الاتصال العصبي
أعضاء الجهاز العصبي
1- أعضاء مركزية
2- أعضاء محيطية
خلايا الجهاز العصبي
1- العصبونات
2- الخلية الدبقية
دراسة الظواهر الكهربائية للعصبون
أ- الكمون الكهربائي
ب- التيار الكهربائي
2- تقنية باتش كلامب
3- تقنية فرض الكمون
4- جهاز راسم الذبذبات المهبطي
كمون العمل
8- ترتيب انفتاح القنوات الفولطية لشوارد الصوديوم والبوتاسيوم
9- ماذا ينتج عن تثبيط أحد القنوات الأيونية
10- فرط الاستقطاب
11- قانون الكل أو اللاشئ
12- القنوات الفولطية و القنوات الكيميائية
إن كان فيه ملاحظة، تصحيح، إضافة، استفسار … الرجاء إيفادنا بها
يؤمن ثبات الوسط الداخلي والتنسيق بين مختلف أجهزة وأعضاء وخلايا العضوية كل من الجهاز العصبي والنظام الهرموني.
الجهاز العصبي مسؤول عن الإحساس مثل الألم، والتفكير مثل القيام العمليات الحسابية، والذاكرة مثل حفظ الأحداث،
والانفعالات مثل الفرح، والحركة مثل المشي.
1- أعضاء مركزية
تتمثل في الدماغ والنخاع الشوكي وهي المراكز العصبية لأنها تقوم باستقبال المعلومات العصبية
وتعالجها وتترجمها إلى إحساسات واعية نشعر بها أو ترسها إلى الأعضاء والخلايا المنفذة.
أ- الدماغ: مركز عصبي مسؤول عن الأفعال الإرادية كالكلام والمشي والإحساسات الواعية
المتمثلة في الحواس الخمسة. يتواجد داخل الجمجمة ويتكون من المخ والمخيخ والبصلة السسائية.
تتكون بنيته من مادتين: مادة رمادية عبارة عن أجسام خلوية للعصبونات ومادة بيضاء عبارة
عن ألياف عصبية ولونها الأبيض يعود لغمد النخاعين. تتوضع المادة الرمادية في محيط المخ
مكونة القشرة المخية وفي البصلة السسائية، وتتوضع المادة البيضاء في المركز.
ب- النخاع الشوكي: مركز عصبي مسؤول عن الأفعال اللاإرادية (الانعكاسية).
وهو خيط أبيض يتواجد داخل العمود الفقري. يتكون من مادة رمادية مركزية على شكل
حرف h ومادة بيضاء محيطية (بعكس المخ).
أ- الأعصاب: يتكون الجهاز العصبي للإنسان من اثنا عشر زوجا من الأعصاب الدماغية،
وواحد وثلاثين زوجا من الأعصاب الشوكية. يتكون العصب من مئات إلى آلاف الألياف العصبية تُعصِّب منطقة معينة من الجسم.
– الليف العصبي: يتمثل في المحور الأسطواني لكل العصبونات والاستطالة الهيولية
للألياف الحسية لتي يتمركز جسمها الخلوي في العقدة الشوكية. قد يكون منخّعا أي محاطا بغمد النخاعين أو غير منخّع
ويختلف قطره من عصبون لآخر.
ب- العقد الشوكية: تتواجد في الجذر الظهري للنخاع الشوكي وتحتوي على الأجسام الخلوية للعصبونات الحسية.
د- المستقبلات الحسية: قد تكون نهاية التفرعات الشجيرية أو خلايا عصبية خاصة، دورها استقبال التنبيهات الخارجية والداخلية.
يتكون الجهاز العصبي من نوعين من الخلايا فقط رغم بنيته المعقدة: الخلايا العصبية أو العصبونات والخلايا الدبقية.
أ- بنية العصبون: يتكون من جسم خلوي يحتوي النواة وتمتد منه استطالات هيولية قصيرة
عديدة تسمى التفرعات الشجيرية وتفرع واحد طويل يسمى المحور الأسطواني. قد يلتف حوله غمد النخاعين
وخلايا شوان تفصل بينها فراغات تسمى اختناقات رانفيي. ينتهي المحور الأسطواني بتفرعات نهائية تنتهي
بانتفاخ صغير يسمى الزِّر المشبكي. يختلف طول المحور الأسطواني قد يصل إلى 1 متر أو أكثر.
عندما يموت العصبون فإنه لا يتجدد ويعوض مكانه باستطالات هيولية لعصبونات أخرى لتشكل مشابك.
ب- الخواص الوظيفية لغشاء العصبون
– مستقطب طبيعيا: يتميز بوجود فرق في الكمون ويسمى فرقا في الاستقطاب أو توترا على جانبي الغشاء يعرف بكمون الراحة.
– قابل للتنبيه: عند إحداث تنبيه فعال في غشائه، يتولد فيه كمون أو كمونات عمل.
– ينقل السيالة العصبية: تنتشر فيه السيالة العصبية.
ج- الخواص البنيوية لغشاء الليف العصبي
– على طول الغشاء: يحتوي الغشاء على بروتينات خاصة تحدد وظيفة العصبون.
وهي قنوات أيونية تنقل الشوارد على جانبي الغشاء تتمثل في: قنوات تسرب شوارد الصوديوم Na+،
قنوات تسرب شوارد البوتاسيوم K+، مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، القنوات الفولطية لشوارد Na+،
القنوات الفولطية لشوارد K+.
– على مستوى المشابك: بالإضافة للقنوات السابقة الخمسة السابقة، يحتوي غشاء الزِّر المشبكي
على قنوات فولطية خاصة بشوارد الكالسيوم Ca+. ويحتوي غشاء الخلية بعد مشبكية على قنوات كيميائية
تحتوي على مستقبلات خاصة بالمبلغ الكيميائي.
خلايا تأخذ عدة أشكال، عددها عشرة أضعاف الخلية العصبية وتقوم بعدة وظائف أهمها:
دعامة النسيج العصبي، تغذية العصبون، تشكيل غمد النخاعين، عزل العصبون والمحافظة
على تركيز الشوارد حواليه. الإحاطة بالشق المشبكي ومنع انتشار وضياع المبلغات العصبية.
وخلية شوان نوع من أنواع الخلية الدبقية ودورها إنتاج غمد النخاعين.
1- تعريف: المبلغ العصبي هو جزيئة قادرة على تغيير الكمون الغشائي للخلية بعد مشبكية.
2- أنواع المبلغات العصبية: يوجد عدد كبير من المبلغات العصبية تصنف إلى قسمين:
– جزيئات صغيرة: مثل الأحماض الأمينية، الأستيل كولين، السيروتونين، الهيستامين، غاز co، غاز no.
– جزيئات كبيرة (ببتيدية): مثل الأنكيفالين والأوسيتوسين.
3- خواص: يتميز المبلغ العصبي بأربعة خواص:
– تتواجد في الوحدة قبل مشبكية.
– تُفرَز في الشق المشبكي في وجود زوال الاستقطاب في غشاء الخلية قبل مشبكية.
– تُغيِّر الكمون الغشائي للخلية بعد مشبكية بتنشيط، تثبيط أو تعديل نشاطها.
– تُفَكَّكُ بعد تأثيرها على الخلية بعد مشبكية.
4- دور المبلغات العصبية: تنقل السيالة العصبية من العصبون قبل المشبكي إلى الخلية بعد مشبكية.
5- مقر تركيبها: تُرَكَّبُ في الجسم الخلوي للعصبون ثم تُنقَل وتُخزَّن في الزر المشبكي.
وتوجد مبلغات عصبية تفرز من طرف غدد وتنقل في الدم إلى المشابك وتسمى مبلغات عصبية هرمونية.
مفاهيم مهمة
أ- الكمون أو التوتر
هو قوة كهربائية تنتج عن وجود شحنات في المحلول.
الفرق في عدد الشحنات بين وسطين يفصل بينهما عازل يحدد فرق الكمون بينهما
حيث كلما زاد الفرق في عدد الشحنات على جانبي العازل ارتفع فرق الكمون.
– في الخلية: الشحنات هي الشوارد Na+ وK+ أساسا، المحلول هو الهيولى
والسائل الخارج خلوي، العازل هو الغشاء الهيولي لأنه يتكون من دسم فوسفورية.
– جهاز قياس فرق الكمون: راسم الاهتزاز أو الذبذلات المهبطي أو الفولطمتر.
– وحدة قياس فرق الكمون: الفولط ويقدر في الليف العصبي بالميلي فولط.
ينتج التيار الكهربائي عن انتقال الشحنات. عندما نربط قطبي البطارية الموجب
والسالب بسلك ناقل فإنه تنتقل فيه الإلكترونات أي شحنات سالبة، من القطب السالب إلى القطب الموجب
ويتولد عن ذلك تيار كهربائي. في العصبون يتولد التيار الكهربائي عن انتقال الشحنات الموجبة Na+ وK+ عبر
القنوات الأيونية التي تعتبر السلك الناقل للتيار.
– جهاز قياس التيار الكهربائي: أمبير متر حساس جدا للتيار الكهربائي متصل بماصة مجهرية (تقنية باتش كلامب).
– وحدة قياس التيار الكهربائي: الأمبير ويقدر في الليف العصبي بالبيكو أمبير.
– المبدأ: ماصة مجهرية متصلة بجهاز حساس للتيارات الكهربائية،
نعزل قناة أو عدة قنوات غشائية لليف العصبي ونسجل التيارات الداخلية والخارجية فيها.
– الهدف: قياس التيارات الكهربائية الداخلية والخارجية على مستوى قناة أو عدة قنوات
في غشاء الليف العصبي.
– المبدأ: نرسل تيارا كهربائيا ذو كمون معين يلغي أو يغير الكمون الطبيعي
وينتج كمون جديد اصطناعي يسمى الكمون المفروض.
– الهدف: فتح القنوات المتعلقة بالفولطية لمدة قصيرة تقدر بالميلي ثانية
ودراسة التيارات الكهربائية الناتجة فيها.
– مبدأ العمل: تمر حزمة من الالكترونات عبر صفيحتين أفقيتين متصلتين
بمسريي استقبال وتسقط على شاشة مفلورة. تأخذ الصفيحتين الأفقيتين شحنة المسريين وتحدد اتجاه انحراف الالكترونات مسجلة منحنى على الشاشة.
– الاستعمال: القياس اللحظي لفرق الكمون بين نقطتين وتسجيله على شكل منحنيات.
1- تعريف: المنعكس العضلي هو حركة لا إرادية تتقلص فيها العضلة لاإراديا نتيجة سحبها أو تنبيهها.
2- أهمية المنعكس العضلي: عودة العضلة لطولها الطبيعي ومنع تمدد العضلة لدرجة كبيرة تؤدي تضررها.
3- العناصر المتدخلة في المنعكس العضلي
أ- المستقبل الحسي: يتمثل في المغزل العصبي ودوره استقبال التنبيه.
– المغزل العصبي: مغزلي الشكل، يتواجد في العضلة وطوله حوالي سنتيميتر واحد. وهو ارتباط تفرعات شجيرية لعصبون حسي مع ألياف عضلية خاصة تختلف عن الألياف المسؤولة عن التقلص. يستقبل التنبيه لأنه يتمدد مع العضلة ويولد سيالة عصبية حسية تنتقل عبر العصبون الحسي.
ب- العصبون الحسي: ينقل الرسالة العصبية الحسية من المحيط إلى المركز أي في الاتجاه الجابذ.
ج- النخاع الشوكي: مركز عصبي يستقبل السيالة الحسية الواردة ويدمجها ويرسل سيالة عصبية حركية.
د- العصبون الحركي: ينقل السيالة العصبية الحركية من المركز إلى المحيط أي في الاتجاه النابذ.
هـ- العضلة: عضو منفذ، ترتبط التفرعات النهائية للعصبون المحرك بالألياف العضلية مشكلة اللوحة المحركة.
تحتوي العضلة على كل من المغزل العصبي واللوحة المحركة فهي تلعب دورا مزدوجا: استقبال التنبيه وتنفيذ الرسالة الحركية بالتقلص.
تنتقل السيالة العصبية في الاتجاه الجابذ بواسطة الاستطالات الهيولية وفي الاتجاه النابذ بواسطة المحور الاسطواني.
يتم التنسيق بين العضلات المتضادة بفضل عصبون جامع مثبط.
1- تعريف كمون الراحة: هو الفرق في الاستقطاب على جانبي غشاء الليف العصبي
عندما يكون في حالة راحة أي غير نشط في نقل السيالة العصبية.
2- مصدر كمون الراحة: ثبات التوزع غير المتساوي في تركيز شوارد الصوديوم والبوتاسيوم
على جانبي الغشاء حيث تركيز شوارد الصوديوم كبير في الوسط الخارجي وقليل داخل الليف
والعكس بالنسبة لشوارد البوتاسيوم.
3- تفسير كمون الراحة: يحافظ على ثبات كمون الراحة ثبات التوزع غير المتساوي
في تركيز شوارد الصوديوم والبوتاسيم على جانبي الغشاء بفضل ثلاث أنواع
من البروتينات الغشائية تتمثل في قنوات تسرب شوارد Na+ تدخل عبرها شوارد الصوديوم
حسب تدرج التركيز، قنوات تسرب شوارد K+ تخرج عبرها شوارد البوتاسيوم وفق تدرج التركيز،
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم تقوم بنقل مزدوج لشوارد Na+ و K+عكس تدرج التركيز
وتستهلك طاقة على شكل ATP حيث تخرج ثلاث شوارد Na+ و تدخل شاردتين K+ في نفس الوقت.
4- مدة كمون الراحة: مستمر حتى وصول تنبيه أي حتى تولد سيالة عصبية.
5- أهمية كمون الراحة: يسمح بتوليد كمون عمل عند انفتاح القنوات الفولطية.
6- قياس كمون الراحة: نستعمل جهاز راسم الاهتزاز المهبطي حيث نضع في نفس
الموضع أحد المسريين على السطح الخارجي للغشاء والمسرى الثاني على السطح الداخلي،
فيسجل الجهاز على الشاشة فرق ثابت في الكمون يقدر بـ -65 إلى -75 ميلي فولط.
1- تعريف: كمون العمل هو تغير مؤقت وموضعي للحالة الكهربائية لغشاء الليف العصبي
إثر تنبيه فعال حيث يزول الاستقطاب ثم يعود للحالة الطبيعية.
2- خواص غشاء العصبون التي تسمح بتولد كمون عمل فيه: الاستقطاب
أي وجود كمون الراحة، واحتوائه على قنوات أيونية نوعية تتمثل في قنوات
فولطية خاصة بشوارد الصوديوم والبوتاسيوم.
3- منحنى كمون العمل: منحنى يمثل كمون العمل يسجله جهاز راسم الاهتزاز المهبطي
وهو عبارة عن زوال، عودة، فرط ثم عودة الاستقطاب للحالة الطبيعية.
4- التنبيه الفعال أو المجدي: كل تنبيه يتولد عنه كمون أو عدة كمونات عمل.
5- عتبة التنبيه: هي فرق الكمون اللازم لفتح عدد من القنوات الفولطية
لشوارد الصوديوم كاف لتوليد كمون عمل.
– تختلف عتبة التنبيه من عصبون لآخر ولكنها ثابتة في نفس العصبون
وتقدر بحوالي – 55 ميلي فولط.
6- مصدر كمون العمل: هو التغير المؤقت والموضعي لتركيز شوارد الصوديوم والبوتاسيوم
على جانبي غشاء الليف نتيجة وصول موجة زوال الاستقطاب وانفتاح القنوات الفولطية لهذه الشوارد.
تغير تركيز الشوارد "موضعي" لأنه تدخل كمية من شوارد الصوديوم محدثة فرق في التركيز
على مستوى القنات فقط، بينما يبقى تركيز الشوارد في الوسطين الداخلي والخارجي
على مستوى الخلية ثابتا.
7- تفسير كمون العمل: يتم بتدخل القنوات المرتبطة بالفولطية
– تفسير زوال الاستقطاب: عند وصول موجة زوال الاستقطاب، تفتح أو تُنشَّط القنوات الفولطية لشوارد الصوديوم أولا فتدخل عبرها كمية من هذه الشوارد حسب تدرج التركيز محدثة زوالا في الاستقطاب ويصبح فرق الكمون + 30 ميلي فولط.
– تفسير عودة الاستقطاب: تغلق قنوات الصوديوم وتفتح بعدها مباشرة القنوات الفولطية لشوارد البوتاسيوم فتخرج كمية منها ويعود الاستقطاب الطبيعي.
– تفسير فرط الاستقطاب: يتأخر انغلاق قنوات البوتاسيوم ويستمر خروجها ويحدث فرط في الاستقطاب.
– تفسير عودة الاستقطاب: تتدخل مضخة الصودويم والبوتاسيوم وتزيد من سرعتها لترجع الفرق في التركيز لحالته الطبيعية ويعود بذلك الاستقطاب الطبيعي (كمون الراحة).
تفتح القنوات الفولطية لشوارد الصوديوم قبل قنوات البوتاسيوم لأن فرق الكمون اللازم لفتحها يختلف.
فرق الكمون اللازم لفتح قنوات الصوديوم يقدر بـ – 50 ميلي فولط أي عتبة التنبيه،
وفرق الكمون اللازم لفتح قنوات البوتاسيوم يقدر + 30 ميلي فولط أي بداية عودة الاستقطاب.
تنغلق قنات الصوديوم عند + 30 ميلي فولط لأنها تمثل فرق كمون توازن شوارد الصوديوم
على مستوى هذه القنات. ويتأخر انغلاق قنات البوتاسيوم محدثة فرطا في الاستقطاب
لأن فرق كمون توازن شوارد البوتاسيوم يقدر – 80 ميلي فولط أي فرق كمون أكبر من كمون الراحة.