النقل العصبي

النقل العصبي (من اللاتينية: transmissio بمعنى "مرور، عبور" من transmittere بمعنى "إرسال، السماح بالمرور") هو العملية التي يتم من خلالها إطلاق جزيئات الإشارة، التي تُسمى النواقل العصبية، من نهاية محور العصبون ( العصبون قبل المشبكي)، وارتباطها بمستقبلات على التغصنات العصبية لعصبون آخر (العصبون بعد المشبكي) على مسافة قصيرة، والتفاعل معها. وتُعدّ التغيرات في تركيز الأيونات، مثل Ca²⁺ ^و Na⁺ ^و K⁺ ^، أساسيةً للنشاط الكيميائي والكهربائي في هذه العملية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} ويُعدّ ارتفاع مستويات الكالسيوم ضروريًا، ويمكن تعزيزه بواسطة البروتونات. ^{[ 3 ]} تحدث عملية مماثلة في النقل العصبي الرجعي ، حيث تطلق التغصنات العصبية للعصبون بعد المشبكي نواقل عصبية رجعية (مثل الإندوكانابينويدات ؛ التي تُصنّع استجابةً لارتفاع مستويات الكالسيوم داخل الخلايا ) والتي تُرسل إشارات عبر مستقبلات موجودة على نهاية محور العصبون قبل المشبكي، وخاصةً في المشابك العصبية الغاباوية والغلوتاماتية . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

تخضع عملية النقل العصبي للتنظيم بواسطة عدة عوامل مختلفة: توافر الناقل العصبي ومعدل تصنيعه، وإطلاق هذا الناقل العصبي، والنشاط الأساسي للخلية بعد المشبكية، وعدد المستقبلات المتاحة بعد المشبكية التي يرتبط بها الناقل العصبي، والإزالة اللاحقة أو تعطيل الناقل العصبي بواسطة الإنزيمات أو إعادة امتصاصه قبل المشبكي. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

استجابةً لجهد فعل عتبي أو جهد كهربائي متدرج ، يُفرز ناقل عصبي في الطرف قبل المشبكي . قد ينتقل هذا الناقل العصبي المُفرز عبر الشق المشبكي ليرتبط بمستقبلات في غشاء العصبون بعد المشبكي. قد يؤثر ارتباط النواقل العصبية على العصبون بعد المشبكي إما تثبيطيًا أو تحفيزيًا . يمكن أن يُحفز ارتباط النواقل العصبية بمستقبلات العصبون بعد المشبكي تغيرات قصيرة الأمد، مثل تغيرات جهد الغشاء المعروفة بالجهود بعد المشبكية ، أو تغيرات طويلة الأمد عبر تنشيط سلسلة من الإشارات الخلوية .

تُشكّل الخلايا العصبية شبكات عصبية بيولوجية معقدة تنتقل عبرها النبضات العصبية (كمونات الفعل). لا تتلامس الخلايا العصبية فيما بينها (إلا في حالة التشابك الكهربائي عبر وصلة فجوية )؛ بل تتفاعل الخلايا العصبية عند نقاط اتصال وثيقة تُسمى المشابك العصبية. تنقل الخلية العصبية معلوماتها عبر كمون الفعل. عندما تصل النبضة العصبية إلى المشبك العصبي، قد تُحفّز إطلاق النواقل العصبية، التي بدورها تؤثر على خلية عصبية أخرى (بعد المشبك). قد تتلقى الخلية العصبية بعد المشبكية مدخلات من العديد من الخلايا العصبية الإضافية، سواءً كانت مُحفّزة أو مُثبّطة. تُجمع التأثيرات المُحفّزة والمُثبّطة، وإذا كان التأثير الكلي مُثبّطًا، فمن غير المرجح أن تُطلق الخلية العصبية كمون فعل، وإذا كان التأثير الكلي مُحفّزًا، فمن المرجح أن تُطلق الخلية العصبية كمون فعل. يعتمد احتمال إطلاق العصبون لإشارة كهربائية على مدى بُعد جهد غشائه عن جهد العتبة ، وهو الجهد الذي يُحفز عنده جهد الفعل نتيجة لتنشيط عدد كافٍ من قنوات الصوديوم المعتمدة على الجهد بحيث يتجاوز صافي تيار الصوديوم الداخل جميع التيارات الخارجة. ^{[ 10 ]} تُقرب المدخلات المُحفزة العصبون من جهد العتبة، بينما تُبعده المدخلات المُثبطة عنه. يُعد جهد الفعل حدثًا "كليًا أو لا شيء"؛ فالعصبونات التي لم يصل جهد غشائها إلى جهد العتبة لن تُطلق إشارة كهربائية، بينما تلك التي وصل جهد غشائها إلى جهد العتبة يجب أن تُطلقها. بمجرد بدء جهد الفعل (عادةً عند تلة المحور العصبي )، فإنه ينتشر على طول المحور العصبي، مما يؤدي إلى إطلاق النواقل العصبية عند الزر المشبكي لنقل المعلومات إلى عصبون مجاور آخر.

1. تخليق الناقل العصبي. يمكن أن يحدث هذا في جسم الخلية ، أو في المحور العصبي، أو في نهاية المحور العصبي . مثال: أستيل كولين
2. تخزين الناقل العصبي في حويصلات في نهاية المحور العصبي.
3. قبل انتقال الإشارات العصبية، يوجد تركيز عالٍ من أيونات الكالسيوم خارج نهايات المحور العصبي.
4. تصل النبضة العصبية (إزالة الاستقطاب) إلى نهاية المحور العصبي.
5. يؤدي زوال استقطاب الغشاء قبل المشبكي إلى فتح قنوات الكالسيوم ذات البوابات الفولتية في نهايات المحور العصبي
6. ينتشر الكالسيوم في نهاية المحور العصبي مما يؤدي إلى اندماج الحويصلات المجاورة لنهايات المحور العصبي مع الغشاء البلازمي.
7. يؤدي الاندماج إلى إطلاق الناقل العصبي في الشق المشبكي.
8. بعد إطلاقه، ينتشر الناقل العصبي عبر الشق المشبكي ويرتبط بقنوات الأيونات التي يتم التحكم فيها بواسطة الناقل العصبي على غشاء التغصن بعد المشبكي (العصب التالي).
9. يؤدي ارتباط الناقل العصبي إلى تحفيز قنوات بوابات الجهد Na المجاورة على الغشاء بعد المشبكي لفتحها وتنشيط مستقبل في الغشاء بعد المشبكي.
10. ينتشر الصوديوم عبر قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية إلى التغصنات بعد المشبكية مما يؤدي إلى إزالة استقطاب العصبون الواقع في اتجاه المصب.
11. تعطيل الناقل العصبي. يتم تدمير الناقل العصبي إما إنزيميًا، أو إعادته إلى الطرف العصبي الذي أتى منه، حيث يمكن إعادة استخدامه، أو تحلله وإزالته. ^{[ 11 ]}

تُعبأ النواقل العصبية تلقائيًا في حويصلات وتُطلق في حزم كمية فردية بشكل مستقل عن جهد الفعل قبل المشبكي. هذا الإطلاق البطيء قابل للكشف ويُحدث تأثيرات تثبيطية أو تحفيزية دقيقة على العصبون بعد المشبكي. يُضخّم جهد الفعل هذه العملية لفترة وجيزة. تتجمع الحويصلات الحاملة للنواقل العصبية حول المواقع النشطة، وبعد إطلاقها، قد يُعاد تدويرها عبر إحدى الآليات الثلاث المقترحة. تتضمن الآلية الأولى فتحًا جزئيًا للحويصلة ثم إعادة إغلاقها. أما الآليتان الأخيرتان فتتضمنان اندماج الحويصلة بالكامل مع الغشاء، يليه إعادة التدوير، أو إعادة التدوير إلى الجسيم الداخلي. يُحفز اندماج الحويصلات بشكل كبير بواسطة تركيز الكالسيوم في نطاقات دقيقة تقع بالقرب من قنوات الكالسيوم، مما يسمح بإطلاق الناقل العصبي لبضع ميكروثوانٍ فقط، بينما يستغرق العودة إلى تركيز الكالسيوم الطبيعي بضع مئات من الميكروثوانٍ. يُعتقد أن إخراج الحويصلات مدفوع بواسطة مُركب بروتيني يُسمى SNARE ، وهو هدف سموم البوتولينوم . بمجرد إطلاق الناقل العصبي، يدخل المشبك العصبي ويرتبط بالمستقبلات. يمكن أن تكون مستقبلات الناقلات العصبية إما أيونية أو مرتبطة ببروتين G. تسمح المستقبلات الأيونية بمرور الأيونات عند تنشيطها بواسطة ربيطة. يتضمن النموذج الرئيسي مستقبلًا يتكون من وحدات فرعية متعددة تسمح بتنسيق تفضيل الأيونات. أما المستقبلات المرتبطة ببروتين G، والتي تُسمى أيضًا بالمستقبلات الأيضية، فتخضع عند ارتباطها بربيطة لتغيرات بنيوية تُنتج استجابة داخل خلوية. عادةً ما يتم إنهاء نشاط الناقل العصبي بواسطة ناقل، إلا أن التثبيط الإنزيمي وارد أيضًا. ^{[ 12 ]}

تتصل كل خلية عصبية بالعديد من الخلايا العصبية الأخرى، وتستقبل منها نبضات عصبية متعددة. وتُعرف عملية التجميع بجمع هذه النبضات عند تلة المحور العصبي. إذا تلقت الخلية العصبية نبضات مُحفزة فقط، فإنها ستولد جهد فعل. أما إذا تلقت نبضات مُثبطة مساوية للنبضات المُحفزة، فإن التثبيط يُلغي التحفيز، ويتوقف النبض العصبي عند هذه النقطة. ^{[ 13 ]} يتناسب توليد جهد الفعل طرديًا مع احتمالية ونمط إطلاق الناقل العصبي، ومع حساسية المستقبلات بعد المشبكية. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

يعني التجميع المكاني أن تأثيرات النبضات التي يتم استقبالها في أماكن مختلفة على العصبون تتراكم، بحيث يمكن للعصبون أن يطلق النار عندما يتم استقبال هذه النبضات في وقت واحد، حتى لو لم تكن كل نبضة بمفردها كافية لإحداث إطلاق النار.

يعني التجميع الزمني أن تأثيرات النبضات الواردة في نفس المكان يمكن أن تتراكم إذا وردت هذه النبضات بتتابع زمني متقارب. وبالتالي، قد ينشط العصبون عند استقبال نبضات متعددة، حتى لو لم تكن كل نبضة بمفردها كافية لإحداث التنشيط. ^{[ 17 ]}

يشير النقل العصبي إلى تقارب المعلومات وتباعدها. ففي البداية، تتأثر خلية عصبية واحدة بالعديد من الخلايا الأخرى، مما يؤدي إلى تقارب المدخلات. وعندما تُطلق الخلية العصبية إشارة، تُرسل الإشارة إلى العديد من الخلايا العصبية الأخرى، مما يؤدي إلى تباعد المخرجات. وتتأثر العديد من الخلايا العصبية الأخرى بهذه الخلية العصبية.

النقل المشترك هو إطلاق عدة أنواع من النواقل العصبية من نهاية عصبية واحدة .

في نهاية العصب، تتواجد النواقل العصبية داخل  حويصلات غشائية يتراوح قطرها بين 35 و50 نانومترًا تُسمى الحويصلات المشبكية . ولإطلاق هذه النواقل، ترتبط الحويصلات المشبكية مؤقتًا وتندمج عند قاعدة تراكيب بروتينية دهنية  متخصصة على شكل كأس، يتراوح قطرها بين 10 و15 نانومترًا، موجودة على الغشاء قبل المشبكي وتُسمى البوروسومات . ^{[ 18 ]} وقد تم تحديد بروتيوم البوروسومات العصبية ، مما وفر البنية الجزيئية والتركيب الكامل للآلية. ^{[ 19 ]}

أظهرت دراسات حديثة أجريت على العديد من الأنظمة أن معظم الخلايا العصبية، إن لم يكن جميعها، تطلق عدة نواقل كيميائية مختلفة. ^{[ 20 ]} يسمح النقل المشترك بحدوث تأثيرات أكثر تعقيدًا على المستقبلات بعد المشبكية ، وبالتالي يسمح بحدوث تواصل أكثر تعقيدًا بين الخلايا العصبية.

في علم الأعصاب الحديث، غالباً ما تُصنف الخلايا العصبية حسب الناقل العصبي المساعد لها. على سبيل المثال، تستخدم الخلايا العصبية "الجابية" في الجسم المخطط الببتيدات الأفيونية أو المادة P كناقل عصبي مساعد أساسي لها.

تستطيع بعض الخلايا العصبية إطلاق ناقلين عصبيين على الأقل في الوقت نفسه، أحدهما ناقل عصبي مساعد، وذلك لتوفير التغذية الراجعة السلبية المُثبِّتة اللازمة للترميز ذي المعنى، في غياب الخلايا العصبية البينية المثبطة . ^{[ 21 ]} ومن الأمثلة على ذلك:

• إطلاق مشترك بين حمض غاما - أمينوبيوتيريك (GABA ) والجليسين .
• إطلاق مشترك للدوبامين والغلوتامات .
• إطلاق مشترك للأستيل كولين (ACh) والغلوتامات.
• إطلاق مشترك للأستيل كولين والببتيد المعوي الفعال في الأوعية الدموية (VIP).
• إطلاق مشترك للأستيل كولين والببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP).
• إطلاق مشترك للجلوتامات والدينورفين (في الحصين ).

النورأدرينالين والأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ناقلان عصبيان مشتركان في الجهاز العصبي الودي . وقد وُجد أن الإندوكانابينويد أناداميد والكانابينويد WIN 55,212-2 يُمكنهما تعديل الاستجابة العامة لتحفيز العصب الودي، مما يُشير إلى أن مستقبلات CB1 قبل المشبكية تُساهم في تثبيط الجهاز العصبي الودي . وبالتالي ، يُمكن للكانابينويدات تثبيط كلٍ من المكونات النورأدرينالية والبيورينية للنقل العصبي الودي. ^{[ 22 ]}

يُعدّ كلٌّ من حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA) والغلوتامات من النواقل العصبية المشتركة غير المألوفة، إذ يُفرزان من نفس النهايات المحورية للخلايا العصبية الناشئة من المنطقة السقيفية البطنية (VTA) والكرة الشاحبة الداخلية والنواة فوق الحلمية . ^{[ 23 ]} تُسقط النواقل العصبية الأولى والثانية على الحبلة، بينما من المعروف أن إسقاطات النواة فوق الحلمية تستهدف التلفيف المسنن في الحصين. ^{[ 23 ]}

يرتبط النقل العصبي وراثيًا بخصائص أو سمات أخرى. على سبيل المثال، أدت تحليلات الإثراء لمسارات الإشارات المختلفة إلى اكتشاف ارتباط وراثي بحجم الجمجمة. ^{[ 24 ]}

• مستقبل ذاتي
• نموذج الخلايا العصبية البيولوجية § النقل المشبكي (كوش وسيجيف)
• الفيزيولوجيا الكهربائية
• مستقبل مقترن بالبروتين G
• علم الأدوية العصبية الجزيئية
• انتقال الإشارات العصبية العضلية
• علم الأدوية النفسية العصبية

• التطور التاريخي لمفهوم النقل العصبي