים ליצור רשת עצבית. במערכת העצבים קיימים צבירים שונים של תאי עצב: גרעין – צביר תאי עצב במערכת העצבים המרכזית. גרעינים מכילים ריכוז של גופי תאים, ולכן מזוהים בחתך אנטומי כחומר אפור. גנגליון – צביר תאי עצב המשמש כתחנת ביניים בין האקסון של העצב המגיע מהמוח או מחוט השדרה ובין תא עצב נוסף שישלח אקסון לאיבר מטרה כלשהו. תהליך עיבוד המידע של מערכת העצבים מושפע מתהליכים מסוג מלמטה-למעלה ומלמעלה-למטה, כאשר הכיוון "למעלה" מתייחס למוח, שנמצא במערכת העצבים המרכזית, בעוד שהכיוון "למטה" מתייחס למערכת החישה, אשר מחוברת למוח באמצעות מערכת העצבים ההיקפית. האיזון בין שני תהליכים אלו מאפשר לאדם לתפוס את העולם ולחוות אותו, בדרך שמאפשרת לו להתאים את עצמו בצורה מיטבית לסביבה הפיזית והחברתית שבה הוא חי. הפעולה של מערכת העצבים מתאפשרת הודות לתקשורת שבין תאי העצב המרכיבים אותה, אשר מתבצעת דרך נקודות מפגש הנקראות סינפסות. מבנה הסינפסות והקישוריות בין תאי העצב הוא הבסיס לתהליכי העיבוד והולכת המידע במערכת העצבים. כל תא עצב יכול ליצור סינפסות עם עשרות עד אלפי תאי עצב אחרים, בהתאם למורכבות מערכת העצבים של בעל החיים. תאי העצב יכולים ליצור קשרים גם עם תאים מסוגים אחרים, וכך מועברים מסרים בין מערכת העצבים ליתר מערכות הגוף. בתוך תא העצב, המידע עובר בצורה של דחף עצבי, הנקרא גם פוטנציאל פעולה. הדחף העצבי הוא אות חשמלי הנע מגוף התא לאורך סיב הקרוי אקסון. מבחינה זו האקסון משמש כקו תקשורת במערכת העצבים. באופן טיפוסי, הדחף העצבי נוצר בעקבות קלט שהתקבל בדנדריטים, שהם שלוחות קצרות שיוצאות מגוף התא. הדנדריטים מקבלים מידע מתאים אחרים, המקושרים אליהם דרך סינפסות. הם יכולים ליצור מבנה מסועף מאוד המאפשר לקבל מידע עצבי מתאים רבים. תא העצב מבצע אינטגרציה של האותות העצביים שהתקבלו מהדנדריטים בתלולית האקסון, המחברת בין גוף התא לאקסון. יצירת דחף עצבי בתגובה למידע המגיע אל תא העצב תלויה בתוצאות האינטגרציה הזו. המידע עובר בין תא העצב לתא המטרה שלו בתהליך של העברה סינפטית. כאשר הדחף העצבי מגיע לקצה האקסון הוא מעביר את המידע לסינפסה בצורה של אותות כימיים, באמצעות שחרור מולקולות המשמשות כמוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים) מתוך השלפוחיות הסינפטיות שבקצה האקסון. המוליך העצבי נקשר לקולטנים על התא בצדה השני של הסינפסה. באמצעות פתיחה וסגירה של תעלות יונים, הוא גורם לשינוי במתח החשמלי של אותו תא ביחס למתח המנוחה שלו. בכך המוליך העצבי משפיע על דפוס הדחפים העצביים שייווצר בתא המטרה ויועבר הלאה בשרשרת ההולכה העצבית. כאמור, תאי העצב יכולים ליצור סינפסות גם עם תאים מסוגים אחרים, דבר המאפשר קבלה ושליחה של אותות בין מערכת העצבים למערכות אחרות בגוף. מערכת העצבים מקבלת מידע על הסביבה החיצונית באמצעות מערכת החושים. המידע על גירויים מגיע למערכת העצבים מקולטני חישה של החושים השונים, לאחר שהוא עובר תהליך של התמרה חושית. תאי העצב החישתיים מגיבים לגירויים שמופיעים בשדה הקלט שלהם. לאחר עיבוד המידע בתוך מערכת העצבים, היא שולחת מסרים יוצאים לעבר תאי מטרה באיבר מסוים. מסרים אלה שולטים על ההתנהגות, למשל על ידי הפעלת המערכת המוטורית ותנועת השרירים. המוליך העצבי שחוצה את הסינפסה גורם לשינוי בתפקודם הביולוגי של התאים, ובכך משפיע על פעילות איבר המטרה. בדרך כלל הרעש נחשב למטרד במערכות דינמיות. משום שהוא יכול ליצור אפקט ממסך שעלול להפריע ליכולת העיבוד של מידע רלוונטי אודות האות. עם זאת, ישנם מקרים שבהם לרעש יכולה להיות גם השפעה חיובית על התפקוד של מערכת העצבים. היחס בין התפקוד הקוגניטיבי לרמת הרעש הוא בצורת U הפוכה, כך שהביצוע המיטבי מתרחש ברמות רעש מתונות. כתוצאה מכך הוספת כמות קטנה של רעש למעגל עצבי יכולה להגביר את הסנכרון בין רכיביו. לעומת זאת הוספה של כמות גדולה עלולה לשבש פעילות סינכרונית. בנוסף, במערכות לא ליניאריות מסוימות כמו מעגלים חשמליים ומערכות חישה ביולוגיות הנוכחות של רעש יכולה להעצים את היכולת לאתר אותות חלשים. תופעה זו מכונה תהודה אקראית. כתוצאה מכך, לאפנון העצבי של יחס אות לרעש בתהליך עיבוד המידע יש השלכות על הקיבולת והתנודתיות של המערכת הנוירו-קוגניטיבית. במערכת העצבים הרעש יכול להיווצר ממקורות חיצוניים או פנימיים. סביבה רועשת יכולה להגביר את רמת הרעש במערכת העצבים, אך היא יכולה לעלות גם בסביבה שקטה. זאת משום שתאי עצב יכולים ליצור כמות משמעותית של רעש פנימי. הרעש הפנימי של מערכת העצבים מקושר לרמות הרקע (tone) של המוליך העצבי דופמין. בהתאם לכך, להשפעה של הדופמין על יחס האות-רעש בתהליכי עיבוד מידע עצביים יש השלכות על רמת התנודתיות והקיבולת של המערכת הנוירו-קוגניטיבית. ערך מורחב – הפלסטיות של מערכת העצבים ההתנסות של האדם עם הסביבה יכולה להשפיע על ההתנהגות שלו באמצעות יצירת שינויים במערכת העצבים. הפלסטיות של מערכת העצבים מאפשרת לה להתאים את פעילותה לשינויים בתנאים על סמך ניסיון קודם. משום כך היא מכונה גם "גמישות מוחית". במערכת העצבים קיימים אזורים המהווים אתרים פלסטיים. שינוי בפעולה של אתרים אלו יגרום לשינוי בפעילות של כל המערכת. הגמישות של מערכת העצבים מתאפשרת על ידי שינויים באופן התקשורת שבין תא העצב הקדם סינפטי והתא הבתר סינפטי. תהליך עיצוב מחדש של קשרים סינפטיים מתרחש בעקבות הנטייה של סינפסות לא פעילות להתנוון לצד הנטייה של סינפסות פעילות להתחזק, כך שהן יעבירו את המידע בצורה יעילה יותר. אחד הביטויים של הפלסטיות של מערכת העצבים הוא תהליך ההביטואציה, אשר מאפשר למידה התרגלותית. ישנם מספר גורמים העלולים לגרום לפתולוגיה של מערכת העצבים. למשל: טראומה גופנית עלולה לפגוע במערכת העצבים. כמו כן, מחלות גופניות ונפשיות יכולות גם הן לגרום נזק למערכת זו. ערך מורחב – הפרעה נוירו-התפתחותית הפרעות נוירו-התפתחותיות הן לקויות בגדילה והתפתחות המוח או מערכת העצבים המרכזית. הפרעות אלו באות לידי ביטוי לראשונה בתקופת ההתפתחות. כלומר, במהלך גילאי הילדות. הפרעות נוירו-התפתחותיות מאופיינות בפגיעה בתפקוד האישי, החברתי, האקדמי או התעסוקתי. הן יכולות להשפיע על הרגש, יכולות הלמידה, שליטה עצמית וזיכרון. שבץ הוא תהליך מהיר בו יש אובדן פונקציות תפקודיות במוח כתוצאה מהפרעה באספקת הדם למוח. שבץ יכול להיגרם כתוצאה מחוסר אספקת דם ("שבץ איסכמי") הנובע מחסימה בזרימת הדם כתוצאה מקריש דם או מתסחיף, או כתוצאה מדימום ("שבץ המורגי"). שיטיון (דמנציה או בשם החדש: "קיהיון") הוא ירידה משמעותית בתפקוד הקוגניטיבי של האדם, המאפיינת קבוצת מחלות המתרחשות לרוב במהלך תקופת הזקנה. מחלות אלו מתאפיינות בירידה בתפקוד של קליפת המוח ובהידרדרות מנטלית וקוגניטיבית, הגורמת לסובל ממנה לליקויים משמעותיים בתחום החברתי והתעסוקתי. השכיחה בהן היא מחלת אלצהיימר. דלקת קרום המוח (וכן דלקת עוצבה בלועזית: מנינגיטיס, Meningitis) היא מחלה דלקתית של הקרומים הרכים של המוח, הנגרמת עקב זיהום חיידקי, זיהום נגיפי או פיטרייתי. אנצפליטיס (Encephalitis; בעברית: דלקת המוח) היא דלקת חריפה של המוח. אנצפליטיס המשולב עם מנינגיטיס קרוי מנינגו-אנצפליטיס. תסמונת גייאן-בארה (Guillain-Barré syndrome) או בשמה המקוצר (gbs), בעברית תסמונת דלקת רב-עצבית עולה חריפה, היא מחלה אוטואימונית הפוגעת במעטפת העצב, מיאלין, ומתפתחת בדרך כלל עקב זיהום המוביל לתגובה של מערכת החיסון כנגד אנטיגן זר שחודר לרקמות העצב דרך מנגנון של חיקוי מולקולרי. מחלה זו פוגעת במערכת העצבים ההיקפית. המחלה יכולה להופיע בכל גיל ומופיעה בדרך-כלל אחרי מחלה עם תסמיני חום או שלשולים כתגובה לנגיף או חיידק. כחמישה אחוזים מן החולים במחלה מתים ממנה. טרשת נפוצה (באנגלית: Multiple Sclerosis או MS) הנה מחלה כרונית של מערכת העצבים, הפוגעת בתפקודם התקין של תאי העצב במערכת העצבים המרכזית על ידי פגיעה והפחתה במיאלין, חומר שומני המבודד את סיבי העצבים (אקסונים). מתח מנוחה רפלקס מערכת העצבים האוטונומית תעלת יונים ממותגת מתח צימוד אפאפטי מערכת העצבים, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) The Nervous System The Nervous System – CrashCourse Biology – הסבר על מערכת העצבים The Chemical Mind – סרטון הסבר על הכימיה של המוח ואופן הפעולה של מוליכים עצביים והורמונים במערכת העצבים מערכת העצבים, דף שער בספרייה הלאומית גדעון לב, מדענים יצרו במעבדה מודל ביולוגי של כל חלקי מערכת העצבים האנושית, באתר הארץ, 27 בפברואר 2024 רמי רחמימוב (2004). מהפכת המוח: תקשורת, מחלות נפש וסמים. רעננה: מכון ון ליר בירושלים הקיבוץ המאוחד. Neil R. Carlson, (2013). Physiology of Behavior. Boston: Pearson. גריג ר. ג. וזימברדו פ.ג. (2010). מבוא לפסיכולוגיה. הוצאת האוניברסיטה הפתוחה. הוארד גארדנר (1995). מוח חשיבה ויצירתיות. רעננה: ספרית פועלים. שרה דרויאן (1999). עקרונות אבולוציוניים בהתפתחות החשיבה. רעננה: רמות. Dietrich, A. (2004). Neurocognitive mechanisms underlying the experience of flow. Consciousness and Cognition, 13(4), 746–761. Thiele, A., & Bellgrove, M. A. (2018). Neuromodulation of attention. Neuron, 97(4), 769–785. Wiesenfeld, K., & Moss, F. (1995). Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs. Nature, 373(6509), 33–36. Ward, L. M., Doesburg, S. M., Kitajo, K., MacLean, S. E., & Roggeveen, A. B. (2006). Neural synchrony in stochastic resonance, attention, and consciousness. Canadian Journal of Experimental Psychology/Revue canadienne de psychologie expérimentale, 60(4), 319. Söderlund, G.,B.W., Sikström, S., Loftesnes, J. M., & Sonuga-Barke, E. (2010). The effects of background white noise on memory performance in inattentive school children. Behavioral and Brain Functions, 6, 55. Molenaar, Peter C. M. (Ed); Newell, Karl M. (Ed), (2010). Individual pathways of change: Statistical models for analyzing learning and development., (pp. 23–35). Washington, DC, US: American Psychological Association, xv, 227 pp. American Psychiatric Association – APA, (2013). DIAGNOSTIC AND STATISTICAL MANUAL OF MENTAL DISORDERS, FIFTH EDITION – DSM 5.