How do nerves work? - Elliot Krane

תרגום: Ido Kaminsky עריכה: Ido Dekkers

How do nerves work?

כיצב פועלים עצבים?

Are nerves simply the wires in the body

האם עצבים הם פשוט חוטי החשמל של הגוף,

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

המוליכים חשמל כמו החוטים שבקירות ביתך

or in your computer?

או במחשב שלך?

This is an analogy often made,

זוהי אנלוגיה בה משתמשים לעתים קרובות,

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

אך המציאות היא כי לעצבים בגוף יש תפקיד מורכב בהרבה.

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

הם אינם רק חוטי החשמל, אלא תאים המהווים את החיישנים,

detectors of the external and internal world,

הגלאים של העולם החיצוני והפנימי,

the transducers that convert information to electrical impulses,

המתמרים הממירים מידע לדחפים חשמליים,

the wires that transmit these impulses,

החוטים בהם עוברים הדחפים,

the transistors that gate the information

הטרנזיסטורים המווסתים את המידע

and turn up or down the volume-

ומנמיכים או מגבירים את עוצמתו,

and finally, the activators that take that information

ולבסוף, המוציאים לפועל הלוקחים את המידע העצבי

and cause it to have an effect on other organs.

וגורמים לו להשפיע על איברים אחרים.

Consider this. Your mother gently strokes your forearm

חשבו על כך. אמכם מלטפת בעדינות את את הזרוע שלכם

and you react with pleasure.

ובתגובה אתם חשים הנאה.

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

או שעכביש זוחל על הזרוע, ואתם מגיבים בבהלה ומעיפים אותו הרחק.

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

או שהזרוע נוגעת במגש חם בזמן שאתם מוציאים עוגה מהתנור

and you immediately recoil.

ואתם מיד מושכים אותה לאחור.

Light touch produced pleasure, fear, or pain.

מגע עדין יכול לגרום להנאה, פחד או כאב.

How can one kind of cell have so many functions?

איך יכול סוג אחד של תאים למלא כל כך הרבה תפקידים?

Nerves are in fact bundles of cells called neurons

עצבים הם למעשה קבוצות של תאים הנקראים נוירונים

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

וכל אחד מן הנוירונים הללו מותאם במיוחד בכדי להעביר אותות עצביים,

their form of electricity,

סוג של אות חשמלי,

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

בתגובה לסוג אחד ויחיד של גירוי, ובכוון אחד בלבד.

The nerve impulse starts with a receptor,

הדחף העצבי מתחיל בקולטן,

a specialized part of each nerve,

חלק מיוחד של תא העצב

where the electrical impulse begins.

בו נוצר האות החשמלי.

One nerve's receptor might be a thermal receptor,

קולטן של תא עצב אחד עשוי להיות קולטן לחום,

designed only to respond to a rapid increase in temperature.

המתוכנן כך שהוא מגיב רק במקרה של עליה מהירה בטמפרטורה.

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

סוג אחר של קולטן מחובר לשערות הנמצאות על הזרוע,

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

הוא מזהה את תנועתן של השערות, למשל כאשר עכביש זוחל על פני העור.

Yet another kind of neuron is low-threshold mechanoreceptor,

סוג נוסף של תא עצב הוא מכנורצפטור בעל סף נמוך,

activated by light touch.

המופעל על ידי מגע עדין.

Each of these neurons then carry their specific information:

כל אחד מתאי העצב הללו נושאים את המידע המסויים שלהם:

pain, warning, pleasure.

כאב, אזהרה, הנאה.

And that information is projected to specific areas of the brain

ומידע זה מועבר לאזורים מסויימים במוח

and that is the electrical impulse.

וזהו האות החשמלי.

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

חלקו הפנימי של תא עצב מכיל נוזל עשיר מאוד ביוני אשלגן.

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

ריכוזם גבוה פי 20 מזה שבנוזל החוץ תאי

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

בזמן שבאותו נוזל חיצוני יש פי 10 יותר נתרן מאשר בתוך התא.

This imbalance between sodium outside and potassium inside the cell

חוסר האיזון הזה בין נתרן בחוץ ואשלגן בתוך התא

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

גורם לכך כי לחלקו הפנימי של העצב מטען חשמלי שלילי

relative to the outside of the nerve,

יחסית לחלקו החיצוני של העצב,

about equal to -70 or -80 millivolts.

השווה בערך ל 70- או 80- מיליוולט.

This is called the nerve's resting potential.

מטען זה נקרא פוטנציאל המנוחה של העצב.

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

אך בתגובה לגרוי אותו נועד העצב לזהות,

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

נקבוביות בדופן התא ליד הקולטן של התא נפתחות.

These pores are specialized protein channels

נקבוביות אלו הן תעלות מיוחדות המורכבות מחלבונים

that are designed to let sodium rush into the nerve.

הפועלות באופן המאפשר לשטף של נתרן להכנס אל העצב.

The sodium ions rush down their concentration gradient,

יוני הנתרן זורמים במורד מפל הריכוזים שלהם,

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

וכאשר הם עושים זאת חלקו הפנימי של העצב הופך טעון במטען יותר ויותר חיובי-

about +40 millivolts.

בערך 40+ מיליוולט.

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

בזמן שזה קורה, תחילה בחלקו של העצב הסמוך לקולטן,

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

אם השינוי במטענו החשמלי של העצב גדול מספיק,

if it reaches what is called threshold,

אם הוא מגיע למה שנקרא סף,

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

תעלות נתרן סמוכות נפתחות, ואז אלו הסמוכות גם אליהן,

and so on, and so forth,

וכן הלאה, וכל הלאה,

so that the positivity spreads along the nerve's membrane

כך שהמטען החיובי מתפשט לאורך ממברנת העצב

to the nerve's cell body

אל גוף תא העצב

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

ומשם לאורך השלוחה הארוכה דמוית הסיב של העצב - האקסון.

Meanwhile, potassium ion channels open,

בינתיים, נפתחות תעלות אשלגן,

potassium rushes out of the nerve,

אשלגן זורם במהירות אל מחוץ לעצב,

and the membrane voltage returns to normal.

ומתח הממברנה שב לערכו הרגיל.

Actually, overshooting it a bit.

למעשה, הוא חורג ממנו מעט.

And during this overshoot,

בזמן חריגה זו,

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

העצב חסין בפני דפולריזציה נוספת- הוא במצב לו קוראים רפרקטורי,

which prevents the nerve electrical impulse from traveling backwards.

המונע מהדחף החשמלי לנוע לאחור בעצב.

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

לאחר מכן, משאבות יונים מוציאות את הנתרן בחזרה אל מחוץ לעצב,

and the potassium back into the nerve,

ואת האשלגן בחזרה לתוכו,

restoring the nerve to its normal resting state.

וכך שב העצב למצב המנוחה הרגיל שלו.

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

קצהו של העצב, קצהו של האקסון,

communicates with the nerve's target.

מתקשר עם תא המטרה של העצב.

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

מטרה זו תהיה עצבים אחרים באזור מיוחד של חוט השדרה,

to be processed and then transmitted up to the brain.

שם יעובד וישודר הלאה אל המוח.

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

או שמטרתו של העצב עשויה להיות איבר אחר, כמו שריר.

When the electrical impulse reaches the end of the nerve,

כאשר אותות חשמליים מגיעים לקצהו של העצב

small vesicles, or packets, containing chemical neurotransmitters,

ווסיקולות קטנות, או בועיות, המכילות את הנוירוטרנסמיטור הכימי,

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

משוחררות על ידי העצב ובאות במגע במהרה עם מטרתו של העצב.

This process is called synaptic transmission,

תהליך זה נקרא העברה סינפטית,

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

מאחר והקישור בין העצב לבין הרכיב הבא בשרשרת

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

נקרא סינפסה. ושם, בסינפסה זו,

that the neuron's electrical information can be modulated,

יכול המידע החשמלי של הנוירון לעבור ויסות,

amplified,

הגברה,

blocked altogether

להחסם לגמרי

or translated to another informational process.