إمكانات العمل

المرادفات

الدافع العصبي ، إمكانية الإثارة ، السنبلة ، موجة الإثارة ، جهد الفعل ، الإثارة الكهربائية

تعريف

جهد الفعل هو تغيير قصير في إمكانات غشاء الخلية من إمكاناتها في الراحة. إنه يعمل على نقل الإثارة الكهربائية وبالتالي فهو أساسي لنقل المحفزات.

علم وظائف الأعضاء

لفهم إمكانات العمل ، يجب على المرء أولاً أن ينظر إلى يستريح المحتملة انتبه للخلية. كل خلية مثيرة في حالة الراحة لها واحدة. تم إنشاؤه بواسطة الفرق في الشحنة بين الداخل والخارج من غشاء الخلية ويعتمد ذلك على الخلية المعنية مدى ارتفاعها. كقاعدة عامة ، تتقلب القيم بين -50 مللي فولت و -100 مللي فولت. تتمتع معظم الخلايا العصبية بقدرة استراحة تصل إلى -70 مللي فولت ، مما يعني أنه في حالة الراحة يكون الجزء الداخلي من غشاء الخلية مشحونًا سالبًا مقارنة بغشاء الخلية الخارجي. نحن الآن ننظر في تطوير جهد فعل باستخدام خلية عصبية. هنا تتسبب إمكانات العمل في سرعة توصيل الإثارة في الجسم لمسافات طويلة.

وضع البداية

تحتوي الخلية على غشاء يستريح ، والذي يتم الحفاظ عليه بواسطة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

مرحلة البدء

يصل الإثارة التي يسببها المنبه إلى الخلية. يصبح داخل الخلية أكثر إيجابية بسبب تدفق أيونات الصوديوم. عندما يتم تجاوز قيمة عتبة معينة (في حالة الخلايا العصبية تقريبا. - 50mV) يتم تشغيل جهد الفعل. يعمل هذا وفقًا لمبدأ "الكل أو لا شيء". هذا يعني أنه لا يوجد شيء مثل "احتمال ضئيل للعمل" ، إما أنه ينشأ أو لا يحدث. دائمًا ما يكون شكل جهد الفعل موحدًا بعد تجاوز قيمة العتبة ، بغض النظر عن قوة التحفيز.

نزع الاستقطاب

إذا تم تجاوز قيمة العتبة ، يتم فتح العديد من قنوات الصوديوم الموجودة على غشاء الخلية بضربة واحدة وتتدفق العديد من أيونات الصوديوم من الخارج إلى داخل الخلية مرة واحدة. تصبح الخلية موجبة من الداخل بما يصل إلى +20 إلى + 30 مللي فولت تقريبًا. يُعرف هذا الحدث أيضًا باسم "الانتشار" أو "التجاوز".

عودة الاستقطاب

بعد الوصول إلى الحد الأقصى من الانتشار ، تبدأ قنوات الصوديوم في الإغلاق مرة أخرى. لهذا ، تفتح قنوات البوتاسيوم ، حيث تتدفق أيونات البوتاسيوم موجبة الشحنة خارج الخلية ويصبح داخل الخلية أكثر سلبية مرة أخرى.

فرط الاستقطاب

نتيجة لإعادة الاستقطاب ، عادة لا يتم الوصول إلى إمكانات الراحة في البداية ويمكن أن تصل إلى قيم تصل إلى -90 مللي فولت ، على سبيل المثال في خلية عصبية ذات إمكانية راحة تبلغ -70 مللي فولت. وهذا ما يسمى أيضًا بفرط الاستقطاب لاحقًا. ينشأ من حقيقة أن قنوات البوتاسيوم تغلق بشكل أبطأ وبالتالي تتدفق أيونات البوتاسيوم المشحونة بشكل إيجابي خارج الخلية.

يتم بعد ذلك استعادة النسبة الأصلية بواسطة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ، والتي تستخدم الطاقة لنقل ثلاثة أيونات الصوديوم خارج الخلية ، وفي المقابل ، اثنان من أيونات البوتاسيوم إلى الخلية.

إن ما يسمى بالمرحلة الحرارية مهمة أيضًا لإمكانية العمل. ينشأ من حقيقة أن قنوات الصوديوم غير نشطة لفترة قصيرة بعد تشغيل جهد الفعل. وبالتالي ، لا يمكن إطلاق أي جهد عمل إضافي خلال "فترة الانكسار المطلق" ولا يمكن إطلاق جهد فعل إضافي إلا إلى مدى محدود خلال "فترة الانكسار النسبي".

يدوم جهد الفعل حوالي 1-2 ميلي ثانية في الخلايا العصبية. في خلية عضلة القلب يمكن أن تصل إلى عدة مئات من الألف من الثانية.

إمكانية العمل في القلب

أساس التحفيز الكهربائي في القلب هو ما يسمى بجهد الفعل. إنه يمثل التغيير المحدود زمنيًا بيولوجيًا في الجهد الكهربائي عبر غشاء الخلية ، والذي ينتهي بعمل عضلي ، في هذه الحالة ضربات القلب. بمدة تتراوح من 200 إلى 400 مللي ثانية تقريبًا اعتمادًا على معدل ضربات القلب المعني ، أي عدد نبضات القلب في الدقيقة ، أي إمكانية العمل على القلب لفترة أطول من العضلات الهيكلية أو الخلية العصبية. هذا يحمي القلب من الإفراط في الإثارة.

بدءًا من قدر معين من الراحة ، جهد أساسي يبلغ حوالي 90 مللي فولت ، يتم تطبيقه على أغشية الخلايا ، ويمر جهد الفعل عبر القلب أربع مراحل من تكوين الإثارة. تعمل القنوات الأيونية المختلفة معًا لتغيير الجهد الكهربائي على السطح الخارجي للخلايا. هذه هي في الغالب بروتينات نقل موجودة في جلد الخلايا وتنقل العديد من الجزيئات المشحونة الصغيرة جدًا عبر غشاءها. هذا سيجعل يتغير الجهد الكهربائي على الخلية وبالتالي شكلت جهد الفعل على القلب.

في الطور الأول، ما يسمى ب مرحلة نزع الاستقطابتزداد القدرة على نقل جزيئات الصوديوم موجبة الشحنة. هذه تتدفق الآن إلى داخل الخلايا وتؤدي إلى واحدة زيادة التوتر من حوالي 90 مللي فولت إلى زائد 30 مللي فولت.

عن طريق تحويل الشحنة الكهربائية إلى النطاق الموجب ، تصبح محددة قنوات الكالسيوم في القلب افتح. لذلك يتعلق الأمر بواحد تدفق جزيئات الكالسيوم إلى خلايا القلب. هذه المرحلة الثانية يمثل نموذجي طويل الأمد للقلب مرحلة الهضبة هذا هو المكان الذي يتم فيه نقل الإثارة ويمنع ، من بين أمور أخرى ، دخول إمكانات عمل إضافية غير ضرورية. يضمن قدرة ضخ القلب التي يتم التحكم فيها ويحمي من عدم انتظام ضربات القلب.

في المرحلة الثالثة، من مرحلة عودة الاستقطاب، يعود الجهد الكهربائي ببطء نحو الجهد الباقي وهو 90 مللي فولت. من خلال عملية تستهلك الطاقة ، على عكس تدرج التركيز فوق الخلية ، يصبح التدفق نشطًا عودة جزيئات الصوديوم للخارج وانبثقت تعود أجزاء البوتاسيوم إلى الخلية نقل. وهذا حتى استقرت إمكانات الراحة الأصلية مرة أخرى. الخلية جاهزة الآن لإمكانية عمل جديدة.

جهد العمل في العقدة الجيبية

يكمن أصل الإثارة لإمكانات العمل في القلب فيما يسمى بـ العقدة الجيبية. يقع هذا في الاذن الأيمن بالقرب من ملتقى الوريد الأجوف العلوي ، والذي ينقل الدم من الجزء العلوي من الجسم إلى القلب.

تتكون العقدة الجيبية من خلايا العضلات المعدلةالتي تخلق إمكانات العمل اللازمة للإثارة. وبالتالي هم يشكلون الطبيعي جهاز تنظيم ضربات القلب. هذه خلايا سريعة الانفعال بتردد طبيعي يتراوح من 60 إلى 80 نبضة في الدقيقة. يمكن تسجيل هذا التردد الطبيعي على شكل نبضة.

من هناك ، تأخذ إمكانات الفعل الناتجة مجراها عبر بعض الهياكل التشريحية من أجل أن تؤدي إلى انقباض ونبض القلب في عضلات القلب العاملة. يمكن تكييف عدد النبضات في الدقيقة مع الحمل الواقع على عاتق الشخص. من ودي، جهاز عصبي مستقل مهم بشكل خاص عند الزيادة عبء يتم تنشيطه ، يؤدي إلى زيادة في إمكانات العمل الواردة.
سوف العكس ، ما يسمى ب الجهاز العصبي السمبتاوي المنشط ، خاصة في فترات الراحة من الجسم يلعب دورًا ، يتم اختناق عدد إمكانات العمل تجاه القلب. تتباطأ ضربات القلب. أيضا الدواء والجسد الهرمونات، مثل الأدرينالين ، يؤثر على هذا النظام.