मागील अध्यायात, आपण सजीवांमधील जीवनक्रियांच्या देखभाल कार्यांकडे पाहिले. तिथे, आपण एका सामान्य कल्पनेपासून सुरुवात केली होती, की जर आपण काहीतरी हलताना पाहिले तर ते सजीव आहे. यापैकी काही हालचाली वास्तवात वाढीचा परिणाम असतात, जसे की वनस्पतींमध्ये. एक बी अंकुरित होते आणि वाढते, आणि आपण पाहू शकतो की रोपटे काही दिवसांत हलते, ते माती बाजूला ढकलते आणि बाहेर येते. पण जर त्याची वाढ थांबवली गेली, तर या हालचाली घडणार नाहीत. काही हालचाली, जसे की बऱ्याच प्राण्यांमध्ये आणि काही वनस्पतींमध्ये, वाढीशी संबंधित नसतात. मांजर धावत आहे, मुले झोके घेत खेळत आहेत, म्हशी पोळी चावत आहेत - या वाढीमुळे होणाऱ्या हालचाली नाहीत.

आपण अशा दृश्यमान हालचालींचा सजीवांशी संबंध का जोडतो? एक संभाव्य उत्तर आहे की आपण हालचालीला सजीवाच्या पर्यावरणातील बदलाची प्रतिक्रिया म्हणून विचार करतो. मांजर धावत असू शकते कारण त्याने एक उंदीर पाहिला आहे. इतकेच नव्हे, तर आपण हालचालीला सजीवांनी त्यांच्या पर्यावरणातील बदलांचा फायदा घेण्याचा प्रयत्न म्हणूनही विचार करतो. वनस्पती सूर्यप्रकाशाकडे वाढतात. मुले झोके घेऊन आनंद आणि मजा मिळवण्याचा प्रयत्न करतात. म्हशी पोळी चावतात जेणेकरून कठीण अन्न चांगले पचवता येईल अशा रीतीने ते तोडण्यास मदत होईल. जेव्हा आपल्या डोळ्यांवर तेजस्वी प्रकाश केंद्रित केला जातो किंवा जेव्हा आपण गरम वस्तू स्पर्श करतो, तेव्हा आपण बदलाचा आभास घेतो आणि स्वतःचे रक्षण करण्यासाठी हालचालीद्वारे त्याची प्रतिक्रिया देतो.

जर आपण याबद्दल थोडा अधिक विचार केला, तर हे स्पष्ट होते की पर्यावरणाच्या प्रतिसादातील ही सर्व हालचाल काळजीपूर्वक नियंत्रित केलेली असते. पर्यावरणातील प्रत्येक प्रकारच्या बदलामुळे त्याच्या प्रतिसादात एक योग्य हालचाल उद्भवते. जेव्हा आपल्याला वर्गात आपल्या मित्रांशी बोलायचे असते, तेव्हा आपण मोठ्याने ओरडण्याऐवजी कुजबुजतो. स्पष्टपणे, करायची हालचाल ही ती उद्दीपित करणाऱ्या घटनेवर अवलंबून असते. म्हणून, अशा नियंत्रित हालचाली पर्यावरणातील विविध घटनांच्या ओळखीशी जोडलेल्या असणे आवश्यक आहे, त्यानंतर केवळ योग्य प्रतिक्रियात्मक हालचाल होते. दुसऱ्या शब्दांत, सजीवांनी नियंत्रण आणि समन्वय प्रदान करणारी प्रणाली वापरली पाहिजेत. बहुपेशीय सजीवांमधील शरीर संघटनेच्या सामान्य तत्त्वांनुसार, या नियंत्रण आणि समन्वय क्रिया प्रदान करण्यासाठी विशेषित ऊती वापरल्या जातात.

6.1 प्राणी - चेतासंस्था

प्राण्यांमध्ये, असे नियंत्रण आणि समन्वय चेतासंस्था आणि स्नायू ऊतीद्वारे प्रदान केले जातात, ज्याचा आपण इयत्ता नववीमध्ये अभ्यास केला आहे. गरम वस्तू स्पर्श करणे ही आपल्यासाठी एक तातडीची आणि धोकादायक परिस्थिती आहे. आपल्याला ते शोधून काढणे आणि त्याची प्रतिक्रिया देणे आवश्यक आहे. आपण गरम वस्तू स्पर्श करत आहोत हे आपल्याला कसे कळते? आपल्या पर्यावरणातील सर्व माहिती काही चेतापेशींच्या विशेषित टोकांद्वारे शोधली जाते. हे ग्राही सामान्यतः आपल्या ज्ञानेंद्रियांमध्ये स्थित असतात, जसे की अंतर्गत कान, नाक, जीभ, इत्यादी. त्यामुळे रुची ग्राही रुची शोधतील तर घ्राण ग्राही गंध शोधतील.

चेतापेशीच्या डेंड्रायटिक टोकाच्या शेवटी प्राप्त झालेली ही माहिती [आकृती 6.1 (a)], एक रासायनिक अभिक्रिया सुरू करते जी विद्युत आवेग निर्माण करते. हा आवेग डेंड्रायटपासून पेशीदेहापर्यंत आणि नंतर अॅक्सॉनच्या बाजूने त्याच्या शेवटापर्यंत प्रवास करतो. अॅक्सॉनच्या शेवटी, विद्युत आवेग काही रसायनांचे सोडले जाणे सुरू करतो. ही रसायने अंतर किंवा सायनॅप्स ओलांडतात आणि पुढील न्यूरॉनच्या डेंड्रायटमध्ये समान विद्युत आवेग सुरू करतात. ही एक सामान्य योजना आहे की शरीरात चेतावेग कसे प्रवास करतात. एक समान सायनॅप्स शेवटी अशा आवेगांचे न्यूरॉन्सपासून इतर पेशींपर्यंत, जसे की स्नायू पेशी किंवा ग्रंथी [आकृती 6.1 (b)] वितरण करू देते.

(a)

(b)

आकृती 6.1 (a) न्यूरॉनची रचना, (b) स्नायू-चेतासंयोग

अशाप्रकारे हे आश्चर्यकारक नाही की चेताऊती ही चेतापेशी किंवा न्यूरॉन्सच्या संघटित जाळ्यापासून बनलेली असते, आणि शरीराच्या एका भागापासून दुसऱ्या भागापर्यंत विद्युत आवेगांद्वारे माहिती वहन करण्यासाठी विशेषित असते.

आकृती 6.1 (a) पहा आणि न्यूरॉनचे भाग ओळखा (i) जिथे माहिती प्राप्त होते, (ii) ज्याद्वारे माहिती विद्युत आवेग म्हणून प्रवास करते, आणि (iii) जिथे हा आवेग पुढील प्रसारणासाठी रासायनिक संकेतात रूपांतरित करावा लागतो.

कृती 6.1

• तुमच्या तोंडात काही साखर घाला. तिची चव कशी आहे?
• तुमचे अंगठे आणि तर्जनी यांनी दाबून तुमचे नाक बंद करा. आता पुन्हा साखर खा. त्याच्या चवत काही फरक आहे का?
• दुपारचे जेवण करताना, त्याच प्रकारे नाक बंद करा आणि लक्ष द्या की तुम्ही तुम्ही खात असलेल्या अन्नाची चव पूर्णपणे अनुभवू शकता का.

तुमचे नाक बंद असल्यास साखर आणि अन्नाच्या चवीत काही फरक आहे का? जर आहे, तर हे का घडत असेल?
या प्रकारच्या फरकांसाठी संभाव्य स्पष्टीकरणे वाचा आणि चर्चा करा. तुम्हाला सर्दी झाल्यावर अशीच परिस्थिती भेटते का?

6.1.1 प्रतिक्षिप्त क्रियेत काय घडते?

‘प्रतिक्षेप’ हा शब्द आपण पर्यावरणातील कशाच्यातरी प्रतिसादात काही अचानक क्रिया बद्दल बोलताना खूप सामान्यपणे वापरतो. आपण म्हणतो ‘मी बसच्या मार्गातून प्रतिक्षेपाने बाजूला उडी मारली’, किंवा ‘मी ज्योतीपासून प्रतिक्षेपाने माझा हात मागे ओढला’, किंवा ‘मला इतके भूक लागली होती की माझे तोंड प्रतिक्षेपाने पाण्याने भरून आले’. आपण नक्की काय म्हणजे गृहीत धरतो? अशा सर्व उदाहरणांतील एक सामान्य कल्पना अशी आहे की आपण काहीतरी विचार न करता करतो, किंवा आपल्या प्रतिक्रियांवर नियंत्रण ठेवून नाही. तरीही ही अशी परिस्थिती आहेत जिथे आपण आपल्या पर्यावरणातील बदलांना काही क्रियेद्वारे प्रतिसाद देत आहोत. अशा परिस्थितीत नियंत्रण आणि समन्वय कसा साध्य होतो?

चला याचा आणखी विचार करूया. आपल्या एका उदाहरणाचा विचार करू. ज्योती स्पर्श करणे ही आपल्यासाठी, किंवा प्रत्यक्षात, कोणत्याही प्राण्यासाठी, एक तातडीची आणि धोकादायक परिस्थिती आहे! आपण याची प्रतिक्रिया कशी द्याल? एक उघड सोपा मार्ग म्हणजे वेदना आणि जळून जाण्याची शक्यता याबद्दल सचेतपणे विचार करणे, आणि म्हणून आपला हात हलवणे. मग एक महत्त्वाचा प्रश्न आहे, हे सर्व विचार करण्यास आपल्याला किती वेळ लागेल? उत्तर आपण कसे विचार करतो यावर अवलंबून आहे. जर चेतावेग आपण आधी बोलल्याप्रमाणे पाठवले गेले, तर विचार करणे देखील अशा आवेगांची निर्मिती समाविष्ट करण्याची शक्यता आहे. विचार करणे ही एक जटिल क्रिया आहे, म्हणून ती अनेक न्यूरॉन्सपासूनच्या अनेक चेतावेगांच्या गुंतागुंतीच्या परस्परसंवादाचा भाग असणार आहे.

जर असे असेल, तर आपल्या शरीरातील विचार करणारी ऊत दाट जाळ्यांपासून बनलेली आहे जी गुंतागुंतीने मांडलेल्या न्यूरॉन्सची आहे हे आश्चर्यकारक नाही. ती कवटीच्या पुढच्या टोकावर बसलेली असते, आणि संपूर्ण शरीरापासून संकेत प्राप्त करते ज्याचा ती प्रतिसाद देण्यापूर्वी विचार करते. स्पष्टच आहे, हे संकेत प्राप्त करण्यासाठी, कवटीतील मेंदूचा हा विचार करणारा भाग शरीराच्या विविध भागांतून येणाऱ्या चेतांशी जोडलेला असणे आवश्यक आहे. त्याचप्रमाणे, जर मेंदूच्या या भागाने स्नायूंना हलवण्याचे सांगितले, तर चेतांनी हा संकेत परत शरीराच्या विविध भागांपर्यंत नेला पाहिजे. जर हे सर्व आपण गरम वस्तू स्पर्श करतो तेव्हा करायचे असेल, तर आपल्याला जळून जाण्यासाठी पुरेसा वेळ लागू शकतो!

शरीराची रचना ही समस्या कशी सोडवते? उष्णतेच्या संवेदनेबद्दल विचार करण्याऐवजी, जर उष्णता शोधणाऱ्या चेतांचा स्नायू हलवणाऱ्या चेतांशी सोप्या पद्धतीने संबंध जोडला गेला, तर संकेत किंवा आदानाचा शोध लावणे आणि निर्गम क्रियेद्वारे त्याची प्रतिक्रिया देणे ही प्रक्रिया पटकन पूर्ण होऊ शकते. अशा संबंधास सामान्यतः प्रतिक्षेप चाप (आकृती 6.2) म्हणतात. अशा प्रतिक्षेप चाप संबंध आदान चेत आणि निर्गम चेत यांच्यात कुठे केले पाहिजेत? सर्वात चांगली जागा, अर्थातच, ती अशी असेल जिथे ते प्रथम एकमेकांना भेटतात. संपूर्ण शरीरातील चेता मेंदूकडे जाताना मेरुरज्जूमध्ये एका गठ्ठ्यात एकत्र येतात. प्रतिक्षेप चाप या मेरुरज्जूमध्येच तयार होतात, जरी माहिती आदान देखील मेंदूपर्यंत पोहोचते.

अर्थात, प्रतिक्षेप चाप प्राण्यांमध्ये उत्क्रांत झाले आहेत कारण मेंदूची विचार प्रक्रिया पुरेशी वेगवान नाही. प्रत्यक्षात बऱ्याच प्राण्यांमध्ये विचार करण्यासाठी आवश्यक असलेले गुंतागुंतीचे न्यूरॉन जाळे खूप कमी किंवा नसतेच. म्हणून हे खूपच शक्य आहे की प्रतिक्षेप चाप खऱ्या विचार प्रक्रियांच्या अभावात कार्य करण्याचे कार्यक्षम मार्ग म्हणून उत्क्रांत झाले आहेत. तरीही, गुंतागुंतीचे न्यूरॉन जाळे अस्तित्वात आल्यानंतर देखील, द्रुत प्रतिक्रियांसाठी प्रतिक्षेप चाप अधिक कार्यक्षम राहतात.

आकृती 6.2 प्रतिक्षेप चाप

आता तुम्ही घटनांचा क्रम शोधू शकता का जेव्हा तुमच्या डोळ्यांवर तेजस्वी प्रकाश केंद्रित केला जातो?

6.1.2 मानवी मेंदू

प्रतिक्षेप क्रिया हे मेरुरज्जूचे एकमेव कार्य आहे का? स्पष्टपणे नाही, कारण आपल्याला माहित आहे की आपण विचार करणारे प्राणी आहोत. मेरुरज्जू चेतांपासून बनलेला आहे जो विचार करण्यासाठी माहिती पुरवतो. विचार करण्यामध्ये अधिक गुंतागुंतीचे यंत्रणा आणि चेतासंबंध समाविष्ट असतात. हे मेंदूमध्ये केंद्रित असतात, जो शरीराचे मुख्य समन्वय केंद्र आहे. मेंदू आणि मेरुरज्जू मध्यवर्ती चेतासंस्था (आकृती 6.3) बनवतात. ते शरीराच्या सर्व भागांतून माहिती प्राप्त करतात आणि एकत्रित करतात.

आपण आपल्या क्रियांबद्दल देखील विचार करतो. लिहिणे, बोलणे, खुर्ची हलवणे, कार्यक्रमाच्या शेवटी टाळ्या वाजवणे ही इच्छिक क्रियांची उदाहरणे आहेत जी पुढे काय करायचे हे ठरवण्यावर आधारित आहेत. म्हणून, मेंदूला स्नायूंना संदेश देणे देखील आवश्यक आहे. हा चेतासंस्था स्नायूंशी संवाद साधण्याचा दुसरा मार्ग आहे. मध्यवर्ती चेतासंस्था आणि शरीराच्या इतर भागांमधील संवाद परिघीय चेतासंस्थेद्वारे सुलभ केला जातो ज्यामध्ये मेंदूपासून उद्भवणाऱ्या कपालीय चेता आणि मेरुरज्जूपासून उद्भवणाऱ्या मेरुरज्जु चेता यांचा समावेश होतो. अशाप्रकारे मेंदू आपल्याला विचार करू देतो आणि त्या विचारावर आधारित क्रिया करू देतो. जसे तुमची अपेक्षा असेल, हे एका गुंतागुंतीच्या रचनेद्वारे साध्य केले जाते, ज्यामध्ये मेंदूचे विविध भाग विविध आदान आणि निर्गम एकत्रित करण्यासाठी जबाबदार असतात. मेंदूला तीन असे प्रमुख भाग किंवा प्रदेश आहेत, म्हणजे पूर्वमस्तिष्क, मध्यमस्तिष्क आणि पश्चमस्तिष्क.

पूर्वमस्तिष्क हा मेंदूचा मुख्य विचार करणारा भाग आहे. त्यात असे प्रदेश आहेत जे विविध ग्राही पासून संवेदी आवेग प्राप्त करतात. पूर्वमस्तिष्काचे स्वतंत्र क्षेत्र ऐकणे, घ्राण, दृष्टी इत्यादीसाठी विशेषित आहेत. संघटनाचे स्वतंत्र क्षेत्र आहेत जिथे ही संवेदी माहिती इतर ग्राही पासूनच्या माहितीसह तसेच आधीच मेंदूमध्ये साठवलेल्या माहितीसह एकत्र करून तिचा अर्थ लावला जातो. या सर्वांवर आधारित, कशी प्रतिक्रिया द्यायची हे ठरवले जाते आणि माहिती चालक क्षेत्रांकडे पाठवली जाते जे इच्छिक स्नायूंच्या हालचाली नियंत्रित करतात, उदाहरणार्थ, आपल्या पायाचे स्नायू. तथापि, काही संवेदना पाहणे किंवा ऐकणे यापेक्षा वेगळ्या असतात, उदाहरणार्थ, आपण पुरेसे खाल्ले आहे हे आपल्याला कसे कळते? भरलेपणाची संवेदना ही भूकेशी संबंधित केंद्रामुळे आहे, जी पूर्वमस्तिष्काच्या एका स्वतंत्र भागात आहे.

आकृती 6.3 मानवी मेंदू

मानवी मेंदूच्या नावांकित आकृतीचा अभ्यास करा. आपण पाहिले आहे की विविध भागांची विशिष्ट कार्ये आहेत. आपण प्रत्येक भागाचे कार्य शोधू शकतो का?

चला आपण ‘प्रतिक्षेप’ या शब्दाच्या दुसऱ्या वापराकडे पाहू ज्याबद्दल आपण प्रस्तावनेत बोललो होतो. आपल्याला आवडते अन्न पाहिल्यावर आपले तोंड आपल्या इच्छेने नसताना पाण्याने भरते. आपले हृदय विचार न करताच धडधडते. प्रत्यक्षात, आपण इच्छिले तरी विचार करून या क्रिया सहज नियंत्रित करू शकत नाही. आपल्याला श्वास घेण्याबद्दल किंवा अन्न पचवण्याबद्दल विचार करावा लागतो किंवा आठवण ठेवावी लागते का? म्हणून, डोळ्याच्या बाहुलीच्या आकारातील बदलासारख्या साध्या प्रतिक्षेप क्रिया आणि खुर्ची हलवण्यासारख्या विचारपूर्वक क्रियांदरम्यान, आणखी एक संच स्नायू हालचालींचा आहे ज्यावर आपल्याकडे कोणतेही विचारपूर्वक नियंत्रण नसते. यापैकी अनेक अनैच्छिक क्रिया मध्यमस्तिष्क आणि पश्चमस्तिष्कद्वारे नियंत्रित केल्या जातात. रक्तदाब, लाळेचे स्त्राव आणि उलट्या यासह या सर्व अनैच्छिक क्रिया पश्चमस्तिष्कातील मेड्युलाद्वारे नियंत्रित केल्या जातात.

सरळ रेषेत चालणे, सायकल चालवणे, पेन्सिल उचलणे यासारख्या क्रियांबद्दल विचार करा. हे पश्चमस्तिष्कातील लघुमस्तिष्क नावाच्या भागामुळे शक्य आहे. ते इच्छिक क्रियांच्या अचूकतेसाठी आणि शरीराची मुद्रा आणि संतुलन राखण्यासाठी जबाबदार आहे. कल्पना करा की जर आपण याबद्दल विचार करत नसतो तर यापैकी प्रत्येक घटना घडण्यात अयशस्वी झाल्यास काय होईल.

6.1.3 या ऊतींचे रक्षण कसे होते?

मेंदू सारखा नाजूक अवयव, जो विविध क्रियांसाठी इतका महत्त्वाचा आहे, त्याचे काळजीपूर्वक रक्षण करणे आवश्यक आहे. यासाठी, शरीर अशा प्रकारे रचलेले आहे की मेंदू एका हाडांच्या पेटीमध्ये बसतो. पेटीच्या आत, मेंदू द्रवाने भरलेल्या फुग्यात असतो जो पुढील आघात शोषण प्रदान करतो. जर तुम्ही तुमच्या पाठीच्या मध्यभागी हात फिरवला तर तुम्हाला एक कठीण, गांगरलेली रचना जाणवेल. ही कशेरुका स्तंभ किंवा पाठीचा कणा आहे जो मेरुरज्जूचे रक्षण करतो.

6.1.4 चेताऊती क्रिया कशी घडवते?

आतापर्यंत, आपण चेताऊतीबद्दल बोलत आहोत, आणि ती माहिती कशी गोळा करते, ती संपूर्ण शरीरात कशी पाठवते, माहितीवर प्रक्रिया करते, माहितीवर आधारित निर्णय घेते, आणि क्रियेसाठी स्नायूंपर्यंत निर्णय पोहोचवते. दुसऱ्या शब्दांत, जेव्हा क्रिया किंवा हालचाल करायची असते, तेव्हा स्नायू ऊत अंतिम काम करेल. प्राण्यांचे स्नायू कसे हलतात? जेव्हा चेतावेग स्नायूपर्यंत पोहोचतो, तेव्हा स्नायू तंतू हलले पाहिजेत. स्नायू पेशी कशी हलते? पेशीय स्तरावरील हालचालीची सर्वात सोपी कल्पना अशी आहे की स्नायू पेशी त्यांचा आकार बदलून हलतील जेणेकरून त्या लहान होतील. म्हणून पुढील प्रश्न आहे, स्नायू पेशी त्यांचा आकार कसा बदलतात? उत्तर पेशीय घटकांच्या रसायनशास्त्रात असले पाहिजे. स्नायू पेशींमध्ये विशेष प्रथिने असतात जी चेताविद्युत आवेगांच्या प्रतिसादात त्यांचा आकार आणि पेशीतील त्यांची मांडणी बदलतात. जेव्हा हे घडते, तेव्हा या प्रथिनांच्या नवीन मांडणीमुळे स्नायू पेशींना एक लहान रूप मिळते. आठवा जेव्हा आपण इयत्ता नववीमध्ये स्नायू ऊतीबद्दल बोललो होतो, तेव्हा विविध प्रकारचे स्नायू होते, जसे की इच्छिक स्नायू आणि अनैच्छिक स्नायू. आतापर्यंत आपण जे चर्चा केली आहे त्यावर आधारित, यातील फरक काय असतील असे तुम्हाला वाटते?

6.2 वनस्पतींमधील समन्वय

प्राण्यांच्या शरीरातील क्रियांचे नियंत्रण आणि समन्वय साधण्यासाठी चेतासंस्था असते. पण वनस्पतींमध्ये चेतासंस्था किंवा स्नायू दोन्हीही नसतात. मग, ते उद्दीपनांना कशी प्रतिक्रिया देतात? जेव्हा आपण चुई-मुई (मिमोसा कुळातील ‘संवेदनशील’ किंवा ‘टच-मी-नॉट’ वनस्पती) ची पाने स्पर्श करतो, तेव्हा ती दुमडून खाली लोंबकळू लागतात. जेव्हा एक बी अंकुरित होते, तेव्हा मूळ खाली जाते, खोड हवेत वर येते. काय होते? प्रथम, संवेदनशील वनस्पतीची पाने स्पर्शाच्या प्रतिसादात खूप वेगाने हलतात.

या हालचालीमध्ये वाढ समाविष्ट नाही. दुसरीकडे, रोपट्याची दिशात्मक हालचाल वाढीमुळे होते. जर त्याची वाढ रोखली गेली, तर ती कोणतीही हालचाल दर्शवणार नाही. त्यामुळे वनस्पती दोन वेगवेगळ्या प्रकारच्या हालचाली दर्शवतात - एक वाढीवर अवलंबून आणि दुसरी वाढीपासून स्वतंत्र.

6.2.1 उद्दीपनाला तात्काळ प्रतिसाद

चला पहिल्या प्रकारच्या हालचालीबद्दल विचार करूया, जसे की संवेदनशील वनस्पतीची. वाढ समाविष्ट नसल्यामुळे, वनस्पतीने स्पर्शाच्या प्रतिसादात प्रत्यक्षात पाने हलवली पाहिजेत. पण तिथे चेताऊती किंवा स्नायू ऊत नाही. वनस्पती स्पर्श कसा शोधते, आणि पाने प्रतिसादात कशी हलतात?

आकृती 6.4 संवेदनशील वनस्पती

जर आपण विचार केला की वनस्पती कोठे नक्की स्पर्श केली जाते, आणि वन