📚 محتويات المقال
مقدمة: ما هو مفهوم السيال العصبي؟
يحتوي جسم الإنسان على شبكة هائلة تضم أكثر من سبعة تريليونات عصب. وتنتقل الإشارات عبر هذه الأعصاب بسرعات فائقة تصل إلى 120 متراً (حوالي 400 قدم) في الثانية الواحدة.تختلف سرعة انتقال السيال العصبي باختلاف نوع الكائن الحي وتركيب الخلية العصبية:
في الثدييات: تعتمد السرعة الفائقة بشكل أساسي على وجود "غمد الميالين" الذي يغلف المحاور العصبية. بينما تقتصر سرعة الألياف غير المغلفة بالميالين على 1 إلى 4 أمتار في الثانية فقط.
في اللافقاريات: نظراً لافتقارها إلى الميالين، طورت آليات بديلة. ففي الحبار مثلاً، يزداد سُمك المحاور العصبية (المحاور العملاقة) لتصل سرعة جهد الفعل فيها إلى 100 متر في الثانية.
![]() |
السيال العصبي فى فارة الراحة |
الخلية العصبية: وحدة بناء الجهاز العصبي
تُعد الخلية العصبية (Neuron) وحدة البناء الأساسية للجهاز العصبي، وتتميز عن باقي خلايا الجسم بخصائص فريدة:القدرة الوظيفية: تمتلك قدرة فائقة على توليد وتوصيل السيالات العصبية إلى أجزاء الجسم المختلفة.
انعدام القدرة على الانقسام: تفتقر الخلايا العصبية البالغة إلى القدرة على التكاثر أو الانقسام الخلوي، وذلك لعدم احتوائها على الجسم المركزي (Centrosome) ضمن تركيبها؛ مما يعني أن الخلايا التي تموت لا يمكن تعويضها.
الارتباط بالذاكرة: يُعزى فقدان الإنسان للقدرة على التذكر مع التقدم في السن، أو عند الإصابة بأمراض التآكل العصبي، إلى موت الخلايا العصبية في مراكز الذاكرة بالدماغ واستحالة تجددها.
مفهوم السيال العصبي: الفسيولوجيا الكهربائية
تُعرف السيالة العصبية (Nerve Impulse) بأنها إشارة كهربائية تنتقل على طول محور الخلية العصبية (Axon)، وتُحدث استجابة فورية داخل الجسم. ويُفضل علمياً وصفها بأنها رسالة كهروكيميائية تنقلها الأعصاب من أعضاء الحس إلى الجهاز العصبي المركزي، ومنه إلى أعضاء الاستجابة.
مسار السيال العصبي:
المثير (Stimulus): يبدأ السيال العصبي بحدوث تغيُّر في البيئة الداخلية أو الخارجية للجسم.المعالجة المركزية: يقوم الجهاز العصبي المركزي (المخ والحبل الشوكي) بمعالجة هذه المعلومات الواردة.
الاستجابة الحركية: تنتقل السيالات العصبية الحركية من الجهاز العصبي المركزي إلى الأعضاء المنفذة (العضلات أو الغدد)، مما يسمح بالاستجابة للمثير بصورة مناسبة.
طبيعة السيال العصبي وجهد الفعل
انتقال السيال العصبي في الحقيقة ما هو إلا ظاهرة كهربائية ذات طبيعة كيميائية، تعتمد بشكل أساسي على ما يُسمى بجهد الفعل.جهد الفعل العصبي (Action Potential):
هو تغيّر كهربائي سريع في غشاء الخلية العصبية، يُمكّن من نقل الإشارة العصبية على طول المحور العصبي.العوامل التى تؤثر على سرعة انتقال السيال العصبي
درجة الحرارة
مع الارتفاع في درجة الحرارة ، تنتشر الأيونات بسرعة أعلى؛ حيث ترتفع طاقة الحركة تدريجيا وهذا يزيد من سرعة جهد الفعالية.ولكن يجب الا تزيد عن 37 درجة مئوية، حيث أنه عند درجات الحرارة الأعلى من 40 درجة مئوية،تبدأ البروتينات مثل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم في التلف، وهو ما يتسبَّب في انخفاض معدل الانتقال.
قطر المحور العصبي فى الخلية العصبية
وجود أغلفة المحور .
يؤثِّر أيضًا إذا ما كان المحور مياليني أو لا على سرعة الانتقال.
سرعة أنتقال السيال العصبى وعملية التوصيل القفزي
الحالة الرابعة هي عودة الخلية الي حالتها الاصلية
جدول يوضح كيف ينتشر السيال العصبى
مراحل السياله العصبية:
المرحلة
الشرح
الجهد الساكن (Resting Potential)
فرق جهد بين داخل وخارج الخلية (~ -70mV)، يعكس توازن الأيونات
الاستقطاب (Depolarization)
دخول أيونات الصوديوم Na⁺ إلى الخلية يرفع الجهد إلى +30mV
إعادة الاستقطاب (Repolarization)
خروج أيونات البوتاسيوم K⁺ يخفض الجهد ويعيد التوازن
فترة الجموح(Refractory Period)
عدم استجابة الخلية مؤقتًا لمنع تراكم الإشارات
المرحلة | الشرح |
الجهد الساكن (Resting Potential) | فرق جهد بين داخل وخارج الخلية (~ -70mV)، يعكس توازن الأيونات |
الاستقطاب (Depolarization) | دخول أيونات الصوديوم Na⁺ إلى الخلية يرفع الجهد إلى +30mV |
إعادة الاستقطاب (Repolarization) | خروج أيونات البوتاسيوم K⁺ يخفض الجهد ويعيد التوازن |
فترة الجموح(Refractory Period) | عدم استجابة الخلية مؤقتًا لمنع تراكم الإشارات |
شرح وتحليل المراحل:
مرحلة الاستقطاب (جهد الراحة) الخلية العصبية وقت الراحة (Resting State) :-
يعود هذا إلى عمل مضخة الصوديوم-بوتاسيوم التي تُخرج 3 أيونات Na⁺ وتُدخل 2 أيون K⁺.
حيث لا توجد أى حركة ملحوظة للأيونات عبر القنوات، وتكون مغلقة.
آلية الحفَاظ بها على جهد الراحة.
- يحتوي غشاء الخلية على قنوات لنقل الايونات من وإلى البيئتين الخارجية والداخلية للخلية وتبقى بعض هذه القنوات مفتوحة دائما وتسمح القنوات المفتوحة بنقل أيونات +Na و +K خلال غشاء الخلية بحسب منحدر تركيزها.
- توجد قنوات خاصة بأيونات الصوديوم Na+ وقنوات خاصة بأيونات البوتاسيوم K+ بحيث يكون تركيز أيونات الصوديوم Na+ خارج الخلية اكثر بكثير من تركيزه داخلها بنسبة 10 : 15 مرة.
- عدد قنوات أيونات الصوديوم Na+ أقل بكثير من عدد قنوات أيونات البوتاسيوم+ K بحيث يكون تركيز أيونات البوتاسيوم K+ داخل الخلية اكثر ثلاثون مرة عن تركيزها في السائل الخارجي المحيط بالخلية.
- ونتيجة لذلك يزيد انتشار أيونات البوتاسيوم K+ خارج الخلية بينما يقل انتشار أيونات الصوديوم Na + لداخلها وتركيز الأيونات السالبة الموجودة داخل الخلية العصبية مثل أيونات –CL وأيونات البروتينات أعلى بكثير من تركيز الأيونات السالبة خارج الخلية العصبية و بالتالي تعادل كل الشحنات الموجبة وتتفوق عليها.
- يؤدي الاختلاف في نفاذية الغشاء لايونات الصوديوم والبوتاسيوم الى جعل الغشاء الخارجي موجب الشحنات على عكس الغشاء الداخلي سالب الشحنات.
- عمل مضخات الصوديوم والبوتاسيوم التى تكون مفتوحة والتي تلعب دورا في المحافظة على الثبات النسبي لهذا التوزيع حتى حدوث التنبيه ومرور السيال ؛ حيث تقوم بنقل البوتاسيوم للخارج بالنقل النشط.
كيف يتكون جهد الفعل العصبي أوفرق الجهد التاثيري
أسباب جهد الراحة لغشاء الخلية :
ب. الاختلاف في كثافة الايونات على جانبي غشاء الخلية
ج. حركة الايونات داخل الخلية وخارجها بطريقة منتظمة غيرعشوائية.
أسباب استمرارية جهد الراحة لغشاء الخلية الحية :
أ. الاختلاف في تركيز الايونات على جانبي الغشاءب. اختلاف نفاذية الغشاء للايونات المختلفة
ج. وجود مضخة الصوديوم و البوتاسيوم في غشاء الخلية.
أسباب حدوث الاستقطاب وقت الراحة
وجود بروتينات متاينة ذات أوزان جزيئيه عالية وتحمل شحنات سالبة على الناحية الداخلية للغشاء العصبي بالإضافة إلى أيونات الكلور –CL
ما أهمية القنوات الخاصة في غشاء الخلية ؟
علل : يزيد انتشار أيونات البوتاسيوم K+ خارج الخلية بينما يقل انتشار أيونات الصوديوم Na+ داخلها لسببين
الأول : لان انتقال أيونات Na+ و K+ خلال غشاء الخلية يتم ضد منحدر التركيز وحيث أن تركيز أيونات الصوديوم Na+ أعلى في البيئة الخارجية للخلية مقارنة بالبيئة الداخلية للخلية عكس K+
الثاني: اختلاف نفاذية الغشاء لايونات الصوديوم والبوتاسيوم حيث تكون نفاذيته أعلى لايونات البوتاسيوم.
جهد الراحة
يمكن الحفاظ على جهد الراحة من خلال النقل النشط من قبل البروتينات الموجودة في غشاء الخلايا العصبية، التي تُسمَّى مضخات الصوديوم والبوتاسيوم.
![]() |
| الخليه العصبيه عند حدوث مؤثر كاف |
لتفسير جهد الغشاء الخلوي بدقة وتحديد مقدار مساهمة الأيونات المختلفة (مثل البوتاسيوم، الصوديوم، والكلوريد) في بناء هذا الجهد، تُستخدم معادلة غولدمان-هودجكين-كاتس (Goldman-Hodgkin-Katz equation)، والتي تُعرف اختصاراً بمعادلة غولدمان، وهي امتداد وتطوير لمعادلة نيرنست.
تُعد هذه المعادلة أكثر شمولية؛ فبينما تحسب معادلة نيرنست جهد التوازن لأيون واحد فقط بافتراض أن الغشاء منفذ له بالكامل، تأخذ معادلة غولدمان في الاعتبار التركيز والنفاذية النسبية (Permeability) لعدة أيونات في وقت واحد، مما يعكس الواقع الفسيولوجي للخلية بشكل أدق.
الصيغة الرياضية للمعادلة
تُكتب المعادلة كالتالي:
![]() |
| معادلة غولدمان لحساب جهد الغشاء |
V_m: جهد الغشاء الخلوي (يُقاس بالملي فولت mV).
R: الثابت العام للغازات.
T: درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن).
F: ثابت فاراداي.
P_K, P_{Na}, P_{Cl}: نفاذية الغشاء الخلوي لأيونات البوتاسيوم، الصوديوم، والكلوريد على التوالي.
[ \dots ]_{out}: تركيز الأيون خارج الخلية.
[ \dots ]_{in}: تركيز الأيون داخل الخلية.
ملاحظة فسيولوجية هامة: يُرجى الانتباه إلى أن تركيز أيون الكلوريد داخل الخلية [Cl^-]_{in} يقع في "البسط" (أعلى الكسر)، بينما يقع تركيزه خارج الخلية [Cl^-]_{out} في "المقام" (أسفل الكسر)، وذلك عكس الكاتيونات الموجبة (الصوديوم والبوتاسيوم). يعود السبب الرياضي والفيزيائي لذلك إلى أن أيون الكلوريد يحمل شحنة سالبة (z = -1).
التطبيق في علم وظائف الأعضاء
هذه المعادلة جوهرية في تفسير كيفية نشوء جهد الغشاء أثناء الراحة (Resting Membrane Potential) في الخلايا القابلة للاستثارة، مثل الخلايا العصبية، العضلية، وخلايا الغدد الصماء.
على سبيل المثال، في حالة الراحة، تكون نفاذية غشاء الخلية للبوتاسيوم P_K أعلى بكثير من نفاذيته للصوديوم P_{Na}، وهذا هو السبب الرئيسي الذي يجعل جهد الغشاء في وقت الراحة أقرب إلى جهد توازن البوتاسيوم (حوالي -70 إلى -90 ملي فولت).
لتصور كيف تؤثر التغيرات في تركيز الأيونات أو نفاذيتها على جهد الغشاء الخلوي (كما يحدث أثناء جهد الفعل أو في الحالات المرضية)، يمكنك استخدام المحاكي التفاعلي التالي لضبط القيم وملاحظة التغير المباشر في الجهد:
تركيز الايونات
مضخة الصوديوم-بوتاسيوم (Na⁺/K⁺-ATPase) تحافظ على هذا التوزيع بإخراج 3 Na⁺ مقابل إدخال 2 K⁺.
الصورة تُظهر آلية الجهد الكهربائي عبر غشاء الخلية العصبية وتحديدًا المراحل المختلفة للجهد العصبي (الإثارة العصبية) داخل العصبون (الخلية العصبية)، وهي موضحة على شكل رسم تخطيطي يعرض تغيّر النفاذية الأيونية عبر الغشاء البلازمي للعصبون أثناء مرور السيال العصبي.
الأيون | داخل الخلية | خارج الخلية |
Na⁺ | منخفض | مرتفع |
K⁺ | مرتفع | منخفض |
Cl⁻ | مرتفع | منخفض |
Ca²⁺ | منخفض جدًا | مرتفع |
آلية الحفاظ على جهد الراحة
- مضخة Na⁺/K⁺ تحافظ على التوازن الأيوني باستخدام الطاقة (ATP) حيث تنقل Na⁺ للخارج وK⁺ للداخل.
- K⁺ يتسرب عبر قنوات التسريب إلى الخارج.
- البروتينات السالبة والكلوريد داخل الخلية تزيد من السلبية.
الآليات التنظيمية الحيوية
- نفاذية الغشاء تحدد حركة الأيونات عبر القنوات.
- تدرجات الأيونات فرق التركيز بين داخل وخارج الخلية يحدد اتجاه الحركة.
الفرق بين جهد الراحة وجهد الفعالية
الحالة | جهد الراحة (Resting) | جهد الفعالية (Action) |
نشاط القنوات | قنوات Na⁺ مغلقة، K⁺ مفتوحة | قنوات Na⁺ وK⁺ تُفتح وتُغلق بالتتابع |
فرق الجهد | −70 mV | يصل إلى +30 mV ثم يعود |
وظيفة المضخة | تحافظ على التوازن | تستعيد الاستقطاب بعد النشاط |
العوامل المؤثرة في جهد الراحة
- الحالة الساكنة للخلية العصبية : لا ترسل أو تستقبل إشارات.
- فرق الجهد الكهربائي : ناتج عن توزيع غير متكافئ للأيونات بين داخل وخارج الخلية.
- القيمة النموذجية : حوالي −70 mV، مما يعني أن داخل الخلية أكثر سلبية من الخارج.
- اختلاف تركيز الأيونات هذا التوزيع يخلق فرقًا في الجهد عبر الغشاء.
- الأيونات تتحرك وفق تدرج التركيز عبر قنوات خاصة.
- نفاذية الغشاء للأيونات الغشاء أكثر نفاذية لـ K⁺ بمقدار 40 مرة مقارنة بـ Na⁺.
- قنوات التسريب للبوتاسيوم مفتوحة دائمًا، مما يسمح بخروجه من الخلية.
- قنوات الصوديوم مغلقة في حالة الراحة، مما يقلل من دخول Na⁺.
- مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (Na⁺/K⁺ ATPase)تنقل 3Na⁺ إلى خارج الخلية مقابل 2K⁺ إلى الداخل.
- تعمل ضد تدرج التركيز باستخدام طاقة ATP.
- تساهم في الحفاظ على فرق الجهد واستقطاب الغشاء.
تمر عبر عقد رانفييه عند وجود غلاف الميالين، مما يزيد من سرعة الانتقال بطريقة قفزية (Saltatory Conduction).
بعد دخول أيونات الصوديوم (Na⁺) إلى داخل الخلية وارتفاع الجهد، تبدأ قنوات البوتاسيوم (K⁺) بالعمل.
تخرج أيونات البوتاسيوم من داخل الخلية إلى الخارج، مما يعيد فرق الجهد إلى وضعه الطبيعي (سالب داخل الخلية).
يظهر في الصورة خروج أيونات K⁺ (الممثلة باللون الأخضر).
السبب : نتيجة فتح قنوات البوتاسيوم K⁺ بعد غلق قنوات Na⁺.
النتيجة: عودة الشحنات السالبة داخل الغشاء، والجهد ينخفض تدريجيًا نحو -70mV.
زوال / إزالة الاستقطاب (Depolarization):
في الرسم، ترى تدفق Na⁺ (باللون الأحمر) من الخارج إلى الداخل.
مرحلة إزالة الاستقطاب
ويحدث ذلك في البداية نتيجة تنشيط المستقبلات الكيميائية عند التشابكات العصبية التي تقع عند الزوائد الشجيرية للخلية العصبية.
حيث ينتشر Na+ إلى داخل سيتوبلازم الخلية العصبية؛ لأنه يكون أقل تركيزًا منه في الحيز الخارجي المحيط بالخلية نتيجةً لعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.
التركيز الزائد لـ Na+ يجعل سيتوبلازم الخلية العصبية أقل شحنة سالبة.
![]() |
| جهد الفعل أثناء السيال العصبي |
ما هى قنوات الأيونات المبوبة بفرق الجهد
قنوات الأيونات المبوبة بفرق الجهد هي تلك التي تُفتَح وتُغلَق استجابة للتغيُّرات في جهد الغشاء للخلية، ونتيجةً لذلك، تسمح بتدفُّق الأيونات عبر الغشاء.السبب : نتيجة فتح قنوات الصوديوم ودخول أيونات الصوديوم من البيئة الخارجية للخلية إلى داخل الليف
الوصف: دخول أيونات الصوديوم إلى داخل المحور العصبي.
السبب: فتح قنوات Na⁺ استجابة لمنبه.
النتيجة: تغير الشحنات لتصبح موجبة داخل الغشاء وسالبة خارجه، ويصل الجهد إلى +30mV.
المراحل الزمنية لجهد الفعل
التحفيز: بداية التغير، حيث يُفتح عدد من قنوات الصوديوم استجابةً لمنبه.
إزالة الاستقطاب: دخول Na⁺ يؤدي إلى تغير الجهد نحو الموجب.
تجاوز الحد: النقطة التي يصبح فيها التحفيز كافيًا لانطلاق جهد الفعل.
إعادة الاستقطاب: خروج K⁺ يعيد الجهد نحو السالب.
فرط الاستقطاب: الجهد يصبح أكثر سلبية من جهد الراحة مؤقتًا
الجهود و التفسير الفيزيائي لخلية عصبية مستقطبة
عدد مراحل جهد الفعالية (العمل) في فترة زمنية ما بين 1 msو 2ms ؟مرحلة زوال الاستقطاب انتقال جهد غشاء الخلية من -65 مللي فولت الى +30 مللي فولت نتيجة فتح قنوات الصوديوم ودخول أيونات الصوديوم من البيئة الخارجية إلى داخل الليف العصبي.
هى عملية فقد غشاء الليفـة العصبيـة لاستقطابـه في بقعــة ما عند حدوث إثارة لهــذه البقعـــــة .
عند تعرض الخلية العصبية لمثير مناسب ( يولد جهد مقداره { + 110 مللي فولت } ) تتغير نفاذية غشاء الخلية العصبية للايونات مما يؤدي إلى أن :
تندفع كميات كبيرة من الصوديوم إلى داخل الخلية العصبية ، تندفع كميات قليلة من البوتاسيوم للخارج .
كمية الشحنات الموجبة التي تدخل الخلية تكفي لمعادلة الشحنات السالبة ، فيصبح الخارج سالب مقارنة بالداخل الذي يصبح موجب ، و يصبح فرق الجهد ( + 40 مللي فولت ) .
قنوات الأيونات المبوبة بفرق الجهد هي تلك التي تُفتَح وتُغلَق استجابة للتغيُّرات في جهد الغشاء للخلية، ونتيجةً لذلك، تسمح بتدفُّق الأيونات عبر الغشاء.
فقدان فاعلية قنوات الصوديوم
النتيجة: لا تستجيب لأي منبه جديد خلال فترة الجموح.
إغلاق قنوات البوتاسيوم
الوصف: قنوات K⁺ تُغلق بعد فترة قصيرة من فتحها.
النتيجة: توقف خروج K⁺ واستعداد الغشاء للعودة إلى حالة الراحة.
استعادة الخصائص الفيزيولوجية للمحور العصبي
الوصف: تنشيط مضخة Na⁺/K⁺ لإعادة توزيع الأيونات.
الآلية: نقل 3 أيونات Na⁺ إلى الخارج و2 أيون K⁺ إلى الداخل باستخدام طاقة ATP.
النتيجة: استعادة فرق الجهد الطبيعي عبر الغشاء، والعودة إلى جهد الراحة.
تخضع الاِثارة العصبية لقانون " الكل أو اللاشىء
ليتولد سيال عصبى يجب أن يكون المؤثر قوى لاِثارة العصب ( أى يكون قادر على رفع جهد الفاعلية من -70 اِلى + 110 ملى فولت ) مع العلم بأن الزيادة الكبيرة فى قوة المؤثر لن تزيد من قوة الاِستجابة ينطبق أيضا على العضلات.الاثارة للغشاء العصبي وإزالة الاستقطاب
يحفِّز تنشيط هذه المستقبلات فتح قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد التي أغلقت من قبل، وهو ما يجعل الغشاء أكثر نفاذية لـ Na+ حيث تنتشر Na+ إلى داخل سيتوبلازم الخلية العصبية؛ لأنه يكون أقل تركيزًا منه في الحيز الخارجي المحيط بالخلية نتيجةً لعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم والتركيز الزائد لـ Na+ يجعل سيتوبلازم الخلية العصبية أقل في الشحنة السالبة مع الزيادة الإيجابية فى جهد الغشاء فتسبِّب فتح المزيد من قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد.
وهذا يعني أن Na+ ينتشر داخل الخلية العصبية بمعدل أسرع، ويستمر حتى تصل قيمة جهد الغشاء إلى +40 mV تقريبًا.
إزالة الاستقطاب تغيُّر في جهد الغشاء عند نقطة ما على الخلية العصبية من سالب إلى موجب.
مرحلة عودة الاستقطاب هو تغيُّر في جهد الغشاء عند نقطة ما على الخلية العصبية من موجب إلى سالب مرة أخرى.
وعندما يصل جهد الغشاء إلى موجب 40 mV، تُغلَق قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد وتُفتح قنوات K+ المبوبة بفرق الجهد بحيث لا يُعَد Na+ قادرًا على دخول الخلية العصبية.
ويكون تركيز K+ أعلى في سيتوبلازم الخلية العصبية من تركيزه في الحيز المحيط بها نتيجة لعمل مضخة البوتاسيوم والصوديوم؛ وبذلك يمكن الآن أن ينتشر K+ للخارج.
وهذا يقلِّل من جهد الغشاء، ويصبح سيتوبلازم الخلية العصبية مرةً أخرى أقل شحنة موجبة من الحيز الخارجي المحيط بالخلية.
مرحلة فرط الاستقطاب (Hyperpolarization):
فرط الاستقطاب تغيُّر في جهد الغشاء عند نقطة ما على الخلية العصبية إلى جهد سالب أكثر من جهد الراحة الأصلي.
فترة الجموح
هى فترة وجيزة تلي مباشرةً جهد الفعالية، تأتى بعد الاِثارة يبقى فيها العصب فترة زمنية معينة تتراوح بين 1.. و : 3.. و من الثانية لا يستجيب لأى مؤثر مهما كانت قوته ولا تستجيب خلالها الخلية العصبية لمزيد من التحفيز.
ومن ثم لا يمكنها توليد جهد فعالية آخر وتسمى أحيانا بفترة الامتناع وفى هذه الفترة يستعيد الغشاء الخلوى خواصه الفسيولوجية حتى يمكنه نقل سيال عصبى آخر .
موجات الاثارة خلال الالياف العصبية
انتقال السيال العصبي خلال الألياف العصبية يعمل إزالة الاستقطاب كمنبه للمنطقة المجاورة من العصب فيحدث فيها تغيرات تشبه تماما التي ذكرت عند تنبيه الخلية العصبية لاول مرة , أي أن السيال العصبي ينتقل على هيئة موجات من إزالة الاستقطاب ثم عودته ثم إزالته وهكذا على طول الليفة العصبيةمرحلة العودة إلى تثبيت حالة الاستقطاب في مرحلة الراحة
ذلك بسبب قيام مضخات الصوديوم ــ البوتاسيوم النشطة بإرجاع تراكيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم إلى نسبها الاصلية في خلال مرحلة الراحة من سالب 65 الي سالب 70 مللي فولت.
بمجرد أن يزول تأثير المنبه يفقد الغشاء الخارجي للخلية العصبية نفاذيته لأيونات الصوديوم وتزيد نفاذيته لأيونات البوتاسيوم , أي يعود الغشاء العصبي إلى نفاذيته السابقة قبل التنبيه أي وقت الراحة.
يؤدى ذلك إلى التوزيع الايونى غير المتكافئ على جانبي الغشاء إلى ما كانت عليه وقت الراحة أي عودة الاستقطاب , وتعرف ظاهرة اللااستقطاب (زوال الاستقطاب من –70 مللى فولت إلى +40 مللى فولت ) ومن ثم العودة إلى ( -70 مللى فولت ) بجهد الفعالية ,
جهد الفعالية (العمل): انعكاس الشحنة الكهربائية عبر غشاء الخلية ومن ثم استعادة غشاء الخلية لوضعه السابق اي حالة جهد الراحة و علميا هو تغير فرق الجهد من سالب 70 ملى فولت ( فى حالة الاِستقطاب ) اِلى موجب 40 ملى فولت ( فى حالة اللااِستقطاب بدخول أيونات الصوديوم ) ومن ثم العودة اِلى سالب 70ملى فولت فى حالة اللا إستقطاب بخروج أيونات البوتاسيوم.
فترة الجموح
هى فترة وجيزة تلي مباشرةً جهد الفعالية، تأتى بعد الاِثارة يبقى فيها العصب فترة زمنية معينة تتراوح بين 0.001 : 0.003 من الثانية و التي لا يمكن أن يتولَّد خلالها المزيد من جهود الفعالية؛ لأن قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد تظل مغلقة حيث لا يستجيب لأى مؤثر مهما كانت قوته ولا تستجيب خلالها الخلية العصبية لمزيد من التحفيز وتسمى أحيانا بفترة الامتناع وفى هذه الفترة يستعيد الغشاء الخلوى خواصه الفسيولوجية حتى يمكنه نقل سيال عصبى آخر و لا ينقل أي سيال عصبي خلالها.فترة الامتناع ( الجموح ) تتطلب طاقة ( ATP ) .
لأن غشاء الخلية يجبر أيونات الصوديوم للخروج إلى خارج غشاء الخلية العصبية ودخول أيونات البوتاسيوم ليستعيد غشاء الخلية العصبية خواصه الفسيولوجية التي كان عليها أثناء الراحة استعداداً لاستقبال سيال عصبي جديد ( أي لا تستقبل الخلية أي مثير جديد خلال هذه الفترة ) .التأثيرات الخارجية على جهد الفعل
العامل الخارجي | التأثير |
السموم العصبية | تعطل القنوات الأيونية أو تؤثر على نفاذية الغشاء. |
TTX تترودوتوكسين | يمنع قنوات Na⁺ ويوقف جهد الفعل تمامًا. |
الاسئلة
🟦 أولًا: أسئلة اختيار من متعدد (10 أسئلة)
أي الأيونات تتركز بشكل أكبر داخل الخلية العصبية في حالة الراحة؟أ. Na⁺
ب. K⁺
ج. Cl⁻
د. Ca²⁺
الإجابة: ب
ماذا يحدث في مرحلة زوال الاستقطاب؟أ. خروج Na⁺ من الخلية
ب. دخول K⁺ للخلية
ج. دخول Na⁺ إلى الخلية
د. خروج Ca²⁺
الإجابة: ج
عدد الأيونات التي تُضخ إلى خارج الخلية بواسطة مضخة Na⁺/K⁺ هو:أ. 2 Na⁺
ب. 3 K⁺
ج. 3 Na⁺
د. 2 Ca²⁺
الإجابة: ج
ما الذي يسبب إعادة الاستقطاب؟أ. فتح قنوات Na⁺
ب. إغلاق قنوات K⁺
ج. دخول Ca²⁺
د. خروج K⁺
الإجابة: د
الجهد داخل الخلية العصبية في حالة الراحة يساوي تقريبًا:أ. 0 mV
ب. +30 mV
ج. -70 mV
د. -30 mV
الإجابة: ج
أي من التالي يمثل مرحلة فرط الاستقطاب؟
أ. دخول Na⁺ بشكل مفرط
ب. خروج K⁺ بشكل زائد
ج. إغلاق جميع القنوات
د. عمل الإنزيمات
الإجابة: ب
ما وظيفة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم؟أ. تنظيم دخول Na⁺ فقط
ب. الحفاظ على تركيز الأيونات داخل الخلية
ج. منع دخول Ca²⁺
د. فتح القنوات الأيونية
الإجابة: ب
الترتيب الصحيح للمراحل هو:أ. راحة → إعادة استقطاب → زوال استقطاب → فرط استقطاب
ب. زوال استقطاب → إعادة استقطاب → فرط استقطاب → راحة
ج. راحة → زوال استقطاب → إعادة استقطاب → فرط استقطاب
د. إعادة استقطاب → راحة → فرط استقطاب
الإجابة: ج
في حالة الراحة، أي القنوات تكون مغلقة؟أ. قنوات Na⁺
ب. قنوات K⁺
ج. القنوات الكالسيومية
د. جميع ما سبق
الإجابة: أ
ما الذي يحدد اتجاه حركة الأيونات؟أ. حجم الجزيء
ب. تركيز الأيونات والجهد الكهربائي
ج. درجة الحرارة
د. مستوى الطاقة في الخلية
الإجابة: ب
🟩 ثانيًا: أسئلة صواب / خطأ (10 أسئلة)
في مرحلة إعادة الاستقطاب، تدخل أيونات Na⁺ إلى داخل الخلية.
خطأفرق الجهد في حالة الراحة يكون سالبًا داخل الخلية.
صوابتعمل مضخة الصوديوم-بوتاسيوم دون استخدام طاقة.
خطأزوال الاستقطاب يعني أن الجهد داخل الخلية أصبح موجبًا.
صوابفرط الاستقطاب يجعل الخلية أقل استعدادًا لنقل سيال عصبي آخر مباشرة.
صوابدخول K⁺ إلى داخل الخلية يسبب زوال الاستقطاب.
خطأالقنوات الأيونية تنفتح بفعل فرق الجهد.
صوابتركيز Na⁺ أعلى في داخل الخلية مقارنة بالخارج.
خطأالسيال العصبي ينتقل في اتجاه واحد فقط.
صوابفرط الاستقطاب ضروري لضمان عدم تداخل السيالات العصبية.
صواب
🟨 ثالثًا: أسئلة الإجابة القصيرة (10 أسئلة)
ما هو دور مضخة Na⁺/K⁺ في الخلية العصبية؟
تحافظ على فرق الجهد عبر الغشاء عن طريق إخراج 3 Na⁺ وإدخال 2 K⁺.ما التغير الأيوني الذي يحدث في زوال الاستقطاب؟
دخول Na⁺ إلى داخل الخلية.ما المقصود بفرط الاستقطاب؟
حالة يصبح فيها الجهد داخل الخلية أكثر سلبية من حالة الراحة بسبب خروج زائد لـ K⁺.ما سبب السالبية داخل الخلية في حالة الراحة؟
بسبب وجود مركبات سالبة وشحنات K⁺ وعدم دخول Na⁺.ما وظيفة قنوات الصوديوم؟
السماح بدخول Na⁺ إلى الخلية أثناء زوال الاستقطاب.لماذا يُعد الجهد الكهربائي مهمًا للسيال العصبي؟
لأنه يسمح بانتقال الإشارة العصبية على طول العصبون.ما المرحلة التي يُغلق فيها قنوات الصوديوم وتفتح قنوات البوتاسيوم؟
مرحلة إعادة الاستقطاب.ما الجهد داخل الخلية أثناء زوال الاستقطاب؟
يصل إلى +30 mV تقريبًا.كيف تساهم فرط الاستقطاب في تنظيم السيالات العصبية؟
تمنع حدوث سيال جديد مباشرة مما يضمن عدم تداخل الإشارات.ما العامل الذي يحفز فتح القنوات الأيونية؟
فرق الجهد عبر الغشاء أو وصول منبه.
🟧 رابعًا: أسئلة بما تفسر (5 أسئلة)
بما تفسر سالبية الجهد داخل الخلية أثناء الراحة؟
لأن K⁺ يخرج من الخلية، وNa⁺ لا يدخل بحرية، والمركبات السالبة لا تغادر الخلية.بما تفسر أهمية مضخة الصوديوم-بوتاسيوم في العصبونات؟
لأنها تحفظ توزيع الأيونات الضروري لجهد الراحة وتعيده بعد السيال.بما تفسر عدم حدوث سيال عصبي خلال فرط الاستقطاب؟
لأن الجهد داخل الخلية منخفض جدًا مما يمنع تنشيط القنوات مجددًا.بما تفسر انتقال السيال العصبي في اتجاه واحد؟
بسبب الفترة الانكسارية التي تمنع إعادة تنشيط نفس المنطقة مباشرة.بما تفسر فتح قنوات Na⁺ عند التنبيه؟
لأن التغير في فرق الجهد يؤدي إلى تنشيط القنوات الحساسة للجهد.
🟥 خامسًا: أسئلة تحليل واستنتاج (10 أسئلة)
إذا تم تثبيط مضخة Na⁺/K⁺، ماذا يحدث للخلية العصبية؟
تفقد قدرتها على إعادة الجهد وتصبح غير قادرة على إطلاق سيالات جديدة.إذا زاد تركيز Na⁺ داخل الخلية، ماذا تتوقع؟
قد لا يحدث زوال استقطاب بالشكل الطبيعي، مما يؤثر على السيال العصبي.في تجربة، بقيت قنوات K⁺ مفتوحة أكثر من اللازم، ما النتيجة؟
يحدث فرط استقطاب مفرط ويطول زمن الاستجابة التالية.ماذا تستنتج من وجود فرق تركيز بين Na⁺ وK⁺ عبر الغشاء؟
أنه أساس تكوين الجهد العصبي ونقل السيال.ما أثر إزالة بروتينات القنوات من الغشاء؟
تتوقف حركة الأيونات، ويتعطل الجهد العصبي كليًا.إذا استخدم الباحثون مادة تغلق قنوات الصوديوم، فماذا تتوقع؟
عدم حدوث زوال الاستقطاب وتوقف السيال العصبي.ماذا تستنتج إذا لاحظت أن الجهد بقي موجبًا لفترة طويلة؟
ربما لم تُغلق قنوات Na⁺ أو لم تُفتح قنوات K⁺ في الوقت المناسب.إذا تم ضخ Na⁺ إلى الداخل بشكل غير طبيعي، ما التأثير؟
يؤدي إلى إثارة غير طبيعية أو عشوائية في العصبون.في حالة عدم وجود ATP، ما مصير مضخة Na⁺/K⁺؟
تتوقف عن العمل، ويختل فرق الجهد.لماذا لا يُنصح باستخدام مثبطات مضخة Na⁺/K⁺ إلا بحذر؟
لأنها تؤثر على الجهد العصبي ووظائف الأعصاب والعضلات.
🟪 سادسًا: أسئلة مقال (5 أسئلة)
اشرح بالتفصيل مراحل مرور السيال العصبي في الخلية العصبية.
يشمل الراحة، زوال الاستقطاب، إعادة الاستقطاب، فرط الاستقطاب، ودور الأيونات في كل مرحلة.ناقش أهمية مضخة Na⁺/K⁺ في الحفاظ على نشاط الجهاز العصبي.
تُحافظ على الجهد، تمنع التداخل، وتعيد الخلية لحالة الاستعداد.قارن بين زوال الاستقطاب وإعادة الاستقطاب من حيث الأيونات والجهد.
زوال: دخول Na⁺ وزيادة الجهد. إعادة: خروج K⁺ وانخفاض الجهد.اشرح كيف تساهم قنوات الأيونات في نقل السيال العصبي.
تفتح استجابة للجهد، تسمح بتدفق الأيونات، وتحدث تغيرات كهربية في الغشاء.صف بالتفصيل ماذا يحدث عندما يتم تنبيه الخلية العصبية حتى عودتها لحالة الراحة.
من التنبيه إلى فتح قنوات Na⁺، ثم K⁺، ثم استعادة التوزيع عبر المضخة.
فرط بوتاسيوم الدم هو الارتفاع غير الطبيعي لمستوى البوتاسيوم في الدم. أيٌّ من الآتي هو التأثير الأرجح لفرط بوتاسيوم الدم على جهد فعالية الخلية العصبية؟
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يزيد تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة إعادة استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يَقِلُّ تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة زوال استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يزيد تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة زوال استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يَقِلُّ تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة إعادة استقطاب طويلة.




