دماغ

الدماغ هو عضو يعمل كمركز للجهاز العصبي في جميع الفقاريات ومعظم اللافقاريات.[2] يقع في الرأس، يكون قريبًا من الأعضاء الحسية للحواس مثل الرؤية. وهو العضو الأكثر تعقيدًا في جسم الفقاريات. في الإنسان ، تحتوي القشرة المخية على ما يقرب من 14-16 مليار خلية عصبية،[3] ويقدر العدد التقديري للخلايا العصبية في المخيخ بـ 55-70 مليار.[4] كلّ خلية عصبيّة مرتبطة بواسطة السنابس إلى عدّة بالآلاف الخلايا العصبيّة الأخرى. تتواصل هذه الخلايا العصبية في ما بعضها عن طريق ألياف طويلة تسمى المحاور.

من الناحية الفسيولوجية، يمارس الدماغ سيطرة مركزية على أعضاء الجسم الأخرى. يعمل على باقي الجسم عن طريق توليد أنماط من النشاط العضلي وعن طريق زيادة إفراز مواد كيميائية تسمى الهرمونات. يسمح هذا التحكم المركزي بالاستجابات السريعة والمنسقة للتغيرات في البيئة.

تُفهم الآن طريقة عمل خلايا الدماغ الفردية بتفصيل كبير ولكن الطريقة التي تتعاون بها مع بعضها البعض في الملايين من المجموعات الخلايا العصبية غير مفهومة بعد.[5] النماذج الحديثة في علم الأعصاب الحديثة تعامل الدماغ على أنه كمبيوتر بيولوجي، يختلف اختلافًا كبيرًا في الآلية عن الكمبيوتر الإلكتروني، ولكنه متشابه بمعنى أنه يكتسب المعلومات من العالم المحيط ويخزنها ويعالجها بعدة طرق.

يختلف شكل وحجم الدماغ بشكل كبير بين الأنواع، وغالبًا ما يكون تحديد السمات المشتركة صعبًا.[6] ومع ذلك، هناك عدد من المبادئ في بنية الدماغ تنطبق على مجموعة واسعة من أنواع الأدمغة.[7] بعض جوانب بنية الدماغ شائعة عند جميع أنواع الحيوانات تقريبًا.[8]

أبسط طريقة للحصول على معلومات حول تشريح الدماغ هي عن طريق الفحص البصري، ولكن تطوير العديد من التقنيات الأكثر تعقيدًا مازال مستمرًا. أنسجة الدماغ في حالتها الطبيعية لينة جدًا بحيث لا يمكن التعامل معها، ولكن يمكن تقويتها عن طريق وضعها في الكحول أو غيرها من المثبتات، ومن ثم تقطيعها إلى شرائح لفحص الأجزاء الداخلية بصريًا. يتكون الجزء الداخلي من الدماغ من مناطق تسمى المادة الرمادية ذات اللون داكن، مفصولة عن منطقة المادة البيضاء ذات لون أفتح. ويمكن الحصول على المزيد من المعلومات عن طريق تلطيخ شرائح من أنسجة المخ بمجموعة متنوعة من المواد الكيميائية التي تبرز المناطق التي توجد فيها أنواع محددة من الجزيئات بتركيزات عالية. من الممكن أيضًا فحص البنية المجهرية لأنسجة الدماغ باستخدام المجهر، وتتبع نمط الاتصالات من منطقة دماغية إلى أخرى.[9]

الخلايا العـصبية أو العَـصَبات (Neurons) تُعد العَصَبات-وتسمى أيضًا بالعصبونات- من أهم أنواع الخلايا بالدماغ والمكون الرئيسي للجهاز العصبي، وتحدد الإشارات الكهربائية التي تحملها العَصَبات، وتقوم بإرسالها عبر الألياف العصبية، جميع نشاطات الدماغ والحبل الشوكي، مثل التفكير والذاكرة والعواطف والنطق وحركة العضلات، ومن المعروف أن العَصَبات تتوقف عن الانقسام وبالتالي التكاثر خلال السنة الأولى عقب الولادة (مع القليل من الاستثناءات)، وذلك بخلاف العديد من أنواع الخلايا التي يمكنها أن تنمو وتتكاثر بشكل متواصل، وذلك لتجديد الأنسجة وإصلاحها عند تضررها بالأمراض أو الجروح أو بغيرها.

الخلايا الدبقية و تُعد الخلايا الداعمة للدماغ وثمة ثلاثة أنواع من الخلايا الدبقية المكونة للدبق العصبي (Neuroglia): الخلايا النجمية (astrocytes)، والخلايا قليلة التفرع أو التغصن (oligodendrocytes)، وخـلايا البطانة العصبية (ependymal cells)، وهي تنمو وتنقسم ببطء شديد، وتستمر في التزايد العددي حتى بلوغ الطفل سن الخامسة فحسب، حيث يصل الدماغ عندها إلى حجمه الأقصى ويبقى كذلك مدى الحياة، ويجدر بالذكر أن معظم أورام الدماغ والحبل الشوكي تنشأ عن تسرطن الخلايا الدبقية.

وتساعد الخلايا النجمية في دعم وإمداد العَصَبات، حيث تربطها بالأوعية الدموية وتلتف حولها لتشكل شبكة داعمة، كما تساعد في تكوين الحاجز الدموي الدماغي، وتقوم بعمليات الرتق لأنسجة الدماغ عند حدوث الجروح أو الإصابات مما يساعد على التئامها، بينما تنتج الخلايا الدبقية قليلة التفرع مادة النخاعين (myelin) التي تحيط وتعزل الألياف العصبية بالدماغ والحبل الشوكي، وبذلك تساعد العَصَبات في نقل الإشارات الكهربية عبرها، أما خلايا البطانة فتتواجد بالجزء الداخلي للبطينات المخية بمركز الدماغ والقناة المركزية للحبل الشوكي، حيث تقوم بتبطينها بطبقة واحدة، ومن هنا تعتبر جزءا من مسرى السائل المخي الشوكي.

الخلايا الدبقية الصغيرة (microglia) و تُعد الخلايا المناعية بالجهاز العصبي المركزي وليست تماما خلايا دبقية في الأصل، وهي تقوم بابتلاع الجراثيم والكائنات الغريبة، ويبلغ تعدادها حوالي 20% من مجمل الخلايا الدبقية بالدماغ.

أغشية السحايا (meninges) وهي أنسجة خاصة تبطن الفراغات المحيطة بالدماغ والحبل الشوكي والمملوءة بالسائل المُخّي الشوكي، وثمة نوعان من الأغشية السحائية : السحايا الرقيقة (leptomeninges) أو العنكبوتية الحنـون(pia-arachnoid) وهي أغشية رقيقة تضم السائل المُخّي الشوكي مباشرة، والسحايا الغليظة (pachymeninges) أو الأم الجافية (dura) وهي أكثر صلابة وتحيط بالسحايا الرقيقة.

خلايا شفان (Schwann cells) و تقوم بإنتاج النخاعين (myelin) الذي يحيط ويعزل ألياف الأعصاب القحفية وغيرها من الأعصاب بالجسم، ودورها أساسي في تكوين الغمد النخاعيني لمحور الألياف العصبية.

الضفيرة المشيمية (Choroid plexus) و هي عبارة عن شبكات من الشعيرات الدموية وخلايا البطانة العصبية تتمركز ضمن البطينات المخية وتقوم بإفراز السائل المخُيّ الشوكي.

الغـدّة النخـامية (Pituitary gland)

و تقع عند مركز الدماغ تقريبا، وتُعد من أهم الغدد الصماء بالجسم وتسمى أيضا بالغدة السيدة (Master gland) حيث تقوم بتنظيم العديد من النشاطات الحيوية للغدد الأخرى بإفرازها للعديد من الهرمونات، مثل هرمون النمو الذي يحفز ويتحكم في النمو البدني، وهرمون البرولاكتين الذي يتحكم في إفراز اللبن بالثدي، والهرمونات المنبهه لإفراز هرمونات الغدة الدرقية والغدة الكظرية، أو المحفزة لإفراز الهرمونات الجنسية.

الـوِطاء (hypothalamus) يُعد الـوِطاء جزءا من الدماغ الأوسط ويتواجد قرب الغدة النخامية، ويعتبر من أهم أجزاء الجهاز العصبي، حيث يقوم بدور رئيسي في العديد من الوظائف العصبية والحيوية، من أهمها التحكم في تنسيق الجهاز العـصبي الذاتي والنشاطات غير الإرادية، مثل تنظيم سرعة القلب وحركة الطعام بالقناة الهضمية وتقلصات المثانة البولية وتنظيم حرارة الجسم، كما يعمل كمنظم ومؤقت للعديد من النظم الحيوية الدورية، ويعتبر الوسيط بين الجهاز العصبي ومنظومة الغدد الصماء بتحفيزه للغدة النخامية وتوجيهه لعملها بإفرازه للهـرمونات المنظمة التي تحثها على إفراز هرموناتها أو تثبطها عن ذلك، كما ينتج الوِطـاء هرموني الأوكسـيتوسين الذي يعمل على انقباض العـضلات الملساء بالرحـم عند الولادة وانبجاس اللبن خارج الثـدي، والهرمون الكابح للتبول (Antidiuretic hormon) الذي يقلل من كميات البول المتكون بالكِلى.

الغـدة الصنوبرية (Pineal gland) و هي من الغدد الصماء وتتواجد بين نصفي كرة المخ، وتقوم بإفراز هرمون الميلاتونين (melatonin) الذي يتفاعل مع تغيرات الضوء ويعمل على تنظيم وتوقيت العمليات الحيوية الدورية بالجسم.

الحاجز الدموي الدمـاغي (Blood-brain barrier) بخلاف أغلب الأعضاء الأخرى بالجسم، ثمة حاجز بين الدم وبين أنسجة الجهاز العصبي المركزي يتشكل من مكونات الضفائر المشيمية، ويسمح لمواد محددة بالدخول إلى السائل المُخّي، وبذلك يحمي الدماغ والحبل الشوكي من المواد المضرة، كما أنه يمنع العديد من الأدوية من النفاذ مباشرة إلى الدماغ والحبل الشوكي بما في ذلك البعض من أدوية معالجة الأورام.

يتكون دماغ الإنسان من نحو 100 مليار خلية عصبية. تتشابك تلك الخلايا ببعضها البعض مكونة نحو 100 مليون عصبون. تبلغ مقاييس الخلية العصبية نحو 05 و0 مليمتر. وتتجدد الخلايا العصبية بمعدل 300 مليون في الدقيقة الواحدة تستبدل كل منها خلية عصبية أخرى مستهلكة.

يستطيع دماغ الإنسان احتواء معلومات نحو 15000 كتاب كل منها مكون من 1000 صفحة. كل هذه السعة موجودة في الدماغ الذي يصل حجمه في الشخص البالغ نحو 1300 سنتيمتر مكعب (مليلتر).

لا تملك غالبية اللافقاريات (حيوانات بلا عمود فقري) أدمغة متطورة، وعوضاً عن ذلك، لديها عناقيد من الخلايا العصبية تسمى: «العقد» وظيفتها التنسيق بين نشاطات الجسم المختلفة. ولكل الفقاريات (حيوانات ذوات عمود فقري) نوع من الدماغ. وتفترض نظرية داروين أن الدماغ المركب في الحيوانات العليا قد تطور عبر العصور.

في اللافقاريات. تمتلك اللافقاريات الأكثر تطوراً، مثل الديدان والحشرات، نوعاً من الدماغ البسيط نسبياً. فديدان الأرض مثلاً، لها زوج من العقد الكبيرة في منطقة الرأس، يتحكمان في سلوك الديدان، اعتماداً على المعلومات المستقبلة من أعضاء الحس. ويوجد في الحشرات دماغ أكثر تعقيداً، يتكون من ثلاثة أزواج من العُقد. وتستقبل تلك العقد المعلومات من أعضاء الحس، وتسيطر على الأنشطة المعقدة مثل التغذية والطيران.

وللأخطبوط دماغ متطور مقارناً ببقية اللافقاريات، حيث ينقسم إلى عدة أجزاء، أكبرها الفص البصري الذي يعالج المعلومات القادمة من عيون الأخطبوط، والتي تشبه عيون الفقاريات في التركيب والوظائف.

في الفقاريات، ينقسم الدماغ في الفقاريات إلى ثلاث مناطق وذلك حسب التطور الجنيني لدى الفقاريات:

والدماغ المتوسط هو الأكثر تعقيداً في الفقاريات البدائية مثل الأسماك والبرمائيات. أمّا الدماغ الأمامي، أو المخ، فيشكل جزءاً صغيراً من الدماغ في هذه الحيوانات. وفي الفقاريات المتطورة هناك اختلاف كبير في تركيب الدماغ، حيث يزداد حجم وأهمية الدماغ الخلفي كثيراً، وتقل أهمية وحجم الدماغ المتوسط. ويتكون الدماغ الخلفي من المخيخ والنخاع المستطيل (أو البصلة)، ويتشابه تركيبه ووظائفه في كل الفقاريات، إلا أن المخيخ أكبر حجماً وأكثر تعقيداً في الحيوانات المتطورة.

ويتكون الدماغ المتوسط في الأسماك والبرمائيات من فصَّين بصريين. وهذان الفصان هما مركزا الرؤية في الحيوان، ويقومان أيضاً بالتنسيق بين الدفعات الحركية والحسّية. ويتكون مخ الأسماك من انتفاخين أملسين صغيرين يستخدمان أساساً مركزاً للشم. والمخ في البرمائيات أكبر قليلاً ومغطى بقشرة.

وفي الزواحف يؤدي المخ بعض وظائف الدماغ المتوسط. وهو أكبر حجماً وأكثر تعقيداً من نظيره في الأسماك أو البرمائيات. وتقع داخل المخ عقد قاعدية، في شكل حزم صغيرة من العصبونات، تكون مناطق رئيسية لتحليل المعلومات ومعالجتها وتخزينها. وتتميز بعض الزواحف بمنطقة صغيرة من القشرة المخية، تختلف عن القشرة في الفقاريات البسيطة. وتسمى هذه المنطقة القشـرة الجديدة (باللاتينية: Neocortex)، وهي منطقة مهمة، حيث تؤدي وظيفة معالجة المعلومات وتخزينها.

ومخ الطيور أكبر من نظيره في الأسماك والزواحف والبرمائيات، إلا أنه يفتقر إلى القشرة الجديدة على عكس بعض الزواحف. وبدلاً منها يتكون الجزء الأكبر من الدماغ من عقد قاعـدية كبيرة ومتطـورة، تملأ أغلب الجزء الداخلي للدماغ. وهذه العقد القاعدية هي المركز الرئيسي لمعالجة المعلومات وتخزينها، كما أنها تمكِّن الطيور من تعلم أنماط السلوك الجديدة، ويبدو أنها تقوم أيضاً بتخزين التعليمات الخاصة بأنماط السلوك الغريزي المتعددة. وتتميز الطيور أيضاً بمخيخ متطور، ينسق بين كل الدفعات الحسية والحركية المرتبطة بعملية الطيران.

يصل الدماغ إلى أعلى درجات تعقيده في الثدييات. فالقشرة الجديدة تكوِّن تقريباً كل القشرة المخية لدماغ الثدييات، ويؤدي الدماغ المتوسط وظيفة مركز الاتصال. ولمعظم الثدييات البدائية، مثل: الخلد، مخ صغير نسبياً ذو قشرة مخية ناعمة. أما الثدييات المتطورة مثل: الخيل والقطط فلها مخ كبير مغطى بقشرة بها الكثير من النتوءات والأخاديد التي تزيد مساحة سطح الدماغ. وللحيتان والدلافين أدمغة كبيرة ومعقدة، غير أن دماغ الشمبانزي والقردة العظمى الأخرى أكثر تعقيداً، وأقرب إلى الدماغ البشري من دماغ أي نوع آخر من الحيوانات.[10]

anterior: النواة الوطائية الأمامية  [لغات أخرى] • النواة الوطائية المجاورة للبطين • Preoptic area • Supraoptic nucleus • نواة فوق التصالبة

intermediate/middle/tuberal/pituitary: سويقة نخامية • بارزة ناصفة • نواة مقوسة • Ventromedial nucleus • Dorsomedial hypothalamic nucleus • حدبة رمادية  [لغات أخرى]، غدة نخامية (نخامية أمامية، الغدة النخامية الخلفية)

posterior/lateral: posterior nucleus • جسم حلمي • وطاء جانبي

أخرى: حزمة الدماغ الأمامي الإنسية

anterior/ventral: نواة قوسية  [لغات أخرى] • Pyramid (Decussation) • جسم زيتوني • النواة الزيتونية السفلية  [لغات أخرى] • Anterior median fissure • مركز تنفسي

posterior/dorsal: نواة مفردة/tract • XII, X: Dorsal • عصب مبهم • IX: Inferior salivatory nucleus • Gracile nucleus/النواة الإسفينية  [لغات أخرى]/Accessory cuneate nucleus • باحة منخفضة • التلم الناصف الخلفي للبصلة  [لغات أخرى] • مركز تنفسي

raphe/reticular: Sensory decussation • تشكل شبكي (نواة شبكية عرطلية الخلايا, Parvocellular reticular nucleus, Ventral reticular nucleus, Lateral reticular nucleus, Paramedian reticular nucleus) • Raphe nuclei (Obscurus, Magnus, Pallidus)

tracts: سبيل قشري نخاعي (السبيل القشري النخاعي الوحشي  [لغات أخرى], السبيل القشري النخاعي الأمامي  [لغات أخرى]) • سويقة مخيخية سفلية • Olivocerebellar tract • السبيل النخاعي المخيخي  [لغات أخرى] (Dorsal, السبيل النخاعي المخيخي البطناني  [لغات أخرى]) • سبيل نخاعي مهادي • PCML (الألياف المقوسة الخلفية الظاهرة  [لغات أخرى], الألياف المقوسة الغائرة  [لغات أخرى], فتيل إنسي) • نظام خارج السبيل الهرمي (السبيل الحمراوي النخاعي  [لغات أخرى], السبيل الدهليزي النخاعي  [لغات أخرى], السبيل السقفي النخاعي  [لغات أخرى])

anterior/ventral: معقد زيتوني علوي • Basis pontis (نوى جسرية, سويقة مخيخية متوسطة)

posterior/dorsal: السقيفة الجسرية (الجسم المنحرفي  [لغات أخرى], الشراع النخاعي العلوي  [لغات أخرى], موضع أزرق, الحزمة الطولانية الإنسية  [لغات أخرى], Vestibulocerebellar tract, V Principal نواة نخاعية للعصب ثلاثي التوائم & نواة حركية للعصب ثلاثي التوائم, نواة مبعدة, النواة الحركية للوجه, VII: Superior salivary nucleus) • VIII-c (Dorsal, Anterior)/نوى دهليزية (نواة دهليزية وحشية, نواة دهليزية علوية, نواة دهليزية إنسية, نواة دهليزية سفلية)

raphe/reticular: تشكل شبكي (Caudal pontine reticular nucleus, Oral pontine reticular nucleus, Tegmental pontine reticular nucleus, Paramedian pontine reticular formation) • Median raphe nucleus

مركز قطع التنفس • مركز تنفسي

Molecular layer (الخلايا النجمية, خلية شبيهة بالسلة  [لغات أخرى], Parallel fiber) • Purkinje cell layer (خلية بركنجي) • Granule cell layer (Golgi cell) • Mossy fibers • Climbing fiber

صورة الدماغ بالتصوير المقطعي بإصدار البوزيترون، تبين المناطق الحمراء البؤر عالية الإشعاع والزرقاء تلك ذات إشعاع منخفض أو معدوم.
درس التشريح للدكتور ديجمان بريشة رامبرانت ، لوحة جماعية تُظهر تشريح الدماغ للدكتور جان ديجمان. متحف أمستردام.