पिछले अध्याय में, हमने सजीवों में रखरखाव कार्यों से जुड़ी जीवन प्रक्रियाओं पर विचार किया था। वहाँ, हमने एक धारणा से शुरुआत की थी जो हम सभी के मन में है, कि यदि हम कुछ चलते हुए देखते हैं, तो वह सजीव है। इनमें से कुछ गतियाँ वास्तव में वृद्धि का परिणाम हैं, जैसे कि पौधों में। एक बीज अंकुरित होता है और बढ़ता है, और हम देख सकते हैं कि अंकुर कुछ दिनों के दौरान चलता है, वह मिट्टी को हटाकर बाहर आ जाता है। लेकिन यदि उसकी वृद्धि रुक जाए, तो ये गतियाँ नहीं होंगी। कुछ गतियाँ, जैसे कि कई जंतुओं और कुछ पौधों में, वृद्धि से जुड़ी नहीं हैं। एक बिल्ली का दौड़ना, झूलों पर खेलते बच्चे, जुगाली करते भैंस- ये वृद्धि के कारण होने वाली गतियाँ नहीं हैं।

हम ऐसी दृश्यमान गतियों को जीवन से क्यों जोड़ते हैं? एक संभावित उत्तर यह है कि हम गति को जीव के पर्यावरण में परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रिया के रूप में सोचते हैं। बिल्ली शायद इसलिए दौड़ रही है क्योंकि उसने एक चूहे को देखा है। केवल इतना ही नहीं, हम गति को सजीवों द्वारा अपने पर्यावरण में परिवर्तनों का अपने लाभ के लिए उपयोग करने के प्रयास के रूप में भी सोचते हैं। पौधे धूप की ओर बढ़ते हैं। बच्चे झूलने से आनंद और मज़ा प्राप्त करने की कोशिश करते हैं। भैंस जुगाली करती हैं ताकि कठोर भोजन को तोड़ने में मदद मिले और उसे बेहतर ढंग से पचाया जा सके। जब हमारी आँखों पर तेज रोशनी पड़ती है या जब हम किसी गर्म वस्तु को छूते हैं, तो हम परिवर्तन का पता लगाते हैं और स्वयं की रक्षा के लिए गति के साथ उसका जवाब देते हैं।

यदि हम इस बारे में थोड़ा और सोचें, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि पर्यावरण के प्रति यह सारी गति, सावधानीपूर्वक नियंत्रित होती है। पर्यावरण में प्रत्येक प्रकार का परिवर्तन प्रतिक्रिया में एक उपयुक्त गति को उत्पन्न करता है। जब हम कक्षा में अपने दोस्तों से बात करना चाहते हैं, तो हम जोर से चिल्लाने के बजाय फुसफुसाते हैं। स्पष्ट है कि की जाने वाली गति उस घटना पर निर्भर करती है जो इसे ट्रिगर कर रही है। इसलिए, ऐसी नियंत्रित गति को पर्यावरण में विभिन्न घटनाओं की पहचान से जुड़ा होना चाहिए, जिसके बाद प्रतिक्रिया में केवल सही गति हो। दूसरे शब्दों में, सजीवों को नियंत्रण और समन्वय प्रदान करने वाली प्रणालियों का उपयोग करना चाहिए। बहुकोशिकीय जीवों में शरीर संगठन के सामान्य सिद्धांतों के अनुरूप, इन नियंत्रण और समन्वय गतिविधियों को प्रदान करने के लिए विशिष्ट ऊतकों का उपयोग किया जाता है।

6.1 जंतु - तंत्रिका तंत्र

जंतुओं में, ऐसा नियंत्रण और समन्वय तंत्रिका और पेशी ऊतकों द्वारा प्रदान किया जाता है, जिनका हमने कक्षा IX में अध्ययन किया था। किसी गर्म वस्तु को छूना हमारे लिए एक जरूरी और खतरनाक स्थिति है। हमें इसका पता लगाने और इस पर प्रतिक्रिया देने की आवश्यकता है। हम कैसे पता लगाते हैं कि हम एक गर्म वस्तु को छू रहे हैं? हमारे पर्यावरण से सभी सूचनाएँ कुछ तंत्रिका कोशिकाओं के विशिष्ट सिरों द्वारा पकड़ी जाती हैं। ये ग्राही आमतौर पर हमारे संवेदी अंगों में स्थित होते हैं, जैसे कि आंतरिक कान, नाक, जीभ, इत्यादि। इसलिए स्वाद ग्राही स्वाद का पता लगाएंगे जबकि घ्राण ग्राही गंध का पता लगाएंगे।

यह सूचना, जो एक तंत्रिका कोशिका के द्रुमिका सिरे के अंत में प्राप्त होती है [चित्र 6.1 (a)], एक रासायनिक अभिक्रिया शुरू करती है जो एक विद्युत आवेग उत्पन्न करती है। यह आवेग द्रुमिका से कोशिका काय तक, और फिर अक्षतंतु के साथ उसके अंत तक यात्रा करता है। अक्षतंतु के अंत में, विद्युत आवेग कुछ रसायनों के मुक्त होने को शुरू करता है। ये रसायन अंतराल, या सिनेप्स को पार करते हैं, और अगले न्यूरॉन की एक द्रुमिका में एक समान विद्युत आवेग शुरू करते हैं। यह एक सामान्य योजना है कि कैसे तंत्रिका आवेग शरीर में यात्रा करते हैं। एक समान सिनेप्स अंततः ऐसे आवेगों को न्यूरॉन्स से अन्य कोशिकाओं, जैसे पेशी कोशिकाओं या ग्रंथि [चित्र 6.1 (b)] तक पहुँचाने की अनुमति देता है।

(a)

(b)

चित्र 6.1 (a) न्यूरॉन की संरचना, (b) तंत्रिका-पेशी संधि

इस प्रकार यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि तंत्रिका ऊतक तंत्रिका कोशिकाओं या न्यूरॉन्स के एक संगठित नेटवर्क से बना होता है, और शरीर के एक भाग से दूसरे भाग तक विद्युत आवेगों के माध्यम से सूचना का संचालन करने के लिए विशिष्ट होता है।

चित्र 6.1 (a) को देखें और एक न्यूरॉन के उन भागों की पहचान करें (i) जहाँ सूचना प्राप्त होती है, (ii) जिसके माध्यम से सूचना एक विद्युत आवेग के रूप में यात्रा करती है, और (iii) जहाँ इस आवेग को आगे संचरण के लिए एक रासायनिक संकेत में परिवर्तित किया जाना चाहिए।

क्रियाकलाप 6.1

• अपने मुँह में कुछ चीनी डालें। इसका स्वाद कैसा है?
• अपने अंगूठे और तर्जनी अंगुली के बीच दबाकर अपनी नाक बंद कर लें। अब फिर से चीनी खाएं। क्या इसके स्वाद में कोई अंतर है?
• दोपहर का भोजन करते समय, इसी तरह अपनी नाक बंद कर लें और ध्यान दें कि क्या आप जो भोजन खा रहे हैं उसके स्वाद की पूरी तरह से सराहना कर पाते हैं।

यदि आपकी नाक बंद है तो क्या चीनी और भोजन के स्वाद में अंतर है? यदि हां, तो ऐसा क्यों हो रहा होगा?
इस तरह के अंतरों के संभावित स्पष्टीकरण के बारे में पढ़ें और बात करें। क्या आपको जुकाम होने पर भी ऐसी ही स्थिति का सामना करना पड़ता है?

6.1.1 प्रतिवर्ती क्रियाओं में क्या होता है?

‘प्रतिवर्त’ एक ऐसा शब्द है जिसका हम बहुत आमतौर पर उपयोग करते हैं जब हम पर्यावरण में किसी चीज़ के प्रति कुछ अचानक क्रिया के बारे में बात करते हैं। हम कहते हैं ‘मैं बस के रास्ते से प्रतिवर्ती रूप से कूद गया’, या ‘मैंने प्रतिवर्ती रूप से अपना हाथ लौ से वापस खींच लिया’, या ‘मैं इतना भूखा था कि मेरे मुँह में प्रतिवर्ती रूप से पानी आ गया’। हमारा वास्तव में क्या मतलब है? इन सभी उदाहरणों में एक सामान्य विचार यह है कि हम कुछ ऐसा करते हैं जिसके बारे में सोचे बिना, या अपनी प्रतिक्रियाओं पर नियंत्रण महसूस किए बिना। फिर भी ये ऐसी स्थितियाँ हैं जहाँ हम अपने पर्यावरण में परिवर्तनों के प्रति कुछ क्रिया के साथ प्रतिक्रिया दे रहे हैं। ऐसी स्थितियों में नियंत्रण और समन्वय कैसे प्राप्त होता है?

आइए इस पर और विचार करें। हमारे उदाहरणों में से एक लें। लौ को छूना हमारे लिए, या वास्तव में, किसी भी जंतु के लिए एक जरूरी और खतरनाक स्थिति है! हम इस पर कैसे प्रतिक्रिया देंगे? एक प्रतीत होता सरल तरीका यह है कि दर्द और जलने की संभावना के बारे में सचेतन रूप से सोचें, और इसलिए अपना हाथ हटा लें। तब एक महत्वपूर्ण प्रश्न यह है कि, यह सब सोचने में हमें कितना समय लगेगा? इसका उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि हम कैसे सोचते हैं। यदि तंत्रिका आवेग उस तरह भेजे जाते हैं जैसा हमने पहले बात की थी, तो सोचना भी संभवतः ऐसे आवेगों के निर्माण में शामिल है। सोचना एक जटिल गतिविधि है, इसलिए यह निश्चित रूप से कई न्यूरॉन्स से कई तंत्रिका आवेगों की जटिल अंत:क्रिया को शामिल करेगा।

यदि ऐसा है, तो यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि हमारे शरीर में सोचने वाला ऊतक जटिल रूप से व्यवस्थित न्यूरॉन्स के सघन नेटवर्क से बना होता है। यह खोपड़ी के अगले सिरे में स्थित होता है, और शरीर के सभी हिस्सों से संकेत प्राप्त करता है जिनके बारे में वह प्रतिक्रिया देने से पहले सोचता है। जाहिर है, इन संकेतों को प्राप्त करने के लिए, खोपड़ी में मस्तिष्क के इस सोचने वाले हिस्से को शरीर के विभिन्न हिस्सों से आने वाली तंत्रिकाओं से जुड़ा होना चाहिए। इसी तरह, यदि मस्तिष्क के इस हिस्से को पेशियों को हिलने का निर्देश देना है, तो तंत्रिकाओं को इस संकेत को वापस शरीर के विभिन्न हिस्सों तक ले जाना चाहिए। यदि यह सब किया जाना है जब हम एक गर्म वस्तु को छूते हैं, तो हमारे जलने के लिए पर्याप्त समय लग सकता है!

शरीर की रचना इस समस्या को कैसे हल करती है? गर्मी की संवेदना के बारे में सोचने के बजाय, यदि गर्मी का पता लगाने वाली तंत्रिकाओं को पेशियों को हिलाने वाली तंत्रिकाओं से एक सरल तरीके से जोड़ दिया जाए, तो संकेत या निवेश का पता लगाने और एक निर्गत क्रिया द्वारा उस पर प्रतिक्रिया करने की प्रक्रिया शीघ्रता से पूरी हो सकती है। ऐसे संयोजन को आमतौर पर प्रतिवर्त चाप (चित्र 6.2) कहा जाता है। निवेश तंत्रिका और निर्गत तंत्रिका के बीच ऐसे प्रतिवर्त चाप संयोजन कहाँ बनाए जाने चाहिए? सबसे अच्छी जगह, निश्चित रूप से, वह बिंदु होगा जहाँ वे पहली बार एक-दूसरे से मिलते हैं। मस्तिष्क के रास्ते में शरीर के सभी हिस्सों से तंत्रिकाएँ मेरुरज्जु में एक गुच्छे में मिलती हैं। प्रतिवर्त चाप इसी मेरुरज्जु में बनते हैं, हालाँकि सूचना निवेश मस्तिष्क तक भी पहुँचती रहती है।

निश्चित रूप से, प्रतिवर्त चाप जंतुओं में विकसित हुए हैं क्योंकि मस्तिष्क की सोचने की प्रक्रिया पर्याप्त तेज़ नहीं है। वास्तव में कई जंतुओं में सोचने के लिए आवश्यक जटिल न्यूरॉन नेटवर्क बहुत कम या बिल्कुल नहीं होता है। इसलिए यह काफी संभव है कि प्रतिवर्त चाप वास्तविक विचार प्रक्रियाओं की अनुपस्थिति में कार्य करने के कुशल तरीकों के रूप में विकसित हुए हैं। हालाँकि, जटिल न्यूरॉन नेटवर्क के अस्तित्व में आने के बाद भी, त्वरित प्रतिक्रियाओं के लिए प्रतिवर्त चाप अधिक कुशल बने रहते हैं।

चित्र 6.2 प्रतिवर्त चाप

क्या अब आप उन घटनाओं के क्रम का पता लगा सकते हैं जो तब घटित होती हैं जब आपकी आँखों पर तेज रोशनी केंद्रित की जाती है?

6.1.2 मानव मस्तिष्क

क्या प्रतिवर्ती क्रिया मेरुरज्जु का एकमात्र कार्य है? जाहिर है नहीं, क्योंकि हम जानते हैं कि हम सोचने वाले प्राणी हैं। मेरुरज्जु उन तंत्रिकाओं से बनी होती है जो सोचने के लिए सूचना आपूर्ति करती हैं। सोचने में अधिक जटिल तंत्र और तंत्रिका संयोजन शामिल होते हैं। ये मस्तिष्क में केंद्रित होते हैं, जो शरीर का मुख्य समन्वय केंद्र है। मस्तिष्क और मेरुरज्जु केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (चित्र 6.3) का निर्माण करते हैं। वे शरीर के सभी हिस्सों से सूचना प्राप्त करते हैं और उसे एकीकृत करते हैं।

हम अपनी क्रियाओं के बारे में भी सोचते हैं। लिखना, बोलना, कुर्सी हिलाना, किसी कार्यक्रम के अंत में ताली बजाना ऐच्छिक क्रियाओं के उदाहरण हैं जो इस बात पर आधारित होती हैं कि आगे क्या करना है। इसलिए, मस्तिष्क को भी पेशियों को संदेश भेजने होते हैं। यह दूसरा तरीका है जिससे तंत्रिका तंत्र पेशियों के साथ संचार करता है। केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और शरीर के अन्य भागों के बीच संचार परिधीय तंत्रिका तंत्र द्वारा सुगम होता है जिसमें मस्तिष्क से निकलने वाली कपाल तंत्रिकाएँ और मेरुरज्जु से निकलने वाली मेरु तंत्रिकाएँ शामिल हैं। इस प्रकार मस्तिष्क हमें सोचने और उस सोच के आधार पर कार्य करने की अनुमति देता है। जैसा कि आप अपेक्षा करेंगे, यह एक जटिल रचना के माध्यम से पूरा किया जाता है, जिसमें मस्तिष्क के विभिन्न भाग विभिन्न निवेशों और निर्गतों के एकीकरण के लिए जिम्मेदार होते हैं। मस्तिष्क के तीन ऐसे प्रमुख भाग या क्षेत्र होते हैं, अर्थात् अग्रमस्तिष्क, मध्यमस्तिष्क और पश्चमस्तिष्क।

अग्रमस्तिष्क मस्तिष्क का मुख्य सोचने वाला भाग है। इसमें ऐसे क्षेत्र होते हैं जो विभिन्न ग्राहियों से संवेदी आवेग प्राप्त करते हैं। अग्रमस्तिष्क के अलग-अलग क्षेत्र श्रवण, गंध, दृष्टि आदि के लिए विशिष्ट होते हैं। साहचर्य के अलग-अलग क्षेत्र होते हैं जहाँ इस संवेदी सूचना की व्याख्या इसे अन्य ग्राहियों से सूचना के साथ-साथ मस्तिष्क में पहले से संग्रहीत सूचना के साथ मिलाकर की जाती है। इस सबके आधार पर, कैसे प्रतिक्रिया देनी है इसका निर्णय लिया जाता है और सूचना को मोटर क्षेत्रों तक पहुँचाया जाता है जो ऐच्छिक पेशियों, उदाहरण के लिए, हमारी टाँग की पेशियों की गति को नियंत्रित करते हैं। हालाँकि, कुछ संवेदनाएँ देखने या सुनने से अलग होती हैं, उदाहरण के लिए, हम कैसे जानते हैं कि हमने पर्याप्त खा लिया है? पेट भरने की भावना भूख से जुड़े एक केंद्र के कारण होती है, जो अग्रमस्तिष्क के एक अलग हिस्से में होता है।

चित्र 6.3 मानव मस्तिष्क

मानव मस्तिष्क के नामांकित चित्र का अध्ययन करें। हमने देखा है कि विभिन्न भागों के विशिष्ट कार्य होते हैं। क्या हम प्रत्येक भाग के कार्य का पता लगा सकते हैं?

आइए अब ‘प्रतिवर्त’ शब्द के दूसरे उपयोग को देखें जिसके बारे में हमने भूमिका में बात की थी। जब हम अपनी पसंद का भोजन देखते हैं तो हमारे मुँह में पानी आ जाता है, बिना हमारी इच्छा के। हमारे दिल धड़कते हैं बिना हमारे सोचे। वास्तव में, हम इन क्रियाओं को सोचकर आसानी से नियंत्रित नहीं कर सकते हैं भले ही हम चाहें। क्या हमें सोचना या याद रखना पड़ता है कि साँस लेनी है या भोजन पचाना है? इसलिए, पुतली के आकार में परिवर्तन जैसी सरल प्रतिवर्ती क्रियाओं और कुर्सी हिलाने जैसी सोची-समझी क्रियाओं के बीच, पेशियों की गतियों का एक और समूह होता है जिस पर हमारा कोई विचारपूर्वक नियंत्रण नहीं होता है। इनमें से कई अनैच्छिक क्रियाएँ मध्यमस्तिष्क और पश्चमस्तिष्क द्वारा नियंत्रित की जाती हैं। रक्तचाप, लार आना और उल्टी सहित ये सभी अनैच्छिक क्रियाएँ पश्चमस्तिष्क में मेडुला द्वारा नियंत्रित की जाती हैं।

सीधी रेखा में चलने, साइकिल चलाने, पेंसिल उठाने जैसी गतिविधियों के बारे में सोचें। ये पश्चमस्तिष्क के एक भाग सेरेबेलम के कारण संभव हैं। यह ऐच्छिक क्रियाओं की सटीकता और शरीर की मुद्रा एवं संतुलन बनाए रखने के लिए जिम्मेदार है। कल्पना करें कि क्या होगा यदि इनमें से प्रत्येक घटना तब न घटे जब हम इसके बारे में नहीं सोच रहे हों।

6.1.3 इन ऊतकों की सुरक्षा कैसे होती है?

मस्तिष्क जैसे नाजुक अंग, जो विभिन्न प्रकार की गतिविधियों के लिए इतना महत्वपूर्ण है, की सावधानीपूर्वक सुरक्षा की आवश्यकता होती है। इसके लिए, शरीर की रचना इस प्रकार की गई है कि मस्तिष्क एक हड्डीदार बक्से के अंदर बैठा होता है। बक्से के अंदर, मस्तिष्क एक द्रव-भरे गुब्बारे में संलग्न होता है जो आगे झटका अवशोषण प्रदान करता है। यदि आप अपनी पीठ के बीच में हाथ फेरेंगे, तो आपको एक कठोर, उभरी हुई संरचना महसूस होगी। यह कशेरुक दंड या रीढ़ की हड्डी है जो मेरुरज्जु की रक्षा करती है।

6.1.4 तंत्रिका ऊतक क्रिया कैसे उत्पन्न करता है?

अब तक, हम तंत्रिका ऊतक के बारे में बात कर रहे थे, और कैसे यह सूचना एकत्र करता है, इसे शरीर में भेजता है, सूचना प्रसंस्करण करता है, सूचना के आधार पर निर्णय लेता है, और क्रिया के लिए निर्णयों को पेशियों तक पहुँचाता है। दूसरे शब्दों में, जब क्रिया या गति करनी होती है, तो पेशी ऊतक अंतिम कार्य करेगा। जंतु पेशियाँ कैसे चलती हैं? जब एक तंत्रिका आवेग पेशी तक पहुँचता है, तो पेशी तंतु को हिलना चाहिए। एक पेशी कोशिका कैसे चलती है? कोशिकीय स्तर पर गति की सबसे सरल धारणा यह है कि पेशी कोशिकाएँ अपना आकार बदलकर छोटी हो जाएंगी। तो अगला प्रश्न है, पेशी कोशिकाएँ अपना आकार कैसे बदलती हैं? इसका उत्तर कोशिकीय घटकों की रसायन शास्त्र में निहित होना चाहिए। पेशी कोशिकाओं में विशेष प्रोटीन होते हैं जो तंत्रिकीय विद्युत आवेगों के प्रतिक्रिया में अपना आकार और कोशिका में अपनी व्यवस्था दोनों बदल देते हैं। जब ऐसा होता है, तो इन प्रोटीनों की नई व्यवस्था पेशी कोशिकाओं को एक छोटा रूप देती है। याद रखें जब हमने कक्षा IX में पेशी ऊतक के बारे में बात की थी, तो विभिन्न प्रकार की पेशियाँ थीं, जैसे ऐच्छिक पेशियाँ और अनैच्छिक पेशियाँ। अब तक हमने जो चर्चा की है, उसके आधार पर आपको क्या लगता है कि इनके बीच क्या अंतर होंगे?

6.2 पादपों में समन्वय

जंतुओं में शरीर की गतिविधियों को नियंत्रित और समन्वित करने के लिए एक तंत्रिका तंत्र होता है। लेकिन पादपों में न तो तंत्रिका तंत्र होता है और न ही पेशियाँ। तो, वे उद्दीपनों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं? जब हम छुई-मुई (मिमोसा परिवार के ‘संवेदनशील’ या ‘टच-मी-नॉट’ पौधे) की पत्तियों को छूते हैं, तो वे मुड़ने और झुकने लगती हैं। जब एक बीज अंकुरित होता है, तो जड़ नीचे जाती है, तना हवा में ऊपर आता है। क्या होता है? सबसे पहले, संवेदनशील पौधे की पत्तियाँ स्पर्श के प्रति प्रतिक्रिया में बहुत तेजी से चलती हैं।

इस गति में कोई वृद्धि शामिल नहीं है। दूसरी ओर, एक अंकुर की दिशात्मक गति वृद्धि के कारण होती है। यदि इसे बढ़ने से रोका जाए, तो यह कोई गति नहीं दिखाएगा। इसलिए पादप दो अलग-अलग प्रकार की गतियाँ दिखाते हैं - एक वृद्धि पर निर्भर और दूसरी वृद्धि से स्वतंत्र।

6.2.1 उद्दीपन के प्रति तात्कालिक प्रतिक्रिया

आइए पहले प्रकार की गति के बारे में सोचें, जैसे कि संवेदनशील पौधे की। चूंकि इसमें कोई वृद्धि शामिल नहीं है, पौधे को वास्तव में स्पर्श के प्रतिक्रिया में अपनी पत्तियों को हिलाना चाहिए। लेकिन न तो कोई तंत्रिका ऊतक है, और न ही कोई पेशी ऊतक। पौधा स्पर्श का पता कैसे लगाता है, और पत्तियाँ प्रतिक्रिया में कैसे चलती हैं?

चित्र 6.4 संवेदनशील पादप

यदि हम इस बारे में सोचें कि पौधे को वास्तव में कहाँ छुआ गया है, और पौधे का कौन सा भाग वास्तव में चलता है, तो यह स्पष्ट है कि गति स्पर्श के बिंदु से अलग बिंदु पर होती है। इसलिए, यह सूचना कि स्पर्श हुआ है, संचारित होनी चाहिए। पादप भी इस सूचना को कोशिका से कोशिका तक पहुँचाने के लिए विद्युत-रासायनिक साधनों का उपयोग करते हैं, लेकिन जंतुओं के विपरीत, पादपों में सूचना के संचालन के लिए कोई विशिष्ट ऊतक नहीं होता है। अंत में, फिर से जंतुओं की तरह, गति होने के लिए कुछ कोशिकाओं को अपना आकार बदलना चाहिए। जंतु पेशी कोशिकाओं में पाए जाने वाले विशिष्ट प्रोटीनों के बजाय, पादप कोशिक