ચેતાકોષ (nerve cell), ચેતાકોષિકા (neuron)

ચેતાકોષ (nerve cell), ચેતાકોષિકા (neuron) : પર્યાવરણમાંથી પ્રાપ્ત થતી સંવેદનાને આવેગ(impulse)માં ફેરવી તેનું શરીરના વિવિધ ભાગો તરફ વહન કરવાનું કાર્ય કરતા વિશિષ્ટ પ્રાણી-કોષો. વિશિષ્ટ પ્રકારનાં પરિબળો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોઈ તે આ સંવેદનાને પારક્રમણ (transduction) દ્વારા આવેગોમાં ફેરવે છે, જે વીજશક્તિ રૂપે કાર્યકારી અંગો(organs)ને પહોંચતાં આ અંગો સંદેશાને અનુરૂપ કાર્ય કરવા પ્રેરાય છે. પ્રાણીના ચેતાતંત્રમાં આવા અબજો ચેતાકોષો આવેલા હોય છે.

સામાન્ય ચેતાકોષ એ પ્રાણીઓના અન્ય કોષોની સરખામણીમાં કદમાં મોટો હોય છે. તે કોષિકાકાય (cell body) અને બે પ્રકારના પ્રવર્ધો(processes)નો બનેલો હોય છે. ચેતાકાય દડાના આકારની અને 2થી 500 માઇક્રોન વ્યાસ ધરાવતી હોય છે. ચેતાકાયના મધ્ય ભાગમાં કોષકેન્દ્ર આવેલું હોય છે. કોષાંતર્ગત વસ્તુઓ તરીકે કોષરસ(cytoplasm)માં નિઝલના કણો (Nissl’s granules) અને ચેતાસૂત્રિકાઓ (neurofibrils) પ્રસરેલાં હોય છે. નિઝલના કણો અંત:રસજાળ(endoplasmic reticulum)ના ભાગ રૂપે આવેલ રાઇબોઝોમ કણોના બનેલા હોય છે. ચેતા-સૂત્રિકાઓ બે પ્રકારની હોય છે : ચેતાતંતુકો (neurofilaments) અને ચેતાનાલી (neurotubules). મોટા કદના કોષોમાં ઘણી વાર લિપોફ્યૂસિનના કણો પ્રસરેલા જોવા મળે છે જે ચયાપચયી ઉપપેદાશો (by-products) તરીકે હોવાનું માનવામાં આવે છે.

પ્રત્યેક ચેતાકોષ ચેતાક્ષ (neuraxon, axon) નામે ઓળખાતો એક પ્રવર્ધ ધરાવે છે. તે ચેતાકાયના ચેતાક્ષ-ઉપસાટ (axon-hillock) ઉપરથી નીકળે છે. આ ચેતાક્ષો નિઝલના કણો વગરના અને અશાખીય અથવા શાખા-પ્રબંધિત હોય છે અને મુક્ત છેડા તરફ ચેતાંતો (nerve endings) ધરાવે છે. પ્રત્યેક ચેતા અંતર્ગ્રથન (synapse) અવકાશ દ્વારા અન્ય ચેતા અને/અથવા કાર્યકારી અંગો સાથે સંપર્ક રાખે છે.

ચેતાકોષના બીજા પ્રકારના પ્રવર્ધને શિખાતંતુ (dendrite) કહે છે. તેમાં નિઝલના કણો આવેલા હોવાથી તેમને ચેતાકાયના વિસ્તાર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સામાન્યપણે ચેતાકોષો એક કરતાં વધુ શિખાતંતુઓ ધરાવતા હોય છે. તે ઘણા ટૂંકા અને શાખા-પ્રબંધિત હોય છે. મગજના અનુમસ્તિષ્ક(cerebellum)માં આવેલા પર્કિન્જે-કોષ શિખાતંતુઓનું એવું વિસ્તૃત જાળું (elaborate dendritic network) રચે છે કે દરેક કોષ 20,000 જેટલા ચેતાકોષો સાથે સંપર્કમાં હોય છે અને તે જુદા જુદા કોષોમાંથી આવેલા અનેક સંદેશાને ઝીલી શકે છે.

પૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના ચેતાક્ષોની ફરતે શ્વાનના કોષો નળાકાર પડ રૂપે વીંટળાયેલા જોવા મળે છે. પડોમાં મેદ સંઘરેલો હોવાથી શ્વાનના કોષોના બનેલા આવરણને મજ્જાપડ (myelin sheath) કહે છે. મજ્જાપડ સળંગ હોતાં નથી. શ્વાનના બે કોષો વચ્ચે એક અમજ્જિત (nonmyelinated) ખાંચ હોય છે, જેને રાંવ્યેની ગાંઠ (node of Ranvier) કહે છે. મજ્જાપડ આવેગો માટે અપ્રવેશ્ય હોવાથી આવેગો બાજુએથી છટકી શકતા નથી. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના ચેતાક્ષો સમૂહમાં મજ્જાપડ ધરાવતા હોય છે. કેટલીક ચેતાઓ તો મજ્જાપડ વગરની એટલે કે અમજ્જિત હોય છે. ચેતાક્ષમાંથી આવેગોનું વહન એક જ દિશામાં એટલે કે ચેતાંતોની દિશાએ થતું હોય છે.

ચેતાકોષો ભૌતિક, રાસાયણિક કે માનસિક પરિબળોને અધીન ઉત્તેજન પામતા હોય છે; દાખલા તરીકે, માનવ-ત્વચામાં સ્પર્શ કે દાબ જેવાં ભૌતિક પરિબળો પ્રત્યે સંવેદનશીલ અંગો આવેલાં હોય છે. નેત્રપટલમાં આવેલા સંવેદનશીલ કોષો પ્રકાશનાં કિરણોની અસર હેઠળ ઉત્તેજન પામે છે; જ્યારે જીભ કે ગંધગ્રાહી અંગોમાં આવેલા ચેતાકોષો વિશિષ્ટ રાસાયણિક ઘટકોની અસર હેઠળ સંવેદનશીલ બને છે. આ સંવેદના પારક્રમણ દ્વારા વીજળિક શક્તિમાં ફેરવાય છે. પૃષ્ઠવંશીય પ્રાણીઓમાં આવેગો મગજમાં આવેલાં વિશિષ્ટ સંવેદી-કેન્દ્રો (sensory centres) તરફ વહે છે. તે જ પ્રમાણે મગજમાં ઉદભવેલા આવેગો મગજનો સંદેશ કાર્યકારી અંગોને પહોંચાડે છે. આમ આવેગો ચેતાકોષો દ્વારા શરીરના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગ તરફ વહેતા હોય છે.

વિશ્રાંતિ–વીજવિભવ (resting electric potential) : જીવંત કોષોની બંને સપાટીએ સ્થિર વીજવિભવ જોવા મળે છે. કોષના રસપડની બાહ્ય સપાટીની સરખામણીમાં અંદરની સપાટી તરફ આવેલું વિભવ 60થી 100 ઋણ મિવો. (–mV) હોય છે. માનવકોષની અંદરની સપાટીએ તે આશરે –96 મિવો. જેટલું રહે છે. રસપડની બંને બાજુએ આવેલાં આયનોના વિષમ ફેલાવાને કારણે આ વીજવિભવ ઉદભવે છે. આ વિભવના ઉદભવમાં અને તેને જાળવી રાખવામાં રસપડ અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. તે K⁺ કે Cl^– આયનોની સરખામણીમાં Na⁺ આયન માટે અલ્પ પ્રવેશ્ય (less permeable) હોય છે. પરિણામે પ્રમાણમાં વધારે ઋણ આયનો રસપડની અંદરની સપાટીએ ફેલાયેલાં હોવાથી અંદરની સપાટીએ વિભવ ઋણ-અવસ્થા પ્રાપ્ત કરે છે. વિશ્રાંતિ-વીજવિભવ એક સક્રિય ઘટના છે અને તેને જાળવી રાખવા માટે કાર્યશક્તિ અગત્યની છે.

ક્રિયાત્મક વીજવિભવ (active electric potential) : દેહધાર્મિક પ્રક્રિયાને અધીન ઉદભવતું ક્રિયાત્મક વિભવ રસપડમાંથી થતી Na+ આયનની પારગમ્યતા પર આધારિત હોય છે. પ્રક્રિયા દરમિયાન Na⁺ ક્ષણિક (transient) પારગમ્યતા ઝડપથી વધવાથી તેની અસર હેઠળ અંદરની સપાટીએ આવેલી ઋણાત્મકતા ઘટે છે. ઘટાડો શૂન્યને વટાવીને +50 મિવો. સુધી પહોંચી શકે છે. જોકે 1-2 મિસે. (milli seconds)ની અંદર સોડિયમ આયનની અલ્પ-પ્રવેશ્યતા પૂર્વવત્ બને છે, Na⁺નાં આયનો બહાર ફેંકાય છે અને વિશ્રાંતિ-વીજવિભવ પૂર્વવત્ મૂલ્ય (–96 મિવો.) ધારણ કરે છે.

ક્રિયાત્મક વીજવિભવનો ઉદભવ (આવેગની ઉત્પત્તિ) : વિશ્રાંતિ-વીજવિભવને સ્થિર રાખવા માટે કાર્યશક્તિ અગત્યની હોય છે. કાર્યશક્તિની અસર હેઠળ રસપડ Na⁺ પરમાણુઓ માટે અપ્રવેશ્ય બને છે. સંવેદનગ્રાહી અંગ ઉત્તેજના પામે તો ક્ષણ માટે Na⁺ની અપ્રવેશ્યતા માટે કારણભૂત પર્મિએઝ ઉત્સેચક નિષ્ક્રિય બને છે અને Na⁺નાં આયનો રસપડમાંથી કોષની અંદર ઝડપથી પ્રવેશે છે. પરિણામે વીજવિભવની ઋણાત્મકતામાં ઘટાડો થવા માંડે છે. આ ઘટાડો ક્રાંતિક (critical) અવસ્થાએ પહોંચતાં કોષમાં ક્રિયાત્મક વીજવિભવ નિર્માણ થાય છે અને આવેગો ઉદભવે છે. આવેગોની ઉત્પત્તિ હંમેશાં શિખાતંતુઓના અગ્ર છેડે થઈને ચેતાકાય દ્વારા ચેતાક્ષમાં પ્રવેશે છે.

ચેતાતંતુઓ (nerve fibres) ચેતાક્ષોના બનેલા હોય છે અને તે આવેગ રૂપે સંદેશાને કેન્દ્રવર્તી ચેતાતંત્રમાંથી કાર્યકારી અંગો તરફ અથવા સંવેદનગ્રાહી અંગોમાંથી મેળવેલ માહિતીને કેન્દ્રવર્તી ચેતાતંત્રને પહોંચાડે છે. ચેતાક્ષોની ફરતે આવેલ મજ્જાપડ વીજરોધક (insulator) હોવાથી આવેગો રસપડમાંથી બહાર છટકી શકતા નથી. જોકે રાંવ્યેની ગાંઠ અમજ્જિત હોવાથી ત્યાં Na⁺ અને K⁺ આયનોની આપ-લે સાધ્ય બને છે. આમ આવેગો એક ગાંઠમાંથી બીજી ગાંઠ તરફ કૂદીને જતા હોય છે. અમજ્જિત ચેતાતંતુઓમાંથી આવેગોનું વહન ઘણું ધીમું હોય છે અને વહનની ગતિ સેકંડદીઠ માત્ર 0.6 મીટરથી 2 મીટર જેટલી હોય છે. મજ્જાપડ પાતળું હોય તેવા ચેતાક્ષોમાં આ ગતિ સેકંડે 3થી 15 મીટર જેટલી હોઈ શકે છે. ઉચ્ચ કક્ષાનાં પ્રાણીના ચેતાક્ષોમાં મજ્જાપડ સારી રીતે વિકાસ પામેલું હોય છે અને આવેગના વહનની ગતિ સેકંડે 120 મીટર જેટલી ઝડપી હોઈ શકે છે.

અંતર્ગ્રથની આવેગ સંચાર (synaptic transmission of the impulse) : અંતર્ગ્રથનમાં સંદેશવાહક (transmitter) અણુઓ આવેલા હોય છે તે પ્ર-અંતર્ગ્રથન (presynaptic) કોષોમાંથી વહેતા સંદેશાઓને ઝીલી પશ્ચ-અંતર્ગ્રથન (postsynaptic) કોષોને પહોંચાડે છે. આ અણુઓ ઉત્તેજકો (excitatory) તરીકે ઓળખાય છે. જોકે કેટલાક સંદેશવાહકો અવરોધકો (inhibitors) તરીકે કાર્ય કરતા હોય છે. તે સંદેશાના વહનને અવરોધે છે. અગત્યના ઉત્તેજક સંદેશવાહકોમાં ACh(ઍસિટાઇલ કોલીન)નો સમાવેશ થાય છે. તે કોલીન અને એસિટેટ નામથી ઓળખાતાં બે પૂર્વદ્રવ્યો(precursors)-ના સંયોજનથી બને છે. આ પૂર્વદ્રવ્યો ચેતાંતો પાસે આવેલી પુટિકાઓમાં સંઘરેલાં હોય છે. કોલીન આહારી દ્રવ્ય છે જ્યારે એસિટેટ ચયાપચયી દ્રવ્ય છે. આવેગોની અસર હેઠળ આ પૂર્વદ્રવ્યો પુટિકાઓમાંથી બહાર આવતાં તેમનું સંયોજન AChમાં થાય છે.

ACh સંદેશવાહક અંતર્ગ્રથનમાંથી ઝડપથી પસાર થઈ પશ્ચ-અંતર્ગ્રથન કોષના રસપડ પાસે આવેલા ગ્રાહી-અણુઓ (receptor molecules) સાથે સંપર્કમાં આવતાં વીજવિભવ નિર્માણ થાય છે. આ વિભવ EPSP (excitatory post-synaptic potential) તરીકે ઓળખાય છે. દરમિયાન AChE (ઍસિટાઇલ કોલીન એસ્ટરેઝ) ઉત્સેચક AChનું વિઘટન કરી તેનું પૂર્વદ્રવ્યોમાં રૂપાંતર કરે છે, જે પુટિકાઓમાં પુન:પ્રવેશે છે. EPSPની અસર હેઠળ વીજવિભવની ઋણાત્મકતામાં સહેજ ઘટાડો થાય છે. આ ઘટાડો ક્રાંતિક અવસ્થાએ પહોંચવાથી આવેગ નિર્માણ થાય છે. સમયને અધીન પૂરતા પ્રમાણમાં વિભવો એકત્ર થવાથી જો આવેગ ઉત્પન્ન થાય તો તેવી અસરને સામયિક (temporal) અસર કહે છે. જો એકીસાથે જુદા જુદા કોષોમાંથી આવેલ ઉત્તેજકોની અસર હેઠળ આવેગ ઉત્પન્ન થાય તો તેને સંકલન (summation) અસર કહે છે.

અવરોધકી (inhibitory) વાહકને લીધે વીજસ્થિતિમાનની ઋણાત્મકતામાં વધારો થાય છે. આ વિભવ IPSP (inhibitory post-synaptic potential) તરીકે ઓળખાય છે. આવેગનિર્માણમાં EPSP અને IPSP બંનેની અસર પ્રભાવક હોય છે.

મ. શિ. દૂબળે