Fast and effective molecular property prediction with transferability map

 

الدماغ Brain 

 التركيب العام

يملأ الدماغ حيز الجمجمة، ويصل وزنه حوالي 1300 غم ويحتوي دماغ الإنسان البالغ على ما معدله 1012 عصبونا (ألف بليون). تتواجد هذه العصبونات بشكل عام في قشرة الدماغ cortex على هيئة مادة رمادية اللون grey matter بينما تمتد محاورها نحو الداخل في المادة البيضاء white matter التي تشكل نخاع الدماغ medulla. يتألف الدماغ (شكل 1 - 5) بشكل أساسي من أربعة أجزاء هي المخيخ cerebellum وجذع الدماغ brainstem، الذي يضم النخاع المستطيل والقنطرة والدماغ الأوسط midbrain، والدماغ البيني  diencephalon ( (dia through الذي يضم المهاد وتحت المهاد، والمخ cerebrum ونود هنا أن نشير إلى بعض المصطلحات التي تستخدم أثناء دراسة أجزاء الدماغ قبل التعرف على هذه الأجزاء ووظائفها.

يطلق تعبير نواة nucleus على مجموعة من العصبونات تتواجد داخل المادة البيضاء للدماغ أو الحبل الشوكي فالنواة الذيلية caudate nucleus والنواة العدسية lentiform مثلا توجد ان في المادة البيضاء للدماغ على مقربة من المهاد والنواة الحمراء red nucleus توجد في الدماغ الأوسط وفي النخاع المستطيل توجد أنويه بعض الأعصاب القحفية، أي تجمعات العصبونات التي تشكل محاورها الأعصاب القحفية. كما يطلق تعبير عقدة عصبية ganglion على مجموعة من العصبونات تتواجد خارج الجهاز العصبي المركزي كالعقد الموجودة على الجذر الظهري للأعصاب الشوكية والعقد الموازية للعمود الفقري paravertebral chain ganglia العائدة للجهاز العصبي الذاتي.

 

يستخدم تعبير مسلك (مجری) عصبي ( tract ( pathway للإشارة إلى مجموعة من المحاور العصبية تسير معا داخل الجهاز العصبي المركزي مثل المسالك العصبية الهرمية وخارج الهرمية pyramidal and extra pyramidal pathways الناقلة للإشارات الحركية من الدماغ إلى العضلات. بالمقابل فإن مجموعة المحاور العصبية التي تسير معا نحو تركيب عام كالساق أو الفخذ تشكل جزءا من الجهاز العصبي الطرق وتدعي عصبا nerve، كما يطلق على المحاور العصبية التي تربط نصفي الدماغ معا مثلا، الوصلة الوسيطة أو المقرن.commissure

 

 

جذع الدماغ Brain stem

يدعى أيضا ساق الدماغ ويشمل أجزاء الدماغ الواصلة بين الحبل الشوكي وبين الدماغ الأمامي، ويقع أعلاه المخيخ. يشمل جذع الدماغ الدماغ الخلفي باستثناء المخيخ (أي النخاع المستطيل و القنطرة) والدماغ الأوسط (شكل 1 - 5).

 

النخاع المستطيل Medulla Oblongata

تركيب طوله ثلاثة سنتمترات وهو يتصل من الخلف بالحبل الشوكي ويمتد نحو الأمام حتى القنطرة pons ويقع أعلاه المخيخ (شكل 1 - 5). يتكون النخاع المستطيل من مادة بيضاء ومادة رمادية تتكون من زوجين من الأنوية العصبية هما النواة الدقيقة (الناعمة) والنواة الإسفينية ومن أنوية خمسة أزواج من الأعصاب القحفية ومن بعض المادة الرمادية الممزوجة بالألياف التي تشكل جزءا من التكوين الشبكي reticular formation وما فيه من مراكز انعكاسية وحيوية. أما المادة البيضاء في النخاع المستطيل فتتألف من مجار عصبية صاعدة وهابطة تصل الحبل الشوكي بأجزاء الدماغ المختلفة.

 

الشكل 1-5: التراكيب المكونة لجذع الدماغ.

 

 

فلو نظرنا إلى السطح السفلي للنخاع المستطيل لوجدنا تركيبين هرميين يحتويان على أكبر المجاري العصبية الحركية التي تمر من القشرة المخية إلى الحبل الشوكي، وهذه تشكل مجار هابطة. قبل نقطة اتصال النخاع بالحبل الشوكي نجد أن معظم هذه الألياف العصبية في المجرى الأيسر تعبر نحو الجانب الأيمن كما تعبر معظم الألياف في المجرى العصبي الأيمن نحو الجانب الأيسر وتسمى نقطة التقاطع تصالب الأهرام decussation of pyramids (شكل 1-6).

يفسر هذا التقاطع سبب سيطرة القشرة المخية الحركية في الجانب الأيسر للدماغ على حركة الجانب الأيمن من الجسم والعكس، غير أن الأهمية البيولوجية لمثل هذه الظاهرة لا تزال غير معروفة بعد.

تقوم النواتان الدقيقتان اليمنى واليسرى والنواتان الإسفينيتان باستقبال الألياف الحسية القادمة ضمن المجاري العصبية الصاعدة للحبل الشوكي، وهنا أيضا تتقاطع معظم الألياف الحسية في منطقة النخاع المستطيل بشكل مشابه لما حدث للألياف الحركية لذا فإن المعلومات الحسية الواردة من الجانب الأيمن للجسم تصل في النهاية إلى الجانب الأيسر للقشرة المخية الحسية بعد مرورها عبر المهاد. أما أنويه الأعصاب القحفية الخمس فتشمل الجزء الأكبر من نواة العصب الدهليزي القوقعي (الثامن VIII ) الناقل لاحساسات السمع والتوازن، واللساني البلعومي (التاسع IX) الناقل الإشارات عصبية ذات علاقة بالبلع واللعاب والذوق، والحائر ( العاشر X)، والجزء القحفي من العصب المساعد النا ( الحادي عشر XI) وله علاقة بحركات الرأس والكتف، ونواة العصب تحت اللساني ( الثاني عشر XII) وله علاقة بحركات اللسان.

 

بالإضافة إلى أن النخاع المستطيل يشكل طريقا لنقل الإشارات الحركية والحسية بين أجزاء الدماغ وبين الحبل الشوكي فهو يحتوي كذلك على منطقة من المادة الرمادية المبعثرة المحتوية على الألياف البيضاء والتي تدعى بمجموعها التكوين الشبكي reticular formation. التكوين الشبكي هو تركيب يمتد في الحبل الشوكي وفي النخاع و القنطرة كما يمتد في الدماغ الأوسط حيث ينتهي بالدماغ البيني diencephalon. يعد التكوين الشبكي مسؤولا عن حالة التيقظ arousal والوعي consciousness وتوجيه الانتباه باتجاه أشياء محددة. يجدر بالذكر أن إصابات الضربة القاضية بين المصارعين تتم في معظمها بتوجيه قبضة اليد نحو الفك السفلي للمصارع وتؤدي مثل هذه الضربة إلى التواء جذع الدماغ مما يجعل التكوين الشبكي يرسل موجات زائدة من السيالات العصبية نحو الدماغ مسببا فقد الوعي.

 

تتجمع بعض العصبونات في منطقة التكوين الشبكي للنخاع المستطيل مشكلة مراكز انعكاسية مثل مركز القلب cardiac centre الذي ينظم معدل نبض القلب وقوة انقباضه ومركز التنفس respiratory centre الذي ينظم الإيقاع الأساسي لمعدل وعمق التنفس ومركز انقباض الأوعية الدموية vasomotor ( vasoconstrictor ) centre الذي ينظم قطر الأوعية الدموية وضغط الدم بالتالي، وتدعى هذه المراكز الثلاث المراكز الحيوية vital centers. وهناك مراكز أخرى أقل أهمية مثل مركز البلع والتقيؤ والعطس والسعال والتثاؤب hiccuping.

 

 

القنطرة Pons

تقع القنطرة أمام النخاع المستطيل وأمام المخيخ، وتشبه القنطرة النخاع في طولها،

 

شكل 1 - 6: مقطع عرضي في النخاع المستطيل والسطح السفلي له مبينا أنوية بعض الأعصاب القحفية وتصالب الأهرام.

 

 

إذ تبلغ حوالي 2.5سم، كما تشبهه في أنها تتكون من أنوية عصبية ومن ألياف بيضاء منتشرة خلالها. تربط القنطرة الحبل الشوكي بأجزاء الدماغ الأخرى كما تربط أجزاء الدماغ ببعضها البعض. تتمثل هذه الارتباطات بألياف عرضية ترتبط بالمخيخ خلال السويقات المخيخية الوسطى، وبألياف طولية تعود للمجاري العصبية الحركية والحسية التي تربط الحبل الشوكي والنخاع بالأجزاء العليا من جذع الدماغ.

بالإضافة إلى وظيفة توصيل المعلومات المناطة بالقنطرة والتي تتم عبر الألياف السابقة الذكر، تحتوي القنطرة أنوية أربعة أزواج من الأعصاب القحفية هي ثلاثي التوائم (الخامس ) والذي له علاقة بالمضغوباحساسات الرأس والوجه، والبعد (السادس VI) المسؤول عن حركات كرة العين، والوجهي ( السابع VII) الذي له علاقة بالذوق وإفراز اللعاب وتعابير الوجه، وفرع من الدهليزي القوقعي (الثامن VIII) وله علاقة بالتوازن.

من الأنوية المهمة في التكوين الشبكي للقنطرة نواتان ذاتا علاقة بتنظيم التنفس هما مركز الجاذب التنفسي pneumotaxic centre ويحد من الشهيق ويمنع زيادة امتلاء الرئتين ومركز وقف التنفس apneustic centre الذي يطيل الشهيق ويحد من الزفير.

 

 

الدماغ الأوسط Midbrain

يقع الدماغ الأوسط، الذي يبلغ طوله حوالي 2.5 سم، أمام القنطرة وخلف الدماغ البيني وتمر خلاله قناة الدماغ المائية التي تصل البطين الثالث بالبطين الرابع فتكاد تقسمه هذه القناة إلى جزئين: بطني وظهري. أما الجزء البطني فيحوي زوجا من السويقات المخية تشكل طريق الاتصال الرئيسي بين أجزاء الدماغ العليا، إذ تحوي هذه السويقات أليافا عصبية حركية هابطة وأخرى حسية صاعدة. أما الجزء الظهري فيدعى الغطاء tectum ويتكون من أربعة تراكيب محدبة تدعى الأجسام التوأمية الأربعة corpora quadrigemina.

يدعى الزوج الأمامي منها الحدبات العلوية superior colliculi (الشكل 1 - 7) وهي تشكل مراكز انعكاسية لحركات كرة العين والرأس والرقبة استجابة للمؤثرات البصرية. أما الزوج الخلفي فيدعى الحدبات السفلية inferior colliculi وهي تشكل مراكز انعكاسية لحركات الرأس والجذع استجابة للمنبهات السمعية. بالإضافة لذلك، فإن الدماغ الأوسط الظهري يحتوي المادة السوداء substantia nigra (شكل 1 - 7) المحتوية على عصبونات دوبامينية يسبب اضمحلالها مرض باركنسون (الرعاش) ولذا فهي ذات دور كبير في تنسيق الحركات العضلية، كما يحتوي النواة الحمراء red nucleus وهي مكان تلتقي فيه عصبونات من المخ وأخرى من المخيخ وتخرج منه عصبونات تهبط نحو الحبل الشوكي في ما يسمى المجرى الشوكي الإحمراري rubrospinal tract.

يحتوي الدماغ الأوسط كذلك، أنوية أزواج الأعصاب القحفية الثالث (III) والرابع (IV) فالثالث وهو المحرك العيني Oculomotor توسط بعض حركات كرة العين والتغيرات في حجم البؤبؤ وشكل العدسة أما الرابع وهو البكري trochlear فيتوسط بعض حركات كرة العين.

 

الدماغ البيني Diencephalon

المهاد Thalamus

يقع المهاد أمام الدماغ الأوسط وهو يتكون من كتلتين بيضاويتين ( الشكل 1- 8) من المادة الرمادية منظمتين على هيئة أنوية تشكل الجدران الجانبية للبطين الثالث. تتصل الكتلتان بجسر من المادة الرمادية يمر عبر البطين يدعي الكتلة المتوسطة intermediate mass،

 

الشكل 1-7: مقطع في الدماغ الأوسط مبينا بعض الأنوية والتراكيب المهمة فيه.

 

 

الشكل 1-8:مقطع عمودي في المهاد والتراكيب المرتبطة به.

 

 

وتغوص الكتلتان من الجوانب عميقا في نصفي كرة المخ ويحيط بهما من الجانب الخارجي المحفظة الداخلية internal capsule. يضم المهاد اليافا بيضاء تمر خلال المادة الرمادية فتقسمها إلى مجموعات من الأنوية، بعضها يعمل كمحطة للسيالات الحسية الواردة نحو القشرة المخية جميعها باستثناء الشم ( الرؤية والسمع والتذوق وخلافه ) وبعضها الآخر يعمل كمراكز للأنظمة الحركية الجسمية. كذلك يعمل المهاد كمركز لتفسير الرسائل الحسية كالألم والحرارة واللمس والضغط، كما تقوم بعض أنويته كالنواة الأمامية بدور في العواطف والذاكرة.

 

 

تحت المهاد Hypothalamus

يشير اسم هذا التركيب إلى أنه يقع أسفل المهاد (شكل 1-9) ويشكل أرضية البطين الثالث وجزءا من جدرانه الجانبية.

 

الشكل 1-9:تحت المهاد مبينا الأنوية المتواجدة فيه و الغدة النخامية المتصلة به.

 

 

يتكون تحت المهاد من مادة رمادية تشكل مجموعة من الأنوية التي لم تحدد وظائف معظمها تحديدا دقيقة ولكنها تختص بمجموعها في تنظيم حالة الاستتباب والدوافع وأنواع السلوك العاطفي. ويتم بعض من هذه الوظائف من خلال سيطرة تحت المهاد على نشاطات الجهاز العصبي الذاتي وعلى نشاطات الغدد الصماء مثل النخامية والكظرية ومن خلال التفاعل بين تحت المهاد وبين الأجزاء الأخرى للجهاز الطرفي ( الحلقي) limbic system .

 

 

الوظائف الذاتية لتحت المهاد :

يؤدي تنبيه تحت المهاد الظهري إلى ارتفاع ضغط الدم وزيادة حركة الأمعاء وزيادة تدفق الدم إليها وقلة تدفقه إلى العضلات الهيكلية ويدعى هذا السلوك سلوك التغذية feeding behavior، بينما يؤدي تنبيه تحت المهاد البطني إلى استجابة معاكسة تماما توصف بأنها سلوك دفاعي ويدعى استجابة الكر أو الفر fight or flight إذ إنها تهيئ الجسم للكرب الناتج عن المواقف الخطرة، فيزداد تدفق الدم إلى العضلات ويزداد نبض القلب كما تزداد قوة انقباضه ويزداد تدفق الطاقة إلى القلب والعضلات المخططة.

 

 

العلاقة بين تحت المهاد و الغدد الصماء:

تفرز تحت المهاد مجموعة من الببتيدات التي تدعى هرمونات عصبية neurohormones وترسل هذه الهرمونات عبر محاور عصبية إما لتخزن في النخامية الخلفية posterior pituitary مثل هرموني أوكسيتوسين Oxytocin ومانع إدرار البول الذي سيرد ذكرهما لاحقا ( الفصل الرابع عشر) أو لتفرز في نظام الدم البابي portal system الذي يغذي النخامية الأمامية. تقوم هذه المجموعة الأخيرة من الهرمونات إما بحث الخلايا الغدية للنخامية الأمامية على الإفراز أو بتثبيط الإفراز فتسيطر بالتالي على إفرازات النخامية الأمامية وهذه بدورها تسيطر على إفرازات غدد أخرى كقشرة الغدة الكظرية والدرقية والغدد التناسلية.

 

 

دور تحت المهاد في تنظيم درجة الحرارة:

تحتوي تحت المهاد مجموعة من العصبونات تسمى مستقبلات الحرارة المركزية central thormoreceptive neurons ترصد حرارة الدم الذي يمر بقربها ، ومدى التغير الذي يحدث في تلك الحرارة بالمقارنة مع درجة حرارة محددة set point . يؤدي التذبذب في درجة الحرارة إلى حدوث استجابات بواسطة الجهاز الذاتي والعضلات الجسمية والغدد الصماء تعمل بمجموعها على إعادة درجة الحرارة إلى الدرجة المحددة لجسم الإنسان أو الحيوان فالشعور بالبرد مثلا يؤدي إلى الارتجاف الذي يقود إلى إنتاج الحرارة بينما يؤدي ارتفاع درجة حرارة الجسم إلى خفض نشاط الدرقية وإلى إفراز العرق، وسيرد شرح واف لهذه الآليات في الفصل الخامس والعشرين الخاص بتنظيم درجة حرارة الجسم بشكل عام، فإنه عندما ترتفع حرارة الجسم يقوم مركز عصبي يدعى مركز فقد الحرارة heat loss centre بتبديد الحرارة بينما يقوم مركز يدعى مركز إنتاج الحرارة والحفاظ عليها heat production and conservation centre بإنتاج الحرارة ومنع فقدها عندما تنخفض حرارة الجسم.

 

 

دور تحت المهاد كساعة بيولوجية Hypothalamus as a Biological clock

تعمل مجموعة من العصبونات في تحت المهاد، تدعى النواة فوق التصالبية superchiasmatic nucleus كساعة بيولوجية فهي تحافظ على الإيقاع rhythm البيولوجي الذي يتكرر خلال فترة يوم وليلة. فعند ساعة معينة في المساء مثلا نشعر بالنعاس ونخلد للنوم ونستيقظ عند ساعة معينة، ويصل ضغط الدم في الإنسان أعلى قيمة اله عند ساعة معينة وتزداد الدوافع الجنسية عند ساعة معينة، أي وكأن الجسم يحتوي ساعة بيولوجية تنبهه عند حلول وقت نشاط معين. ويبدو أن المعلومات البصرية القادمة من العيون تصل إلى بعض العصبونات فتمكنها من إبقاء الساعة منظمة مع الدورة الطبيعية لطول الليل والنهار.

 

 

وظائف أخرى لتحت المهاد:

التحت المهاد علاقة بالعواطف ذات الصلة الوثيقة ببقاء الفرد والنوع بالكامل، إذ أن لها علاقة بمشاعر الغضب rage والعدوانية aggression والاستجابة الجنسية sexual response واللذة pleasure. هذه المشاعر ينظمها الجهاز الطرق الحلقي الذي يضم بالإضافة لتحت المهاد، الفص الحلقي وأنوية في الدماغ الأوسط وفرس البحر hippocampus. كذلك تضم تحت المهاد مركزا للجوع أو التغذية hunger ( feeding ) centre يسبب الإحساس بالجوع ومركزا للشبع satiety centre يوقف عمل مرکز الجوع ويوقف تناول الطعام. كما يوجد مركز للعطش تتنبه خلاياه عندما يزداد تركيز الدم أو يقل حجمه مما ينبه آلية العطش ويحفز البحث عن الماء وتناوله ويضم تحت المهاد أجساما ثديية mammillary bodies تمثل محطات للعصبونات الشمية ذات العلاقة بالمنعكسات المرتبطة بحاسة الشم.

 

 

الفصل التاسع:

·        الجهاز العصبي :

·        التركيب والتنظيم

·        تطور الأجهزة العصبية

·        الجهاز العصبي في الفقريات

·        الأصل الجنيني

·        الجهاز العصبي في الإنسان

·        الجهاز العصبي المركزي

·        الأغشية المحيطة

·        السائل الدماغي الشوكي

·        الدماغ

·        التركيب العام

·        جذع الدماغ

·        النخاع المستطيل

·        القنطرة

·        الدماغ الأوسط

·        الدماغ البيني

·        المهاد

·        تحت المهاد

·        الوظائف الذاتية لتحت المهاد

·        العلاقة بين تحت المهاد والغدد الصماء

·        دور تحت المهاد کساعة بيولوجية

·        وظائف أخرى لتحت المهاد

·        المخ

·        فصوص المخ ومساحاته الوظيفية

·        المنطقة الحسية الأساسية (منطقة الإدراك البدني الأساسية)

·        المنطقة الحركية الأساسية

·        المادة البيضاء للمخ

·        العقد القاعدية أو الانوية المخية

·        الجهاز الطريفي (الحلقي)

·        السيادة المخية

·        اللغة

·        التعلم والذاكرة

·        أماكن خزن المعلومات ( أماكن الذاكرة

·        دائرة منعكس رمش العين في الأرنب

·        الأساس المادي للذاكرة

·        الأساس العصبي للذاكرة والتعلم

·        التغيرات الفسيولوجية الخلوية المصاحبة لبعض أنماط التعلم

·        التعود

·        التحسس

·        التعلم الشرطي التقليدي

·        التخطيط الكهربائي للدماغ

·        النوم والأحلام

·        الآليات العصبية للنوم

·        الأهمية البيولوجية للنوم والأحلام

·        الأهمية التطبيقية التخطيط الدماغ وبعض اضطرابات النوم

·        المخيخ

·        الحبل الشوكي

·        وظائف الحبل الشوكي

·        المسالك الهابطة

·        مسالك قشرية شوكية أو مسالك هرمية

·        المسالك غير القشرية الشوكية

·        المسالك الصاعدة

·        المسالك الصاعدة النوعية

·        المسالك الصاعدة غير النوعية

·        أسماء المسالك العصبية ووظائفها

 

المصادر

• التشريح الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء ، الدكتور شتيوي العبدالله (2012) ، دار المسيرة عمان – الأردن.

 

• Prosser, C. Ladd (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Liss. pp. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
•  Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. p. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
•  Widmaier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function. New York, NY: McGraw-Hill Education. pp. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
• R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., [1].
• Rampling, M. W. (2016). "The history of the theory of the circulation of the blood". Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4): 541–549. doi:10.3233/CH-168031. ISSN 1875-8622. PMID 27791994. S2CID 3304540.
• Bernard, Claude (1865). An Introduction to the Study of Ex- perimental Medicine. New York: Dover Publications (published 1957).
•  Bernard, Claude (1878). Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants. Springfield: Thomas (published 1974).
•  Brown Theodore M.; Fee Elizabeth (October 2002). "Walter Bradford Cannon: Pioneer Physiologist of Human Emotions". American Journal of Public Health. 92 (10): 1594–1595. doi:10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286.
•  Heilbron, J. L. (2003). The Oxford Companion to the History of Modern Science, Oxford University Press, p. 649, link.
•  Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
•  Garland, Jr, Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (1): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.