How do nerves work? - Elliot Krane

اعصاب چگونه کار می‌کنند؟ - الیوت کرِین

Translator: Mana Ahmady Reviewer: Bidel Akbari

How do nerves work?

اعصاب چطور کار می‌کنند؟

Are nerves simply the wires in the body

آیا اعصاب به سادگیِ یک سیم‌کشی در درون بدن هستند

that conduct electricity, like the wires in the walls of your home

که الکتریسیته را هدایت می‌کنند، درست مانند سیم‌کشی درون دیوارهای خانه‌ی شما

or in your computer?

یا درون رایانه‌‌تان؟

This is an analogy often made,

این قیاسی‌ست که معمولا آن را به کار می‌بریم،

but the reality is that nerves have a much more complex job in the body.

اما واقعیت این‌ست که اعصاب کارکرد بسیار پیچیده‌تری در بدن دارند.

They are not just the wires, but the cells that are the sensors,

آنها تنها نقش سیم را ندارند، بلکه سلول‌هایی هستند که حسگر به شمار میان،

detectors of the external and internal world,

آنها شناساگرهای جهان بیرون و درون هستند،

the transducers that convert information to electrical impulses,

مبدل‌هایی هستند که اطلاعات را به تکانه‌ - پالس - های الکتریکی تبدیل می‌کنند،

the wires that transmit these impulses,

سیم‌هایی که این تکانه‌ها را انتقال می‌دن،

the transistors that gate the information

ترانزیستورهایی که اطلاعات را تنظیم می‌کنند

and turn up or down the volume-

و شدت‌شان را کاهش یا افزایش می‌دن-

and finally, the activators that take that information

و سرانجام، فعال‌سازهایی هستند که اطلاعات را دریافت می‌:کنند

and cause it to have an effect on other organs.

و باعث می‌شن که این داده‌ها بر روی دیگر اندام‌ها تاثیر بگذارند.

Consider this. Your mother gently strokes your forearm

این را در نظر بگیرید. مادر شما به ملایمت بازوی شما را نوازش می‌کند

and you react with pleasure.

و شما با لذت واکنش نشان می‌دید.

Or a spider crawls on your forearm and you startle and slap it off.

یا یک عنکبوت روی بازوتان می‌خزد و شما یکه می‌خورید و آن را پرت می‌کنید.

Or you brush your forearm against a hot rack while removing a cake from the oven

یا دست شما با یک سطح داغ به هنگام بیرون آوردن کیک از فِر تماس پیدا می‌کند

and you immediately recoil.

و شما فورا آن را پس می‌کشید.

Light touch produced pleasure, fear, or pain.

یک تماس آرام تولید لذت، ترس، یا درد می‌کند.

How can one kind of cell have so many functions?

چطور یک نوع سلول می‌تونه این همه کارکرد داشته باشد؟

Nerves are in fact bundles of cells called neurons

اعصاب در واقع کلافی از سلول‌ها هستند که به آنها نِرون -یاخته‌ی عصبی- می‌گیم

and each of these neurons is highly specialized to carry nerve impulses,

و هر یک از این یاخته‌های عصبی به خوبی در انتقال تکانه‌های عصبی، که شکلی از الکتریسیته‌ست، تخصص دارند،

their form of electricity,

و هر یک از این یاخته‌های عصبی به خوبی در انتقال تکانه‌های عصبی، که شکلی از الکتریسیته‌ست، تخصص دارند،

in response to only one kind of stimulus, and in only one direction.

در پاسخ به تنها یک نوع محرک، و تنها در یک سو.

The nerve impulse starts with a receptor,

تکانه‌ی عصبی از یک گیرنده آغاز می‌شه،

a specialized part of each nerve,

یک بخش ویژه از هر عصب،

where the electrical impulse begins.

جایی که تکانه‌ی الکتریکی به وقوع می‌پیوندد.

One nerve's receptor might be a thermal receptor,

یک گیرنده‌ی عصبی ممکن‌ست که گیرنده‌ی دمایی باشد،

designed only to respond to a rapid increase in temperature.

که تنها برای پاسخ به افزایش ناگهانی دما طراحی شده.

Another receptor type is attached to the hairs of the forearm,

گونه‌ی دیگری از گیرنده به موهای روی بازو چسبیده،

detecting movement of those hairs, such as when a spider crawls on your skin.

که حرکت آن موها را شناسایی می‌کند، مانند وقتی که یک عنکبوت روی پوست شما می‌خزد.

Yet another kind of neuron is low-threshold mechanoreceptor,

درحالی که نوع دیگری از یاخته‌ی عصبی، یک حسگرِ پاسخ‌دهنده به محرک‌های مکانیکی با آستانه‌ی تحمل پایین‌ست،

activated by light touch.

که با یک تماس آرام برانگیخته می‌شه.

Each of these neurons then carry their specific information:

سپس هریک از این یاخته‌های عصبی اطلاعات ویژه‌ای را با خود به همراه می‌برند:

pain, warning, pleasure.

درد، هشدار، لذت.

And that information is projected to specific areas of the brain

و این داده‌ها روی ناحیه‌های ویژه‌ای از مغز قرار داده می‌شن

and that is the electrical impulse.

و این همان تکانه‌ی الکتریکی‌ست.

The inside of a nerve is a fluid that is very rich in the ion potassium.

درون یک عصب سیالی بسیار غنی از یون پتاسیم قرار دارد.

It is 20 times higher than in the fluid outside the nerve

میزان آن ۲۰ برابر بیشتر از سیال بیرون از عصب است؛

while that outside fluid has 10 times more sodium than the inside of a nerve.

در حالی که میزان سدیم این سیال بیرونی ده برابر بیشتر از مایع درون عصب است.

This imbalance between sodium outside and potassium inside the cell

ناهمترازی میان سدیم بیرون و پتاسیم درون سلول

results in the inside of the nerve having a negative electrical charge

سبب می‌شود که درون عصب نسبت به بیرون آن، بار الکتریکی منفی داشته باشد،

relative to the outside of the nerve,

سبب می‌شود که درون عصب نسبت به بیرون آن، بار الکتریکی منفی داشته باشد،

about equal to -70 or -80 millivolts.

این میزان تقریبا برابر ۷۰- یا ۸۰- میلی‌ولت است.

This is called the nerve's resting potential.

به این اندازه پتانسیل استراحت عصب می‌گن.

But in response to that stimulus the nerve is designed to detect,

اما در واکنش به انگیزاننده‌ای که آن عصب برای شناسایی آن طراحی شده،

pores in the cell wall near the receptor of the cell open.

روزنه‌های دیواره‌ی سلولی در نزدیکی گیرنده‌ی سلول باز می‌شن.

These pores are specialized protein channels

این روزنه‌ها مجراهای پروتئینی ویژه‌ای هستند

that are designed to let sodium rush into the nerve.

که برای هجوم ناگهانی سدیم به درون عصب طراحی شده‌اند.

The sodium ions rush down their concentration gradient,

یون‌های سدیم به گرادیان غلظت پایین‌تر هجوم می‌برند،

and when they do, the inside of the nerve becomes more positively charged-

و به هنگام این کار، درون عصب دارای بار مثبت می‌شود -

about +40 millivolts.

تقریبا ۴۰+ میلی‌ولت.

While this happens, initially in the nerve right around the receptor,

در این هنگام، درآغاز درون عصب، درست در کنار حسگر،

if the change in the nerve's electrical charge is great enough,

اگر تغییرات بار الکتریکی عصب به اندازه‌ی کافی زیاد باشد،

if it reaches what is called threshold,

یعنی اگر به آنچه «آستانه» خوانده می‌شود، برسد،

the nearby sodium ion channels open, and then the ones nearby those,

مجراهای یون سدیم کناری هم باز می‌شن، و سپس آنهایی که در نزدیکی‌شان هستند،

and so on, and so forth,

و این همینطور ادامه می‌یابد،

so that the positivity spreads along the nerve's membrane

به این‌ترتیب بار مثبت در امتداد غشای عصب پخش می‌شود

to the nerve's cell body

تا به دیواره‌ی سلولِ عصب برسد

and then along the nerve's long, thread-like extension, the axon.

و سپس در راستای زائده‌ی دراز و نخ مانند عصب، آسه [آکسون]، پخش می‌شود.

Meanwhile, potassium ion channels open,

در همین هنگام، مجراهای پتاسیم گشوده می‌شوند،

potassium rushes out of the nerve,

پتاسیم به بیرون عصب یورش می‌برد،

and the membrane voltage returns to normal.

و ولتاژ غشا به حالت معمول برمی‌‌گردد.

Actually, overshooting it a bit.

در حقیقت، مقداری هم از آن فراتر می‌رود.

And during this overshoot,

و در طی این تخطّی،

the nerve is resistant to further depolarization-it is refractory,

عصب در برابر قطبش‌زدایی احتمالی مقاوم می‌شود - یک جور رویین‌شدن،

which prevents the nerve electrical impulse from traveling backwards.

که این از برگشت تکانه‌ی الکتریکی عصب جلوگیری می‌کند.

Then, ion pumps pump the sodium back back out of the nerve,

سپس، پمپ‌های یون، سدیم را به بیرون از عصب برمی‌گرداند،

and the potassium back into the nerve,

و پتاسیم را به درون عصب راه می‌دهد.

restoring the nerve to its normal resting state.

تا عصب به حالت معمول آسایش خود بازگردد.

The end of the nerve, the end of the axon,

پایانه‌ی عصبی، انتهای آسه [آکسون]،

communicates with the nerve's target.

با هدفِ عصب ارتباط برقرار می‌کند.

This target will be other nerves in a specialized area of the spinal cord,

این هدف، عصب‌های دیگری هستند که در ناحیه‌ی ویژه‌ای در نخاع قرار گرفته‌اند،

to be processed and then transmitted up to the brain.

تا داده‌ها در آنجا پردازش شده و به خودِ مغز فرستاده شوند.

Or the nerve's target may be another organ, such as a muscle.

یا هدف عصب ممکن‌ست اندام دیگری باشد، مثلا یک ماهیچه.

When the electrical impulse reaches the end of the nerve,

هنگامی که تکانه‌ی الکتریکی به پایانِ عصب می‌رسد،

small vesicles, or packets, containing chemical neurotransmitters,

کیسه‌ها، یا پاکت‌های کوچک، که حاوی انتقال‌دهنده‌های عصبیِ شیمیایی هستند،

are released by the nerve and rapidly interact with the nerve's target.

توسط عصب آزاد شده و به سرعت با هدفِ عصب واکنش می‌دهند.

This process is called synaptic transmission,

این فرآیند انتقال سیناپسی نام دارد،

because the connection between the nerve and the next object in the chain

چون اتصال میان عصب و هدفِ کناری در این زنجیره

is called a synapse. And it is here, in this synapse,

سیناپس نام دارد. و در همین‌جاست، در این سیناپس،

that the neuron's electrical information can be modulated,

که می‌تواند از شدت داده‌های الکتریکی یاخته‌های عصبی کاسته شود،

amplified,

بر‌ آن افزوده شود،

blocked altogether

با هم یکپارچه شود،

or translated to another informational process.