तंत्रिकीय नियंत्रण एवं समन्वय | Neural Control and Coordination

तंत्रिकीय नियंत्रण एवं समन्वय | Neural Control and Coordination
न्यूरॉन तंत्रिका आवेग केंद्रीय तंत्रिका तंत्र संवेदी अंग
तंत्रिकीय नियंत्रण एवं समन्वय
(Neural Control and Coordination)
मानव शरीर के अंगों के बीच त्वरित संचार और नियंत्रण के विद्युत-रासायनिक तंत्र का अध्ययन
Brain and Neural Network
शरीर का सुपरकंप्यूटर
एक ऐसी प्रणाली जो पलक झपकते ही हमारे आस-पास की दुनिया को महसूस करती है और प्रतिक्रिया देती है।
प्रस्तावना और मानव तंत्रिका तंत्र (Neural System)
जैसे एक बड़े कारखाने को सुचारू रूप से चलाने के लिए विभिन्न विभागों के बीच समन्वय (Coordination) आवश्यक है, वैसे ही हमारे शरीर के विभिन्न अंगों (जैसे हृदय, फेफड़े, पेशियां) को एक साथ काम करने के लिए समन्वय की आवश्यकता होती है। हमारे शरीर में दो प्रणालियां इस समन्वय का काम करती हैं: तंत्रिका तंत्र (Neural system) जो त्वरित (Fast) और बिंदु-दर-बिंदु (Point-to-point) संचार प्रदान करता है, और अंतःस्रावी तंत्र (Endocrine system) जो हार्मोन के माध्यम से रासायनिक एकीकरण प्रदान करता है।
मानव तंत्रिका तंत्र के भाग
मानव तंत्रिका तंत्र को दो मुख्य भागों में बांटा गया है:
1. केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (Central Nervous System - CNS)
इसमें मस्तिष्क (Brain) और मेरुरज्जु (Spinal cord) शामिल हैं। यह सूचना प्रसंस्करण (Information processing) और नियंत्रण का स्थल है। शरीर के सभी संकेत यहीं आते हैं और यहीं से आदेश (Commands) भेजे जाते हैं।
2. परिधीय तंत्रिका तंत्र (Peripheral Nervous System - PNS)
CNS से निकलने वाली और CNS तक जाने वाली सभी तंत्रिकाओं (Nerves) का जाल PNS बनाता है। PNS की तंत्रिकाएं दो प्रकार की होती हैं:
• संवेदी या अभिवाही (Afferent): जो ऊतकों/अंगों से आवेग (Impulse) को CNS तक ले जाती हैं (जैसे गर्मी महसूस करना)।
• प्रेरक या अपवाही (Efferent): जो CNS से नियामक आदेश ऊतकों/अंगों तक ले जाती हैं (जैसे हाथ हटाना)।
PNS का आगे विभाजन
PNS को दो प्रभागों में बांटा गया है:
• कायिक तंत्रिका तंत्र (Somatic Neural System): जो CNS से कंकाल पेशियों (Skeletal muscles - ऐच्छिक) तक आवेग पहुंचाता है。
• स्वायत्त तंत्रिका तंत्र (Autonomic Neural System - ANS): जो CNS से शरीर के अनैच्छिक अंगों और चिकनी पेशियों (हृदय, आंत) तक आवेग पहुंचाता है। ANS को आगे अनुकंपी (Sympathetic) और परानुकंपी (Parasympathetic) में वर्गीकृत किया गया है (जो अक्सर एक-दूसरे के विपरीत कार्य करते हैं)।
न्यूरॉन (Neuron) और तंत्रिका आवेग (Nerve Impulse)
न्यूरॉन (Neuron) तंत्रिका तंत्र की संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है। यह एक सूक्ष्मदर्शी संरचना है जो तीन प्रमुख भागों से बनी होती है: कोशिका काय (Cell body), द्रुमाक्ष्य (Dendrites) और तंत्रिकाक्ष (Axon)।
कोशिका काय (Cell Body)
इसमें विशिष्ट कोशिकांग और केंद्रक होते हैं। इसमें कुछ दानेदार संरचनाएं पाई जाती हैं जिन्हें निस्सल के कण (Nissl's granules) कहते हैं।
द्रुमाक्ष्य (Dendrites)
ये कोशिका काय से निकलने वाले छोटे, शाखाओं वाले फाइबर हैं। ये संकेतों (Impulses) को कोशिका काय की ओर (Towards cell body) लाते हैं।
तंत्रिकाक्ष (Axon)
यह एक लंबा फाइबर है जो संकेतों को कोशिका काय से दूर (Away from cell body) ले जाता है। इसके अंतिम सिरे शाखाओं में बंटकर सिनेप्टिक नॉब (Synaptic knob) बनाते हैं जिनमें न्यूरोट्रांसमीटर भरे होते हैं।
अक्षतंतु (Axon) अक्सर श्वान कोशिकाओं (Schwann cells) से घिरे होते हैं जो माइलिन आवरण (Myelin sheath) बनाते हैं। जिन जगहों पर माइलिन आवरण नहीं होता, उन्हें रैनवियर के नोड (Nodes of Ranvier) कहते हैं।
तंत्रिका आवेग की उत्पत्ति और संचरण (Generation & Conduction of Nerve Impulse)
1
विश्राम अवस्था (Resting Potential): जब न्यूरॉन कोई संकेत नहीं ले जा रहा होता, तो एक्सॉन झिल्ली सोडियम (Na+) की तुलना में पोटेशियम (K+) के लिए अधिक पारगम्य होती है। अंदर नकारात्मक रूप से चार्ज प्रोटीन भी होते हैं। Na+-K+ पंप (3 Na+ बाहर, 2 K+ अंदर) के कारण, एक्सॉन के बाहर धनात्मक (+) और अंदर ऋणात्मक (-) आवेश होता है। झिल्ली ध्रुवीकृत (Polarised) होती है। इस विभवांतर को विश्राम विभव (Resting potential) कहते हैं।
2
क्रिया विभव (Action Potential): जब कोई उत्तेजना (Stimulus) मिलती है, तो झिल्ली अचानक Na+ के लिए पारगम्य हो जाती है। भारी मात्रा में Na+ अंदर आते हैं, जिससे आवेश उलट जाता है (अंदर धनात्मक, बाहर ऋणात्मक)। इसे विध्रुवण (Depolarisation) कहते हैं। यह विद्युत विभवांतर ही तंत्रिका आवेग (Nerve impulse) है।
3
संचरण (Conduction): यह 'एक्शन पोटेंशियल' एक लहर की तरह पूरे एक्सॉन में आगे बढ़ता है। पीछे का हिस्सा तुरंत K+ को बाहर भेजकर वापस पुनर्ध्रुवीकृत (Repolarised) हो जाता है।
सिनेप्स (Synapse) के माध्यम से संचरण
तंत्रिका आवेग एक न्यूरॉन से दूसरे न्यूरॉन में सिनेप्स (Synapse) के माध्यम से जाता है। यह प्री-सिनेप्टिक न्यूरॉन और पोस्ट-सिनेप्टिक न्यूरॉन की झिल्लियों से बनता है।
विद्युतीय सिनेप्स (Electrical Synapse): झिल्लियां बहुत करीब होती हैं, विद्युत प्रवाह सीधे एक से दूसरे में चला जाता है (बहुत तेज, लेकिन हमारे शरीर में दुर्लभ)।
रासायनिक सिनेप्स (Chemical Synapse): उनके बीच एक द्रव से भरा स्थान (Synaptic cleft) होता है। जब आवेग एक्सॉन टर्मिनल पर पहुंचता है, तो पुटिकाएं (Vesicles) फटकर न्यूरोट्रांसमीटर (Neurotransmitters - जैसे Acetylcholine) छोड़ती हैं। ये रसायन दरार को पार करके अगले न्यूरॉन के रिसेप्टर्स से जुड़ जाते हैं और वहां नया आवेग पैदा करते हैं।
केंद्रीय तंत्रिका तंत्र: मस्तिष्क (The Brain)
मस्तिष्क हमारे शरीर का केंद्रीय सूचना प्रसंस्करण (Information processing) अंग है, जो 'कमांड और नियंत्रण' प्रणाली के रूप में कार्य करता है। यह खोपड़ी (Skull/Cranium) द्वारा अच्छी तरह से सुरक्षित होता है। क्रेनियम के अंदर, मस्तिष्क तीन सुरक्षात्मक परतों (मस्तिष्कावरण / Cranial meninges) से ढका होता है: सबसे बाहरी ड्यूरा मेटर (Dura mater), बहुत पतली मध्य परत एरेकनॉइड (Arachnoid), और मस्तिष्क से चिपकी हुई सबसे भीतरी परत पिया मेटर (Pia mater)।
मस्तिष्क को तीन प्रमुख भागों में विभाजित किया गया है: अग्रमस्तिष्क (Forebrain), मध्यमस्तिष्क (Midbrain), और पश्चमस्तिष्क (Hindbrain)।
1. अग्रमस्तिष्क (Forebrain)
इसमें प्रमस्तिष्क (Cerebrum), थैलेमस और हाइपोथैलेमस शामिल हैं।
• प्रमस्तिष्क (Cerebrum): यह मस्तिष्क का सबसे बड़ा भाग है। यह दो हिस्सों (Cerebral hemispheres) में बंटा होता है, जो तंत्रिका तंतुओं के एक पट्टी कॉर्पस कैलोसम (Corpus callosum) द्वारा जुड़े होते हैं। इसकी बाहरी परत (Cerebral cortex) भूरे रंग (Grey matter) की होती है। यह मोटर नियंत्रण, संवेदी प्रसंस्करण, स्मृति (Memory) और संचार का केंद्र है。
• थैलेमस (Thalamus): यह संवेदी और मोटर संकेतों के लिए मुख्य 'रिले केंद्र' (Coordinating centre) है。
• हाइपोथैलेमस (Hypothalamus): यह शरीर का तापमान (Temperature), भूख (Hunger), प्यास (Thirst) और भावनाओं को नियंत्रित करता है। यह पिट्यूटरी ग्रंथि के हार्मोन को भी नियंत्रित करता है।
(हाइपोथैलेमस और एमिग्डाला/हिप्पोकैम्पस मिलकर लिम्बिक सिस्टम बनाते हैं जो यौन व्यवहार और भावनाओं को नियंत्रित करता है)।
2 & 3. मध्य और पश्चमस्तिष्क
• मध्यमस्तिष्क (Midbrain): यह थैलेमस और पोन्स के बीच स्थित होता है। इसके पृष्ठीय (Dorsal) भाग में 4 गोल उभार होते हैं जिन्हें कॉर्पोरा क्वाड्रिजेमिना (Corpora quadrigemina) कहते हैं (दृष्टि और श्रवण सजगता के लिए)।
• पश्चमस्तिष्क (Hindbrain): इसमें पोन्स, अनुमस्तिष्क (Cerebellum) और मेडुला शामिल हैं。
- अनुमस्तिष्क (Cerebellum): इसकी सतह अत्यधिक मुड़ी हुई (Convoluted) होती है। यह शरीर का संतुलन (Balance) और ऐच्छिक पेशियों का समन्वय करता है (जैसे साइकिल चलाना)।
- मेडुला (Medulla): यह मेरुरज्जु से जुड़ता है। इसमें केंद्र होते हैं जो श्वसन (Respiration), हृदय प्रणाली (Cardiovascular reflexes) और गैस्ट्रिक स्राव को नियंत्रित करते हैं (अनैच्छिक कार्य)।
मध्यमस्तिष्क, पोन्स और मेडुला ओबलोंगाटा मिलकर मस्तिष्क स्तंभ (Brain Stem) बनाते हैं, जो मस्तिष्क और मेरुरज्जु के बीच संबंध बनाता है।
प्रतिवर्ती क्रिया और प्रतिवर्ती चाप (Reflex Action & Reflex Arc)
आपने अनुभव किया होगा कि जब आप अनजाने में किसी गर्म, ठंडी या नुकीली वस्तु को छूते हैं, तो आप तुरंत अपना हाथ पीछे खींच लेते हैं। किसी बाह्य उद्दीपन (Stimulus) के प्रति यह अचानक, अनैच्छिक (Involuntary) और अचेतन (Unconscious) प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती क्रिया (Reflex action) कहलाती है। इसमें मस्तिष्क (Brain) शामिल नहीं होता; निर्णय सीधे मेरुरज्जु (Spinal cord) द्वारा लिया जाता है।
प्रतिवर्ती चाप (Reflex Arc) का मार्ग
जिस मार्ग से प्रतिवर्ती क्रिया का आवेग गुजरता है, उसे प्रतिवर्ती चाप कहते हैं। इसमें कम से कम एक अभिवाही (Afferent) न्यूरॉन और एक अपवाही (Efferent) न्यूरॉन होता है:

1. ग्राही अंग (Receptor): त्वचा में मौजूद जो गर्मी या दर्द को महसूस करता है。
2. संवेदी न्यूरॉन (Afferent/Sensory): यह संकेत को ग्राही अंग से मेरुरज्जु (CNS) तक ले जाता है (Dorsal root के माध्यम से)।
3. इंटर्न्यूरॉन (Interneuron): मेरुरज्जु के भीतर संवेदी और मोटर न्यूरॉन के बीच संबंध बनाता है (कुछ में अनुपस्थित हो सकता है, जैसे Knee-jerk reflex)।
4. प्रेरक न्यूरॉन (Efferent/Motor): यह आदेश को मेरुरज्जु से वापस पेशी तक ले जाता है (Ventral root के माध्यम से)।
5. प्रभावक अंग (Effector): पेशी (Muscle) जो सिकुड़ती है और हाथ को दूर खींच लेती है।
संवेदी अंग: आँख (The Eye)
हमारी एक जोड़ी आंखें खोपड़ी के सॉकेट में स्थित होती हैं जिन्हें ऑर्बिट (Orbits) कहा जाता है। वयस्क मानव नेत्रगोलक (Eyeball) लगभग एक गोलाकार संरचना है। नेत्रगोलक की दीवार तीन परतों (Layers) से बनी होती है:
1
स्क्लेरा (Sclera): सबसे बाहरी परत सघन संयोजी ऊतक से बनी होती है। इसके सामने के पारदर्शी हिस्से को कॉर्निया (Cornea) कहते हैं।
2
कोरोइड (Choroid): मध्य परत। इसमें कई रक्त वाहिकाएं होती हैं और यह नीले रंग की दिखती है। आगे की ओर यह मोटी होकर सिलियरी बॉडी (Ciliary body) बनाती है, जो आगे चलकर एक अपारदर्शी रंगीन संरचना आइरिस (Iris) बनाती है (जो आंखों का रंग तय करती है)। आइरिस के बीच के छिद्र को पुतली (Pupil) कहते हैं, जो प्रकाश की मात्रा को नियंत्रित करती है।
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रेटिना (Retina): यह सबसे भीतरी परत है और इसमें प्रकाशग्राही कोशिकाएं (Photoreceptor cells) होती हैं - रॉड (Rods) और कोन (Cones)। रॉड (Rod) मंद प्रकाश (गोधूलि / Scotopic vision) देखने के लिए जिम्मेदार हैं (इनमें रोडोप्सिन/विटामिन A होता है)। कोन (Cone) दिन के प्रकाश (Photopic) और रंग (Colour) देखने के लिए जिम्मेदार हैं (लाल, हरे और नीले रंग के कोन)।
लेंस और दृष्टि की क्रियाविधि (Mechanism of Vision)
नेत्रगोलक के भीतर एक पारदर्शी लेंस (Lens) होता है, जो लिगामेंट्स द्वारा सिलियरी बॉडी से जुड़ा होता है।
जिस बिंदु पर ऑप्टिक तंत्रिका (Optic nerve) आंख से बाहर निकलती है, वहां कोई रॉड या कोन नहीं होते, इसलिए वहां दृष्टि संभव नहीं है। इसे अंध बिंदु (Blind spot) कहते हैं। अंध बिंदु के ठीक बगल में एक पीला धब्बा होता है जिसे मैक्युला ल्यूटिया (Macula lutea) कहते हैं, जिसके केंद्र में एक गर्त (Fovea) होता है (यहाँ केवल कोन होते हैं और दृष्टि सबसे तेज (Sharpest vision) होती है)।
क्रियाविधि:
कॉर्निया और लेंस प्रकाश की किरणों को रेटिना पर केंद्रित करते हैं। प्रकाश के कारण फोटोपिगमेंट्स (Retinal और Opsin) अलग हो जाते हैं, जिससे झिल्ली की पारगम्यता (Permeability) बदल जाती है। इससे एक्शन पोटेंशियल (आवेग) उत्पन्न होता है, जिसे ऑप्टिक तंत्रिका द्वारा मस्तिष्क के विजुअल कॉर्टेक्स में भेजा जाता है, जहाँ छवि (Image) को पहचाना जाता है।
संवेदी अंग: कान (The Ear)
कान के दो मुख्य संवेदी कार्य हैं: सुनना (Hearing) और शरीर का संतुलन (Balance/Posture) बनाए रखना। शारीरिक रूप से कान को तीन प्रमुख भागों में विभाजित किया जा सकता है: बाहरी कान, मध्य कान और भीतरी कान।
बाहरी कान (Outer Ear)
इसमें पिन्ना (Pinna) और बाहरी श्रवण नलिका (External auditory meatus) शामिल हैं। पिन्ना हवा में ध्वनि तरंगों को इकट्ठा करता है। नलिका अंदर की ओर कान के पर्दे (Tympanic membrane / Eardrum) तक जाती है।
मध्य कान (Middle Ear)
इसमें 3 छोटी हड्डियां (Ear ossicles) होती हैं: मैलीयस (Malleus - हथौड़ा), इंकस (Incus - निहाई), और स्टेप्स (Stapes - रकाब)। ये ध्वनि तरंगों की क्षमता (Efficiency) को बढ़ाती हैं। स्टेप्स भीतरी कान की ओवल विंडो (Oval window) से जुड़ी होती है। एक यूस्टेशियन ट्यूब (Eustachian tube) मध्य कान को ग्रसनी (Pharynx) से जोड़ती है, जो कान के पर्दे के दोनों ओर दबाव को बराबर रखती है।
भीतरी कान (Inner Ear)
भीतरी कान के तरल पदार्थ से भरे भाग को भूलभुलैया (Labyrinth) कहा जाता है। इसके कुंडलित (Coiled) भाग को कॉक्लिया (Cochlea) कहते हैं। कॉक्लिया के अंदर की बेसिलर झिल्ली पर ऑर्गन ऑफ कॉर्टी (Organ of Corti) स्थित होता है। इसमें हेयर कोशिकाएं (Hair cells) होती हैं जो श्रवण रिसेप्टर्स (Hearing receptors) के रूप में कार्य करती हैं।
शरीर का संतुलन (Vestibular Apparatus)
सुनने के अलावा, भीतरी कान में कॉक्लिया के ऊपर एक जटिल प्रणाली होती है जिसे वेस्टिबुलर उपकरण (Vestibular apparatus) कहते हैं। यह तीन अर्धवृत्ताकार नलिकाओं (Semicircular canals) और ओटोलिथ अंग (मैक्युला) से बना होता है। यह प्रणाली गुरुत्वाकर्षण (Gravity) और सिर के घूमने (Rotation) के प्रति संवेदनशील होती है और शरीर का संतुलन (Balance and Posture) बनाए रखने के लिए जिम्मेदार है।
सुनने की क्रियाविधि: ध्वनि तरंगें कान के पर्दे को कंपाती हैं। हड्डियां (Ossicles) इन कंपनों को भीतरी कान (Cochlea) के ओवल विंडो तक बढ़ाती हैं। वहां ये कंपन द्रव (Endolymph) में लहरें पैदा करते हैं। ये लहरें बेसिलर झिल्ली को हिलाती हैं, जिससे 'ऑर्गन ऑफ कॉर्टी' की हेयर कोशिकाएं मुड़ जाती हैं। इससे तंत्रिका आवेग उत्पन्न होता है जो ऑडिटरी नर्व (Auditory nerve) के माध्यम से मस्तिष्क (Auditory cortex) तक पहुंचता है, जहाँ हम ध्वनि को सुनते हैं।
अध्याय का संपूर्ण सारांश (Chapter Summary)
तंत्रिका तंत्र हमारे शरीर का विद्युतीय वायरिंग नेटवर्क है जो हमें सोचने, महसूस करने और पर्यावरण के प्रति तुरंत प्रतिक्रिया करने में सक्षम बनाता है।
मानव तंत्रिका तंत्र
CNS (मस्तिष्क, मेरुरज्जु) और PNS (संवेदी और मोटर तंत्रिकाएं)।
न्यूरॉन व आवेग
Na+/K+ पंप। ऐक्शन पोटेंशियल का निर्माण। सिनेप्स के माध्यम से रासायनिक संचरण।
मस्तिष्क
प्रमस्तिष्क (स्मृति), हाइपोथैलेमस (तापमान), अनुमस्तिष्क (संतुलन), मेडुला (अनैच्छिक)।
संवेदी अंग
आँख (रेटिना पर रॉड और कोन)। कान (ऑर्गन ऑफ कॉर्टी - सुनना, वेस्टिबुलर - संतुलन)।
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