מאז שהאבולוציה העניקה לחיים על פני כדור הארץ מערכת עצבים מסוג מפוזר, עברו שלבי התפתחות רבים נוספים, שהפכו לנקודות מפנה בפעילותם של אורגניזמים חיים. שלבים אלו נבדלים זה מזה בסוגים ובמספר התצורות הנוירונים, בסינפסות, מבחינת התמחות תפקודית, בקבוצות של נוירונים ובמשותף לתפקודיהם. ישנם ארבעה שלבים עיקריים - כך נוצרה מערכת העצבים מהסוג המפוזר, גזע, נודאלי וצינורי.
אופייני
מהעתיקים ביותר - מערכת העצבים מהסוג המפוזר. זה קיים באורגניזמים חיים כמו הידרה (coelenterates - מדוזה, למשל). סוג זה של מערכת עצבים יכול להתאפיין בריבוי של קשרים באלמנטים שכנים, וזה מאפשר כלריגוש די חופשי להתפשט לכל הכיוונים לאורך רשת העצבים. מערכת העצבים מהסוג המפוזר מספקת גם יכולת החלפה, מה שנותן פונקציות הרבה יותר אמינות, אבל כל התגובות הללו אינן מדויקות, מעורפלות.
מערכת העצבים הנודולרית אופיינית לסרטנים, רכיכות ותולעים. סוג זה מאופיין בעובדה שעירור יכול להתרחש רק בדרכים ברורות ומוגדרות בקפדנות, שכן יש להם קשרים מאורגנים אחרת של תאי עצב. זוהי מערכת עצבים הרבה יותר פגיעה. אם צומת אחד ניזוק, תפקודי הגוף מופרעים לחלוטין. עם זאת, סוג הצמתים של מערכת העצבים מדויק ומהיר יותר באיכויותיו. אם הסוג המפוזר של מערכת העצבים אופייני ל-coelenterates, אזי ה-chordates הם בעלי מערכת עצבים צינורית, שבה כלולות תכונות של הסוג הצמתים והדיפוזי כאחד. בעלי חיים גבוהים יותר לקחו את כל הטוב מהאבולוציה - גם מהימנות וגם דיוק וגם מקומיות ומהירות התגובות.
איך זה היה
הסוג המפוזר של מערכת העצבים מאפיין את השלבים הראשוניים של התפתחות העולם שלנו, כאשר האינטראקציה של יצורים חיים - האורגניזמים הפשוטים ביותר - התבצעה בסביבה המימית של האוקיינוס הפרימיטיבי. הפרוטוזואה הפרישה כימיקלים מסוימים שהתמוססו במים, וכך הנציגים הראשונים של החיים על הפלנטה קיבלו תוצרים מטבוליים יחד עם הנוזל.
הצורה העתיקה ביותר של אינטראקציה כזו התרחשה בין תאים בודדים של אורגניזמים רב-תאיים באמצעות תגובות כימיות. אלה הם מוצרים מטבוליים - מטבוליטים, הם מופיעים כאשרחלבונים, חומצה פחמנית וכדומה מתפרקים, ומהווים העברה הומורלית של השפעות, מנגנון הומורלי של מתאם, כלומר קשרים בין איברים שונים. הקשר ההומורלי יכול לשמש בחלקו גם מאפיין של הסוג המפוזר של מערכת העצבים.
תכונות
הסוג המפוזר של מערכת העצבים אופייני לאורגניזמים שבהם כבר ידוע בדיוק לאן מופנה חומר כימי זה או אחר המגיע מהנוזל. בעבר, הוא התפשט לאט, פעל בכמויות קטנות, והושמד במהירות או הופרש מהגוף אפילו מהר יותר. יש לציין כאן שהקשרים ההומוראליים היו זהים גם לצמחים וגם לבעלי חיים. כאשר אורגניזמים רב-תאיים פיתחו מערכת עצבים מסוג מפוזר (coelenterates, למשל) בשלב מסוים בהתפתחות העולם החי, זו כבר הייתה צורה חדשה של ויסות ותקשורת, המבדילה מבחינה איכותית את עולם הצמחים מעולם החי..
ועוד בזמן - ככל שההתפתחות של האורגניזם של החיה גדלה, כך האיברים התקשרו יותר (אינטראקציה רפלקסית). ראשית, לאורגניזמים חיים יש מערכת עצבים מסוג מפוזר, ולאחר מכן, בתהליך האבולוציה, יש להם כבר מערכת עצבים המווסתת קשרים הומוראליים. קשר עצבי, בניגוד לקשר הומוראלי, מופנה תמיד במדויק לא רק לאיבר הרצוי, אלא גם לקבוצה מסוימת של תאים; חיבורים מתרחשים הרבה מאות פעמים מהר יותר מהאורגניזמים החיים הראשונים שהפיצו כימיקלים. הקשר ההומוראלי עם המעבר לעצבני לא נעלם, הוא ציית, ולכן נוצרו קשרים נוירו-הומורליים.
השלב הבא
מהסוג המפוזר של מערכת העצבים (הקיים בחללי מעיים), נותרו יצורים חיים, לאחר שקיבלו בלוטות מיוחדות, איברים המייצרים הורמונים הנוצרים מחומרי תזונה הנכנסים לגוף. התפקידים העיקריים של מערכת העצבים הם ויסות הפעילות של כל האיברים זה עם זה, והאינטראקציה של האורגניזם כולו עם הסביבה החיצונית.
הסביבה מפעילה כל השפעה חיצונית בעיקר על איברי החישה (הקולטנים), דרך שינויים המתרחשים הן בסביבה החיצונית והן במערכת העצבים.
הזמן חלף, מערכת העצבים התפתחה, ועם הזמן נוצרה המחלקה הגבוהה שלה - המוח, ההמיספרות המוחיות. הם התחילו לנהל ולהפיץ את כל הפעילויות של הגוף.
תולעים שטוחות
מערכת העצבים נוצרת על ידי רקמת עצבים, המורכבת ממספר מדהים של נוירונים. אלו תאים בעלי תהליכים הקוראים מידע כימי וחשמלי כאחד, כלומר אותות. לדוגמה, מערכת העצבים של תולעים שטוחות כבר לא שייכת לסוג המפוזר, היא סוג מערכת העצבים של הצמתים והגבעול.
הצטברויות של תאי עצב בתוכם הם צמתי ראש מזווגים עם גזעים וענפים רבים הנמתחים לכל האיברים והמערכות. המשמעות היא שמערכת העצבים של פלנריה אינה מסוג מפוזר (זוהי תולעת שטוחה, טורף שאוכל סרטנים קטנים, חלזונות). בצורות נמוכות יותר של תולעים שטוחות,יש מערכת עצבים רשתית, אבל באופן כללי הם כבר לא שייכים לסוג המפוזר
תולעים מפותלות
לאנלידים יש גם מערכת עצבים לא מפוזרת, היא מאורגנת בהם הרבה יותר טוב: אין להם מקלעת עצבים שניתן לראות ברכיכות. יש להם מנגנון עצבי מרכזי, המורכב ממוח (גנגליון סופרגלוטי), מחברים פריפרינגליים וזוג גזעי עצבים הממוקמים מתחת למעי ומחוברים באמצעות קומיסורים רוחביים.
לרוב ה-annlids יש גזעי עצבים בעלי גזע גנגליון לחלוטין, כאשר לכל מקטע יש זוג גנגליונים שמעצבבים את החלק שלו בגוף. annelids פרימיטיביים חיים עם גזעי עצבים מרווחים בבטן, מחוברים על ידי קומיסורים ארוכים. אתה יכול לקרוא למבנה הזה של מערכת העצבים סולם. לנציגים מאורגנים מאוד יש קיצור של הקוממיות והתכנסות הגזעים כמעט עד לנקודת המפגש. זה נקרא גם מעגל העצבים הגחוני. לאורגניזמים חיים פשוטים בהרבה יש מערכת עצבים מפוזרת.
Cnidarians
מערכת העצבים המפוזרת הפשוטה ביותר אצל בניידרים היא המקלעת, בצורת רשת המורכבת מנוירונים רב-קוטביים או דו-קוטביים. להידרואידים יש את זה על גבי המזוגליה, באקטודרם, בעוד שפוליפים של אלמוגים ומדוזות חרמשיות יש את זה באנדודרם.
תכונה של מערכת כזו היא שפעילות יכולה להתפשט לכל כיוון לחלוטין ומכל כיווןנקודה מגורה. סוג זה של מערכת עצבים נחשב פרימיטיבי, אבל הוא אוכל, שוחה, וחוץ מזה, אורגניזם כזה לא עובד בצורה פשוטה במיוחד. כדאי לראות איך כלניות ים נעות על קונכיות רכיכות.
מדוזות, כלניות ים ואחרות
בנוסף לרשת העצבים, למדוזות ולשושנות ים יש מערכת של נוירונים דו-קוטביים ארוכים היוצרים שרשראות, לכן יש להם את היכולת להעביר דחפים מהר יותר ללא הנחתה למרחקים ארוכים. זה מה שמאפשר להם לבצע תגובה כללית טובה לכל מיני גירויים. לקבוצות אחרות של חסרי חוליות עשויות להיות גם רשתות עצבים וגם גזעי עצבים, המצוינים בחלקים שונים של הגוף: מתחת לעור, במעיים, בלוע, ברכיכות - ברגל, בכינודרמים - בקרניים.
עם זאת, כבר בקניידריות, יש נטייה שבה נוירונים מתרכזים בדיסק הפה או בסוליה, כמו בפוליפים. לאורך קצה המטריה יש למדוזות קצות עצבים, ובמקומות מסוימים - עיבויים על הטבעת - תאי עצב בצברים גדולים (גנגליות). הגרעינים השוליים על המטריות של מדוזה הם הצעד הראשון לקראת הופעתה של מערכת עצבים מרכזית.
רפלקס
הצורה העיקרית של פעילות עצבית היא רפלקס, תגובת הגוף לאות על שינוי בסביבה החיצונית או הפנימית, המתבצעת בשיתוף מערכת העצבים, בתגובה לגירוי של קולטנים. כל גירוי עם עירור של קולטנים עובר לאורך סיבים צנטריפטליים למערכת העצבים המרכזית, ואז דרך הנוירון הבין-קלורית -חזרה לפריפריה כבר לאורך סיבים צנטריפוגליים, מגיעים בדיוק לאיבר כזה או אחר שפעילותו שונתה.
נתיב זה - דרך המרכז אל הגוף העובד - נקרא קשת רפלקס, והוא נוצר על ידי שלושה נוירונים. ראשית, הרגיש עובד, אחר כך הבין-קלורית, ולבסוף המוטורי. רפלקס הוא מעשה מורכב למדי; הוא לא יעבוד ללא השתתפותם של מספר רב של נוירונים. אבל כתוצאה מאינטראקציה כזו, יכולה להתרחש תגובה, הגוף יגיב לגירוי. מדוזות, למשל, יישרפו, לפעמים יטפלו ברעל קטלני.
השלב הראשון בהתפתחות מערכת העצבים
לפרוטוזואה אין מערכת עצבים, אבל אפילו לחלק מהריסים יש מנגנון עצבני תוך תאי פיברילרי. בתהליך ההתפתחות, אורגניזמים רב-תאיים יצרו רקמה מיוחדת שהצליחה לשחזר תגובות פעילות, כלומר להתרגש. המערכת דמוית הרשת (דיפוזית) בחרה בפוליפים הידרודים כמחלקות הראשונות שלה. הם התחמשו בתהליכים של נוירונים, הממקמים אותם בצורה מפוזרת (כמו רשת) בכל הגוף.
מערכת עצבים כזו מוליכה אות עירור מהר מאוד מהנקודה שבה הגירוי מתקבל, והאות הזה ממהר לכל הכיוונים. זה נותן למערכת העצבים איכויות אינטגרטיביות, אם כי לאף שבר אחד של הגוף, נלקח בנפרד, יש תכונה כזו.
Centralization
ריכוזיות במידה קטנהכבר צוין במערכת העצבים המפוזרת. הידרה רוכשת עיבויים עצביים באזורי עמוד הפה והסוליה, למשל. סיבוך זה התרחש במקביל להתפתחות איברי התנועה, והתבטא בבידוד של נוירונים, כאשר הם יצאו מהרשת המפוזרת למעמקי הגוף ויצרו שם מקבצים.
לדוגמה, ב-coelenterates, חיים חופשיים (מדוזות), נוירונים מצטברים בגנגליון, ובכך יוצרים מערכת עצבים מפוזרת-נודולרית. סוג זה נוצר בעיקר בשל העובדה שקולטנים מיוחדים התפתחו ממש על פני הגוף, שהיו מסוגלים להגיב באופן סלקטיבי להשפעות אור, כימיות או מכניות.
Neuroglia
אורגניזמים חיים, יחד עם האמור לעיל, בתהליך האבולוציה מגדילים הן את מספר הנוירונים והן את המגוון שלהם. כך נוצרו נוירוגליות. נוירונים נראו גם דו קוטביים, בעלי אקסונים ודנדריטים. בהדרגה, אורגניזמים מקבלים את ההזדמנות לבצע עירור בצורה מכוונת. מבני עצב גם מבדילים, אותות מועברים לתאים השולטים בתגובות.
כך התנהלה התפתחות מערכת העצבים בכוונה: חלק מהתאים התמחו בקליטה, אחרים בהעברת אותות, ואחרים בהתכווצות הדדית. לאחר מכן הגיע סיבוך אבולוציוני, ריכוזיות ופיתוח של מערכת צמתים. מופיעים אנלידים, פרוקי רגליים ורכיכות. כעת הנוירונים מרוכזים בגנגליה (צמתים עצביים), המחוברים בחוזקה על ידי סיבי עצבבינם לבין עצמם עם קולטנים ואיברי ביצוע (בלוטות, שרירים).
דיפרנציאציה
לאחר מכן, פעילות הגוף מחולקת למרכיבים: מערכת העיכול, הרבייה, מחזור הדם ואחרות מבודדות, אך האינטראקציה ביניהן הכרחית, ותפקוד זה השתלט על ידי מערכת העצבים. תצורות העצבים המרכזיות הפכו הרבה יותר מסובכות, הרבה חדשים קמו, עכשיו תלויים לחלוטין זה בזה.
העצבים והגנגליונים, השולטים בתזונה ובתנועה, התפתחו לקולטנים בצורות גבוהות יותר מבחינה פילוגנית, וכעת הם החלו לתפוס ריח, צליל, אור ואיברי חישה. מכיוון שהקולטנים העיקריים היו ממוקמים בקצה הראש, הגרעינים בחלק זה של הגוף התפתחו חזק יותר, ולבסוף הכפיפו את הפעילות של כל האחרים. אז נוצר המוח. לדוגמה, אצל annelids ופרוקי רגליים, השרשרת העצבית כבר מפותחת היטב.
