tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
ליזוזים - אנזים הידרוליטי המבקע את שכבת הפפטידוגליקן בדופן התא של חיידקים.
אינטרפרונים - חלבונים ממשפחת הציטוקינים המיוצרים ומופרשים על ידי תאים שהודבקו בנגיף, נקלטים על ידי תאים בריאים הנמצאים בקרבתם, ומשרים בהם מצב אנטי-ויראלי המסייע להם להתגונן מפני הדבקה בנגיף.
מערכת "המשלים" – קבוצה של חלבוני סרום אשר מנטרלים פתוגנים שונים ומסייעים בסילוקם וכן מעורבים בהתפתחות של תגובה דלקתית.
תאים בולעניים (פגוציטים) ותאי הרג טבעיים.
הפגוציטים, כדוגמת המקרופאגים והנויטרופילים, הם תאים המתמחים בבליעה, הרג ועיכול של מיקרואורגניזמים שונים.
תאי ההרג הטבעיים הם לימפוציטים גדולים וגרגיריים (granular), הממלאים תפקיד חשוב בהגנה מפני תאים סרטניים ומפני נגיפים מסוימים.
דלקת - תגובה חיסונית מורכבת הנגרמת עקב זיהום או נזק לרקמה, ואשר כרוכה בגיוס מגוון תאים ומולקולות של מערכת החיסון אל אתר הזיהום.
מערכת החיסון הנרכשת מתפתחת במהלך חיי האורגניזם עקב חשיפתו לפתוגנים, והיא מתייחדת בכך שרכיביה פועלים באופן בררני וספציפי: כל תא או מולקולה המשתייכים אליה מסוגלים לפעול כנגד פתוגן מסוים אחד ויחיד.
לכן, בניגוד לתגובה החיסונית המולדת, שהיא זהה באופן עקרוני בקרב כל הפרטים המשתייכים למין מסוים, התגובה החיסונית הנרכשת משתנה מפרט אחד באוכלוסייה למשנהו בהתאם לניסיון האישי שרכש, כלומר בהתאם לפתוגנים אליהם נחשף במהלך חייו.
מאפיין מרכזי נוסף המייחד את מערכת החיסון הנרכשת הוא היכולת לייצר זיכרון חיסוני.
מערכת החיסון הנרכשת כוללת את הלימפוציטים מסוג B ו-T ואת הנוגדנים.
הזרועות האפקטוריות של מערכת החיסון
מקובל לחלק את מנגנוני התגובה החיסונית, כלומר המנגנונים האפקטוריים, לשתי זרועות: זרוע הוּמוֹרָאלית וזרוע תאית.
כל אחת משתי הזרועות כוללת הן מרכיבים בלתי-ספציפיים ממערכת החיסון המולדת והן מרכיבים ספציפיים ממערכת החיסון הנרכשת.
שתי הזרועות פועלות בשיתוף פעולה ובוויסות הדדי.
הזרוע ההומוראלית (The Humoral Branch), המכונה גם תגובה הומוראלית (Humoral Response) או חסינות הומוראלית (Humoral Immunity) (הומוראלי = של נוזלי הגוף), מקנה הגנה בעיקר מפני מיקרואורגניזמים ופתוגנים חוץ-תאיים, אשר גדלים ומתרבים מחוץ לתאי המאכסן, בנוזלי הגוף.
הזרוע ההומוראלית כוללת שני מרכיבים עיקריים:
נוגדנים - חלבונים המופרשים על ידי תאי פלזמה, שמוצאם בהתמיינות לימפוציטים מסוג B.
הנוגדנים מזהים חלבונים ספציפיים על גבי אנטיגן, נקשרים אליהם ומסייעים בנטרולו ובסילוקו של האנטיגן.
הזרוע התאית (The Cellular Branch), המכונה גם חסינות תאית (Cell-Mediated Response או Cellular Immunity), מספקת הגנה בעיקר מפני מיקרואורגניזמים ופתוגנים תוך-תאיים, אשר פולשים לתוך תאי המאכסן ומתרבים בתוכם, כגון נגיפים (וירוסים), חיידקים תוך-תאיים, פרוטוזואה וכיוצא באלה.
כמו כן היא פועלת לחיסול תאים סרטניים ותאים שמקורם ברקמת שתל זרה.
תפקיד מרכזי נוסף של הזרוע התאית הוא להפעיל ולווסת את התגובה ההומוראלית, ובפרט לשפעל לימפוציטים מסוג B שבאו במגע עם אנטיגן, ולגרום להם להתחלק ולהתמיין לתאי פלזמה מפרישי נוגדנים אשר מתאימים באופן ספציפי לאנטיגן זה.
הזרוע התאית כוללת מספר מרכיבים:
לימפוציטים מסוג T, אשר נחלקים לשני סוגים עיקריים:
תאי T מסייעים, המסומנים באותיות Th (T helper).
תאי T רעילי-תא (או תאי T ציטוטוקסיים), המסומנים באותיות Tc או CTL (Cytotoxic T cell, T cytotoxic).
תאי הרג טבעיים (ר' לעיל).
תאים בולעניים (פגוציטים) מסוגים שונים, ובתוכם: מונוציטים, מקרופאגים, ונויטרופילים
שתי מערכות החיסון, המולדת והנרכשת, עושות שימוש ברכיבים מן הזרוע ההומוראלית ומן הזרוע התאית.
כך, המערכת המולדת כוללת את הפגוציטים השונים, תאי ההרג הטבעיים וכן את מערכת "המשלים".
המערכת הנרכשת כוללת את הנוגדנים ואת הלימפוציטים מסוגים B ו-T.
תאי ההרג הטבעיים, מערכת "המשלים" וחלק מהפאגוציטים, אשר משתייכים באופן עקרוני למערכת המולדת, הבלתי-ספציפית, פועלים לעיתים באופן ספציפי במנגנון מיוחד אשר נקרא הרעלת תאים תלוית נוגדנים (Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity, ובר"ת ADCC).
במנגנון זה נוגדנים מזהים באופן ספציפי תאי מטרה, ומסמנים אותם כיעד לחיסול בידי תאי הרג טבעיים, מערכת "המשלים" ופגוציטים מסוימים.
הפעלת תגובה חיסונית אפקטיבית, המשלבת תאים ומרכיבים רבים ושונים, מצריכה תיאום מורכב בין מערכת החיסון המולדת למערכת הנרכשת, ובין הזרוע ההומוראלית לזרוע התאית.
תיאום זה מתבצע בעיקר בידי קבוצה של חלבונים המכונים ציטוקינים.
הציטוקינים הם חלבונים או גליקופרוטאינים בעלי משקל מולקולרי נמוך, המופרשים על ידי תאי דם לבנים (לויקוציטים) ותאים אחרים בגוף בתגובה לגירויים שונים.
הם משמשים כמעין שליחים המעבירים מסרים בין תאיה השונים של מערכת החיסון וכן בין מערכת החיסון ליתר תאי הגוף, ובכך הם מסייעים לוויסות התגובה החיסונית ולהסדרתה.
מערכת החיסון המולדת מעוררת ומכווינה את תגובות מערכת החיסון הנרכשת בעיקר על ידי הפרשת ציטוקינים מתאימים והצגת אנטיגנים (Antigen Presentation) לתאי T מסייעים (Th) על ידי תאים מציגי אנטיגן.
תאים מציגי-אנטיגן (תאים דנדריטיים, מקרופאגים ולימפוציטים מסוג B) בולעים אנטיגן בתהליך של אנדוציטוזה ולאחר מכן מציגים מקטעים פפטידיים של האנטיגן על שטח פני הממברנה שלהם על-גבי מולקולות MHC מטיפוס II.
תאי T-המסייעים מזהים באמצעות קולטן תא ה-T שלהם (TCR) קומפלקסים אלה של אנטיגן הנישא על מולקולת MHC מטיפוס II, ובאמצעות סיגנל מעורר נוסף הניתן על ידי התא מציג-האנטיגן, הם עוברים שפעול ומסוגלים להתרבות ולגייס מגוון של תאים ומולקולות לתגובה חיסונית כנגד האנטיגן.
מערכת החיסון הנרכשת מייצרת אף היא מסרים אשר מעוררים ומגבירים את יעילות התגובה המולדת.
כך, למשל, לאחר שתאי T מסייעים מזהים אנטיגן המוצג על-גבי מולקולת MHC מטיפוס II, הם מייצרים ומפרישים ציטוקינים אשר משפרים את יכולתם של המקרופג'ים לבלוע ולהרוג אנטיגנים, ובנוסף לכך מגבירים את ביטוי מולקולות ה-MHC מטיפוס II על פני הממברנות של המקרופאגים, ובכך הופכים אותם לתאים מציגי-אנטיגן יעילים יותר.
דוגמה נוספת היא הגיוס וההפעלה של מערכת "המשלים" על ידי נוגדנים: נוגדנים שיוצרו והופרשו על ידי תאי פלזמה בתגובה לפתוגן מסוים, נקשרים אל הפתוגן ומצפים אותו, ובכך מסמנים אותו כמטרה להתקפה מצד מערכת "המשלים".
מערכת המַשְׁלִים (או בפשטות: משלים; באנגלית: Complement; בעברית לעיתים: קומפלמנט) היא מערכת חלבונים הזורמים בדם ומהווים חלק ממערכת החיסון.
מערכת המשלים מורכבת מקסקדה של זימוגנים - חלבונים המשופעלים על ידי חיתוכם בפרוטאוליזה .
התוצרים הפעילים של חלבוני מערכת המשלים מגבירים ומשלימים את התגובה החיסונית, ומכאן נגזר שמה של המערכת.
מכיוון שרבים מהחלבונים המשופעלים הם בתורם פרוטאזות נוספים, מתקבלת הרחבה בתגובה של המשלים בכל שלב.
המערכת יכולה להיות מופעלת דרך שלושה מסלולים: המסלול הקלאסי; מסלול הלקטין; והמסלול האלטרנטיבי .
אף על פי שכל מסלול משופעל על ידי טריגרים שונים, כולם מביאים ליצירה של אותן מולקולות אפקטוריות.
מערכת המשלים, הכוללת כ-40 חלבונים שונים, מגנה מפני פתוגנים בשלושה מנגנונים מרכזיים:
חלבונים משופעלים רבים נקשרים בצורה קוולנטית לפתוגנים, וכך מתווכים אופסוניזציה (הגברת פאגוציטוזה).
משמעות הדבר היא שפגוציטים עם קולטנים לחלבוני המשלים יוכלו לעכל ולהשמיד את הפתוגנים הללו.
מקטעים קטנים של חלק מחלבוני המשלים פועלים ככימוקינים, (מושכנים כימיים) המגייסים תאים חיסוניים לאתר הזיהום ומשפעלים אותם.
התוצרים הסופיים של מערכת המשלים הורגים חיידקים באמצעות יצירת חורים בממברנות שלהם.
התעלה החלבונית אשר מחוררת את ממברנת הפתוגן נקראת Membrane Attack Complex - MAC.
מרבית חלבוני מערכת המשלים מסומנים באות C ולאחריה מספר, כגון החלבונים C1 ו-C2. מבין חלבוני המערכת, C3 ו-C5 מהווים צמתים מרכזיים; כל אחד מהמסלולים מביא לחיתוך שיטתי של חלבוני המשלים בזה אחר זה, כאשר חלק מתוצרי הפירוק נותרים קשורים לפתוגן, ואילו אחרים מתפזרים בזרם הדם.
שברי החלבונים הנערמים על גבי הפתוגנים נקשרים זה לזה ומרכיבים את הקומפלקס הפרוטאליטי C3 Convertase.
כעת ביכולתם לחתוך את C3 כדי ליצור כמויות גדולות של הפרגמנט C3b, המולקולה האפקטורית העיקרית של מערכת המשלים.
מולקולה זו קושרת את קומפלקס ה-C3 Convertase ליצירת קומפלקס נוסף בשם C5 Convertase, אשר אחראי לחיתוך החלבון C5. תוצרי הפירוק של C5 מתווכים יצירת תעלות ההרג Membrane-Attack Complex (MAC), אשר מחוררות את ממברנות הפתוגנים ומובילות למותם.
נוסף על כך, תוצר הפירוק C3b פועל כאופסונין (מגביר פאגוציטוזה), ופרגמנטים רבים אחרים פועלים כאנאפילטוקסינים (Anaphylatoxins), חלבונים המעוררים דלקת.
כלל התהליכים המובילים ליצירת הקומפלקס C3 Convertase נקראים "השלבים המוקדמים" של מערכת המשלים, ואילו התהליכים שמופיעים לאחר השלמת הקומפלקס C5 Convertase מכונים "השלבים המאוחרים".
למערכת המשלים מספר תפקידים מכריעים בתגובה החיסונית:
אופסוניזציה (Opsonisation): חלבוני המשלים נצמדים לפתוגנים (מיקרואורגניזמים מעוררי מחלות) אשר פלשו למחזור הדם ומסמנים אותם.
תאי הדם הלבנים מזהים ביתר קלות את הפתוגנים המסומנים והפגוציטים שבהם מסוגלים כעת לבלוע את הפתוגן ולחסלו (לבצע פגוציטוזה).
פאגוציטים מסוגלים לבלוע ולהשמיד פתוגנים גם ללא אופסוניזציה, אך ישנו הבדל של מספר סדרי גודל ביעילות בין שני התרחישים הללו.
כפועל יוצא, רוב רובה של הפאגוציטוזה החיסונית נשען על אופסונינים (נוגדנים וחלבוני מערכת המשלים).
כימוטקסיס: חלבוני המשלים שאינם נצמדים לפתוגנים נסחפים בזרם הדם ובכך משמשים כ"מערכת אזעקה"; תאי דם לבנים במקומות מרוחקים בגוף מזהים את חלבוני המשלים (בעזרת קולטנים המצויים על הממברנה שלהם) ונעים אל עבר מקום הזיהום.
המונח כימוטקסיס מתייחס לתופעות ביולוגיות רבות בהן חומרים, גופים או יצורים נעים למקום מסוים על פי מפל ריכוזים עקב גירוי כימי.
ציטוליזה: חלק מחלבוני המשלים מסוגלים בעצמם להרוג או לעזור בהרג הפתוגן.
פירוש המונח ציטוליזה הוא "הרג של תאים" (ציט - תא; ליזיס - פירוק).
ביסוס דלקת: מרכיבי המשלים מתווכים תקשורת בין הפתוגן לבין תאים נוספים, כמו למשל הגברת פאגוציטוזה על ידי תאים בולעניים (אופסוניזציה), ושינוע תאי דם לבנים באמצעות כימוטקסיס.
חלק מחלבוני מערכת המשלים משפיעים על תאי האנדותל השייכים לכלי הדם, וכן על תאים סטרומליים (מבניים).
כך מתרחשים מספר רב של אירועים, וביניהם הרחבת כלי דם מקומיים, הגברת החדירות של כלי הדם, הפרשה מוגברת של חלבוני Acute Phase Proteins (הנאבקים בפתוגן), עלייה בחום הגוף, ירידה בתיאבון ותחושת חולשה.
מרכיבים המובילים לביסוס דלקת נקראים אנאפילטוקסינים (Anaphylatoxins).
סיום תגובה חיסונית: מרכיבי מערכת המשלים מסייעים בפינוי תאים אפופטוטיים, וכן בסילוק קומפלקסים חיסוניים (תצמידי אנטיגן-נוגדן).
באופן מסורתי משויכים חלבוני המשלים למערכת החיסון המולדת, מכיוון שפעולת ההגנה נעשית ללא ספציפיות גבוהה, וללא זיכרון חיסוני.
עם זאת, למערכת המשלים תפקיד מכריע במתקפה החיסונית הנרכשת עקב שפעולם על ידי נוגדנים; במקביל, מערכת המשלים תומכת בביסוס דלקת אשר חיונית לגיוס תאים חיסוניים, וכן בשפעול תאי B על ידי מנגנון דמוי-אופסוניזציה.
לכן ישנם אלו המציבים את מערכת המשלים על גבי קו התפר שבין תת-המערכות.
רק מיעוט מ-35 חלבוני המשלים נמצא בדם בכל עת.
חלבונים אלו מצויים בדם בצורת זימוגנים - אנזימים "רדומים", בלתי-פעילים - אשר מופעלים כשמזוהה נוכחותו של פתוגן.
החלבונים המשופעלים מפעילים בתורם זימוגנים נוספים של מערכת המשלים, וכך נוצרת שרשרת הפעלה (Cascade) סבוכה, דמוית דומינו.
קסקדה זו מביאה בסופו של דבר להיווצרותם של החלבונים הסופיים, האחראים לשלוש המשימות שפורטו לעיל.
בעוד שתוצרי מערכת המשלים הם אחידים, קיימת שונות במעלה השרשרת.
ישנם שלושה מנגנונים אשר ביכולתם לדחוף את מערכת המשלים לפעולה: המסלול הקלאסי: מסלול הלקטין; והמסלול האלטרנטיבי.
מסלולים אלו נבדלים הן בטריגרים לפרוץ התגובה החיסונית, והן בחלק מחלבוני המערכת, אך במורד הקסקדה הם מתנקזים למסלול זהה.
תחילתו של המסלול הקלאסי הוא איננו במערכת המשלים, אלא במערכת החיסון הנרכשת.
פתוגן אשר חודר לגוף נקשר במוקדם או במאוחר על ידי נוגדן.
ראשו של הנוגדן מכיל אזור משתנה המותאם בדיוק רב למעטפת הפתוגן (Fab), אך בסיסו (Fc) מכיל אתר קבוע אשר נקשר לקולטנים שונים במערכת החיסון.
חלק מן הנוגדנים - ביתר פירוט נוגדנים מסוג IgM ו-IgG - קושרים באמצעות בסיסם הקבוע את חלבון מערכת המשלים C1 .
יש לציין שאינטראקציה זו בין הנוגדן לבין החלבון C1 יכולה להתרחש אך ורק לאחר קישור הנוגדן לפתוגן, ולא בהיעדרו.
חלבון המשלים C1 הוא למעשה איננו חלבון בודד - אלא קומפלקס המורכב משלושה: C1s, C1q ו-C1r (כאשר C1s ו-C1r הם חלבוני חיתוך פרוטאוליטיים).
כעת תת-היחידה C1s תחל בתהליך חיתוך סדרתי של חלבוני מערכת המשלים, אשר יבוקעו לשני תוצרים; שבר החלבון הקטן מבין השניים יסומן באות 'a', ואילו תוצר הפירוק הגדול יסומן באות 'b' (מרבית שברי ה-b יישארו צמודים לקרבת הקומפלקס C1-נוגדן, ואילו מרבית שברי ה-a ישוחררו לזרם הדם).
הזימוגן הראשון שיחתך הוא C4. תת-השבר C4a יתפזר בזרם הדם, ואילו C4b יקשר באופן קוולנטי לממברנה של הפתוגן.
לאחר מכן החלבון C2 יעבור ביקוע פרוטאוליטי, ממנו C2a יוותר קשור ל-C4b, ואילו C2b ישתחרר.
הקומפלקס שהתקבל בשלב זה נקרא C4bC2a עקב שברי-החלבונים המרכיבים אותו, אך נהוג לכנות אותו גם C3 Convertase, עקב פעילותו הפרוטאוליטית כלפי החלבון C3. כעת יחתכו מולקולות C3 רבות, מהן התוצר C3b יישאר קשור לקומפלקס ולממברנה, ואילו C3a יתפזר בזרם הדם.
הקומפלקס החדש, C4bC2aC3b מקבל גם הוא שם נוסף עקב פעילותו - C5 Convertase .
כפי שיובהר בהמשך, קומפלקס ה-C5 Convertase ישפעל את חלבוני המשלים C8, C7, C6 ו-C9 - מהם יורכב ה-MAC שמחורר את הממברנה של הפתוגן ומוביל להשמדתו.
חלק מחלבוני ה-C3b אינם מתפקדים כמרכיב של C5 Convertase, אלא הם נקשרים לפתוגן ומסמנים אותו עבור תאים בולעניים.
תאים אלו, אשר מכילים קולטן תואם לC3b (נקרא C3b Receptor), מזהים את הפתוגן המסומן ומסלקים אותו באמצעות פאגוציטוזה.
תהליך זה נקרא אופסוניזציה, ובמקרה הנ"ל החלבון C3b מתפקד כאופסונין.
קולטנים לפרגמנטים נוספים של מערכת המשלים ממוקמים על גבי תאים נוספים, הן חיסוניים והן לאו.
מסלול הלקטין דומה למדי למסלול הקלאסי.
גם הוא נפתח באמצעות קישור למעטפת פתוגנים, וגם כאן יחתכו C2 ו-C4 ליצירת הקומפלקס C3 Convertase.
עם זאת, בעוד שהמסלול הקלאסי מתווך על ידי קישור של נוגדנים, נקשר מסלול הלקטין בישירות לפתוגן.
לקטינים הם חלבונים קושרי סוכרים, וישנם פתוגנים רבים אשר עטופים בסוכרים כדרך קבע.
ביכולתם של מספר חלבוני מערכת המשלים לפעול כלקטינים, ולפתוח בתגובה חיסונית.
החלבון הלקטיני הראשון שתואר כחלק ממערכת המשלים הוא החלבון MBL; לאחריו התגלו כמה נוספים, כגון MASP-1, MASP-2, וכן חלבונים ממשפחת הפיקולין: L-ficolin, H-ficolin, ו-M-ficolin .
לאחר שחלבון משלים לקטיני נקשר לסוכר של פתוגן (לצורך העניין, MBL) - יבוקעו החלבונים C2 ו-C4, וייווצר קומפלקס ה-C3 Convertase אשר מורכב מ-C4bC2a.
מכאן ואילך המסלול הקלאסי והמסלול הלקטיני חופפים במלואם.
גם המסלול האלטרנטיבי, בדומה למסלול הלקטיני, איננו תלוי בקישור לנוגדן.
אך בעוד שהמסלול הקלאסי והמסלול הלקטיני נשענים על קומפלקסים זהים של C3 Convertase ו-C5 Convertase, המסלול האלטרנטיבי משתמש בסט ייחודי של חלבוני משלים: פקטור B, פקטור D ופרופרדין.
כפי שיתואר מיד, קומפלקס ה-C5 Convertase שמקורו במסלול האלטרנטיבי מורכב ממולקולה אחת של C3b, מולקולה ייחודית למסלול האלטרנטיבי בשם Bb, ומולקולה נוספת של C3b.
מתברר כי המסלול האלטרנטיבי עצמו עשוי להיפתח באחד משלושה מנגנונים:
חלבון ה-C3 נמצא בכל עת בזרם הדם, וכן כדרך קבע חלק קטן ממנו עובר ביקוע ספונטני.
הביקוע זה אשר מכונה 'Tickover' הוא חלקי, ותוצר הפירוק נקרא C3(H2O).
תוצר זה מסוגל לקשור את חלבון המסלול האלטרנטיבי פקטור B.
הקומפלקס שנוצר C3(H2O)B איננו פעיל ואיננו קשור לממברנה, ולכן הוא נישא בזרם הדם, עד אשר שהוא פוגש חלבון משלים נוסף שנקרא פקטור D.
פקטור D הוא חלבון ביקוע פרוטאוליטי אשר מפרק את פקטור B; תוצר הפירוק הקטן Ba משוחרר לזרם הדם, ואילו הפרגמנט הגדול Bb נותר קשור ל-C3(H2O) .
קומפלקס זה, C3(H2O)Bb מסוגל לבצע חיתוך של חלבוני C3, ולכן נקרא C3 Convertase.
כעת ייחתכו מולקולות C3, אך בהיעדר הקישור לממברנה, הקומפלקס יתפרק ולא תיווצר תגובה חיסונית.
גורל הקומפלקס משתנה אם יש זיהום במקביל.
במקרה כזה, חלק ממולקולות ה-C3b יקשרו לממברנה של הפתוגן.
מכיוון שפקטור B מסוגל לקשור גם את C3(H2O), אבל גם את C3b, ייווצרו קומפלקסים של C3bB על פני ממברנות של פתוגנים.
גם כעת פקטור D יבצע חיתוך של B, ויתקבל קומפלקס C3bBb מעוגן לממברנה של הפתוגן.
הקומפלקס C3bBb הוא בעצמו C3 Convertase נוסף של המסלול האלטרנטיבי, וכאמור ביכולתו לבקע את חלבון המשלים C3. בדיוק כפי שבמסלול הלקטין ובמסלול הקלאסי C3 נחתך, וממנו C3a נישא בזרם הדם ו-C3b נקשר להרכבת קומפלקס ה-C5 Convertase - כך גם מתרחש במסלול הלקטין.
לכן מתקבל קומפלקס חדש בשם C3bBbC3b שתפקידו הוא חיתוך C5. קומפלקס ה-C3 Convertase שמורכב מ-C3bBb איננו יציב עד אשר הוא קושר חלבון מייצב בשם פרופרדין.
חלבון הפרופרדין הוא חלבון בקרה מייצב של מסלול ה-Tickover כפי שצוין לעיל - אך ביכולתו גם לפתוח בעצמו במסלול האלטרנטיבי.
לעיתים פרופרדין נקשר באופן ספונטני לממברנות של תאים.
אם נוצרות מולקולות C3b חופשיות עקב פעילותו של C3(H2O)Bb, הן עשויות להיקשר לפרופרין שמעוגן מבועד מועד לממברנה.
קומפלקס זה קושר ביעילות רבה את פקטור B, ואם הוא מבוקע על ידי פקטור D, מתקבל הקומפלקס C3bPBb.
כאמור, קומפלקס זה הוא C3 Convertase אלטרנטיבי.
מנגנון זה הוכח כאפקטיבי במאבק בחיידק Neisseria gonorrhoeae, ומטופלים אשר סובלים מחסר בפרופרדין נוטים לפתח מחלה קשה לאחר הידבקות בחיידק זה .
מלבד מערכת המשלים, ישנן מערכות זימוגניות נוספות בזרם הדם.
דוגמאות לקסקדות דומות הן מערכת הקרישה ומערכת הקליקראין (Kallikrein System).
ישנן הוכחות רבות לכך שחלבוני חיתוך שונים ממערכת קרישת הדם מבקעים גם את חלבוני מערכת המשלים .
כך למשל, ביכולתם של תרומבין ופלסמין לבקע את C3 ו-C5. כפועל יוצא, משתחררים C3a ו-C5a לזרם הדם, שם הם מתפקדים כאנאפילטוקסינים - חלבונים המעוררים דלקת.
לכן תגובות קרישה חזקות עשויות לעורר גם תגובה דלקתית, וכן לעודד כניסה למסלול האלטרנטיבי באמצעות שחרור כמויות גדולות של C3b לזרם הדם.
לאחר ביסוס היצירה של C5 Convertase, מתבצע חיתוך מאסיבי של מולקולות C5 אשר מתפרקות לכדי C5a ו-C5b.
הפרגמנט הקטן C5a משתחרר לזרם הדם, ואילו C5b נצמד לקומפלקס - אך בזווית כזו שראשו פונה לממברנה של תא המטרה.
תת-חלבון זה איננו יציב, ועל כן קושר במהרה את החלבון C6. בניגוד לשלבים המקדימים של מערכת המשלים, כעת החיתוך הפרוטאוליטי של מרכיבי המערכת נפסק.
C6 השלם קושר את חלבון ה-C7, אשר חודר לעומק הממברנה של תא המטרה.
בהמשך נקשרת גם יחידה של C8, כך שמתקבל קומפלקס C5b678 המחורר קלות את ממברנת תא המטרה.
דרך החריר, קושר הקומפלקס 10–19 יחידות של C9, כך שמתקבלת תעלה בקוטר 70-100Å .
התעלה מורכבת מחלק חיצוני הידרופובי וחלק הידרופילי פנימי, מה שמאפשר מעבר של מים ומומסים דרך ממברנת הפתוגן.
הריסת השכבה השומנית, שינוי מפל המומסים מצידי הממברנה והחדירה של אנזימים כמו ליזוזים לתוך התא גורמים בסופו של דבר להרג הפתוגן.
חלבוני המשלים C3b ו-C4b אשר נערמים על גבי ממברנת הפתוגן מהווים אופסונינים מרכזיים.
חלבונים אלו נקשרים לקולטן המשלים CR1 אשר מבוטא על גבי פאגוציטים, תאי B ותאי דם אדומים.
כאשר CR1 על גבם של פאגוציטים ותאי B קושר את C3b ו-C4b, הפתוגן נבלע במהירות, מפורק, ומבוטא על גבי מולקולות MHC.
כמו כן, קישור זה מגרה את התאים הבולעניים להפריש את הציטוקין מעודד הדלקת IL-1. לעומת זאת, הקישור ל-CR1 הממוקם על גבי תאי דם אדומים לא מוביל לבליעת הפתוגן באופן ישיר, אלא תאים אלו משנעים את הפתוגן לכבד ולטחול, שם הוא מסולק על ידי מקרופאג'ים הממוקמים ברקמה בדרך קבע.
קולטנים נוספים המתווכים פאגוציטוזה הם CR3 ו-CR4, אשר קושרים C3b ותוצרי פירוק שלו (iC3b, C3c, C3dg).
יש לציין כי אופסוניזציה היא מנגנון ההגנה המרכזי הן של נוגדנים והן של מערכת המשלים.
הפרגמנטים הקטנים C3a ו-C5a אינם נקשרים למערום מערכת המשלים, ומשוחררים לזרם הדם.
חלבונים אלה נקלטים על ידי C3a Receptor ו-C5a Receptor (בהתאמה), אשר מבוטאים בתורם על גבי תאים רבים, וביניהם: תאי מאסט, באזופילים, אאוזינופילים, נויטרופילים, מונציטים, מקרופאג'ים, תאים דנדריטיים, טסיות דם, תאי אנדותל, תאי T ועוד.
שני הקולטנים הללו שייכים למשפחת הקולטנים המצומדים לחלבון G, ולכן מתווכים פעילויות רבות.
C3aR קיים בעיקר על גבי התאים הגרנולוציטים שתוארו, ומעודד דה-גרנולציה.
C5aR מבוטא גם הוא בכמות גבוהה על גבי גרנולוציטים, ומעודד דה-גרנולציה, אך פעילויות נוספות אותן הוא מתווך הן כימוטקסיס (ראה כימוקינים), הפרשת ציטוקינים מעודדי דלקת כמו IL-1, IL-6 ו-TNF-α, שפעול נויטרופילים, ועוד.
הציטוקינים IL-1, IL-6 ו-TNF-α מובילים להרחבה מקומית של כלי הדם, וכן להגדלת המרווחים שבין תאי האנדותל, וכך מוקלת הנדידה של תאי מערכת החיסון לאזור .
בנוסף, מתווכי הדלקת הללו מגבירים את הפעילות הפאגוציטית של תאים בולעניים, וכן את תהליך הדה-גרנולציה של נויטרופילים, אאוזינופילים ובאזופילים.
כפועל יוצא, מופרשים מתווכי דלקת נוספים כגל שני, אשר כוללים היסטמין ומספר פרוסטגלנדינים.
גם מולקולות דלקתיות אלה מאיצות את תנועת הלימפוציטים לאיברים לימפואידיים שניוניים, שם הם יפגשו באנטיגן ויפצחו בתגובה חיסונית נרחבת (למידע נוסף, ראה מערכת החיסון הנרכשת).
תאי B הנמצאים במצב מנוחה אינם מפרישים נוגדנים; תהליך הפרשת הנוגדנים מחייב את שפעול הלימפוציטים בתהליך מבוקר ורב שלבי.
בתחילה, קושר תא ה-B אנטיגן דרך הקולטן בעל הספציפיות הגבוהה שלו (B Cell Receptor; BCR).
בהתאם לעוצמת הקישור, וכן לאותות נוספים המאשררים את פרוץ התגובה החיסונית, מתרבה תא ה-B ומתמיין לכדי תאי פלזמה מפרישי נוגדנים.
עוצמת הסיגנל הראשוני יכולה להתגבר פלאים, עד פי 4 סדרי גודל.
אם, נוסף על הקישור דרך קולטן ה-BCR, יקשור תא ה-B את האנטיגן גם באמצעות קולטן מערכת המשלים.
תאי B מבטאים את קולטן מערכת המשלים CR2, אשר נקרא גם CD21. קולטן זה קושר את מרכיבי הפירוק של C3b (נקראים iC3b, C3c, C3dg) .
למעשה הקולטן CR2, יחד עם מולקולות איתות נוספות (CD19 ו-CD81), מרכיבים יחדיו את קומפלקס הקו-רצפטור של תאי B.
בכך משלימה ומחזקת מערכת המשלים את פעילותם של תאי B.
בסופה של תגובה חיסונית נרכשת ישנם לימפוציטים רבים אשר חודלים מפעולתם באמצעות כניסה לאפופטוזיס, וכן שאריות של קומפלקסים חיסוניים (תצמידי אנטיגן-נוגדן).
על מנת שלא תתפתח תגובה אוטואימונית, יש לסלק במהירות ובבטחה את המרכיבים הללו.
מערכת המשלים מסייעת רבות לפעולה זו באמצעות מנגנוני אופסוניזציה, כפי שנראה מיד.
תאים אפופטוטיים מתכסים בשני מרכיבים אשר מובילים, בסופו של דבר, לפאגוציטוזה.
הראשון הוא הפוספוליפיד פוספטידיל-סרין, אשר בתאים בריאים מופיע רק בעלה הפנימי של הממברנה של התא .
המרכיב השני הוא מקטעי DNA.
עבודות רבות הראו כי חלבון מערכת המשלים C1q קושר DNA, וקשירתו מובילה לשפעול המסלול הקלאסי של מערכת המשלים.
בסופו של דבר התא מתכסה ב-C3d, ומסולק באמצעות אופסוניזציה ופאגוציטוזה .
קומפלקסים חיסוניים נקשרים דרך קישור לקולטן ה-CR1 אשר מבוטא, בין היתר, על תאי דם אדומים.
קולטן זה קושר כאמור את מרכיב המשלים C3d.
אמנם כל תא דם אדום מבטא מעט מולקולות של CR1 בהשוואה לתאים אחרים, אך בגלל ריבוי תאים אלו כ-90% מכלל קולטני ה-CR1 נמצאים על גבי אריתרוציטים.
לפיכך, קישור ל-CR1 ושינוע המרכיב הזר לפירוק בכבד ובטחול מהווה סוגיה מרכזית .
במחלת הלופוס, תצמידי אנטיגן-נוגדן מצטברים בזרם הדם, ולבסוף שוקעים בכליות - מה שפוגע בכליות באופן נרחב.
מבחינה גנטית, לופוס מקושרת בין היתר לחסר ב-C4, מרכיב ראשוני של מערכת המשלים.
מכיוון שבהיעדר C4 לא מתקדמת קסקדת המשלים, נוצר חסר ב-C3b, וישנו סילוק ירוק של נוגדנים בתום תגובות חיסוניות.
ניתן לראות אם כן כי מערכת המשלים מסייעת גם להשמדת הפתוגן, אך גם לאלמנטים נוספים במערכת העיכול כמו שיפור רגישותם של תאי B, ובסיום תגובות חיסוניות.
עקב ההשפעות ההרסניות של מערכת המשלים והצורה שבו הפעלתו מוגברת במהירות דרך שרשרת של אנזימים, יש מספר מנגנונים שפועלים על מנת למנוע הפעלה לא-מבוקרת של המשלים.
נהוג לסווג את מנגנוני הבקרה לכדי פאסיביים ואקטיביים.
המנגנונים הפאסיביים מתבטאים בכך שחלבוני המשלים המשופעלים הם לרוב בלתי יציבים ומתפרקים במהירות - אלא אם הם נקשרים לחלבונים מייצבים נוספים.
לדוגמה, קומפלקס ה-C3bBbC3b אשר משמש כ-C5 Convertase במסלול האלטרנטיבי הוא בעל זמן מחצית חיים של כ-5 דקות, אך לאחר קישור לפרופרדין זמן מחצית החיים מתארך משמעותית.
דוגמה נוספת למנגנון פאסיבי היא דפוס מעטפת הסוכרים של תאים שונים.
ישנם חלבונים המפרקים את החלבון האפקטורי C3b, ומקביל פועלים כלקטינים - חלבונים קושרי סוכרים.
ללקטינים אלו ישנה ספציפיות גבוהה לקישור לחומצה סיאלית, סוכר נפוץ על גבי תאי הגוף, ובלתי-נפוץ במעטפות חיידקיות.
אם C3b יקשר לממברנה של תא עצמי, ישנו סיכוי רב יותר לפירוקו מאשר על גבי תא זר.
דוגמאות המפתח של בקרה אקטיבית על מערכת המשלים כוללות את המטרות הבאות: C5a, C3a, C3b, C3 Convertase, C1 ו-C5b6789.
החלבון C1 Inhibitor (מכונה גם C1INH) שייך למשפחה של חלבונים הנקראים סרפינים (Serine Protease Inhibitors).
ביכולתו לפרק את קומפלקס ה-C1 (אשר מורכב מ-C1r, C1s ו-C1q) ובכך לעכב את המסלול הקלאסי של מערכת המשלים.
ישנן גם עדויות לעיכוב ישיר של C3b, וכן את החלבון הלקטיני MASP2, ולכן החלבון C1INH הוא בקר מרכזי אשר מעצב גם את פעילות המסלול הקלאסי, וגם את פעילות מסלול הלקטין.
החלבונים DAF (CD55), CR1 (CD35) ו-C4BP מפרקים כולם את קומפלקס ה-C4bC2a, הנקרא גם C3 Convertase במסלול הקלאסי/לקטיני.
במקביל, DAF ו-CR1, פועלים גם כנגד קומפלקס ה-C3bBb של המסלול האלטרנטיבי, יחד עם חלבון בשם Factor H.
פירוק ה-C3 Convertase מוביל לשחרור תת-היחידות בשלמותן (C4b, C2a, C3b, Bb), בהתאם למקור הקומפלקס.
חלק מן המרכיבים הללו הם מסיסים בזרם הדם, כמו למשל C4BP ופקטור H, ואילו אחרים מעוגנים לממברנות התאים בדרך קבע (DAF ו-CR1).
הבקרה של C4BP, פקטור H ו-CR1 כוללת מנגנון נוסף, והוא השפעול של פקטור I.
חלבון מסיס זה הוא החלבון המרכזי אשר מפרק את מרכיבי המשלים C3b ו-C4b.
על מנת שהפירוק של C3b ו-C4b אכן יצא לפועל, פקטור I זקוק לקו-פקטורים, כמו למשל MCP (CD46) ו-CR1. גם MCP וגם CR1 ממוקמים על גבי ממברנות עצמיות בלבד, ולכן מונעים הצטברות חלבוני משלים על גבי תאי הגוף.
במקביל, פקטור H ו-C4BP קושרים פפטידו-גליקנים עצמיים, ולכן מתמקמים גם הם על גבי ממברנות עצמיות.
בסופו של דבר, הקו-פקטורים הדרושים לפעילותו של פקטור I מעוגנים לממברנות התאים העצמיים, ולכן מונעים את פעילות מערכת המשלים כנגד תאי הגוף.
קומפלקס ה-C5b6789 שמוביל ליצירת תעלות MAC קטלניות מבוקר על ידי פרוטקטין (CD59) על גבי ממברנות התאים.
ישנם גם חלבונים מסיסים בזרם הדם אשר מפרקים את הקומפלקס הנזכר לעיל, אם הוא ניתק את ממברנות תאי המטרה, כגון ויטרונקטין (נקרא גם חלבון S).
האנאפילטוקסינים C3a ו-C5a מנוטרלים על ידי משפחה של חלבונים הנקראים קרבוקסיפפטידאזות.
למעשה משפחה זו של חלבוני בקרה אינם פועלים על מערכת המשלים גרידא, ופעולתם מתבטאת בהסרת חומצות אמינו מקצה ה-C של חלבוני מטרה.
פירוק האנאפילטוקסינים מתבצע על ידי הקרבוקסיפפטידאזות N, B ו-R.
מערכת הכסות היא מערכת האיברים אשר עוטפת את הגוף החי ומהווה שכבת בידוד והגנה בין הסביבה הפנימית של הגוף לבין סביבתו החיצונית.
מערכת הכסות מוכללת משכבות העור וכל האיברים המהוים והמשמשים אותן.
מערכת הכסות גם משמשת להגנה על הגוף מפני גורמים חיצוניים, וכן לוויסות הטמפרטורה (כחלק ממנגנון השמירה על הומיאוסטזיס), והיא מקנה לגוף יכולת חישה של גירויים מהסביבה (מגע וטמפרטורה) וכן לוקחת חלק בחילוף החומרים וביצור ואחסון של ויטמין D.
מערכת הכסות היא מערכת האיברים הגדולה והרחבה ביותר בגוף האדם.
במספר יצורים זעירים ממשפחת חסרי החוליות, החיים בסביבה מימית או לחה באופן תמידי, משמש העור גם בתהליך הנשימה (integumentary exchange) בשיטה הדומה לשיטת הדיאליזה, שכן בדרך זו נקלט החמצן בתהליך פעפוע פשוט.
המערכת מורכבת משתי קבוצות איברים עיקריות:
העור אשר בנוי משלוש שכבות: עילית העור (אפידרמיס), העור (דרמיס) ותת-העור (היפודרמיס).
האיברים הקשורים והמשרתים לעור, וביניהם: בלוטות הזיעה, בלוטות חלב, שיער והשרירים המניעים אותו (arrector pilli), וציפורניים.
מערכת הכסות מתפתחת עם ההתפתחות הגופנית.
ביונקים, במהלך שלבי ההריון הראשוניים מתפתחת מערכת הכסות ממקורות שונים במהלך תהליך הקרוי התמיינות תאים.
שתי שכבות מבין שלוש שכבות הנבט לוקחות חלק בהתפתחות מערכת הכסות:
אקטודרם (Ectoderm) - משכבה זו מתפתח האפידרמיס של העור וכן השיער והציפורניים.
מזודרם (Mesoderm) - משכבה זו מתפתח העור עצמו (הדרמיס).
ההתפתחות האבולוציונית של מערכת הכסות דומה להתפתחות הגופנית של מערכת הכסות.
מערכת החלונות X גרסה 11 (הידועה בשמה המלא The X Window System, בקיצור X11 ובאופן לא רשמי Xwindows) היא מערכת חלונות המשתמשת לניהול ממשק משתמש גרפי, שנוצרה כחלק מפרויקט אתנה ב־MIT.
המספר 11 הוא מספר גרסה.
בגרסאות קודמות של X (למעט 10, לזמן קצר) כלל לא השתמשו.
זוהי מערכת התצוגה הנפוצה ביותר במערכות לינוקס.
הפרוטוקול הוא פרוטוקול של שרת–לקוח.
השרת אחראי להציג תוכן על המסך, ואילו לקוח היא תוכנית שרוצה להשתמש בתצוגה.
הלקוח יכול לרוץ גם על מחשב שונה.
פרוטוקול X11 מגדיר רק רמות נמוכות יחסית של החיבור.
הוא לא עוסק בשאלות כמו מראה והתנהגות של חלונות.
במערכות שמשתמשות ב־X11, הטיפול בכך הוא על ידי התוכניות עצמן, או בדרך כלל בספריות ערכת כלים כגון ו־QT.
כמו כן, הוא לא מספק ממשק גרפי במלוא מובן המילה, ובדרך כלל בנויים מעליו ממשקים, כגון KDE, GNOME ו־Xfce.
X נוצר במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בשנת 1984. הגרסה הנוכחית, X11, הופיעה בספטמבר 1987. בהמשך רוכז פיתוחו על ידי קונסורציום יצרני מחשב בשם קונסורציום X שהוקם מחדש בשם קרן X.org.
המימוש הנוכחי זמין כתוכנה חופשית תחת רישיון MIT ורישיונות חופשיים דומים.
בשנת 1984 ניסחו בוב שיפלר (Bob Scheifler) וג'ים גטיס (Jim Gettys) את העקרונות המנחים של X:
לא להוסיף פונקציונליות חדשה, אלא אם המממֵש לא יכול להשלים יישום אמיתי בלעדיה.
חשוב לקבוע מה מערכת היא לא, בדיוק כשם שקובעים מה היא כן.
אין צורך לענות על כל צורכי האנושות, אלא לעצב את המערכת, כך שכל צורך נוסף ניתן לתמיכה הלאה.
הדבר היחיד שגרוע מהכללות מדוגמה אחת הוא הכללות ללא דוגמאות כלל.
אם בעיה אינה מובנת לחלוטין, עדיף לא לספק לה פתרון.
אם ניתן להשיג 90% מהתוצאה הרצויה ב-10% של עבודה, תשתמש בפתרון הפשוט יותר .
בפרט, לגבי מדיניות ממשק המשתמש, שהוא אחריות הלקוח.
העיקרון הראשון שוּנה בעת העיצוב של X11 ל: "לא להוסיף פונקציונליות חדשה, אלא אם ידוע כי יישום אמיתי יצטרך אותה."
X באופן כללי שמרה על עקרונותיה.
המימוש מפותח בראייה להרחבות ושיפורים, תוך שמירה על תאימות מרבית לפרוטוקול המקורי מ-1987.
מערכת החיזוק או מערכת התגמול היא מכלול המבנים והמסלולים העצביים במוח שיוצרים תחושה של עונג בתגובה לגירויים מסוימים.
מערכת זו משפיעה על ההתנהגות בכך שהיא "מחזקת" התנהגויות שמביאות לגמול חיובי, ומגדילה את הסיכוי שיחזרו על עצמן בעתיד.
מערכת החיזוק היא חלק מן המערכת הלימבית, החלק הקדום יותר של המוח האנושי.
למושגים של "תגמול" ו"חיזוק" יש חשיבות רבה בפסיכולוגיה, במיוחד בכל הקשור לניסיון להסביר את ההתנהגות ואת תהליכי ההנעה (מוטיבציה) שמובילים אליה.
תחושה חיובית של עונג או הנאה מקושרת פעמים רבות עם התנהגויות שמקדמות את המטרות של האדם (או בעל החיים), בין אם מדובר במטרות בסיסיות של הישרדות המין (כגון אכילה ויחסי מין) או במטרות עקיפות (למשל יחסים חברתיים או רווח כספי).
לכן, אחת ההשערות היא שתחושת העונג משמשת כגמול שנועד לדרבן את המוטיבציה של האדם לקדם את אותן מטרות.
לפי הגישה הביהביוריסטית, חיזוק הוא גורם מרכזי בלמידה.
בתהליך של התניה אופרנטית, גמול חיובי (חיזוק) שמתקבל לאחר ביצוע התנהגות מסוימת יגדיל את התדירות של ביצוע התנהגות זו בעתיד, ואילו עונש יקטין את הסבירות לביצוע ההתנהגות בעתיד.
כאשר מתרחשים דברים בעלי יתרון לפרט, מנגנוני חיזוק במוח מופעלים ומשפעלים שינוי בחיבור הסינפטי.
הוא משמש כמתווך בתהליך העברת אות החיזוק במוח.
ההפעלה הדופמינרגית של מערכת החיזוק בעקבות גירויים מסוימים, חשובה כדי שמערכת ההישרדות תדע לזהות את הגורמים שיתרמו להישרדות האורגניזם על ידי כך שיגרמו לו הנאה, אשר תניע אותו להשיג אותם שוב ושוב.
המסלול העיקרי במוח שמזוהה עם חיזוק התנהגותי הוא המסלול המזולימבי של המוליך העצבי דופמין.
מסלול זה מתחיל בתאים דופמינרגיים (כלומר, תאי עצב שמשחררים דופמין) הממוקמים בטגמנטום הגחוני שבמוח האמצעי.
כאשר מערכת החיזוק מופעלת, תאי העצב של הטגמנטום הגחוני מפרישים דופמין לתוך מבנה שנקרא גרעין האקומבנס.
בשל התפקיד המרכזי שהוא ממלא במערכת החיזוק, גרעין האקומבנס מכונה לעיתים "מרכז העונג" של המוח.
מלבד גרעין האקומבנס, גם האמיגדלה וההיפוקמפוס נחשבים לחלק מהמסלול המזולימבי.
גורם חשוב בשליטה על פעילות התאים הדופמינרגיים בטגמנטום הגחוני הוא האזור הקדם-מצחי בקליפת המוח, אשר אצל בני אדם מעורב בהיבטים שונים של חשיבה גבוהה וקבלת החלטות.
ייתכן כי האזור הקדם-מצחי הוא זה שמכריע האם גירוי או התנהגות מסוימים נחשבים לכאלה שאכן תורמים לקידום המטרות של בעל החיים, ובהתאם לכך קובע האם להפעיל את מנגנוני החיזוק במוח.
מרכיב נוסף של מערכת החיזוק הוא הסטריאטום, שהוא חלק מגרעיני הבסיס אשר מקבל מידע מקליפת המוח הקדם-מצחית.
הוא מעורב בהנחיית ההתנהגות אל עבר השגת חיזוקים, על ידי הנעה לבחירה וסידור של הפעולות באופן המכוון להשגת המטרה.
פעילותה של מערכת החיזוק מסייעת ללמידה של התניה אופרנטית, ככל הנראה דרך התפקיד שדופמין ממלא בתהליכי הגברה ארוכת טווח (Long-term potentiation) שמתרחשים באזורים שונים במוח.
בתהליך של הגברה ארוכת טווח, הלמידה מתבטאת בהתחזקות של סינפסות בין תאי עצב במוח.
ההפעלה הדופמינרגית בעקבות גירוי, שעליה דיברנו עד כה, מכונה הפעלה פאזית (phasic) של דופמין והיא נוצרת כתגובה לאירועים מסוימים בסביבה.
בנוסף, הפעלה דופמינרגית קיימת במערכת התגמול גם ללא כל גירוי.
זוהי ההפעלה הטונית (tonic) של דופמין, אשר נקראת גם טונוס דופמין.
טונוס דופמין זה מעיד על תחושת הרווחה והיכולת של הפרט ליהנות.
הורמוני דחק גורמים לירידה בטונוס הדופמין ויוצרים תחושת איום על ההישרדות, יחד עם עלייה בסף ההנאה.
זו הסיבה לכך שאדם בזמן דחק לא מצליח ליהנות מדברים שבזמן רוגע היו גורמים לו הנאה.
פעילות מוחית מתווכת על ידי מעבר יונים בין תאי עצב.
מעברים אלו יוצרים שדה אלקטרומגנטי הניתן למדידה באמצעות כלים מגוונים ביניהם מכשיר EEG, מכשיר המודד את הפוטנציאל החשמלי על הקרקפת.
כאשר אדם נחשף לגירוי ויזואלי המסמן כי זכה עבור בחירה מסוימת שעשה בתגמול, לרוב ניתן לזהות שני רכיבים של פוטנציאל קשור אירוע (ERP) ברישומי ה-EEG.
רכיב אחד המאופיין בשיא חיובי ברישומי המתח על הקרקפת לאחר כ-300 מילישניות מהצגת הגירוי נקרא P300, והוא ידוע כקשור לגודל התגמול שמסמן הגירוי, וגם לעיבוד גודל התגמול שהיה יכול להתקבל מבחירה בחלופה אחרת אפשריות.
רכיב נוסף שנקרא feedback negativity או בקיצור FN מופיע עד 300 מילישניות מהצגת הגירוי.
רכיב זה מאופיין בשיא של פוטנציאל שלילי והוא נקשר לעיבוד הכיווניות של התגמול (ערכיות או valiance), האם התגמול הוא חיובי או שלילי.
שונות זו בין שני הרכיבים הביאו למסקנה כי ערכיות התגמול וגודלו מעובדים בצורה נפרדת במוח האדם.
הפרדה זו ניתנת לזיהוי כבר בשלב מאוד מוקדם, סביב 300 מילישניות מהצגת הגירוי.
מחקר משולב אשר השתמש הן ברישומי EEG והן ברישומי fMRI מצא כי רכיב ה-FN נמצא בקורלציה עם אזורים מרכזיים ברשת התגמול, בפרט עם הסטריאטום הגחוני ועם קליפת המוח הקדם מצחית המרכזית.
עוד המחקר מציין כי ככל הנראה הרכיב נוצר מפעילות עצבית באזורים אלו.
מערכת החיזוק מופעלת לא רק בתהליכים תקינים של למידה וחיזוק התנהגותי, אלא ממלאת תפקיד פעיל גם ביצירת תופעות של התמכרות.
כמעט כל הסמים הממכרים (למשל קוקאין, ניקוטין ואלכוהול) גורמים בצורה ישירה או עקיפה לשחרור של דופמין בתוך גרעין האקומבנס.
הסמים הממכרים פועלים בצורה דומה לגירוי חשמלי של מערכת החיזוק במוח, במיוחד כאשר מדובר בסם אשר מתחיל להשפיע תוך זמן קצר מרגע צריכתו.
עם זאת, האפקט המיידי של צריכת סמים על ההתנהגות הוא פחות דרמטי מגירוי ישיר של המערכת.
בטווח הקצר, ההפעלה של מערכת החיזוק גורמת לתחושה רגעית של אופוריה ולרצון עז לחזור על ההתנהגות, שבמקרה זה משמעה צריכה חוזרת ונשנית של הסם.
עם הזמן, מתרחשים שינויים של ממש במעגלים העצביים ובסינפסות במוח, שגורמים להתפתחות של סבילות וכן לאובדן שליטה על ההתנהגות, כך שהשגת הסם הממכר מקבלת קדימות גם על פני מחזקים טבעיים ובסיסיים כמו מזון.
גם סוגים אחרים של התמכרות, למשל התמכרות להימורים או לטלוויזיה, מערבים הפעלה של מערכת החיזוק.
במקרים כאלה ההפעלה של מערכת החיזוק היא עקיפה, בדומה לתגובה הטבעית לגירויים מחזקים.
בעקבות הטבע הבסיסי של מנגנוני החיזוק, ניתן לחקור אותם גם בקרב מודלים פשוטים יותר של בעלי חיים הרלוונטיים לבני האדם.
מערכת התגמול במוח התגלתה לראשונה בשנות ה-50 על ידי החוקרים ג'יימס אולדס ופיטר מילנר, אשר גירו מוחות של חולדות באמצעות זרם חשמלי שהועבר דרך אלקטרודות.
החוקרים הבחינו כי לאחר שקיבלו גירוי באזור מסוים במוח, החולדות העדיפו לבלות בחלק של הכלוב שבו הן שהו בעת הגירוי החשמלי.
התנהגות זו העידה על כך שקבלת הזרם החשמלי הייתה חוויה חיובית מבחינתן.
בניסויים שהחוקרים ערכו לאחר מכן, החולדות יכולות היו לגרום להפעלתו של הגירוי החשמלי בעצמן על ידי לחיצה על מתג.
גם כאן, התנהגות החולדות הצביעה על רצון עז לגירוי באותם אזורים במוח - הן לחצו על המתג מאות פעמים בשעה.
החוקרים הסיקו כי מדובר באזורים במוח שמעורבים במערכת של תגמול, אשר מעודדת את היצור לחזור על התנהגויות שבוצעו בשעה שהמערכת הופעלה.
תיבת סקינר שימשה ניסוי חשוב בביהביוריזם שנערך על ידי החוקר פרדריק סקינר, אשר הניח את היסודות לחקר ההתניה האופרנטית והפסיכולוגיה הביהביוריסטית.
בהתבסס על ניסוי זה, הגדיר סקינר את המונח התניה אופרנטית כשינוי בתדירות התגובה בעקבות קבלת חיזוק לאחר ביצוע התגובה.
מחקרים שונים ניסו לבדוק מתי גירויים חיוביים גורמים להפעלתה של מערכת החיזוק.
אחד הממצאים היה שהמערכת מופעלת בעיקר בתגובה לגירויים חיוביים שהם בלתי צפויים.
לאחר למידת ההתניה האופרנטית, כאשר ישנה ציפייה לקבלת התגמול החיובי, הגירוי החיובי כבר לא מפעיל את תאי העצב של מערכת החיזוק.
מערכת כבישי החירום והכבישים הבין-מדינתיים הלאומית על שם דוויט ד.
אייזנהאואר היא מערכת כבישים מהירים המהווה חלק ממערכת הכבישים המהירים הלאומית של ארצות הברית.
המערכת נקראת על שמו של דווייט דייוויד אייזנהאואר, הנשיא ה-34 של ארצות הברית.
מאמציה של ממשלת ארצות הברית לבניית רשת לאומית של כבישים מהירים החלו בשנת 1916, אז עבר חוק סבסוד הכבישים (Federal Aid Road Act).
חוק זה, שהוא חוק המימון הפדרלי הראשון לכבישים מהירים בארצות הברית ומהווה אבן דרך, נחתם על ידי הנשיא וודרו וילסון, והעניק 75 מיליון דולר לתקופה בת 5 שנים לצורך בנייה ופיתוח כבישים מהירים.
מלחמת העולם הראשונה גרמה לכך שהחוק, שתוקפו פג ב-1921, לא יושם בצורה משמעותית.
לאחר שפג תוקפו של חוק הסבסוד של 1916, עבר חוק חדש - חוק סבסוד הכבישים המהירים (1921) (חוק פיפס).
מטרת החוק הייתה בנייה ופיתוח של כבישים מהירים, והוא יועד ל-13 המדינות המערביות של ארצות הברית (כולל אלסקה והוואי).
עד סוף 1921, הועברו למעלה מ-75 מיליון דולר לטובת התוכנית.
הייחודיות של חוק זה נעוצה בעובדה שכאן החל התכנון הראשוני לבנייה של רשת לאומית של "כבישים מהירים ראשיים" ("primary highways"), שיהיו מקושרים ביניהם ברחבי המדינות השונות.
לשכת הכבישים הציבוריים (Bureau of Public Roads) ביקשה מהצבא להכין רשימה של כבישים החיוניים לביטחון הלאומי.
בשנת 1922 הכין הגנרל ג'ון פרשינג, לשעבר מפקד חיל המשלוח האמריקאי במלחמת העולם הראשונה, מפה מפורטת של 200,000 מיל של כבישים ראשיים מקושרים (הנקראת "מפת פרשינג").
בשנת 1938 נתן הנשיא פרנקלין ד.
רוזוולט לתומאס מקדונלנד, ראש לשכת הכבישים הציבוריים, מפה של ארצות הברית, בה סומנו 8 מסלולי אוטוסטרדות עיקריים.
ב-1939, כתב ראש מחלקת המידע של לשכת הכבישים הציבוריים, הרברט ס.
פיירבנק, דו"ח הנקרא "כבישי אגרה וכבישים חינמיים" (Toll Roads and Free Roads), מסמך שהיה "התיאור הפורמלי הראשון למה שהפך לאחר מכן למערכת הכבישים הבין-מדינתיים".
מסמך חשוב נוסף חובר בשנת 1944, ונקרא "הכבישים המהירים הבין-אזוריים" (Interregional Highways).
התכנון של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים צבר תאוצה בתקופתו של הנשיא דוויט ד.
אייזנהואר רחש הערכה לרשת הכבישים המהירים של גרמניה הנאצית (Reichsautobahn), בה פגש בעת שעמד בראש המפקדה העליונה של חיל המשלוח של בעלות הברית במהלך מלחמת העולם השנייה, וראה בה מרכיב חיוני למערכת הביטחון הלאומי.
אייזנהאואר הבין שהמערכת המוצעת תיצור רשת כבישי תחבורה יבשתיים לאספקה צבאית ולפריסת כוחות צבא במקרה חרום של פלישה לארצות הברית.
בשנת 1955 יצא לאור הספר - "המיקום הכללי של רשת הכבישים הבין-מדינתיים הלאומית" (General Location of National System of Interstate Highways), שבאופן בלתי רשמי מכונה "הספר הצהוב", ובו הופיע התכנון של המערכת העתידה להיות מערכת הכבישים הבין-מדינתיים.
לתכנון סייע צ'ארלס ארווין וילסון, שעוד עמד בראש חברת "ג'נרל מוטורס" כשהנשיא אייזנהאור מינה אותו למזכיר ההגנה בינואר 1953.
מערכת הכבישים הבין-מדינתיים אושרה בחוק סבסוד הכבישים המהירים (1956), הידוע בשם "חוק כבישי החירום והכבישים הבין-מדינתיים הלאומיים של 1956", ב-29 ביוני.
2 מדינות טענו לתואר "הכביש הבין-מדינתי הראשון".
מדינת מיזורי טענה שההסכמים הראשונים של התוכנית החדשה נחתמו במיזורי: ההסכם הראשון נחתם ב-2 באוגוסט ונגע לפיתוח כביש 66 (כיום כביש בין-מדינתי 44) במחוז לקלייד.
ברגע שההסכם נחתם, ביקש מהנדס המחוז של לשכת הכבישים הציבוריים מהממונים עליו בוושינגטון, להכריז על ההסכם כראשון מסוגו בארצות הברית; ההסכם השני, נחתם גם הוא ב-2 באוגוסט, נגע לפיתוח חלק מכביש 40 (כיום כביש בין-מדינתי 70) במחוז סיינט צ'ארלס.
פרויקט זה היה הראשון שהחלו בבנייתו לאחר חתימת חוק 1956.
גם מדינת קנזס טענה לבכורה; ב-31 באוגוסט חתמה ועדת כבישי המדינה של קנזס על הסכם לפיתוח רצף ממשי של מקטע דו-נתיבי מכביש 40 (הבין-מדינתי 70), קילומטרים ספורים מערבית לעיר הבירה טופיקה.
אמנם הבנייה החלה עוד לפני שחוק 1956 נחקק, אך פיתוח הכביש הרצוף נעשה תחת הסכם שנחתם ב-26 בספטמבר 1956. ב-14 בנובמבר נפתח הכביש לתנועה, ומדינת קנזס הציבה שלט עליו נכתב "הפרויקט הראשון בארצות הברית שהושלם תחת הוראת חוק סבסוד הכבישים המהירים החדש של 1956".
על פי ריצ'רד וינגרוף מה-FHWA, גם הפנסילבניה טרנפייק יוכל להיחשב כאחד מהכבישים הבין-מדינתיים הראשונים.
ב-1 באוקטובר 1940, 261 הקילומטרים של הכביש (כיום הבין-מדינתי 70 והבין-מדינתי 76) נפתחו לתנועה בין הערים אירוויין וקרלייל, ויכלו לתת מושג על הכבישים הבין-מדינתיים העתידיים.
בפנסילבניה נהוג לכנות את הכביש - "הסבא של כבישי האגרה" (Granddaddy of the Pikes).
אבני דרך עיקריות בבניית מערכת הכבישים הבין-מדינתיים:
17 באוקטובר 1974: נברסקה היא המדינה הראשונה בה הושלמה בניית כל הכבישים הבין-מדינתיים הראשיים, עם סיום בניית החלק של כביש בין-מדינתי 80 העובר בנברסקה.
10 באוגוסט 1990: בנייתו של החלק האחרון של כביש בין-מדינתי 10, החוצה מחוף אל חוף (מסנטה מוניקה, קליפורניה לג'קסונוויל, פלורידה), מסתיימת בתעלת פאפאגו שמתחת לדאונטאון של פיניקס.
12 בספטמבר 1991: בנייתו של כביש בין-מדינתי 90, הכביש האחרון החוצה מחוף אל חוף (מסיאטל, וושינגטון לבוסטון, מסצ'וסטס), מסתיימת בויאדוקט (גשר) העוקף את העיר וואלאס, איידהו.
בנייתו של המקטע נדחתה לאחר מחאה, כיוון שהכביש תוכנן לחצות את הדאונטאון של וואלאס, דבר שדרש את הריסתו של רוב הדאונטאון.
התושבים הצליחו להביא לכך שמרבית שטחו של הדאונטאון הוכרז כ"מחוז היסטורי" ונכלל ברשימה הלאומית של מקומות היסטוריים של ארצות הברית, דבר שהביא לשינוי המתאר המקורי ולבניית המקטע האחרון של הכביש בוויאדוקט מוגבה בקצה הצפוני של הדאונטאון.
14 באוקטובר 1992: ההכרזה על השלמת הפרויקט של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים, עם פתיחתו לתנועה של כביש בין-מדינתי 70, העובר דרך קניון גלינווד בקולורדו.
בחלק העובר בקניון גלינווד הושקעו מאמצים הנדסיים גדולים, נבנו בו 40 גשרים ומספר מנהרות, והוא נחשב לאחד מהכבישים הכפריים היקרים ביותר (פר מייל) בארצות הברית.
הסכום הראשוני שהושקע במערכת נאמד ב-25 מיליארד דולרים ל-12 שנים; עד הסיום שלו נאמד הסכום ב-114 מיליארד דולרים (425 מיליארד דולרים, על פי מדד הדולר ב-2006), ובניית המערכת נמשכה 35 שנים.
ישנם כבישי עזר שעודם בבנייה, כמו למשל כביש בין-מדינתי 485 בקרוליינה הצפונית שנותר בתהליכי בנייה מאז שנות ה-80. כבישים נוספים, שלא נכללו בתוכנית המקורית, גם הם בבנייה, למשל כביש בין-מדינתי 22 במדינות טנסי, מיסיסיפי ואלבמה, וכן ההרחבה של כביש בין-מדינתי 69 מאינדיאנה לטקסס.
פקידי FHWA הגדירו מספר פרוזדורי תנועה שאינם משתייכים למערכת, לצורך הכללה עתידית במערכת, בין אם על ידי בניית נתיבים בין-מדינתיים חדשים ובין אם על ידי שיפור הכבישים הקיימים והתאמתם לתקנים של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים.
ההתאחדות האמריקאית של פקידי התחבורה וכבישי המדינות (AASHTO) הגדירה מערכת תקנים המחייבות את כל הכבישים הבין-מדינתיים החדשים, אלא אם כן קיבלו כתב ויתור ממנהל הכבישים המהירים הפדרלי (FHWA).
החשוב שבהם הוא העיקרון שעל הכבישים הבין-מדינתיים להיות כבישים מהירים, ולכן, לבד ממספר מקומות החורגים מכלל זה, הרמזורים מוגבלים אך ורק לביתני אגרה.
רשימת התקנים מגוונת ונוגעת לנושאים שונים, בהם למשל: מספר הנתיבים המינימלי בכביש בין-מדינתי הוא לכל הפחות 2 נתיבים בכל כיוון; הרוחב המינימלי המותר של השול הימני (החיצוני) הוא 3.05 מטר, ושל השול השמאלי (הפנימי) - 1.22 מטר.
באזורים גשומים במיוחד תהיה רמת השיפוע 2.5%; הגובה מקסימלי של אבני שפה הוא 100 מ"מ, ועל פי התקנים של ה-FHWA, אבני שפה אנכיים אסורים בכבישים הבין-מדינתיים.
כמו כן, ישנם תקנים למנהרות, גשרים ולכבישי הכניסה והיציאה לכבישים הבין-מדינתיים.
התקנים שונו במהלך השנים, כיוון שכבישים בין-מדינתיים ותיקים רבים לא התאימו לתקנים החדשים, ומאידך לא נבנו כבישים בין-מדינתיים חדשים המתאימים לתקנים בגלל יוקר העלויות או בעיות סביבתיות.
בהיותם כבישים מהירים, נהנים הכבישים הבין-מדינתיים לרוב מהגבלת מהירות גבוהה.
הגבלות המהירות משתנות מאזור לאזור, והן נקבעות על ידי המדינות השונות בארצות הברית.
בין השנים 1974-1987, הייתה הגבלת המהירות המקסימלית המותרת בכל הכבישים הבין-מדינתיים בארצות הברית 88.5 קמ"ש, בהתאם לחוק הפדרלי.
כיום, הגבלת המהירות המקסימלית הנהוגה בדרך כלל באזורים הכפריים נעה בין 105 ל-121 קמ"ש.
במספר חלקים של כביש בין-מדינתי 10 וכביש בין-מדינתי 20 באזור הכפרי של מערב טקסס, וכן בחלקים של כביש בין-מדינתי 15 באזור הכפרי של מרכז יוטה, הגבלת המהירות המקסימלית היא 129 קמ"ש, והיא הגבוהה ביותר במערכת הכבישים הבין-מדינתיים של ארצות הברית.
בצורה אופיינית, הגבלת מהירות נמוכה יותר קיימת בצפון-מזרח ארצות הברית, ואילו בדרום ארצות הברית ובמערבה קיימת הגבלת מהירות גבוהה יותר.
לדוגמה, המהירות המקסימלית המותרת בצפון מיין היא 121 קמ"ש, מדרום מיין לניו ג'רזי 105 קמ"ש ובוושינגטון די.
הגבלת המהירות בכבישים הבין-מדינתיים יכולה להיות נמוכה בצורה משמעותית באזורים בהם הכבישים חוצים מקומות מסוכנים מאוד.
במספר מקומות, הגבלת מהירות נמוכה נקבעה כתוצאה מתביעות משפטיות ודרישות התושבים.
לדוגמה, לאחר שהשלמת כביש בין-מדינתי 35E העובר דרך העיר סיינט פול, מינסוטה, הופסקה במשך קרוב ל-30 שנה, הצליחו התושבים המתגוררים בין הדאונטאון לדרום העיר ליצור לובי להחלטה כי המהירות המקסימלית המותרת בכביש תהיה 72 קמ"ש.
כחלק ממערכת הכבישים המהירים הלאומית, מערכת הכבישים הבין-מדינתיים משפרת את יכולת הניידות של יחידות צבאיות מ/אל שדות תעופה, בסיסים ימיים, מסופי רכבת ובסיסים צבאיים.
בנוסף, מערכת הכבישים הבין-מדינתיים מקשרת לכבישים אחרים המהווים חלק מרשת הכבישים המהירים האסטרטגיים, מערכת של כבישים שהוגדרו כ"חיוניים" על ידי מחלקת ההגנה של ארצות הברית.
כמו כן, המערכת סייעה בפינוי תושבים המתגוררים בחזית ההוריקנים ואסונות טבע נוספים.
הדרך למקסם את הספק התנועה היוצא ממקום מסוים הוא להפוך את כיוון הזרם בנתיבים הנכנסים לכיוון יציאה, כך שהנתיבים כולם יהיו בכיוון יציאה.
נוהל זה, הנקרא "היפוך הנתיב הנגדי" (Contraflow lane reversal), הופעל מספר פעמים בעת סופות הוריקן.
לאחר המחאה הציבורית על חוסר היעילות בפינוי התושבים מדרום לואיזיאנה קודם להתקרבותו של הוריקן ג'ורג' בספטמבר 1998, הוחלט על נוהל זה.
בשנת 1999, הופעל הנוהל בכביש בין-מדינתי 16 העובר בעיר סוואנה, ג'ורג'יה, ובכביש בין-מדינתי 26 העובר בעיר צ'ארלסטון, קרוליינה הדרומית, לפני התקרבותו של הוריקן פלויד, והניב תוצאות מעורבות.
בשנת 2004, הופעל נוהל זה באזור של טמפה, פלורידה, לפני התקרבותו של הוריקן צ'רלי, ובאזור חוף המפרץ לפני התקרבותו של הוריקן איוון; אך למרות הנוהל, זמן משך הפינוי לא ירד לעומת פינויים קודמים, והחל תהליך של הסקת מסקנות ממבצעי הפינוי הקודמים בהם הופעל הנוהל.
כתוצאה מכך, הפינוי של העיר ניו אורלינס, לואיזיאנה, בשנת 2005, לפני התקרבותו של הוריקן קתרינה התבצע בצורה יעילה יותר.
אגדה אורבנית נפוצה גורסת כי על כל מייל בודד מתוך 5 מיילים של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים, להיות שטוח ובנוי ישר, על מנת שיוכל לשמש כמסלול המראה בעת מלחמה.
אך בניגוד לאמונה רווחת זו, הכבישים הבין-מדינתיים אינם מתוכננים לשמש כמסלולי המראה.
תוכנית המספור של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים פותחה בשנת 1957 על ידי ההתאחדות האמריקאית של פקידי התחבורה וכבישי המדינות (AASHTO).
מדיניות המספור הנוכחית של ההתאחדות התקבלה ב-10 באוגוסט 1973. בתוך ארצות הברית הקונטיננטלית, ב-48 המדינות הרציפות שלה, הכבישים הבין-מדינתיים הבסיסיים (primary Interstates, או הראשיים - main line Interstates) הם בעלי מספרים הקטנים מ-100.
על פי תוכנית המספור, כבישי הרוחב (מזרח-מערב) נושאים מספרים זוגיים, ואילו כבישי האורך (צפון-דרום) נושאים מספרים אי-זוגיים.
נתיבים בעלי מספר אי-זוגי ממוספרים בסדר עולה ממערב למזרח, ונתיבים בעלי מספר זוגי ממוספרים בסדר עולה מדרום לצפון (כדי למנוע בלבול עם מערכת הכבישים המהירים של ארצות הברית, שהם ממוספרים ממזרח למערב ומצפון לדרום), על אף שישנם חריגים לשני הכללים במספר מקומות.
נתיבים בעלי מספרים המתחלקים ב-5, יועדו להיות עורקי תנועה ראשיים למרחקים ארוכים.
כבישי האורך הבין-מדינתיים הראשיים (צפון-דרום) ממוספרים בסדר עולה מכביש בין-מדינתי 5 שבין קנדה ומקסיקו לאורך החוף המערבי ועד לכביש בין-מדינתי 95 שבין קנדה ומיאמי לאורך החוף המזרחי.
ישנם מספרים בעלי שתי ספרות הנחלקים בין מקטעי כבישים בקצוות שונים של המדינה (כבישים מספר 69, 74, 76, 84, 86 ו-88).
בנוסף, המדיניות החדשה ממליצה להחליף את המספרים המחולקים הישנים מהר ככל האפשר; למרות זאת, הכבישים הבין-מדינתיים מספר 35W ו-35E עודם קיימים בטקסס, וכן הכבישים הבין-מדינתיים מספר 35W ו-35E במינסוטה.
בנוסף, על פי דרישות של הקונגרס, שלושה מקטעים של כביש בין-מדינתי מספר 69 בדרום טקסס ייחנכו בעתיד, 69E, 69W ו-69C (כאשר "C" מייצג "Central", מרכז).
על פי המדיניות של AASHTO, ניתן לאפשר לכביש מסוים לשאת, בה בעת, מספרים שונים על מנת להבטיח את הרציפות בין נקודות שליטה ראשיות.
כבישי העזר הבין-מדינתיים הם כבישים המופיעים ככבישי מעקף, כבישי טבעת או בצורת שלוחה, המשרתים בעיקר את האזורים העירוניים.
סוגים אלה של כבישים בין-מדינתיים מצוינים במספרים בעלי שלוש ספרות, כאשר הספרה התחילית משתנה מכביש עזר אחד לכביש עזר אחר, ומחוברת לשתי הספרות של כביש האב הראשי אליו הן מחוברות.
למשל, מכביש בין-מדינתי 10 המחבר בין פלורידה וקליפורניה יוצאים שמונה כבישי עזר, המצוינים במספרים 110, 210, 310 וכן הלאה .
כבישי שלוחות יוצאים מכביש האב שלהם אך אינם חוזרים, כלומר מחוברים בצד אחד; כבישים אלו מקבלים ספרות תחיליות אי-זוגיות.
כבישי טבעת וכבישי מעקף חוזרים לכביש האב שלהם, כלומר מחוברים אליו משני צדדים, ומקבלים ספרות תחיליות זוגיות.
בגלל מספרם הגדול של נתיבים כאלו, ייתכן כי כבישי עזר שונים לאורך הכביש הבין-מדינתי הראשי, במדינות שונות, יקבלו את אותו המספר, אך לעולם לא ישמש אותו המספר לשני כבישים שונים (בין-מדינתיים) באותה המדינה.
לדוגמה, הן בטקסס והן בלואיזיאנה קיים כביש הנושא את השם כביש בין מדינתי 610.
מערכת הכבישים הבין-מדינתיים קיימת גם באלסקה, הוואי ובפוארטו ריקו, על אף שאין קשרים יבשתיים ישירים בינם לבין שאר מדינות ארצות הברית.
הכבישים הבין-מדינתיים בהוואי מתרכזים כולם באי אואהו, שהוא האי המאוכלס ביותר בהוואי, ונושאים תחילית H.
ישנם בהוואי שלושה נתיבים ראשיים, בעלי ספרה אחת (H-1, H-2 ו-H-3), וכן כביש עזר יחיד (H-201).
כבישים אלו מקשרים בין מספר בסיסים של חיל האוויר והצי האמריקני, כמו גם בין הערים החשובות והעיירות הפזורות באואהו.
הכבישים הבין-מדינתיים של אלסקה ופוארטו ריקו נושאים תחיליות A ו-PR, בהתאמה.
בפועל, הכבישים באלסקה ובפוארטו ריקו נקראים בכינויים המקומיים שלהם ולא במספרים של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים.
יתר על כן, כבישים אלו כלל לא תוכננו ונבנו בהתאם לתקנים הרשמיים של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים.
AASHTO הגדירה קטגוריה נוספת של כבישים מיוחדים, הנבדלים מהכבישים הראשיים ומכבישי העזר.
כבישים אלו אינם מחויבים בציות לתקנים של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים, אך למרות זאת יכולים להיות מאושרים על ידי ההתאחדות.
מדיניות סימון כבישי העסקים זהה הן במערכת הכבישים הבין-מדינתיים והן במערכת הכבישים המהירים של ארצות הברית.
קיימים שני סוגים של כבישי עסקים: "לולאות עסקים" (Business Loops; כבישי עסקים המחוברים בשני הקצוות לכביש האב) ושלוחות עסקים (Business Spurs; כבישי עסקים המחוברים בצד אחד בלבד לכביש האב).
כביש העסקים חוצה לרוב את הדרך הראשית של הדאונטאון של העיר, או אזורי עסקים מרכזיים אחרים.
ישנן ערים בהן קיימים מספר כבישי עסקים המחוברים לכביש הבין-מדינתי, והדבר תלוי במספר הכבישים הבין-מדינתיים העוברים בקרבת העיר ובמספר אזורי העסקים הקיימים בה.
הכבישים הבין-מדינתיים נמצאים בבעלות המדינה בה הם בנויים.
החלק האחרון של מערכת הכבישים הבין-מדינתיים שנכנס לבעלות פדרלית הוא גשר וודרו וילסון בכביש הטבעת של וושינגטון די.
עבודת חידוש הגשר הושלמה ב-2009, והוא בבעלות משותפת של מדינות מרילנד ווירג'יניה.
באופן כללי, משרד התחבורה של כל מדינה הוא האחראי לתחזוקת הכבישים.
אך יש גם מקטעי כביש המתוחזקים והנמצאים בבעלותן של רשויות מקומיות.
בערך 70% מעלויות הבנייה והאחזקה של הכבישים הבין-מדינתיים בארצות הברית משולמים ממיסים שמשלמים המשתמשים, בעיקר מהמס על הדלק הנגבה על ידי השלטונות המקומיים, שלטונות המדינה והשלטונות הפדרליים.
חלק קטן בהרבה מהעלויות משולם מדמי אגרה הנגבים בכבישי האגרה ובגשרים.
קרן הנאמנות לכבישים מהירים, שנוסדה לאחר חקיקת חוק מיסוי הכבישים המהירים (Highway Revenue Act) ב-1956, קבעה את המס על הדלק ל-3 סנט לגלון בנזין.
בשנת 1993 כבר הגיע המס ל-18.4 סנט לגלון בנזין, ושיעור מס זה נשאר עד היום.
שאר העלויות ממומנות בעזרת איגרות חוב, מסי רכוש ייעודיים ומיסים אחרים.
כאשר התרחבו הפרוורים בארצות הברית, העלויות הכרוכות באחזקת התשתיות של הכבישים המהירים גדלו אף הם, והותירו מעט מאוד יכולת לבניית כבישים בין-מדינתיים חדשים.
הדבר הוביל לשגשוג מהיר של כבישי האגרה כשיטה החדשה של בניית כבישים מהירים באזורים הפרוורים.
כמו כן, ישנם כבישים בין-מדינתיים המתוחזקים באופן פרטי (לדוגמה, חברת VMS היא האחראית על אחזקת כביש בין-מדינתי 35 בטקסס) במטרה להפחית את עלויות האחזקה וכך לאפשר למשרדי התחבורה במדינות השונות להתרכז באזורים בעלי צמיחה מהירה.
חלקים ממערכת הכבישים הבין-מדינתיים יהפכו לכבישי אגרה בעתיד, במטרה להפחית את עלויות האחזקה.
4,700 ק"מ (בקירוב) של כבישי אגרה כלולים במערכת הכבישים הבין-מדינתיים.
רבים מכבישי האגרה כבר היו קיימים או בבנייה בעת שנוסדה מערכת הכבישים הבין-מדינתיים, ובתחילה החוק הפדרלי אסר את גביית האגרה בכבישים הבין-מדינתיים.
מאחר שכבישים מהירים אלו קישרו ביעילות חלקים שונים של המערכת, הם הוכרזו ככבישים בין-מדינתיים.
הקונגרס החליט שיהיה זה יקר מדי לבנות כבישים בין-מדינתיים חינמיים במקביל לכבישי האגרה הקיימים, אך גם לא רצה להפוך אותם לכבישים חינמיים, מאותה הסיבה - יהיה זה יקר מדי לתגמל את בעלי איגרות החוב שמימנו את כבישי האגרה הללו.