الأعصاب والعضلات: دليل دراسة

الأفكار الأساسية

تنقل الخلايا العصبية الإشارات على هيئة تغيرات في جهد الغشاء، وتقصر الخلايا العضلية حين تنزلق الخيوط الرفيعة والغليظة. تمزج الأسئلة بين اتزان الأيونات وأزمنة التوصيل وأطوار جهد الفعل.

• جهد اتزان أيون عند 37 °C هو E = (61.5 mV ÷ z) × log₁₀([خارج] ÷ [داخل]). وهو لـ K⁺ سالب بشدة فيحدد جهد الراحة قرب −70 mV.
• يُطلق جهد الفعل إذا بلغ الغشاء العتبة. تنفتح قنوات Na⁺ (إزالة الاستقطاب) ثم قنوات K⁺ (عودة الاستقطاب) ويتبع ذلك فرط استقطاب قصير.
• سرعة التوصيل هي المسافة ÷ الزمن. يرفعها المايلين والمحور الأعرض. يجب أن تتجمع عدة EPSP صغيرة لبلوغ العتبة.
• تنقبض العضلة حين تنزلق الخيوط الرفيعة على الغليظة فيقصر القسيم العضلي بينما تحتفظ الخيوط بطولها.

المعادلات الأساسية

• E = (61.5 mV ÷ z) × log₁₀([out] ÷ [in])
• velocity = distance ÷ time
• EPSPs needed = (threshold − rest) ÷ size
• length after = rest length × (1 − fraction shortened)

مثال محلول

لـ K⁺ بتركيز 5 mM خارجاً و140 mM داخلاً يكون E = 61.5 × log₁₀(5 ÷ 140) = 61.5 × (−1.45) = −89 mV. عصبون عند −70 mV وعتبته −55 mV وEPSP قدرها 5 mV يحتاج (−55 − (−70)) ÷ 5 = 3 EPSP. ونبضة تقطع 120 mm في 4 ms سرعتها 30 m/s.

أخطاء شائعة

• وضع التركيز الداخلي فوق الخارجي في معادلة نيرنست فتنعكس الإشارة.
• القول إن جهد الفعل يكبر مع منبه أقوى. هو قانون الكل أو لا شيء؛ يتغير التردد فقط.
• الظن أن الخيوط تقصر أثناء الانقباض. هي تنزلق؛ والقسيم العضلي هو الذي يقصر.

تدرّب

اختبر نفسك بأسئلة تدريبية في هذا الموضوع: الأعصاب والعضلات