ચેતા-આવેગ (nerve impulse)

ચેતા-આવેગ (nerve impulse) : ચેતાતંતુ(જ્ઞાનતંતુ)ના એક છેડે પ્રાપ્ત થયેલી ઉત્તેજનાને તેના બીજા છેડે પહોંચાડતો તરંગ. મગજમાંના કે અન્ય ચેતાકેન્દ્રોમાંના સંદેશાને સ્નાયુઓ કે ગ્રંથિ સુધી લઈ જતા તથા ચામડી અને અન્ય ઇન્દ્રિયો દ્વારા મેળવાતી સંવેદનાઓ(sensations)ને મગજ સુધી લઈ જવા માટે ચેતાઓમાં આવેગ (impulse) ઉત્પન્ન થાય છે. યાંત્રિક, ગરમીજન્ય, રાસાયણિક કે વીજળિક ઉત્તેજના(stimulus)ના કારણે ચેતાતંતુ ઉત્તેજિત થાય છે. તેના આ ગુણધર્મને ઉત્તેજનક્ષમતા (excitability) કહે છે. પ્રાયોગિક અભ્યાસોમાં વીજળિક ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ કરાય છે. ચેતાતંતુ જ્યારે ઉત્તેજિત થાય ત્યારે તેની સપાટી પરનો વીજભાર (electrical charge) બદલાય છે અને તે થવાની પ્રક્રિયાને ક્રિયાવિભવ (action potential) કહે છે. ચેતાતંતુની સપાટી પરના અડોઅડના વિસ્તારોમાં ક્રમશ: વીજભાર બદલાતો રહે છે અને આમ એક સ્થળે ઉદભવેલી ઉત્તેજના ચેતાતંતુમાં વહે છે. ચેતાતંતુમાં આ રીતે સંવેદના ફેલાય છે અને તેના તરંગને ચેતા-આવેગ કહે છે. કોઈ એક ચેતા(nerve)માં અનેક ચેતાતંતુઓ હોય છે, માટે તેમાંના વિવિધ ચેતાતંતુઓમાં જ્યારે ક્રિયાવિભવ ઉદભવે ત્યારે તેની સંયુક્ત નોંધને સંયુક્ત ક્રિયાવિભવ (compound action potential) કહે છે. જુદા જુદા પ્રકારના ચેતાતંતુઓમાં જુદા જુદા પ્રકારનો ક્રિયાવિભવ જોવા મળે છે; દા. ત., માયેલિનવાળા ચેતાતંતુઓ અને માયેલિન વગરના ચેતાતંતુઓ. માયેલિન વગરના ચેતાતંતુઓની સપાટી પરનાં પાસપાસેનાં બિન્દુઓ વચ્ચે વીજભારની આપ-લે થાય છે અને તેથી આવેગનો તરંગ વહે છે. પરંતુ માયેલિનવાળા ચેતાતંતુઓમાં માયેલિન અવાહક છે માટે બે માયેલિનના આવરણ વચ્ચેના ખાંચાથી બીજા માયેલિન વગરના ખાંચા સુધી કૂદતા-તરંગ (saltatory current) રૂપે આવેગ વહે છે તે વધુ ઝડપી હોય છે.

ચેતા-આવેગના વહનની ક્ષમતાને ચેતાઓની વહનક્ષમતા (conductivity) કહે છે. સામાન્ય રીતે ચેતાતંતુમાં આવેગ બંને દિશામાં વહી શકે છે; પરંતુ મોટે ભાગે તેનું વહન એક દિશામાં જ થાય છે. ચાલકચેતાઓ(motor nerves)માં તે સ્નાયુ તરફ અને સંવેદના-ચેતાઓ(sensory nerves)માં તે ચેતાકેન્દ્ર તરફ હોય છે. બે ચેતાતંતુઓ જ્યાં મળે ત્યાં ચેતા-ગ્રથન અથવા અંતર્ગ્રથન (nerve synapse) રચાય છે અને તેમાં વીજળિક આવેગ રાસાયણિક આવેગમાં પરિવર્તિત થાય છે. રાસાયણિક આવેગ એક જ દિશામાં વહે છે. તેનાથી ઉદભવતી સંવેદનાને સ્વીકારતા ચેતાતંતુમાં તે ફરીથી વીજળિક આવેગ થઈને આગળ વધે છે. આમ ચેતાગ્રથનમાંના એકમાર્ગી વહનને કારણે ચેતા-આવેગો એક જ દિશામાં આગળ વધે છે.

આવેગ–વહન પર અસર કરતાં પરિબળો : સામાન્ય રીતે ચેતા-આવેગના વહનનો વેગ એકસરખો રહે છે અને તે ચેતાતંતુના વ્યાસ પર આધારિત છે. જાડા ચેતાતંતુઓમાં વહનવેગ વધુ ઝડપી હોય છે. તે જ રીતે માયેલિનના આવરણ અને સ્થાનિક તાપમાનની પણ તેના ઉપર અસર પડે છે. 37° સે.ના તાપમાને તે સૌથી વધુ હોય છે. કોઈ એક ચેતાને એક સ્થળે વીજળીના તરંગથી ઉત્તેજિત કરીને બીજા સ્થળે તેનો સંયુક્ત ક્રિયાવિભવ નોંધવામાં આવે તો નીચેના સૂત્ર વડે ચેતા-આવેગનો વહનવેગ માપી શકાય છે :

ચેતાવહનવેગ (nerve conduction velocity) અને ચેતાના વ્યાસનો ગુણોત્તર પ્રમાણ ગણી કાઢવામાં આવેલો છે. માયેલિનવાળા ચેતાતંતુમાં તે સામાન્ય સંજોગોમાં 6 હોય છે અને તેના એકમને હર્શ ઘટક (Hursh factor) કહે છે. કોઈ પણ ચેતાનો વ્યાસ ખબર હોય તો તેને 6 વડે ગુણવાથી તેનો સામાન્ય વહનવેગ ગણી શકાય છે અને તેવી જ રીતે વહનવેગ શોધી કાઢેલો હોય તો તેના પરથી તે ચેતાનો વ્યાસ ગણી શકાય છે. માણસમાં સામાન્ય રીતે ચેતાવહનવેગ 60થી 120 મી./સેકન્ડ હોય છે. માયેલિન વગરના ચેતાતંતુઓમાં વહનવેગ ઓછો હોય છે અને તે તેમના વ્યાસ(એકમ : માઇક્રોન)ના વર્ગમૂળ જેટલો હોય છે.

ચેતાઓનાં આવેગવહનવેગ અને આવેગવહનક્ષમતા પર વિવિધ પરિબળો અસર કરે છે. ચેતાનો વ્યાસ, સ્થાનિક તાપમાન તથા ચેતા પરના માયેલિનના આવરણ ઉપરાંત અન્ય પરિબળો પણ અસરકર્તા છે; જેમ કે, ચેતા પરનું યાંત્રિક દબાણ, ચેતાને મળતા લોહીના પુરવઠામાં ઘટાડો, અંગારવાયુ તથા ઈથર, ક્લૉરોફૉર્મ, આલ્કોહૉલ જેવાં ઔષધો ચેતાઓનાં વહનવેગ અને વહનક્ષમતા ઘટાડે છે. સ્થાનિક પરિસ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન અને કૅલ્શિયમનાં આયનોનું પ્રમાણ વધે ત્યારે ચેતાઓની વહનક્ષમતા ઘટે છે અને જો તેમનું પ્રમાણ ઘટે તો તેમની વહનક્ષમતા વધે છે. પોટૅશિયમ, સોડિયમ તથા મૅગ્નેશિયમની તેનાથી ઊંધી અસર થાય છે. પોટૅશિયમ કરતાં સોડિયમ અને મૅગ્નેશિયમનાં આયનો ઓછાં અસરકારક છે. પોટૅશિયમનાં આયનોને ચેતા-ઉત્તેજકો (neuro-excitatory) અને કૅલ્શિયમનાં આયનોને ચેતા-શામકો (neuro-sedative) કહે છે.

ચેતા–આવેગના કેટલાક ગુણધર્મો : ચેતા-આવેગો અંગે વહનક્ષમતા અને વહનવેગ ઉપરાંત કેટલાક બીજા ગુણધર્મોની જાણકારી ઉપયોગી છે : (અ) સર્વ-અથવા-શૂન્યનો નિયમ (all-or-none law) – કોઈ નિશ્ચિત સપાટીથી નીચેની ઉત્તેજનાઓ ચેતા-આવેગ સર્જી શકતી નથી અને તેનાથી વધુ તીવ્રતાવાળી ઉત્તેજનાથી ચેતા-આવેગની તીવ્રતા વધતી નથી. આમ ઉત્તેજના કાં તો ચેતા-આવેગ સર્જી શકે છે અથવા તેમ નથી કરી શકતી. આને સર્વ-અથવા-શૂન્યનો નિયમ કહે છે. (આ) ચેતાતંતુમાં ક્રિયાવિભવ ઉદભવે કે તેમાં આવેગનું વહન થતું હોય ત્યારે તથા તે પૂર્ણ થાય ત્યાર પછીનો થોડો સમય ચેતાતંતુની બહાર દીવાલમાં આયનોનું પ્રસરણ થાય છે. આ સમયગાળામાં કોઈ નવી ઉત્તેજના આવે તો તે ચેતાતંતુને ઉત્તેજિત કરી શકતી નથી. આ સમયગાળાને ઉત્તેજનક્ષમતા વગરનો સમયગાળો (અવજ્ઞાકાળ, refractory period) કહે છે. (ઇ) ચેતાતંતુ પર બે અપૂરતી ઉત્તેજનાઓ આવે તો તેમની બંનેની ભેગી સંયુક્ત ઉત્તેજનાને ચેતાતંતુ સ્વીકારે છે, તેને ઉત્તેજનાઓનું ઉમેરણ (summation) કહે છે. (ઈ) સતત આવતો ઉત્તેજનાનો તરંગ ચેતાતંતુને ઉત્તેજિત કરતો નથી; પરંતુ તેમાંની ઝડપી વધઘટ કે તેની શરૂઆત કે અંત ચેતાતંતુને ઉત્તેજે છે. ચેતાઓના આ ગુણધર્મને સમભવન (adaptation) કહે છે. (ઉ) ધીમે ધીમે ઉદભવતી તીવ્ર ઉત્તેજના પણ ચેતાતંતુમાં આવેગ ઉત્પન્ન કરી શકતી નથી. તેને અનુકૂલન (accomodation) કહે છે. (ઊ) વારંવાર ઉત્તેજનાઓ આવે તોય ચેતાતંતુ થાકતો નથી અને તે તેના આવેગનું સર્જન કરે છે. તેના આ ગુણધર્મને અથાકતા (indefatiguability) કહે છે.

ચેતાતંતુઓમાં ઉદભવતા આવેગોના વહનવેગનું માપન વિવિધ પ્રકારના ચેતાઓ અને સ્નાયુઓના રોગોના નિદાન માટે ઉપયોગી માહિતી આપે છે. તેથી તબીબી નિદાન-ક્ષેત્રે તેમનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.

શિલીન નં. શુક્લ