תא עצב

תָּא עָצָב (בלעז: נוֹיְרוֹן או נֵירוֹן, Neuron) הוא תא שנמצא במערכת העצבים ומשמש כיחידת התפקוד הבסיסית של המוח.

תאי העצב מסוגלים ליצור דחפים עצביים כתגובה לגירויים מסוימים ולתקשר באמצעותם עם תאים אחרים, דרך הסינפסה המקשרת ביניהם. באופן זה, כל אחד מתאי העצב קולט מידע, מעבד אותו ומעביר אותו לתאים אחרים בגוף, כמו גם לבלוטות ולשרירים.

תפקיד ומבנה

תרשים של תא עצב

המבנה של תאי העצב מותאם להעברה ועיבוד של מידע עצבי. מידע זה מועבר מתא העצב המשדר אל תא המטרה דרך סינפסה משותפת.

תפקידו של תא העצב הוא לקלוט, לעבד ולהעביר מידע באמצעות אותות אלקטרו-כימיים.

המבנה של תא העצב מותאם לתפקיד זה. משום שישנם סוגים שונים של אותות המועברים בדרכים שונות, ניתן לראות הבדלים מסוימים בין המבנה של תאים שונים. עם זאת, ישנם מאפיינים המשותפים לכל תאי העצב.

באופן כללי תא עצב אופייני מורכב מגוף התא ושלוחותיו. לשלוחות התא יש תפקיד מרכזי בהעברת המידע העצבי והן כוללות את האקסונים והדנדריטים. במרבית התאים בבעלי החוליות מתקבל הקלט בדנדריט, והפלט מועבר דרך האקסון על הסינפסות המחוברות אליו. הסינפסות אינן חלק מתא העצב עצמו. הן המרווח שבו האותות מועברים מהאקסון של תא העצב המשדר אל תא המטרה או המרווח שבו הם מתקבלים מתא אחר על ידי הדנדריט של תא העצב. תהליך זה נקרא הולכה סינפטית. כאמור, תאי העצב יכולים לתקשר עם מספר סוגים של תאים לצורך מטרות שונות. סוג הסינפסה ואופן פעולתה תלוי בתאים המחוברים ובתפקידם.

תאי העצב הם מערכת הניתנת לשפעול. כאשר נחצה סף פנימי מסוים תא העצב "יורה" ואז מאתחל את עצמו כהכנה לאירוע נוסף של חציית הסף. תא עצב יכול להישאר במצב מנוחה במשך זמן רב. ניתן להפעיל אותו רק בעקבות גירוי מתאים. לצורך שפעול של תא עצב מסוים על הגירוי לגרום לשינויים במתח החשמלי של קרום התא, כך שיעבור את מתח המנוחה שלו.

חלקי תא העצב

כאמור, תא עצב מורכב מגוף התא, דנדריטים ואקסונים.

• דנדריט - הדנדריט הוא שלוחה קצרה של תא העצב הקולטת את האותות הנשלחים לסינפסה מתאים אחרים. הדנדריט ממיר את המידע שנקלט לאות חשמלי המכונה דחף עצבי ומוליך אותו לגוף התא. האות החשמלי הנוצר בדנדריט הוא אנלוגי מדורג ודועך למשך כמה מאיות שנייה. שינוי המתח בדנדריטים נעשה באמצעות מעבר יונים (בעיקר כלור, סידן, נתרן, אשלגן) בתעלות קרומית התא. מקור השם במילה היוונית dendros, שפירושה עץ, שניתן להם בשל צורתם; שלוחות המתפצלות לעוד ועוד סעיפים וסעיפי משנה ונראות כעץ.
• גוף תא עצב - גוף תא העצב מכיל את הגרעין שבו המידע הגנטי של התא ואת מערכות התא שמאפשרות תפקוד תקין. הוא קולט מידע חשמלי מהדנדריטים, שיכולים לשנות את הפוטנציאל החשמלי של גוף התא, מתח המנוחה שלו שעומד על 70 מיליוולט למתח סף של כ-40 מיליוולט, ואז לשלוח פרץ של אות חשמלי לעבר האקסון של התא (מתח זה נקרא דחף עצבי או פונטציאל פעולה וגובהו 30+ מיליוולט).
• אקסון - האקסון הוא שלוחה ארוכה של תא העצב המתפקדת כקו תקשורת. תפקידו הוא להוליך דחפים עצביים למרחק ניכר מגוף התא. המידע מועבר באקסון בצורת אות חשמלי אחיד במתח של 100 מיליוולט. האקסון הוא סיב עצבי העשוי בצורה של מפרקים. חלקו המרכזי הוא גליל הציר, שמכיל מספר רב של סיבים עדינים. הסיבים יכולים להיות עטופים, באופן לא רציף במעטפת של מיאלין, שהיא רקמה שומנית לבנה העוטפת סיבי עצב וגורמת לזירוז הולכת המידע. על מעטפת זו יכולים להימצא תאי שוואן (במערכת העצבים הפריפרית) או תאי גליה שונים (תאי תמך, שעוזרים להחזיק את האקסון במקומו). בקצהו של האקסון הוא מתפצל לענפים רבים, הקרויים טרמינלים, כאשר בקצותיהם יש כפתורים סופיים, שהם נקודות החיבור לתאים אחרים. הדחף העצבי המועבר באקסון גורם לו לשחרר בכפתורי הטרמינל שבקצה השלוחות שלו, מולקולות של מוליך עצבי המאוחסנות בשלפוחית סינפטית אל עבר הסינפסה. כאשר האקסון מעביר הוראה לסיב שריר, האקסון של העצב מתחבר ללוחיות מוטוריות שבשריר, וגורם להם להתכווץ או להרפות.

סוגי תאי עצב

תא עצב (נוירון)

במערכת העצבים ישנם סוגים רבים של תאי עצב. כתוצאה מגיוון התפקודים המבוצעים בידי תאי העצב בחלקים שונים של מערכת העצבים קיים מגוון רחב של צורות, גדלים, ותכונות חשמליות לתאי העצב. לדוגמה, קוטר גוף התא יכול לנוע מ-4 עד 150 מיקרון.

ניתן לסווג את תאי העצב על פי קריטריונים שונים.

חלוקה תפקודית

חלוקה תפקודית של תאי עצב: תא עצב חושי ותא עצב מוטורי.

מערכת העצבים שולטת על תנועת הגוף באמצעות תקשורת בין תאי עצב למערכת השרירים. שליחת האותות הגורמים לעכבה או שפעול של השרירים מתבצעת בתהליך של העברה סינפטית. מקראה:
1 - אקסון.
2 - צומת עצב-שריר.
3 - סיב שריר.
4 - סיבוני שריר (Myofibrils).

אופן הפעולה וההשפעה של תא עצב מסוים תלוי בין היתר בתאים שאליהם הוא מקושר. תאי עצב יכולים להתקשר לא רק אל תאי עצב אחרים, אלא גם אל תאים במערכות שונות בגוף. באופן זה תאי העצב מאפשרים למערכת העצבים לקבל מידע על הסביבה ולהשפיע על תגובת האורגניזם באופן מסתגל.

על פי חלוקה תפקודית ניתן לחלק תאי עצב לשלושה סוגים עיקריים:

• תא עצב תחושתי: תא זה מגלה שינויים בסביבה החיצונית או הפנימית באמצעות מערכת החושים ומשגר את המידע למערכת העצבים המרכזית. שדה קלט של תא עצב חישתי הוא חלק של המרחב שתא העצב מגיב אליו, כלומר האזור שנוכחותו של גירוי בו משנה את פעילות תא העצב.
  • תא עצב חד קוטבי: סוג של תא עצב תחושתי שבו האקסון מתפצל לשניים במרחק לא רב מהתא. הצד הראשון מקושר למערכת העצבים המרכזית והשני למערכת העצבים ההיקפית.
• תא עצב תנועתי: תא זה מצוי במערכת העצבים המרכזית ומעביר ממנה אינפורמציה אל מערכת השרירים. באופן זה הוא יכול להשפיע על השרירים שמפעילים את הגוף והאיברים הפנימיים. הוא אחראי על התכוצות של שריר או הפרשה מבלוטה.
• תא עצב מקשר: תא עצב המצוי בתוך תחומי מערכת העצבים המרכזית. מספר תאי עצב המקושרים זה לזה יכולים ליצור רשת עצבית. במוח האדם, מעגלים של תאי עצב מקשרים אחראים על פעילויות כמו תפיסה, למידה, זיכרון והתנהגויות מורכבות נוספות.

חלוקה מבנית

ניתן לחלק את תאי העצב לפי צורת הדנדריטים והאקסונים:

• אוניפולר (Unipolar) - תא עצב בעל אקסון אחד בלבד, ללא דנדריטים. תא זה מצוי בעיקר בעוברים.
• ביפולר (Bipolar) – תא עצב בעל שלוחה אחת של דנדריט ושלוחה אחת של אקסון, אשר מתפצלים לכיוונים שונים. ניתן למצוא תאים ביפולריים ברשתית.
• פסאודו אוניפולר (Pseudounipolar) – סוג של תא עצב ובו אין דנדריט קלאסי, אלא שמגוף התא יוצא תא עצב אחד שמתפצל כך שלאחר הפיצול שלוחה אחת משמשת כאקסון והשנייה כדנדריט, נפוץ בעיקר במערכת העצבים המרכזית.
• מולטיפולר (Multipolar) – תא עצב בו דנדריטים רבים בצורת מניפה אך רק אקסון אחד, הסוג הנפוץ ביותר. דוגמה לתאים מולטיפולריים הם תאי פורקינג'ה (Purkinje).
• תאי גולג'י מסוג 1 (Golgi cells I type) - תאי עצב המאופיינים באקסון ארוך.
• תאי גולג'י מסוג 2 (Golgi cells II type) - תאי עצב המאופיינים באקסון קצר.

התפתחות תאי עצב

התפתחות של תאי העצב מושפעת משני גורמים עיקריים: התורשה והסביבה.

בניגוד לתאים אחרים בגוף, תאי עצב בוגרים אינם מתחלקים. בעבר מקובל היה לחשוב כי כל תאי העצב בגוף נוצרים במהלך ההתפתחות העוברית, וכי לא מתווספים תאים חדשים במהלך החיים. אולם, בהמשך התגלה כי במוח האדם, העכבר והחולדה הבוגרים ישנם אזורים ספציפיים בהם נוצרים תאי עצב חדשים מתאי גזע, בתהליך שנקרא נוירוגנזה.

תאי עצב בבעלי חיים שונים

התפקיד של תא העצב בהעברת מידע מושתת על אותם תהליכים אלקטרו-כימיים בכל מערכות החיים. ההבדל בין בעלי החיים הוא במספר תאי העצב, במספר הקשרים האפשריים ביניהם ובארגון התפקודי שלהם. בהתאם לכך, במערכות העצבים בממלכת החי קיימת הטרוגניות גדולה בגודלם, בצורתם ובתפקידם של תאי העצב.

אצל יצורים רב-תאיים חסרי חוליות כמו המדוזה, תאי העצב מפוזרים כך שכל חלק בגופם יכול לקלוט גירויים ולהגיב עליהם באופן עצמאי. לעומת זאת, אצל תולעים שטוחות תאי העצב אינם מפוזרים לאורך כל הגוף, אלא מרוכזים בצבירים המכונים גנגליונים. ככל שעולה המורכבות של בעל החיים, כך מתגלה דחיקה של תאי העצב שלו לאזור הראש. בבעלי החוליות, תאי עצב הם רכיבי המפתח של המוח, חוט השדרה ומערכת העצבים ההיקפית.

מחקר

תא עצב במיקרוסקופ

בסוף המאה התשע-עשרה לא נודעו עדיין מהן יחידות העיבוד הבסיסיות במוח, ושתי תאוריות התחרו על הסברת המבנה של יחידות העיבוד. סנטיאגו רמון אי קחאל טען כי יחידות העיבוד הן תאים בעלי גרעין בודד המתקשרות דרך צמתים מיוחדים, או מרווחים בין תאים. הצעה זו נודעה כדוקטרינת התאים, המהווה אחד מעקרונות היסוד של מדעי המוח המודרניים. לצורך צביעת תאים לבחינת השערתו, השתמש קחאל בשיטת צביעה המבוססת על כסף חנקתי אשר פותחה בידי יריבו קמילו גולג'י. להבדיל מקחאל, גולג'י גרס כי יחידות העיבוד הן סינסיטיום, מספר גרעיני תא המצויים בתוך אותה הממברנה. בשנת 1906 קיבלו שני החוקרים פרס נובל לרפואה ופיזיולוגיה בעבור תרומתם לחקר מבנה מערכת העצבים. השם "ניורון" הוצע על ידי הרופא הגרמני היינריך וילהלם ולדייר.

המודל של פיטס ומק'קאלוק

על פי המודל של וולטר פיטס (Walter Pitts) ווורן סטרג'יס מק'קאלוק (Sturgis McCulloch), תא העצב מקבל מידע מתאים אחרים בצורת מטען חשמלי חיובי או שלילי וסוכם בצורה משוקללת את המטענים שהתקבלו. אם סך המטען עולה על סף מתח המנוחה של תא המטרה הוא ישלח מטען חשמלי משלו. בעת שליחה הלאה של המטען החשמלי, מתבצע שינוי שיכול להתבטא בהרכב הכימי, במספר וסוג ורגישות הרצפטורים, בקשרים של תא העצב עם תאי עצב שכנים ועוד.

ראו גם

• רשת עצבית
• מתח מנוחה

קישורים חיצוניים

• עידן שגב, עצבים מחשבים ולומדים – על עיבוד מידע בתאי העצב במוח, מאמר בגלילאו, אתר סנונית, פברואר 1997
• סכמות של נוירון באתרים אחרים: [1], [2], [3]
• תא עצב באתר האוניברסיטה העברית בירושלים
• Anatomy of a Neuron - הסבר על המבנה והתפקוד של תא עצב
• עידו קנטר: כל מה שחשבנו שאנחנו יודעים על נוירונים - טעות, כתבה באתר גלובס, מרץ 2018, והמאמר המדעי באתר Nature, דצמבר 2017