מערכת העצבים המרכזית

מערכת העצבים המרכזית (TA: Pars centralis systemae nervosi; Systema nervosum centrale) היא חלק ממערכת העצבים. המערכת כוללת את המוח ואת חוט השדרה.

מערכת העצבים המרכזית היא מערכת תקשורת בעלת מורכבות עצומה, אשר משלבת בין כל תפקודי הגוף ומתאמת ביניהם. התפקיד העיקרי שלה הוא לעבד את כל המידע שמגיע אליה. לאחר עיבוד המידע היא משדרת הוראות לחלקי הגוף השונים. בדרך זו מערכת העצבים המרכזית מנתחת ומארגנת את המידע המגיע אליה מכל קצוות הגוף, ושולטת בכל הפעולות הרצוניות של האדם וברוב הפעולות האוטומטיות. נוסף לכך המערכת מהווה את הבסיס הביולוגי לתפקודים הקוגניטיביים של האורגניזם ואת הבסיס הביולוגי לחוויה המודעת. מערכת עצבים מרכזית קיימת בכל בעלי החיים שהם בעלי סימטריה דו-צדדית.

מערכת העצבים המרכזית מבודדת מכל מגע ישיר עם העולם החיצון ומקבלת אותות חשמליים ממערכת העצבים ההיקפית. כלומר, היא מקושרת לאיברי חישה ולשרירים ברחבי הגוף באמצעות העצבים וצבירי התאים (גנגליונים) שמרכיבים את מערכת העצבים ההיקפית.

בנוסף למוח ולחוט השדרה, לרוב משייכים למערכת העצבים המרכזית גם את הרשתית ואת חלק מעצבי הגולגולת כמו עצבי הראייה ועצבי הריח, כיוון שהם מקושרים למוח באופן ישיר וללא כל צבירי תאים המהווים תחנת ממסר בדרכם למרכזי העיבוד המוחיים.

התחום הרפואי העוסק בהפרעות ובמחלות של מערכת העצבים המרכזית וההיקפית הוא הנוירולוגיה. פסיכיאטריה עוסקת בהפרעות נפשיות ובהתערבות טיפולית מבוססת ידע פסיכולוגי וביולוגי, ונוירופסיכולוגיה עוסקת בצורת הביטוי של תופעות פסיכולוגיות במערכת העצבים, כאשר אחד מכליה המרכזיים הוא התאמה בין פגיעות מוחיות לבין תפקוד האזורים במצבם התקין.

מבנה

קרומי המוח והשדרה

מערכת העצבים המרכזית מתאפיינת ברמה האנטומית בארבע שכבות המקיפות אותה, אשר שומרות על איזון לחצים, ומגינות מפני פגיעות טראומה.
שכבת עצם - את המוח מקיפה הגולגולת, ואילו את חוט השדרה מקיפות חוליות עמוד השדרה.
הדורה - קרום קשיח השומר על הפרשי לחצים בין החלל בו נמצא חוט השדרה והמוח לשכבה החיצונית.
הארכנואיד - שכבה ספוגית הנמצאת תחת הדורה. בשכבה זו נמצאים תאים במוח האחראים על ייצור נוזל המוח והשדרה (CSF). בין שכבת הארכנואיד לשכבת הפיה נמצא חלל הנקרא החלל התת-ארכנואידי, ובו זורם נוזל המוח והשדרה.
הפיה - שכבה דקיקה העוקבת אחר המוח על כל קפליו.

רקמות תאים

מערכת העצבים המרכזית בנויה משני סוגים עיקריים של רקמות, אשר נראים בעין בלתי מזוינת. רקמות אלו מכונות "חומר אפור" ו"חומר לבן" על שם צבען.

חומר אפור - מורכב בעיקר מגופי תאי עצב והשלוחות הקרובות אליהם.

חומר לבן - מכיל בעיקר את האקסונים של תאי העצב. רוב האקסונים עטופים בשכבה הקרויה מיאלין, אשר מגבירה את הבידוד החשמלי שלהם. ריכוז גבוה של החומר הלבן ניתן למצוא בשכבה החיצונית של חוט השדרה ובכפיס המוח.

מלבד תאי העצב, רקמת מערכת העצבים המרכזית מכילה גם קבוצת תאים הנקראים תאי גלייה. בין היתר נמצא כי תאים אלה מעניקים יציבות לרקמת המוח, מספקים אנרגיה לנוירונים, שומרים על איזון כימי בסביבה הבין-תאית, ומעורבים בתהליכי שיקום פגיעות טראומה. כמו כן, אחד מסוגי התאים הללו הוא אוליגודנדרוציטים, אשר אחראים על ייצור המיאלין סביב האקסונים במערכת העצבים המרכזית, זאת באמצעות ליפוף זרועות מיאלין סביב גוף האקסון.

חוט השדרה 

חוט השדרה הוא המשכו הישיר של המוח, ומהווה את נקודת הממשק בין מערכת העצבים ההיקפית למערכת העצבים המרכזית. חוט השדרה מקבל את הקלט החושי מהגוף וכן מקשר בין המוח לאיברי הגוף כשנדרשת הפעלתם. לחוט השדרה תפקיד חשוב בתנועות רפלקסיביות שמאפשרות את איזון הגוף תחת תנאי שיווי משקל משתנים, וכן תנועות שמטרתן למנוע נזק אפשרי לגוף. חתך רוחבי של חוט השדרה חושף מבנה חומר אפור דמוי פרפר, כאשר הפעולות המוטוריות מתאפשרות באמצעות נוירונים היוצאים מהחלק הבטני (ונטרלי) של החוט, ואילו המידע הסנסורי זורם דרך נוירונים המגיעים מגבו של חוט השדרה, דרך צבר נוירונים הנקרא גנגליון השדרה .

עצבי הגולגולת 

עצבי הגולגולת הם עצבים שיוצאים מגרעינים בגזע המוח ומעצבבים את שרירי הפנים והשרירים החלקים של הגוף. נהוג להתייחס רק לחלקם כחלק ממערכת העצבים המרכזית, כאשר לרוב ההתייחסות מכלילה את עצב הראייה, עצב הריח והעצב המשולש.

המוח 

המוח הוא הרשת העצבית הגדולה והמרכזית של האורגניזם, בו מעובד המידע וממנו ניתנת הפקודה האלקטרו-כימית לכל ההפעלות הרצוניות של הגוף, ולרוב הפעולות האוטונומיות שלו. כמו כן הבסיס הביולוגי של החוויה המודעת נמצא באזורים מסוימים במוח. מבחינה אנטומית נהוג לחלק את המוח לשלוש חלוקות ראשיות אשר מסווגות לפי מרחקם מחוט השדרה והתעלה העצבית: המוח האחורי, המוח האמצעי והמוח הקדמי.

המוח האחורי 

המוח האחורי הוא המשכו הישיר של חוט השדרה והתעלה העצבית. מבחינה אנטומית הוא מורכב משלושה חלקים מרכזיים: הפונס, המדולה והמוחון. בעוד השניים הראשונים אחראים על הפעלת תפקודי הגוף הבסיסיים הכוללים נשימה, דופק וכדומה המוחון אחראי על החלקת תנועות מוטוריות, ומעורב בהטמעת תנועות נלמדות לתנועות אוטומטיות.

המוח האמצעי 

המוח האמצעי מורכב משני חלקים עיקריים - הטקטום והטגמנטום. הראשון אחראי בין היתר על תנועות אוטומטיות כתגובה לקלט סנסורי, כגון הסבת הראש לכיוון קול נפץ חזק. השני מהווה בסיס חשוב ביצירת תנועות רצוניות וכן לוקח חלק מרכזי במערכת התגמול.

המוח הקדמי 

המוח הקדמי הוא הרקמה המוחית שהתפתחה הכי מאוחר מבחינה פילוגנטית. למוח הקדמי שלל תפקידים קוגניטיביים ובכללם התפקודים הקוגניטיביים הגבוהים הכוללים: חשיבה, רגש, קבלת החלטות וזיכרון עבודה. כמו כן חקר הבסיס הביולוגי של החוויה המודעת מתמקד באזור זה. מבחינה אנטומית את המוח הקדמי נהוג לחלק לשתי תתי חלוקות: המוח הגדול, הכולל את המערכת הלימבית, הגרעינים הבזליים וקליפת המוח, ומוח הביניים הכולל את התלמוס, ההיפותלמוס והאפיתלמוס.

מחסום הדם מוח 

מחסום הדם-מוח הוא מבנה קרומי המשמש כמחסום סלקטיבי עבור מולקולות בין מערכת הדם לנוזל המוחי השדרתי. מטרתו היא הגנה על רקמות המוח מפני מזהמים או נוגדנים ושמירה על הרכב הנוזל שבו נמצאים הנוירונים.

מבחינה רפואית מחסום זה מונע מתרופות מסוימות להגיע אל המוח דרך מחזור הדם.
דבר זה יכול להיות בעייתי משום שאם התרופה לא תוכל להגיע לאזור ההשפעה שלה היא לא תהיה יעילה.
מסיבה זו, אם קיים במוח מחסור בחומר מסוים אשר אינו מסוגל לעבור את המחסום, לא תהיה תועלת במתן זריקות או כדורים המכילים חומר זה. באופן דומה לא תהיה השפעה גם לשינוי בתזונה.

תפקוד

מעגל תפיסה פעולה

רשתות עצביות

מוליכים עצביים

פלסטיסיות

התפתחות מערכת העצבים המרכזית

התפתחות עוברית 

המערכת המרכזית הראשונה שמתפתחת בעובר היא מערכת העצבים המרכזית, היא מתחילה להתפתח שלושה שבועות לאחר ההפריה. העובר בימים הראשונים כולל שלוש שכבות של תאים, הנקראים שכבות נבט. שכבות אלו הן רקמות תאים ממויינים, אשר יהוו את הבסיס לכל מערכות הגוף המפותחות. במהלך השבועות הראשונים של חיי העובר החלק המרכזי של השכבה החיצונית (דורסלית) מתקפל ויוצר מעין תעלה מאורכת הנקראת התעלה העצבית (neural tube) אשר תהווה את הבסיס לחוט השדרה. החלק הקדמי של התעלה מתחיל להתרחב ויוצר שלושה חלקים מובחנים בצורת שקים בקצה התעלה. בשבוע החמישי כבר ניתן לזהות בהתרחבויות עצמן חלוקות פנימיות. התאים בדפנות של שלושת השקים ייצרו בהמשך את שלושת החלקים של המוח - המוח האחורי שמכיל את הצרבלום ואת גזע המוח, המוח האמצעי הכולל את הטקטום והטגמנטום והמוח הגדול שמתפתח לתלמוס, להיפותלמוס ולקליפת המוח.

התפתחות במהלך הילדות

התפתחות אבולוציונית 
היחידה הקטנה ביותר של מערכת העצבים היא הנוירון. תא זה קולט ומעבד מידע באמצעות העברת אותות אלקטרוכימיים. יחידה זו היא עתיקה מבחינה פילוגנטית וגרסה מקבילה לו המשתמשת באותות אלקטרוכימיים כבר נמצאת אצל אורגניזמים חד-תאיים כגון אמבות. עם התקדמות החץ האבולוציוני החלו היצורים לפתח מערכות יותר ויותר מתקדמות להעברה ושימור מידע מה שנתן להם יתרון הישרדותי. עם הזמן נוצרו יותר ויותר יחידות יסוד קרי נוירונים, בד בבד עם התעצמות ביכולת הנוירונים ליצור קשרים מרובים. אצל חלק מהיצורים המערכת התפזרה בכל הגוף כאשר כל יחידה ויחידה מתפקדת כמערכת בפני עצמה כמו אצל מדוזות, ומתוך פיצול בעץ הפילוגנטי נוצר לחץ אבולוציוני לריכוז צברי נוירונים אשר ניתן לראות כבר אצל תולעים שטוחות. במורד העץ הפילוגנטי ניתן לראות התקדמות של צברי הנוירונים לכיוון ראש האורגניזם תוך יצירת חוט המקשר בינם לבין שאר מערכות הגוף. כמו כן משוער כי איבר הניתן לסיווג כמדולה הופיע לפני כחצי מיליארד שנים, איבר זה היווה תחנת שליטה המרכזת את כל תפקודי החיים הבסיסיים. עם התקדמות האבולוציה התפתחו הסתעפויות רבות כמו התפתחות מערכות לימביות המקושרות לרגש. משערים כי בשלב מאוחר לאחר הימצאות הקורטקס התפתחה גם תחושת המודעות, אך אין עדיין הסבר לתהליך ההתפתחות הזה.

תופעה נוספת שהעסיקה חוקרים רבים היא ההתפתחות המואצת של מערכת העצבים האנושית. חוקרים גילו שהמוח האנושי גדל יותר מהר ביחס לקצב האבולוציה במינים אחרים, וההשערה היא שמעורבים בתהליך גנים אשר עושים מוטציות במוח באופן יזום. נגזרת מהשערה זו היא שהמוח האנושי עדיין ממשיך להתפתח בתהליך אבולוציוני מואץ.

קישורים חיצוניים 

 Meet Your Master: Getting to Know Your Brain - Crash Course Psychology - הסבר על מערכת העצבים המרכזית והמוח

הערות שוליים 

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה