tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
התאים האופקיים מקבלים קלט מהתאים קולטי האור, אך במקביל הם גם מווסתים את הפעילות של תאים אלה.
אופן הסידור של תאי העצב הוא כזה שבו התאים הדו-קוטביים מקבלים קלט אך ורק מתא קולט אור שנמצא במרכז שדה הקלט שלהם, ואילו התאים האופקיים מקושרים לכל התאים קולטי האור באותו שדה קלט.
במצב זה, התאים האופקיים מסוגלים לקבל מידע על התאורה בהיקף שדה הקלט, ולהשתמש במידע זה על מנת להשפיע על פעילותו של התא קולט האור שבמרכז שדה הקלט ובכך על המידע שמועבר הלאה לתאים הדו-קוטביים ולתאי הגנגליון.
מערכת זו פועלת באופן הבא: התאים האופקיים מפרישים באופן קבוע את המוליך העצבי GABA לתאים קולטי האור.
ירידה בכמות הגלוטמט שמופרש מהתא קולט האור, שמתרחשת בעקבות פגיעת אור בקולטן, גורמת לתא האופקי לעבור היפרפולריזציה ולשחרר פחות GABA.
הירידה בשחרור ה-GABA גורמת בתורה לדפולריזציה של התאים קולטי האור שמקבלים קלט מהתא האופקי, ובכך מעודדת העברת סיגנל של 'חושך'.
עם זאת, היחס המספרי בין התאים קולטי האור בהיקף שדה הקלט לבין התא הבודד שבמרכזו גורם לכך שהתא האופקי ישפיע על העברת האותות מהתא המרכזי רק אם קיימים אותות שונים מהתאים ההיקפיים.
אם, למשל, רק התא שבמרכז קלט אור ועבר היפרפולריזציה, ההשפעה על התא האופקי תהיה קטנה יחסית והאפקט המווסת שלו לא יספיק על מנת לגרום לדפולריזציה בתא קולט האור.
לעומת זאת, אם ייקלט אור במספר תאים שנמצאים בהיקף שדה הקלט, תהיה ירידה יחסית גדולה בשחרור ה-GABA מהתא האופקי, והיא תספיק על מנת לגרום לדפולריזציה משמעותית בתא קולט האור במרכז שדה הקלט.
תאי אמקרין נמצאים בשכבה של הקישור בין התאים הדו-קוטביים לתאי הגנגליון.
אף על פי שתאים אלה אחראים לכ-70% מהקלט שמגיע לתאי הגנגליון, ידוע מעט יחסית על תפקידם.
במקביל להשפעתם על תאי הגנגליון, תאי האמקרין מווסתים את התאים הדו-קוטביים על סוגיהם השונים.
ישנם עשרות סוגים של תאי אמקרין, אשר מתמחים ככל הנראה בהיבטים שונים של ראייה ורגישות לאור.
הסוגים השונים של תאי האמקרין נבדלים במבנה, בהיקף הקישוריות שלהם ובאופן פעולתם, כאשר לרובם ישנה השפעה מעכבת דרך המוליכים העצביים GABA או גליצין.
עיבוד הקלט הראייתי בתוך המוח
כאמור, במסלול העיקרי לעיבוד הקלט הראייתי המידע עובר מתאי הגנגליון ברשתית אל גרעין הברך הצדי (LGN) בתלמוס.
גרעין הברך הצדי בהמיספרה הימנית של המוח מקבל מידע מהצד השמאלי של שדה הראייה (משתי העיניים), וגרעין הברך הצדי בהמיספרה השמאלית מקבל מידע מהצד הימני של שדה הראייה.
תאי הגנגליון ברשתית מתחלקים למספר אוכלוסיות שונות של תאים שהן בעלות מורפולוגיה ייחודית.
כל סוג של תא גנגליון מקושר לשכבה אחרת של תאי עצב בתוך גרעין הברך הצדי:
תאי פאראסול (Parasol) מקושרים לשכבות בגרעין הברך הצדי שמכונות מאגנו-תאיות (Magnocellular).
במסלול זה העיבוד מתמקד בזיהוי הבדלים בבהירות והוא רגיש מאוד בזיהוי תנועה.
כל תא פאראסול מקבל מידע ממספר רב של תאים קולטי אור, והוא בעל שדה קלט גדול יחסית (ולפיכך הרזולוציה במסלול זה נמוכה יחסית).
תאים ננסיים (Midget) מקושרים לשכבות הפארבו-תאיות (Parvocellular) של גרעין הברך הצדי, אשר מאפשרות הבחנה בפרטים דקים של הגירוי החזותי.
במסלול זה ישנה תגובה משמעותית יחסית להבדלים בצבע, אך רגישות מוגבלת לתנועה ולבהירות.
כל תא ננסי מקבל קלט ממספר מועט של תאים קולטי אור, ובמקרים רבים מתא קנה בודד.
תאים דו-שכבתיים (Bistratified) מקושרים לשכבות הקוניו-תאיות (Koniocellular).
תאים אלה הם בעלי שדות קלט גדולים מאוד, ובעלי רגישות בינונית לניגודיות.
נכון להיום, תפקידם בתפיסה חזותית אינו ברור.
המידע מתאי העצב בשכבות השונות של התלמוס מועבר הלאה אל קליפת הראייה, אזור בקליפת המוח שמוקדש לעיבוד קלט ראייתי.
העיבוד מתחיל באזור הראייה הראשוני, המכונה V1, אשר ממוקם בקצה האונה העורפית.
משם, המידע ממשיך לאזורים נוספים שבהם מתבצע עיבוד חזותי מתקדם.
בתאי העצב של V1 ישנו מיפוי מלא של שדה הראייה, כאשר נקודות סמוכות על פני קליפת הראייה מייצגות נקודות סמוכות במרחב.
עם זאת, המיפוי אינו פרופורציונלי – חלק גדול מ-V1 מוקדש לקלט שמגיע מהגומה המרכזית, למרות שמדובר בחלק קטן משדה הראייה.
לאחר העיבוד הבסיסי ב-V1, אזורים שונים לאורך מסלול העיבוד בקליפת המוח הראייתית מתמחים במאפיינים שונים של הגירוי החזותי: תפיסת צבע, תנועה, זיהוי אובייקטים וכו'.
תאי העצב באזורים אלה הם בעלי שדות קלט גדולים יותר לעומת V1, והם מגיבים לטווח מצומצם יותר של גירויים.
רק כאשר המידע הראייתי מגיע לקליפת המוח אנו נעשים מודעים לגירוי החזותי.
בהתאם לכך, אנשים עם פגיעה מוחית ב-V1 ידווחו על עצמם כעיוורים, גם אם העין והמסלולים העצביים האחרים לא נפגעו.
תאי קנים מכילים את הקולטן רודופסין (החלבון סקוטופסין מצומד לרטינל), שרגישותו לקרינה אלקטרומגנטית היא מרבית עבור פוטונים באורך גל 498 ננומטר.
תאי מדוכים מכילים אופסינים ממשפחת הפוטופסינים, המורכבים אף הם מרטינל ומשייר חלבוני הנבדל בחומצות אמינו בודדות מהסקוטופסין המרכיב את קולטן הרודופסין.
גברים, מנגד, מועדים יותר ללקות בעיוורון צבעים היות שהם נושאים העתק יחיד של כרומוזום X, הנושא גנים המעורבים בביטוי פוטופסינים ברשתית.
השערה זו, שנשענה על מחקריו על רשתית דג הלאמפרי (Pouched lamprey, חסר לסתות ממשפחת הצמדיים), נתקלה בספקנות מצד הקהילה המדעית.
M ו-L במרכז הרשתית משתנה באופן ניכר מאדם לאדם וניתן לשער כי גם תפיסת הצבע משתנה מאדם לאדם.
תהליך הראייה מושתת על קליטת אור, ולכן ראייה בשעות הלילה ובסביבות חשוכות מצריכה רגישות גבוהה יותר של המערכת לפוטונים.
בבעלי חיים אשר פעילים בעיקר בלילה, מערכת הראייה היא בדרך כלל רגישה יותר, אם כי הם מסתמכים גם על חושים אחרים שמאפשרים להם לתפקד בחושך.
בבני אדם, ההבדלים בין ראייה ביום או בסביבה עשירה באור לבין כזו המתבצעת בסביבה דלה באור נובעים מהמאפיינים של הקנים והמדוכים ברשתית.
הקנים הם רגישים יחסית לאור, ולכן מאפשרים לנו לראות בחשכה.
הראייה שמתבצעת דרך הקנים מכונה ראייה סקוטופית.
מפני שבקנים קיים רק סוג אחד של קולטן, ראייה זו אינה מאפשרת להבחין בין צבעים שונים.
בנוסף, הראייה הסקוטופית אינה מתאפיינת ברזולוציה גבוהה, בשל המיעוט היחסי של תאי עצב שמעבדים את המידע שמגיע מהקנים.
לעומת זאת, בסביבה מוארת מופעלת הראייה הפוטופית, שמתבססת בעיקר על המדוכים.
מערכת זו היא פחות רגישה לאור, אך היא מאפשרת ראיית צבעים והבחנה מדויקת יותר בפרטי הסביבה החזותית.
ההבחנה בין מאפייני הקנים והמדוכים באה לידי ביטוי גם באפקט פורקינייה – שינוי בתפיסת הצבע והניגודיות שמתרחש כתלות בכמות האור בסביבה.
הקנים רגישים יותר לאור באורכי גל קצרים, ולכן בסביבה עם מעט אור עצמים כחולים ייראו בהירים יותר.
בסביבה מוארת, הראייה נשלטת על ידי הרגישות של המדוכים, אשר מגיעה לשיא באורכי גל ארוכים יותר, ולכן עצמים אדומים למשל ייתפסו כבהירים יותר מסביבתם.
תופעה זו נקראת על שמו של האנטומיסט הצ'כי שתיאר אותה, כאשר הבחין שהפרחים האדומים בגינתו נראים בהירים מאוד בשעות הצהריים, אך בשעות הדמדומים הם דווקא כהים ביחס לסביבתם.
אפקט זה מתרחש רק בזמן המעבר בין ראיית יום לראיית לילה: בסביבה חשוכה מאוד המדוכים כמעט אינם פועלים, ולכן אין ראיית צבע.
הסתגלות לחשיכה (dark adaptation) מערבת את הגדלת האישון בטווח הזמן הקצר, ותהליכים ביוכימיים לטווח הארוך.
משך ההסתגלות הוא כחצי שעה.
שישה שרירים אחראים על תנועות גלגל העין, והם מעוצבבים על ידי עצבים קרניאליים.
מערכת העיכול היא מערכת איברים בגוף בעלי חיים אשר קולטת מזון, מפרקת חלק ממנו ופולטת את השאריות כפסולת מוצקה.
במרבית בעלי החיים בנויה מערכת העיכול כצינור הכולל מספר רב של קטעים ובו פתח כניסה אחד למזון בדמות הפה, ופתח יציאה אחד לפסולת בדמות פי טבעת ביונקים או פתח ביב בעופות.
אולם קיימים גם בעלי חיים פשוטים שבהם מערכת העיכול בנויה רק ממספר קטן של רקמות מסוגים שונים וקיים בה פתח יחיד המשמש הן לקליטת המזון והן לפליטת הפסולת, כמו בעלי חיים ממחלקת ההידרתים.
מלבד צינור העיכול בו מתעכל המזון, שייכים למערכת העיכול גם איברים אחרים שתפקידם להפריש לתוך צינור העיכול חומרים המשתתפים בתהליך העיכול, למשל הכבד, כיס המרה והלבלב.
מערכת העיכול שונה אצל בעלי חיים שונים בהתאם להרכב התזונה של בעל החיים.
כך, לדוגמה, אצל בעלי חיים שתזונתם מורכבת מחומרים בעלי תכולה גבוהה של תאית, מצויים מספר קיבות ומספר מעיים עיוורים מפותחים, המאפשרים פירוק של תאית, ואילו בבעלי חיים טורפים מצויה קיבה בעלת קיבולת קטנה ביחס לגוף, ומעיים עיוורים מנוונים.
אורכה הכולל של מערכת העיכול של האדם הוא כ־9 מטרים והיא כוללת את הרכיבים הבאים:
פה – בו נקלט המזון ובו מתחיל עיכולו.
בתוך הפה מתבצעות פעולות של לעיסת המזון, ערבובו עם הרוק והפיכתו לעיסה לקראת הבליעה.
מטרת הלעיסה היא לחתוך את המזון לחתיכות קטנות יותר ובכך להגדיל את יחס שטח הפנים לנפח.
שטח פנים גדול יותר מאפשר לאנזימים לפרק את המזון בצורה יעילה יותר.
פעולות אלה נעשות על ידי השיניים, הלשון, שרירי הלעיסה ובלוטות הרוק.
במהלך הבליעה, החך הרך והענבל חוסמים את אזור הנאזופרינקס, ומונעים מהמזון לחדור לחלל האף.
בין האיברים המרכזיים שמשתתפים בקליטת המזון ועיכולו בפה ניתן למנות:
לחיים – דפנות צדדיות שריריות של הפה, המשמשות לפתיחת הפה וסגירתו ומשתתפות בלעיסה
שרירי הלעיסה – קבוצת שרירים הגורמת לתנועת הלסת התחתונה על גבי המפרק לסתי־רקתי ומאפשרת את תנועת הלסת התחתונה בכל המישורים, אפשרות זו עוזרת בפעולת הלעיסה
חך – משמש כגג הפה ומתחלק לחך קשה (גרמי) בחלקו הקדמי וחך רך בחלקו האחורי.
החך הרך יחד עם הענבל אחראים על סגירת תעלות האף במהלך הבליעה
ענבל – פיסת רקמה התלויה מעל שורש הלשון מגג הפה מאחורי החך הרך
שיניים – חותכות, קורעות, מועכות וטוחנות את המזון, תוך כדי הלעיסה (שהיא תנועה מתואמת של הלסת והלשון) פירוק זה הוא פירוק מכני
בלוטות רוק – מפרישות רוק לתוך חלל הפה.
יש שלושה זוגות בלוטות כאלו: זוג בלוטות הפרוטיס באזור האוזניים, זוג בלוטות תת־לסתיות מתחת לבסיס הלשון בחלק האחורי של הפה, זוג בלוטות תת-לשוניות מעל הבלוטות התת־לסתיות.
הרוק שומר על רטיבות הפה ומכיל אנזימים - ליזוזים, המשמש כהגנה ראשונית מפני חיידקים, ועמילאז, המתחיל את פירוק הפחמימות לאבני הבניין שלהן.
בנוסף, הרוק גורם למזון להפוך לעיסה, ובכך מקל על בליעתו ועל המעבר בוושט.
לשון – איבר שרירי המשתתף בלעיסה על ידי העברת המזון בין השיניים, מסייע בערבובו עם הרוק ואחראי על פעולת הבליעה, בכך שהוא דוחף את המזון הלעוס למעלה ולאחור כלפי החך והלוע לתוך הושט.
לוע – צינור שרירי, מרופד בקרום רירי, שנמשך מבסיס הגולגולת עד לתחילת הוושט, דרכו עובר המזון מחלל הפה אל הוושט.
ושט – צינור המחבר את החלק התחתון של הגרון (הלוע) עם הקיבה.
לא מתבצע בו תהליך עיכול אלא רק העברה של המזון כלפי מטה אל הקיבה, באמצעות התכווצויות גליות של השרירים הנמצאים בדפנות הוושט.
התכווצות של שרירים בצורה זו נקראת תנועה פריסטלטית והיא מאפשרת בליעה ללא תלות בכוח הכבידה.
לשם מניעת כניסתו של המזון לקנה הנשימה, ישנו האפיגלוטיס שסוגר את קנה הנשימה בעת האכילה.
בין הוושט לקיבה קיים שסתום אנטומי הנקרא .
בדרך-כלל שסתום זה מונע חזרת מזון לוושט וכן הקאות.
הסרעפת, המהווה חלק ממערכת הנשימה, מפרידה בין חלל החזה לבין חלל הבטן.
בגובה החוליה T10 הוושט עובר דרך בנקודת החיבור בינו לבין הקיבה.
קיבה – החלק הרחב ביותר במערכת העיכול (דמוי שק שנפחו יכול לנוע בין 50 מ"ל לליטר וחצי) .
בקיבה יש סביבה חומצית העוזרת לחטא מפני חיידקים ומתחילה את הדנטורציה של החלבונים.
דופן הקיבה מורכב מכמה שכבות.
תאי הדופן הפנימי מפרישים שכבת ריר צמיגי העוזרת להגנה על הדופן עצמה.
המעי הדק – צינור מפותל, אורכו הממוצע כ-6.5 מטר וקוטרו כ-3 ס"מ.
במעי מסתיים הפירוק הכימי של החומרים לאבני הבניין שלהם ומתרחש תהליך ספיגת החומרים אל הגוף.
לשם כך, במעי מופרשים אנזימים המפרקים חלבונים (פרוטאזות), אנזימים המפרקים פחמימות (עמילאזות) ואנזימים המפרקים שומנים (ליפאזות) העוזרים בסיום פירוק החומרים אל אבני הבניין.
דופן המעי בנוי מקפלים (סיסים) הבנויים מקפלים (סיסונים) המגדילים את שטח המגע עם המזון, ומתאפשרת ספיגה יעילה יותר.
המזון מגיע אל נימי הדם בדופן המעי ומשם, באמצעות מחזור הדם אל כל תאי הגוף.
המעי הדק מורכב משלושה חלקים:
התריסריון אשר אחראי על פירוק מולקולות גדולות שלא התפרקו עד שהגיעו אליו, ופירוק של שומנים על ידי אנזים הנקרא ליפאז.
בפירוק השומנים מעורב מיץ מרה הנוצר בכבד ונאגר בכיס המרה.
הם משמשים כחומר מחליב ויוצרים תחליב של טיפות שומן מהמזון, בתוך התערובת המימית של הגוש המתעכל.
כך הם מגדילים את שטח הפנים של השומן ומאפשרים לאנזימים לפרק אותו בצורה יעילה יותר.
המעי הריק אשר מחבר בין התריסריון למעי העקום.
המעי העקום אחראי על ספיגת אבות המזון הנותרים לדם.
המעי הגס – החלק האחרון בצינור העיכול.
בחלקו הראשון יש לו צורה של שק סגור בתחתיתו ולכן נקרא המעי העיוור.
מתחבר אליו בזווית ישרה קצהו של קטע הצינור הממשיך אותו.
מתחתיתו של המעי העיוור נמשך קטע של מעי צר ואטום הנקרא תוספתן.
במעי הגס נספגים 90% מהמים המגיעים מהמעי הדק.
נספגים גם מלחים ומרכיבים נוספים.
יש בו חיידקים רבים אשר לחלק מהם תפקיד חשוב בפעילות הגוף מאחר שהם מייצרים ויטמין K וביוטין.
מאחר שהמעי הגס סופג מים, תכולתו הופכת סמיכה יותר עד שבסופו היא הופכת לצואה.
בסוף שלב זה עוברת הצואה לחלחולת, שיש בה שרירי סוגר המאפשרים לאדם לקבוע מתי יעשה את צרכיו.
פי הטבעת – צינור שאורכו כ-3.5 סנטימטר שהוא סוף צינור העיכול ודרכו מופרשת הצואה.
איברים נוספים המהווים חלק ממערכת העיכול אך לא חלק מצינור העיכול הם הכבד, המרה והלבלב שמפרישים חומרים שונים המסייעים בתהליכי העיכול.
דופנות מערכת העיכול בנויות מארבע שכבות רקמה, המצפות אותה לכל אורכה:
פה, לוע, חלק עליון של הוושט וספינקטר אנאלי חיצוני הם שרירים רצוניים כמו שרירי השלד
לאורך שאר מערכת העיכול: שרירים חלקים
חיידקים ואורגניזמים אחרים במערכת העיכול
מחקר משנת 1972 העריך כי בתוך גוף האדם חיים כ-100 טריליון חיידקים ומשקלם למעלה משני קילוגרם, אשר רובם המכריע חי בסימביוזה עם האדם.
מחקרים מאוחרים יותר מערערים על טענה זו ומעריכים את מספר החיידקים בכ- 40 טריליון, רובם המכריע במערכת העיכול, ושמשקלם אינו עולה על 200 גרם.
קיים קשר בין הרכב אוכלוסיית החיידקים במעיים למחלות שונות.
מערכת העיכול מכילה גם פטריות, חד תאים שאינם חיידקים ונגיפים, בעיקר כאלו המותאמים לתאי המיקרוביוטה.
מצבים פתולוגיים של מערכת העיכול באדם
מחלת קרוהן – מחלת מעיים דלקתית.
לרוב ממוקמת באזור הסופי של המעי הדק, באזור המעבר בינו למעי הגס
עצירות – שינוי בהרגל היציאות.
מתאפיינת בצורך להפעיל מאמץ בזמן היציאה, ובדרך ככל הצואה היא קשה או גושית.
ריפלוקס קיבתי-ושטי (GERDׂׂ) – הפרעה שבה תוכן חומצי עולה מהקיבה לוושט וגורם לכוויה במעטפת הפנימית של הוושט.
צרבת – אחד התסמינים של רפלוקס קיבתי-וושטי.
נגרמת על ידי היחלשות של שריר הסוגר התחתון (השוער).
במצב רגיל, בזמן בליעת המזון השריר רפוי ומאפשר מעבר מזון מהוושט אל הקיבה.
לאחר תהליך הבליעה, השוער חוזר למצבו המכווץ.
בסוגר רפוי שלב הסגירה נפגע.
בקע סרעפתי – מתרחש כאשר חלק מהקיבה עולה דרך הפתח בסרעפת אל חלל בית החזה
אולקוס (כיב קיבה או קיב התריסריון) – זהו פצע ברירית המצפה את הקיבה ואת התריסריון.
הכיב קשור לדלקת הנגרמת על ידי החיידק הליקובקטר פילורי, המאפשרת פגיעה על ידי החומצה המלחית המופרשת על ידי הקיבה.
שלשול – זו תופעה של צואה מימית או נוזלית, המלווה בכאבי בטן כתוצאה מכיווצים של המעיים.
נגיפים, חיידקים או טפילים הם הגורמים העיקריים לשלשולים, ואז מדובר בדרכו של הגוף להיפטר בצורה טבעית ממחוללי מחלות.
סיבות אחרות לשלשול הן: תרופות מסוימות, רגישות לסוגי מזון מסוימים ולאלכוהול.
הסיבה הישירה לתופעה היא שתוצרי העיכול של המזון עוברים מהר מדי במעי כך שאין לגוף זמן לספוג חזרה את המים שבעיסת המזון וההפרשות נשארות מימיות.
מערכת העיכול אצל מעלי גירה
אצל מעלי הגירה הקיבה מחולקת לארבעה מדורים: הכרס, בית הכוסות, ההמסס ("קיבת העלעלים"), והקיבה האמיתית ("קיבת המיצים").
מבנה זה נועד להבטיח פירוק מרבי של המזון הצמחי וניצול תוצרי העיכול.
מערכת העצבים (TA: Systema nervosum) היא רשת תקשורת עצבית מפותחת שבאמצעותה פועל הגוף כיחידה מבוקרת ומתואמת.
מערכת עצבים קיימת כמעט בכל בעלי החיים, למעט ספוגיים.
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.
הפעולות הגופניות מתאפשרות בגלל הפעילות האינטגרטיבית של התאים במערכת העצבים.
מערכת העצבים אחראית על מערכת השרירים ובכך שולטת על יכולות התנועה של הגוף.
במסגרת עיבוד המידע במערכת העצבים, מתרחשים בה תהליכים של זיכרון ולמידה.
מערכת העצבים אחראית לחוויה של רגשות.
אנטומיה – מבנה מערכת העצבים
מערכת העצבים של האדם היא בעלת מבנה מורכב, שבו אזורים שונים משתתפים בפעולות שונות.
הארגון של מערכת העצבים קשור בקשר הדוק להבדלים בתפקודים להם אחראים אזורים שונים במוח.
חלוקה היררכית של מערכת העצבים
קיימים הבדלים במבנה מערכת העצבים בין בעלי חיים שונים.
באופן כללי ניתן להבחין בין מערכות היררכיות למערכות ללא מוקד שליטה מרכזי.
ביצורים 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.
ביצורים 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.
+ארגון מערכת העצבים בבעלי חוליות:היקפיתסומטיתאוטונומיתסימפתטיתפאראסימפתטיתמעיתמרכזית
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.
חלוקה לאזורים במערכת העצבים המרכזית
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.
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).
היסטולוגיה – תאי מערכת העצבים
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.
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.
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.
תאי העצב יכולים ליצור קשרים גם עם תאים מסוגים אחרים, וכך מועברים מסרים בין מערכת העצבים ליתר מערכות הגוף.
קליטה עיבוד והעברה של מידע בתאי העצב
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.
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.
השפעת הרעש על 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.
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.
בהתאם לכך, להשפעה של הדופמין על יחס האות-רעש בתהליכי עיבוד מידע עצביים יש השלכות על רמת התנודתיות והקיבולת של המערכת הנוירו-קוגניטיבית.
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.
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.
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 היא 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).
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.
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.
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 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 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 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 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 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 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 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.
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.
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.
מערכת הנשימה באדם ובשאר בעלי החוליות היא המערכת האחראית לחימצון הדם.
באמצעות הדם המחומצן מתקיימת אספקת חמצן לכל תאי הגוף, שם הוא בעל תפקיד חשוב בנשימה התאית.
מערכת הנשימה אחראית גם לפליטת הפחמן הדו-חמצני, המהווה תוצר לוואי לתהליך הנשימה התאית.
מערכת הנשימה מורכבת מדרכי האוויר העליונות, ודרכי האוויר התחתונות.
דרכי האוויר העליונות כוללות את האף, הפה ותחילת קנה הנשימה ודרכי האוויר התחתונות כוללות את המשך קנה הנשימה, הסמפונות והריאות.
גם לבית החזה תפקיד חשוב בנשימה והוא כולל את הצלעות, את עצם החזה (סטרנום), את השרירים הבין-צלעיים והסרעפת.
מבנה ותפקוד במערכת הנשימה של האדם
האף – תפקידו סינון וחימום האוויר.
רק חלקו הקטן של האף בולט משטח הפנים.
מאחוריו נמצא חלל גדול פי שניים, הנקרא מערות-האף והוא חצוי על ידי מחיצה-האף.
בתוך חלל האף מצויות שלוש קונכיות עשויות עצם ומצופות רירית ריסנית.זו שכבת שערות מיקרוסקופיות וריריות הקולטות חלקיקי אבק ומזהמים אחרים.
מבנה האף על רכיביו מגדיל מאד את שטח המגע עם האוויר, לכן גם מתרחש בו ליחלוח האוויר וחימומו.
שטח הפנים של מעבר האוויר בפה קטן באופן משמעותי מזה של האף והוא אינו מכוסה שיער, ולכן ניקויו וחימומו של האוויר בו מועט, ומכאן עדיפות הנשימה דרך האף.
קנה הנשימה –ממוקם בין הגרון לסימפונות ומוצב בקדמת הוושט.
בפתח הקנה נמצא מכסה הגרון (אפיגלוטיס).
תפקידו לנתב את האוויר לקנה ואת המזון אל הוושט.
האפיגלוטיס הוא פיסת סחוס הסוגרת את הוושט בדרך כלל, וכאשר מתבצע תהליך הבליעה הוא עובר וסותם את הקנה.
קנה הנשימה עצמו מורכב מטבעות סחוס לא שלמות (בצורת פרסה), ממוקמות אחת מעל השנייה וביניהן רקמת חיבור וגם רקמה סיבית ושרירית.
צורה זו מאפשרת לקנה להישאר פתוח ולאפשר מעבר אוויר תקין גם בזמן התכופפות.
מיתרי הקול נמצאים בקנה, מעל נקודת ה"קָרינה" שנמצאת קצת מעל פיצול הקנה, והם מתכווצים ונפתחים בעת הדיבור.
אורכו של קנה הנשימה אצל בני האדם כ-10 ס"מ וקוטרו כ-2.5 ס"מ.
בקצהו, הקנה מתפצל לשתי סימפונות - אחת לכל ריאה.
תפקידו של קנה הנשימה הוא להעביר אוויר מחלל הפה לריאות.
ניתוח פיום קנה נדרש כאשר גוף זר או זיהום מונע כניסתו התקינה של אוויר דרך קנה הנשימה.
הריאות –כאשר קנה הנשימה מגיע לריאה הוא מתפצל לשני ענפים הנקראים סימפונות.
הסימפונות הן צינורות הריאה הראשיים.
כל אחת מהסימפונות מתפצלת לעוד סימפונות, קטנות יותר ויותר, עד שלבסוף הן מגיעות לנאדיות הריאה.
הריאות עטופות בין שני קרומים - קרומי הפליאורה (אדר, בעברית) שביניהן נוזל השרוי בלחץ נמוך יחסית ללחץ האוויר כך שהקרומים נשמרים צמודים זה לזה.
קרום הפליאורה הראשון מחובר לריאה, והשני מחובר לדפנות חלל החזה (כלוב הצלעות והסרעפת).
בעת שאיפה מתרחב חלל החזה ויחד איתו קרום הפליאורה המחובר אליו.
מאחר ששני הקרומים צמודים, הקרום המחובר לריאות נמשך גם הוא וגורם להרחבת הריאות וליצירת תת-לחץ בתוכן.
והתוצאה הסופית היא כניסת אוויר לריאות.
הנאדיות- נאדיות הריאה הן שקיקים קטנים מלאי אוויר, בעלי קרום העשוי שכבת תאים אחת בלבד.
אל קרום כל נאדית צמודים נימי דם, וגם להם יש דופן העשויה שכבת תאים אחת בלבד.
כתוצאה ממבנה משולב זה, המחיצה החוצצת בין האוויר שבנאדית לבין הדם היא בעלת עובי של 0.001-0.002 מ"מ.
בנאדית הריאה מתרחש חילוף הגזים; מולקולות החמצן והפחמן הדו-חמצני עוברות, על פי חוקי הפעפוע, בין הנימים לבין הנאדיות, בכיוונים הפוכים.
בשתי ריאות האדם יש כ-300 מיליון נאדיות, בעלות שטח פנים כולל של כ-100 מטרים מרובעים.
מכאן שקיומן של הנאדיות מגדיל את שטח הפנים של הריאה, ומבטיח חילוף גזים יעיל יותר.
קבוצות של נאדיות מהוות אונות.
כל אונה מתפקדת בצורה עצמאית, וכל פגיעה באונה אחת לא תשתק את כל הריאה.
בריאה הימנית שלוש אונות, ובשמאלית שתיים, זאת מכיוון שחוד הלב ממוקם שם.
ברוב היונקים, תהליך הנשימה מווסת על ידי ריכוז הפחמן הדו-חמצני בדם, ללא כל השפעה של ריכוז החמצן בדם.
במערכת הדם נמצאים חיישנים (קולטנים) המזהים את ריכוזו של הפחמן הדו-חמצני בדם.
חיישנים אלו שולחים את המידע אל המוח המוארך, שהוא מרכז בקרת הנשימה בגוף.
יש לציין שקיימים יונקים ימיים שהם צוללים טובים, כגון כלב הים, שאינם רגישים לריכוזי הפחמן הדו - חמצני.
השאיפה: כאשר יש ריכוז גבוה יחסית של CO2 בדם, המוח שולח הוראה לסרעפת ולשרירים הבין צלעיים להתכווץ.
הסרעפת נעשית שטוחה ומרחיבה את נפח בית החזה.
גם השרירים הבין צלעיים מתכווצים וגורמים לעליה של הצלעות.
נפח הריאות גדל, הלחץ בתוכן קטן ואוויר נכנס פנימה.
כאשר האוויר עובר את מערכת הנשימה העליונה והתחתונה הוא מגיע לנאדיות.
שם מתאפשר מעבר בדיפוזיה של הגזים והתמוססות של חלק מהמולקולות שיש באוויר אל נוזל הדם (חנקן, למשל, לא מומס) ומתבצע חילוף הגזים בין הנאדית לדם שבנימים - כלומר העשרת הדם בחמצן (O2) ויציאת חלק מהפחמן הדו-חמצני שבו אל הנאדית.
מעבר הגזים בין הדם לנאדית מתבצע בהתאם להבדלי הריכוזים שלהם.
הנשיפה: תהליך הנשיפה הפוך לתהליך השאיפה.
זהו תהליך פסיבי ותפקידו - הוצאה של פחמן דו-חמצני החוצה מהגוף.
התהליך מופעל על ידי רצפטורי לחץ (קולטני לחץ) הנמצאים בדפנות הריאה.
רצפטורים אלו שולחים מסר עצבי למרכז הבקרה הנשימתי, הגורם להרפיית השרירים הבין צלעיים והסרעפת.
עקב כך הסרעפת חוזרת למצבה הקודם (הקעור), הלחץ בבית החזה עולה ואוויר יוצא מהריאות, תודות לאלסטיות של רקמות הריאה.
לתהליך הנשיפה ישנם שרירים ייעודיים אך בדרך כלל הם לא פעילים והם נכנסים לפעולה רק בעת מאמץ.
+הרכב האוויר השאוף והנשוף (באחוזים)אוויר חיצוניאוויר נשוףאוויר בנאדיותחמצן211614פחמן דו-חמצני0.035.17חנקן וגזים אצילים797979
מכאן ברור שמערכת הנשימה אינה מנצלת את כל החמצן הנכנס בכל שאיפה, והאוויר הנשוף עדיין מכיל ריכוז גבוה של חמצן.
עובדה זו מאפשרת הנשמה באוויר נשוף.
סוגי תאים במערכת הנשימה של האדם
מערכת הנשימה מורכבת משלושה חלקים מרכזיים:
מערכת הולכת האוויר: מכילה את צינור הנשימה (הטרכיאה), הברונכים (בעלי בלוטות הפרשה ומכילים סחוס) והברונכיאלות.
מערכת ביניים (transitional portion): מכילה את הברנכיאולות הרספירטוריות - אותן ברונכיאולות המכילות אלוואולים (נאדיות ריאה).
מערכת הנשימה (respiratory): בה מתבצע תהליך חילוף החומרים: ב-alveolar ducts&sacs.
לאורך כל מערכת ההולכה עצמה קיימים מבנים דומים המכילים בין היתר שכבת שריר חלק, אפיתל ובחלק מהמקרים סחוס ובלוטות הפרשה.
הסחוס מקנה קשיחות לדרכי האוויר, וככל שמתקדמים למטה הוא נעשה פחות ופחות שלם (מורכב מאיי סחוס) עד שהוא נעלם לחלוטין בברונכיאולות.
מעבר לכך, בדרכי הנשימה קיימים צברים (אגרגטים) של לימפוציטים המכונים בשם BALT, והמבצעים תפקיד חיסוני הגנתי.
קיום של לימפוציטים רבים מדי יכול לרמז על זיהום או על תהליך גידולי.
האפיתל המצפה את דרכי האוויר הוא אפיתל פסאודו רב שכבתי (מאופיין בשכבה אחת של תאים הנראים כמו מספר שכבות של תאים).
התא הנפוץ ביותר באפיתל זה הוא התא הריסני (ciliated cell) אשר מכיל ריסים (cilia) על פני השטח שלו - ריסים אלו נעים מהריאות לכיוון הפה על מנת להוציא פתוגנים וחלקיקים זרים המגיעים לדרכי האוויר.
בתאים אלו יש כמות גדולה של מיטוכונדריות, המפיקות את האנרגיה הנדרשת להזזת הריסים.
מבנה הריסים בחתך רוחב כולל כתשעה זוגות מיקרוטובולי בהיקף, וזוג נוסף במרכז - המבנה מקנה ל-cilia את יכולת התנועה.
במחלות בהן מבנה זה נפגע, תפקוד הריסים אינו אופטימלי וכתוצאה מכך דרכי האוויר מזדהמות באופן תדיר יותר כתוצאה מחומרים מזהמים ומזיקים שונים.
תאים מפרישי ריר (mucous goblet cells) - אלו הם תאים המפוזרים בין תאי הריסים שהוזכרו לעיל, ומפרישים ריר, אשר "לוכד" את הפסולת שנכנסת לדרכי האוויר ומתערבב איתה על מנת לצאת החוצה או להמשיך למערכת העיכול.
Brush cells: תאי אפיתל עמודיים המכילים כמות גדולה של מיקרובילי.
Basal bells: תאים הנמצאים בשכבה הבזאלית של האפיתל.
אלו נחשבים תאים פרקורסוריים (תאי גזע) אשר מתמיינים במשך הזמן לכיוונים שונים, לפי הצורך.
במקרים של פגיעה ברירית, הם המקור להתחדשותו של האפיתל תוך כשלושה שבועות.
Small granule cells: אלו הם תאים נוירואנדוקריניים הנמצאים בדופן הברונכים, והמכילים גרנולות (ומכאן שמם - קרויים גם תאי kulschitzky או APUD).
תאים אלו מכילים פוליפפטידים פעילים ואמינים וזו-אקטיביים.
במצב נורמלי אחראים לסנכרון המערכת.
הם משתתפים במקרים של גידול מסוג small cell carcinoma – ניתן להבחין בגידול בגרגרים נוירוסקרטוריים אשר דומים לגרגרים הנמצאים בתוך תאים אלו.
סוגי תאים המצויים בברונכיאולות - transitional portion:
הברונכיאולות אינן מכילות סחוס או בלוטות הפרשה.
תאים מסוג goblet cells הולכים ומתמעטים, ה-ciliated cells נשארים בכמות דומה.
בברונכיאולות קיימים שני סוגי תאים נוספים:
תאים חסרי ריסים המכונים תאי CLUB (בעבר נקראו תאי CLARA) אשר מפרישים חלבונים המגנים על המערכת - מצפה את הברונכיאולות.
במקרים של פגיעה מסוגל תא מסוג זה להתרבות ולהפוך לתא עם ריסים.
תאים נוירואפיתליאליים - קבוצות תאים שמגיבים לעצבוב כולינרגי והנמצאים בדופן הברונכיאולות.
סוגי תאים במערכת הרספירטורית: respiratory portion
האפיתל בחלק זה הולך ונהיה נמוך עד כדי הפיכה לאפיתל חד שכבתי שטוח.
קיימים שני סוגים של תאים המצפים את שטח הנאדית (האלוואולי):
תאים פנאומוציטים מסוג 1: אלו הם תאים דקים שדרכם מתבצעת הדיפוזיה.
הם מכסים כ־95% משטח הנאדית וכמעט ולא מכילים אורגנלות תוך תאיות.
כל הרכיבים שלהם מרוכזים בקרבת גרעין התא על מנת לאפשר שטח דיפוזיה גדול ככל האפשר.
תאים פנאומוציטים מסוג 2: אלו הם תאים עגולים, אוסמופיליים, עם מיקרוווילים על פני שטחם, שבולטים לתוך חלל הנאדית.
הם מכסים רק כ־5% משטח דופן הנאדית.
תאים אלה מפרישים את החומר הקרוי סורפקטנט (ראשי תיבות באנגלית Surfactant - surface active agent) חומר זה מורכב מחלבון ושומן והוא פרוס על פני חללי הנאדיות ומקטין את מתח פני השטח ובכך מונע את ההתמוטטות של הנאדית.
הוא גם עוזר בדיפוזיית הגזים על פני הפנאומוציטים.
בנוסף תאים אלו מכילים כמות גדולה של אורגנלות - אברוני גולג'י, מיטוכונדריות ועוד.
בין תאי הנאדיות ודופן נימיות הדם שמסביבו, נמצאים קרום בסיס ורקמת חיבור אינטרסטיציאלית שמכילה סיבים גמישים, סיבי קולגן ותאים מזנכימאליים:
מקרופאגים אלוואולריים: אלו הם מקרופאגים הנעים על פני שטח הנאדית ויכולים לחדור לאינטרסטיציום - הם חשובים בהגנה בפני כניסה של פתוגנים שונים, מפרישים ציטוקינים ובולעים חומרים שונים כגון פיגמנט הפחם (אשר גורם לאנתרקוזיס ומקנה צבע שחור לריאה).
Pores of Kohn או alveolar pores - אלו הם חורים בין האלוואולי (בערך בקוטר 8 מיקרון), אשר מאפשרים קשר בין חלקים שונים של הריאה במצבים של סתימה באחת מן הברונכיאולות: מאפשרים אוורור של אזור חסום.
פתחים אלו מתרבים עם השנים וייתכן שהם ביטוי מוקדם לאמפיזמה.
התפתחות עוברית של מערכת הנשימה האדם
מערכת הנשימה של האדם מתפתחת בסביבה מימית, בתקופת ההריון.
מערכת זו אינה פעילה עד הלידה, והעובר מקבל חמצן בפעפוע, מדמה של האם.
הפעם הראשונה שבה מערכת הנשימה האנושית צורכת אוויר אטמוספירי היא בשעת הלידה.
ההתפתחות העוברית מתחלקת ל-3 שלבים:
עד השבוע ה-16 של ההריון הריאות מתפתחות, אך אין להן יכולת לבצע חילופי גזים בין אוויר לדם
מהשבוע ה-16 עד השבוע ה-26 נוצרות הסימפונות
מהשבוע ה-26 עד סוף ההריון נוצרים תאי מערכת הנשימה ומתפתחת היכולת להעברת חמצן מהריאות אל מערכת הדם.
מערכת הנשימה ממשיכה להתפתח גם אחרי הלידה, בתקופת הינקות והילדות.
בבעלי חיים קטנים מאד, כדוגמת חד תאיים, חילופי הגזים נעשים בדיפוזיה, דרך שטח הפנים של גופם.
דיפוזיה אינה מהווה פתרון יעיל לאספקת חמצן עבור יצורים אשר ממדיהם עולים על ממלימטרים ספורים.
אצל בעלי חיים גדולים יותר קיימים פתרונות שונים: ריאות, זימים, צנורות נשימה ונשימה עורית.
בריאות, שטח הנשימה שקוע בתוך חלל, בתוך הגוף.
לעומתן, אצל חלק גודל מהיצורים החיים במים מערכת הנשימה בנויה זימים בעלי סעיפים הבולטים אל מחוץ לגוף.
זה המצב אצל דגי הגרם .
קשתות הזימים מורכבות מעלעלי זימים, המכוסים בשכבת תאים דקה.
הם יוצרים שטח מגע נרחב בין רשת נימי דם המצויים בהם לבין המים.
הדגים לוקחים מים לפיהם, מזרימים אותם על פני הזימים ופולטים אותם דרך פתחי הזימים, משני צידי הגוף.
גזי החמצן והפחצן הדו-חמצני מוחלפים בפעפוע בין המים לבין הדם בנימים, על יסוד העיקרון של הזרימה הנגדית.
גם אצל המצב אצל מחויצי הזימים וגם אצל ראשני טריטונים וסלמנדרות הזימים נמצאים מחוץ לחלל הגוף.
ראשנים של דו חיים חסרי זנב (כגון צפרדעים וקרפדות), מפתחים בשלב מוקדם כיס המכיל את הזימים.
כאשר הם גדלים ומתפתחים, הראשנים עוברים שינויים בכל מערכות גופם ורובם מפתחים בהדרגה ריאות.
בעל חיים בוגר מקבוצת הדו-חיים הוא בעל ריאות שמיבנן פשוט והן בנויות כשקי אוויר גדולים.
מבנה זה שונה מריאות העופות והיונקים, המחולקות לחללים קטנים וצפופים - הנאדיות.
מנגנון קליטת האוויר לריאות שונה אצל דו-חיים לעומת האדם.
את האוויר הם שואפים על ידי בליעתו בכוח, ולא על ידי שינויים בלחץ בתוך הריאות.
אצל הצפרדעים ניתן לראות תנודה מעלה-מטה של העור בקרקעית הפה.
תנודה זו מנפחת את הריאות ומרוקנת אותן.
הריאות הפשוטות הללו אינן מצליחות לספק את החמצן הדרוש לדו-חיים כך שהוא משלים את החסר בעזרת קליטת חמצן ישירות דרך העור - נשימה עורית.
כדי להגביר את פעפוע הגזים אל הגוף והחוצה, העור חייב להיות לח ודק.
נשימה עורית חשובה גם אצל הראשנים.
זוחלים נושמים באמצעות ריאות, המפוצלות יותר מאלו של הדו-חיים, לכן בעלי שטח פנים גדול יותר.
רוב הזוחלים הם חסרי סרעפת ולכן פעולת השאיפה והנשיפה שהיא מתבצעת בעזרת שרירים בן צלעתיים, המקטינים ומגדילים את נפח בית החזה.
בזמן פעילות גופנית מאומצת, הזוחלים נאלצים לעצור את נשימתם, מכיוון שהשרירים המשמשים בתהליך הנשימה הם אותם שרירים המשתתפים בתנועה מהירה.
לכן, היכולת האירובית שלהם מוגבלת, והם עוברים תוך זמן קצר להפקת אנרגיה בנשימה תאית אנארובית.
מערכת הנשימה של העופות בנויה ריאות שאינן משנות את נפחן ועוד כ-9 שקי אוויר שמתנפחים ומתרוקנים בעזרת פעולת השרירים.
מערכת זו משוכללת יותר ממערכת הנשימה אצל היונקים.
כאשר הצפור שואפת אוויר, האוויר עובר בשני מסלולים-חלקו עובר ישר אל הריאות ומשם אל שקי האוויר הקדמיים, אך חלקו האחר נכנס אל שקי האוויר האחוריים, לאגירה זמנית.
כאשר היא נושפת, האוויר שמילא את השקים הקדמיים יוצא החוצה, אך האוויר שנאגר בשקים האחוריים(אוויר עשיר בחמצן שעדיין לא עבר בריאות), מועבר אל הריאות לאספקה נוספת של חמצן למחזור הדם, ומשם יוצא אל השקים הקדמיים.
בעזרת שסתומים נשמר כיוון זרימה קבוע של האוויר משקי האוויר האחוריים, דרך הריאות, אל שקי האוויר הקדמיים ומשם החוצה.
התוצאה היא שגם בשאיפה וגם בנשיפה זורם בריאות אוויר עשיר בחמצן.
הדם זורם בכוון נגדי לכוון זרימת האוויר בריאות ותודות למנגנון הזרימה הנגדית, חמצן מפעפע מן הריאות אל הדם אפילו בזמן יציאת האוויר מהריאות.
גופם של החרקים עטוף בעטיפה האוטמת את כולו ומונעת איבוד מים.
בעטיפה זו יש מספר פתחים אשר מהם מסתעפת מערכת צינוריות אל תוך הגוף-טרכיאות וטרכיאולות.
רשת הטרכיאולות מסתעפת מהטרכיאות וחודרת לכל אברי הגוף, כולל רגליים וכנפיים.
על ידי התפשטות והתכווצות חלל הבטן של החרק מתבצעים חילופי האוויר בין הטראכיאות (צנורות הנשימה), לבין האוויר החיצוני.
מהטרכיאות האוויר מגיע אל הטרכיאולות.
החמצן מתמוסס בנוזל זה ומפעפע אל רקמות הגוף.
הפחמן הדו-חמצני עובר דרך הפוכה.
הוא עובר מהרקמה אל הנוזל בקצה הטרכיאולה, ממנו עובר לאוויר שבטרכיאה ומשם יוצא החוצה.
בעצם רואים בחרקים חדירה של הסביבה החיצונית אל תוך גופו של בעל החיים, בדומה למצב בריאותיהם של הזוחלים, העופות והיונקים.
אולם, לחרקים יש יכולת לפתוח ולסגור פתחי טרכיאות.
במנוע בעירה פנימית משמשת מערכת ההצתה ליצירת ניצוץ חשמלי בכל אחד מהצילינדרים, שמחמם את תערובת הבנזין והאוויר שבתוכם וגורם להתלקחותם.
גזי השריפה דוחפים את הבוכנה כלפי מטה ובכך יוצרים תנועה של הבוכנה בתוך הצילינדר.
הניצוץ צריך להיוצר סמוך להגעת הצילינדר ל"נקודה המתה העליונה", היא הנקודה הגבוהה ביותר שאליה מגיעה הבוכנה בתנועתה בתוך הצילינדר.
במונח "סמוך" הכוונה למספר מעלות מדויק לפני או אחרי הנקודה המתה עליונה, מספר שנקבע על ידי יצרן המנוע.
תנועת הבוכנה בצילנדר היא תנועה קווית (אורכית) שהופכת בעזרת גל ארכובה וטלטלים לתנועה סיבובית שמועברת (דרך תמסורת) לגלגלי הרכב.
רגע ההצתה בכל צילינדר חייב להיות מכוון כך שכל הצילינדרים יעבדו בתיאום; תזמון הניצוצות נעשה על ידי מפלג שמעביר לכל צילינדר מתח חשמלי ברגע הנכון.
כיוון התזמון של הניצוצות מכונה "כיוון הצתה".
כיוון לא נכון גורם ליצירת ניצוץ בזמן לא אופטימלי, והתוצאה מכך היא ניצולת נמוכה ו"צלצולים במנוע", שהם למעשה הצתה מוקדמת מדי של התערובת, בטרם סיימה הבוכנה את תנועתה מעלה.
המרכיבים העיקריים של מערכת הצתה
מצת ("פלאג") – רכיב חשמלי קרמי שבקצהו שתי אלקטרודות והוא מוברג לתוך כל אחד מהצילינדרים במנוע.
ברגע ההצתה המצת מקבל מתח גבוה מאוד (אלפי וולטים) מסליל ההצתה ואז נוצר הניצוץ בין האלקטרודות והתערובת בצילינדר ניצתת.
סליל הצתה ("קויל") – רכיב חשמלי שמקבל את מתח המצבר (12 וולט בדרך כלל) ומייצר מתח גבוה.
מפלג ("דיסטריביוטר") – מחלק את המתח הגבוה שמגיע מהסליל לכל אחד מהמצתים, כל מצת בתורו.
מערכת העצבים האוטונומית (או העצמאית, באנגלית: Autonomic nervous system, ר"ת מקובלים: ANS) היא חלק ממערכת העצבים ההיקפית, שהיא חלק ממערכת העצבים של הגוף.
מערכת העצבים האוטונומית תומכת בפעילותם התקינה של תהליכים חיוניים בסיסיים והיא אחראית על ויסות פעולות שאינן מכוונות באופן מודע.
כלומר, פעולות שאינן נתונות לשליטת התודעה ונמשכות גם כאשר אדם ישן או מחוסר הכרה.
למשל פעימות סדירות של הלב, הנשימה, הפרשת הזיעה והרוק.
בהתאם לכך שמה של מערכת העצבים האוטונומית משקף את חוסר התלות שלה בתהליכי חשיבה מודעים ואת האוטונומיה שלה מתהליכים אלו.
מערכת העצבים האוטונומית מתמודדת עם שני צרכים הישרדותיים של האורגניזם: תחזוקת הגוף והתמודדות עם איום חיצוני.
מערכת העצבים האוטונומית מורכבת משתי תת-מערכות: מערכת העצבים הסימפתטית ומערכת העצבים הפאראסימפתטית.
תת-מערכות אלו פועלות בכיוונים מנוגדים כדי למלא את משימותיהן.
מערכת העצבים הסימפתטית – פעילה בעיקר בעיתות חירום, לחץ ואיום פתאומי.
היא אחראית להפעלת תגובת הילחם-או-ברח, שמטרתה התמודדות עם מצב החירום.
במצב כזה ישנו ניתוב של זרימת הדם ואספקת האנרגיה מהאיברים הפנימיים אל עבר שרירי השלד, כדי שיהיה להם מספיק כוח וחמצן להגיב בצורה אפקטיבית ומהירה למצב החירום.
פעילויות עיכול מופסקות וכן מופעלות פעילויות של אצירת שתן (שדורשות אנרגיה לצורך העיכוב).
בזמן פעילות המערכת הסימפתטית ישנם שינויים בזרימת הדם, כיווץ של כלי דם בעור, הרפיה של שרירי הנשימה, האצה של קצב הלב, הרחבת אישון העין, עיכוב בלוטות הדמע, הגברת הזעה, עיכוב של ריור, הפרשת אדרנלין ועוד.
מערכת העצבים הפאראסימפתטית – פעילה בעיקר במצב של מנוחה בגוף ואחראית על מצב של שגרה.
היא מנטרת את ההפעלה השגרתית של תפקודי הגוף הפנימיים ומווסתת את הפעילויות הפיזיולוגיות הרצופות, כגון נשימה ופעילות הלב.
היא אחראית בעיקר על פעילות של שימור ותחזוקה של הגוף, כמו הגברת הריור, הגברת תפקודי העיכול בקיבה ובמעי, הפרשה והרחקה של פסולת מהגוף, הגדלת מאגרי האנרגיה, התחדשות של תאים, הגנה על מערכת הראייה באמצעות כיווץ האישון וגירוי של בלוטות הדמע, הפרשת הורמוני גדילה ועוד.
העצבים הפאראסימפתטיים יוצאים בעיקר מאזור המוח המוארך, ומחלקו התחתון של חוט השדרה.
המערכת מופעלת בעיקר על ידי רפלקסים בתגובה לגירויים פנימיים.
בזמן פעילותה ישנה הפרשה של המוליך העצבי אצטילכולין.
בשתי המערכות המוליך העצבי בסינפסה הפרה-גנגליונית הוא אצטילכולין.
לעומת זאת, בסינפסה הפוסט-גנגליונית קיים הבדל במוליך העצבי בשתי המערכות: בגנגליון הפאראסימפתטי המוליך העצבי הוא אצטילכולין, ואילו במערכת הסימפתטית בסינפסה של הנוירון הפוסט-גנגליוני עם איבר המטרה המוליך העצבי הוא נוראדרנלין (למעט בבלוטת הזיעה, שם המוליך העצבי הוא אצטילכולין).
שיתוף הפעולה בין שתי תת-המערכות
שתי תת-מערכות אלו מנוגדות אחת לשנייה, כשהאחת מעוררת, השנייה מעוכבת.
סיבי עצבים משני הסוגים מגיעים ללב, לשרירים החלקים ולרוב הבלוטות.
לדוגמה, כאשר המערכת הסימפתטית מגבירה את קצב הלב, המערכת הפאראסימפתטית מאטה את אותו.
פעולתה של מערכת העצבים האוטונומית צריכה להילקח בחשבון עבור פרדיגמות מחקריות שונות.
למשל, עבור בדיקת השפעתם של חומרים שונים נהוג להשתמש בקבוצת ביקורת המקבלת פלצבו.
כאשר בודקים נבדקים אנושיים הדבר נעשה כדי לוודא שההשפעה הנצפית נגרמת כתוצאה מהחומר הפעיל ולא מהאמונות של הנבדקים על אודות ההשפעה שלו.
חשד זה אינו קיים עבור בעלי חיים משום שסביר להניח שאין להם "אמונות" בנוגע להשפעת החומרים הנבדקים.
עם זאת, משום שברוב המקרים נעשה שימוש בהזרקה במהלך ניסויים בבעלי חיים, ההזרקה יכולה להיות בלתי נעימה לחיה, ולגרום בכך להפעלת מערכת העצבים האוטונומית שלה.
במקרה זה יש צורך בקבוצת ביקורת כדי להפריד בין השפעת החומר להשפעה של תגובת מערכת העצבים האוטונומית.