الحبل العصبي البطني

تشريح حشرة ، مع الدماغ (#5) باللون الأخضر الفيروزي والحبل العصبي البطني (#19) باللون الأزرق الداكن .
على اليسار، رسم تخطيطي للجهاز العصبي المركزي لذبابة الفاكهة، بما في ذلك الدماغ والحبل العصبي البطني . على اليمين، مقطع عرضي للحبل العصبي البطني، يوضح المدخلات الحسية والمخرجات الحركية . مقتبس بإذن من [ 1 ] .

الحبل العصبي البطني (VNC) هو بنية رئيسية في الجهاز العصبي المركزي لدى اللافقاريات التي تمتلكه. وكما هو الحال مع جميع الحبال العصبية ، فهو يُعادل وظيفيًا الحبل الشوكي لدى الفقاريات . [ 2 ] يُنسق الحبل العصبي البطني الإشارات العصبية من الدماغ إلى الجسم وبالعكس، مُدمجًا المدخلات الحسية والمخرجات الحركية. [ 1 ] ولأن المفصليات تمتلك جهازًا دوريًا مفتوحًا ، فإن الحشرات المقطوعة الرأس لا تزال قادرة على المشي والتنظيف والتزاوج، مما يُوضح أن دارة الحبل العصبي البطني كافية لأداء برامج حركية معقدة دون الحاجة إلى مدخلات من الدماغ. [ 3 ]

تطورت الحبال العصبية عدة مرات بين ثنائيات التناظر . وانتهى المطاف بالحبليات (التي تشمل الفقاريات) بحبل عصبي ظهري. وانتهى المطاف بالمفصليات الشاملة بحبل عصبي بطني واحد. وتشمل المجموعات الأخرى التي تمتلك حبالًا عصبية بطنية: نصف الحبليات (حبل عصبي بطني واحد، وحبل عصبي ظهري واحد)، والديدان الأسطوانية (حبل عصبي بطني واحد، وحبل عصبي ظهري واحد، وستة حبال عصبية صغيرة)، والروتيفيرا ( حبلان عصبيان بطنيان، وحبلان عصبيان صغيران)، والديدان المفلطحة (حبلان عصبيان بطنيان)، والديدان الشريطية (حبلان عصبيان بطنيان، وحبل عصبي ظهري صغير واحد)، والذراعيات (حبلان أو ثلاثة حبال عصبية بطنية)، والديدان الحلقية (حبل أو حبلان عصبيان بطنيان). أما الزيناكويلومورفا فتُظهر وضعًا أكثر تعقيدًا. [ 4 ]

وظيفة

على غرار الحبل الشوكي للفقاريات، تتمثل وظيفة الحبل العصبي البطني في دمج ونقل الإشارات العصبية. يحتوي هذا الحبل على عصبونات صاعدة ونازلة تنقل المعلومات من وإلى الدماغ، وعصبونات حركية ومولدات أنماطها المركزية التي تمتد إلى الجسم وتتشابك مع العضلات، ومحاور عصبية من عصبونات حسية تستقبل المعلومات من الجسم والبيئة، وعصبونات بينية تُنسق دوائر جميع هذه العصبونات. [ 3 ] بالإضافة إلى العصبونات الشوكية التي تنقل كمونات الفعل ، تُنقل بعض المعلومات العصبية عبر عصبونات بينية غير شوكية . تقوم هذه العصبونات البينية بتصفية وتضخيم ودمج الإشارات العصبية الداخلية والخارجية لتوجيه الحركة والسلوك والتحكم فيهما. [ 5 ]

مفصليات الأرجل

بناء

يمتد الحبل العصبي البطني على طول المستوى البطني (البطن، وليس الظهر) للكائن الحي. وهو يتكون من نسيج عصبي ويتصل بالدماغ.

تتنظم الخلايا العصبية في الحبل العصبي البطني في وحدات عصبية تعالج الإشارات لكل جزء من أجزاء الجسم. [ 6 ]  تتحكم الوحدات العصبية الأمامية في الأجزاء الأمامية من الجسم، مثل الأطراف الأمامية، بينما تتحكم الوحدات العصبية الخلفية في الأجزاء الخلفية، مثل الأطراف الخلفية. وترتبط الوحدات العصبية طوليًا، من الأمام إلى الخلف، بواسطة حزم عصبية ليفية تُسمى الوصلات. وترتبط أزواج أنصاف الأجزاء، التي تُقابل الجانبين الأيمن والأيسر من الحبل العصبي البطني، أفقيًا بواسطة حزم ليفية تُسمى الوصلات. [ 6 ] [ 7 ]

الاتصال العصبي

بالنسبة لذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوجاستر )، أُعيد بناء مخطط الاتصال العصبي للحبل العصبي البطني (واتصالاته بالدماغ) وصولاً إلى مستوى الخلايا العصبية الفردية والتشابكات العصبية، وذلك لكل من ذكور [ 8 ] وإناث [ 9 ] . انظر مخطط اتصال ذبابة الفاكهة .

تطوير

يتطور الحبل العصبي البطني للحشرات وفقًا لبنية جسمية تعتمد على مجموعة قطاعية من 30 خلية عصبية زوجية وخلية عصبية مفردة . [ 10 ] يمكن تحديد الخلية العصبية بشكل فريد بناءً على موقعها في المجموعة، ونمط التعبير الجزيئي الخاص بها، ومجموعة الخلايا العصبية المبكرة التي تنتجها. [ 11 ] [ 12 ] تُنتج كل خلية عصبية نصفين من السلالات: نصف سلالة "أ" يتميز بإشارات Notch النشطة ، ونصف سلالة "ب" يتميز بغياب إشارات Notch النشطة. [ 13 ] تشير الأبحاث التي أُجريت على ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster) إلى أن جميع الخلايا العصبية في نصف سلالة معينة تُفرز نفس الناقل العصبي الأساسي . [ 14 ]

إن Engrailed هو عامل نسخ يساعد في تنظيم جين frazzled لفصل الخلايا العصبية الجذعية أثناء التطور الجنيني. يُعد فصل الخلايا العصبية الجذعية ضروريًا لتكوين وتطور الحبل العصبي البطني. [ 15 ]

تطور

تُعدّ الحبال العصبية البطنية من أكثر الأجزاء دراسةً في عالم الحشرات ، إذ وُصفت في أكثر من 300 نوع تغطي جميع الرتب الرئيسية، وتتميز بتنوعها المورفولوجي الملحوظ. تمتلك العديد من الحشرات حبلًا عصبيًا بطنيًا يشبه السلم، ويتكون من عُقد عصبية قطعية منفصلة فيزيائيًا . في المقابل، في ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا) ، تكون القطع العصبية الصدرية والبطنية متصلة، ويُعتبر الحبل العصبي البطني بأكمله عُقدة عصبية واحدة. [ 7 ] نادرًا ما يُلاحظ التركيب السلفي المشترك المفترض؛ فبدلًا من ذلك، تُظهر الحبال العصبية البطنية لمعظم الحشرات تعديلات واسعة النطاق، فضلًا عن التقارب . تشمل هذه التعديلات تحولات في مواقع القطع العصبية ، واندماجها لتشكيل عُقد عصبية مركبة، وربما انفصالها للعودة إلى عُقد عصبية فردية. [ 6 ] في الكائنات الحية ذات القطع العصبية المندمجة، تبقى الوصلات موجودة، ولكنها تكون قصيرة جدًا. [ 6 ]

مجموعات أخرى

في الدودة الصغيرة من نوع Meara stichopi ، التي تنتمي إلى رتبة Xenacoelemorpha، يوجد زوج من الحبال العصبية الظهرية بدلاً من ذلك. [ 4 ]

نظراً لتطور الحبال العصبية بشكل منفصل، فإن آليات نموها وأنواع خلاياها العصبية وخصائصها الأخرى تختلف أيضاً. ورغم أن الحبال العصبية في الديدان الحلقية، ومفصليات الأرجل، والفقاريات معروفة بارتباطها بمجموعة متماثلة من جينات تحديد النمط الظهري البطني ، فإن إدراج شعب حيوانية رئيسية أخرى يُظهر أنه بدلاً من وراثة جميعها من سلف مشترك يستخدم هذه الجينات على هذا النحو، فقد اكتشفت هذه المجموعات الأدوات الجينية بشكل مستقل. [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. توثيل ، جيه سي، وويلسون ، آر آي (أكتوبر 2016). "الإحساس الميكانيكي والتحكم الحركي التكيفي في الحشرات" . علم الأحياء الحالي . 26 (20): R1022– R1038. رمز Bibcode : 2016CBio...26R1022T . doi : 10.1016/j.cub.2016.06.070 . PMC 5120761. PMID 27780045 .  
  2. هيكمان سي، روبرتس إل، كين إس، لارسون إيه، آيزنهاور دي (2007). تنوع الحيوانات ( الطبعة الرابعة). نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN  978-0-07-252844-2.
  3. 1 2 فينكاتاسوبرامانيان إل، مان آر إس (يونيو 2019). "تطور وتكوين الحبل العصبي البطني في ذبابة الفاكهة البالغة" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 56 : 135-143 . doi : 10.1016/j.conb.2019.01.013 . PMC 6551290. PMID 30826502 .  
  4. 1 2 3 Martín-Durán JM, Pang K, Børve A, Lê HS, Furu A, Cannon JT, Jondelius U, Hejnol A (يناير 2018). "التطور المتقارب للحبال العصبية الثنائية" . طبيعة . 553 (7686): 45– 50. بيب كود : 2018Natur.553...45M . دوى : 10.1038 / طبيعة 25030 . بمك 5756474 . بميد 29236686 .  
  5. أغراوال إس، ديكنسون إي إس، سوستار إيه، غورونغ بي، شيبرد دي، ترومان جيه دبليو، توثيل جيه سي (ديسمبر 2020). كالابريس آر إل، ماردر إي، فوجيوارا تي (محررون). " المعالجة المركزية للإحساس العميق في أرجل ذبابة الفاكهة " . eLife . 9 e60299. doi : 10.7554/eLife.60299 . PMC 7752136. PMID 33263281 .  
  6. 1 2 3 4 نيفن جيه إي، غراهام سي إم، بوروز إم (2008). "تنوع وتطور الحبل العصبي البطني للحشرات". المراجعة السنوية لعلم الحشرات . 53 (1): 253-271 . doi : 10.1146/annurev.ento.52.110405.091322 . PMID 17803455 . 
  7. 1 2 كورت ر، ناميكي س، أرمسترونغ جيه دي، بورنر جيه، كارد جي، كوستا إم، وآخرون . (سبتمبر 2020). "تسمية منهجية للحبل العصبي البطني في ذبابة الفاكهة" . نيرون . 107 ( 6): 1071-1079.e2. doi : 10.1016/j.neuron.2020.08.005 . PMC 7611823. PMID 32931755 .   
  8. بيرغ، ستيوارت؛ وآخرون (2025). "الازدواج الجنسي في الشبكة العصبية الكاملة للجهاز العصبي المركزي لذكور ذبابة الفاكهة". bioRxiv 10.1101/2025.10.09.680999 .  
  9. بيتس، ألكسندر شاكيل؛ وآخرون (2025). "دوائر التحكم الموزعة عبر شبكة الاتصال بين الدماغ والحبل الشوكي". bioRxiv 10.1101/2025.07.31.667571 .  
  10. توماس جيه بي، باستياني إم جيه، بيت إم، غودمان سي إس (1984). "من الجراد إلى ذبابة الفاكهة: خطة مشتركة للتطور العصبي". مجلة نيتشر . 310 (5974): 203-207 . Bibcode : 1984Natur.310..203T . doi : 10.1038/310203a0 . PMID 6462206. S2CID 4321262 .  
  11. هاريس آر إم، فايفر بي دي، روبين جي إم، ترومان جي دبليو (يوليو 2015). " توفر أنصاف سلالات الخلايا العصبية المخطط الوظيفي للجهاز العصبي البطني في ذبابة الفاكهة" . eLife . 4 e04493. doi : 10.7554/eLife.04493 . PMC 4525104. PMID 26193122 .  
  12. برودوس ج، دو سي كيو (ديسمبر 1995). "تطور هوية الخلايا العصبية الجذعية: تعبير جيني seven-up وprospero يكشف عن مصائر متماثلة ومتباينة للخلايا العصبية الجذعية في ذبابة الفاكهة والديدان القردية". التطور . 121 ( 12): 3989-3996 . doi : 10.1242/dev.121.12.3989 . PMID 8575299 . 
  13. ترومان، جيه دبليو، مواتس، دبليو، ألتمان، جيه، مارين، إي سي، ويليامز، دي دبليو (يناير 2010). " دور إشارات نوتش في تحديد أنصاف سلالات الخلايا العصبية الثانوية في ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوجاستر)" . التطور . 137 (1): 53-61 . doi : 10.1242/dev.041749 . PMC 2796924. PMID 20023160 .  
  14. لاسين إتش، تشين إتش إم، لونغ إكس، سينغر آر إتش، لي تي، ترومان جيه دبليو (مارس 2019). " يتم اكتساب هوية الناقل العصبي بطريقة مقيدة بالسلالة في الجهاز العصبي المركزي لذباب الفاكهة " . eLife . 8 e43701. doi : 10.7554/eLife.43701 . PMC 6504232. PMID 30912745 .  
  15. جولي دبليو، موغات بي، ماشات إف (يناير 2007). "يتحكم جين Engrailed في تنظيم الحبل العصبي البطني من خلال تنظيم جين Frazzled" . علم الأحياء النمائي . 301 (2): 542-554 . doi : 10.1016/j.ydbio.2006.10.019 . PMID 17126316 .