المقرر الأكاديمي / التربية البدنية والرياضة
الدرس 25
فيزيولوجيا النقل العصبي
Physiologie de la conduction nerveuse | Nerve Impulse Conduction
المستوى
مدة الحصة
محتوى الملف
BT1
50 دقيقة
كتاب الطالب
الشكل: انتشار السيالة على محور عصبي مغمد بالميالين؛ نموذج تعليمي غير مرسوم بالمقياس.
نواتج التعلم
• تفسير معنى جهد الغشاء وجهد الراحة وملاحظة توزّع أيونات الصوديوم والبوتاسيوم.
• ترتيب مراحل جهد الفعل وبيان وظيفة القنوات المعتمدة على الجهد.
• تفسير معنى عتبة التنبيه ومبدأ «الكل أو لا شيء» وفترة الجموح.
• المقارنة بين التوصيل المستمر والتوصيل القفزي على المحور العصبي.
• توظيف المفاهيم في تفسير استجابة رياضية دون الخلط بين زمن رد الفعل وسرعة التوصيل العصبي.
القسم الأول | كتاب التلميذ
1. وضعية الانطلاق: لماذا نستجيب بسرعة؟
يرى حارس المرمى اتجاه الكرة ويستعدّ للتحرك. تمر المعلومات عبر مسارات حسية وشبكات عصبية، ثم تصل أوامر إلى العضلات. كيف تنتقل الإشارة الكهربائية عبر المحور العصبي، وما الذي يجعل انتقالها سريعًا؟
أسئلة عصف ذهني: هل يتحرك التيار العصبي مثل سريان الماء؟ هل يحتاج إلى طاقة؟ وهل توجد سيالة «أكبر» كلما ازدادت شدة المنبّه؟
2. جهد الغشاء وجهد الراحة
جهد الغشاء (Membrane potential) هو فرق الجهد الكهربائي بين داخل الخلية وخارجها، ويقاس بالملي فولت (mV). يكون داخل كثير من العصبونات في الراحة أكثر سلبية من الوسط الخارجي؛ وتُستخدم قيمة −70 mV تقريبًا كنموذج تعليمي، مع اختلافها بحسب نوع العصبون.
الشكل: التوزع غير المتكافئ للأيونات ودور التسرب والمضخة في المحافظة على التدرجات.
المكوّن
الدور العلمي
أيون الصوديوم Na+
تركيزه أعلى نسبيًا خارج الخلية، ويساهم دخوله في زوال الاستقطاب.
أيون البوتاسيوم K+
تركيزه أعلى نسبيًا داخل الخلية، ويساهم خروجه في إعادة الاستقطاب.
قنوات التسرب
تساهم في نفاذية الغشاء عند الراحة، لا سيما للبوتاسيوم.
مضخة Na+/K+-ATPase
تستخدم ATP لنقل 3 Na+ إلى الخارج و2 K+ إلى الداخل والمحافظة على التدرجات الأيونية.
تنبيه: المضخة تحافظ على التدرجات الأيونية على المدى المستمر؛ وليست «الزر» الذي يعيد الجهد وحده بعد كل سيالة، فالتغيرات السريعة ترتبط أساسًا بفتح القنوات وإغلاقها.
3. جهد الفعل: كيف تنشأ السيالة؟
جهد الفعل (Action potential) تغير سريع ومؤقت في جهد الغشاء يحدث عند بلوغ عتبة تنبيه معينة. في نموذج عصبون شائع تبلغ العتبة نحو −55 mV؛ وهذه قيمة تقريبية وليست قانونًا ثابتًا لجميع الخلايا.
الشكل: منحنى تعليمي لجهد الفعل؛ الأرقام 1–5 تشير إلى مراحل التغير، والزمن غير مرسوم بمقياس حقيقي.
المرحلة
ما يحدث؟
الراحة
يكون داخل العصبون سالبًا بالنسبة إلى الخارج.
زوال الاستقطاب (Depolarization)
فتح سريع لقنوات Na+ المعتمدة على الجهد ودخول الصوديوم؛ يصبح الجهد أقل سلبية وقد يصير موجبًا.
إعادة الاستقطاب (Repolarization)
تعطيل قنوات Na+ وفتح قنوات K+ المعتمدة على الجهد مع خروج البوتاسيوم.
فرط الاستقطاب اللاحق
قد يصبح الجهد أكثر سلبية من الراحة فترة وجيزة بسبب استمرار نفاذية K+.
العودة إلى الراحة
تُستعاد حالة الراحة بعمل القنوات والتدرجات الأيونية وآليات النقل المستمرة.
4. القنوات الأيونية ومبدأ الكل أو لا شيء
الشكل: رسم تخطيطي للانتقال من الراحة إلى زوال الاستقطاب ثم إعادة الاستقطاب.
إذا وصل تغير الجهد إلى العتبة يتولد جهد فعل كامل؛ وإذا لم يصل إليها فلا يتولد ذلك الجهد. لذلك يوصف جهد الفعل الواحد بأنه يخضع لمبدأ «الكل أو لا شيء» (All-or-none). المنبّه الأقوى لا يزيد سعة جهد الفعل الواحد في العصبون نفسه عادة، لكنه قد يزيد تكرار جهود الفعل أو عدد العصبونات المشاركة في الاستجابة.
فترة الجموح (Refractory period): عقب نشوء جهد الفعل، توجد فترة مطلقة يتعذر فيها توليد جهد فعل جديد، تليها فترة نسبية قد يلزم خلالها منبّه أقوى. تساعد فترة الجموح على الحد من التكرار الفوري وانتشار السيالة باتجاه المحور.
5. كيف تنتشر السيالة على المحور العصبي؟
ينشأ جهد الفعل عادة قرب القطعة الابتدائية من المحور في عصبونات كثيرة، وتؤدي التيارات المحلية إلى إزالة استقطاب مناطق مجاورة فتُفعَّل قنواتها. لا تتنقّل «شحنة واحدة» من البداية إلى النهاية، بل تتجدد الإشارة الكهربائية تباعًا على طول الغشاء.
الشكل: التوصيل المستمر في المحور غير المغمد والتوصيل القفزي في المحور المغمد بالميالين.
التوصيل المستمر
التوصيل القفزي
في محاور غير مغمدة بالميالين.
في محاور مغمدة بالميالين مع عُقد رانفييه.
يتجدد جهد الفعل على مناطق متتابعة متقاربة من الغشاء.
ينتقل التيار المحلي أسفل الميالين ويتجدد جهد الفعل أساسًا عند العُقد.
يكون أبطأ عادة عند المقارنة بظروف وأقطار مناسبة.
يكون أسرع عادة وأكثر كفاءة؛ وتتأثر السرعة أيضًا بقطر المحور وخصائصه.
العبارة «تقفز السيالة» وصف تعليمي؛ فلا تعني أن جهد الفعل يقفز في الفراغ. وفي الدرس 26 سنبحث كيف تنتقل الإشارة بين الخلايا عبر المشابك.
6. التطبيق الرياضي: التقاط الكرة
الشكل: مراحل مبسطة من المنبّه الحسي إلى الحركة العضلية.
عند رؤية كرة طائرة، تنتقل معلومات بصرية إلى الجهاز العصبي المركزي، وتُعالَج ضمن شبكات متعددة، ثم تنتقل أوامر حركية إلى العضلات. تدعم سرعة التوصيل العصبي هذا المسار، لكن زمن الاستجابة الرياضي يتأثر أيضًا بالانتباه والتوقع والقرار والتنسيق العضلي.
7. نشاط تعاوني: قارِن وفسّر
قسّم الصف إلى مجموعات صغيرة. تناقش كل مجموعة: (أ) لماذا يختلف جهد الراحة عن جهد الفعل؟ (ب) لماذا لا يزيد المنبّه الأقوى سعة جهد الفعل الواحد؟ (ج) ما الذي يميز التوصيل القفزي؟ ثم تعرض كل مجموعة خلاصة من ثلاث جمل.
8. ورقة عمل مصورة
الشكل: اكتب أسماء المراحل المرقمة ثم فسّر اتجاه حركة الأيونات الرئيسة.
9. التقويم التكويني — 5 علامات
1. عرّف جهد الراحة واكتب قيمة تعليمية تقريبية له. (علامة)
2. حدد الأيون الذي يرتبط دخوله السريع بزوال الاستقطاب. (علامة)
3. ضع زوال الاستقطاب وإعادة الاستقطاب وفرط الاستقطاب بالترتيب الصحيح. (علامة)
4. اشرح باختصار معنى «الكل أو لا شيء». (علامة)
5. اذكر فرقًا واحدًا بين التوصيل المستمر والقفزي. (علامة)
10. الواجب المنزلي — 10 علامات
أ. ارسم منحنى مبسطًا لجهد الفعل مع تسمية أربع مراحل وعتبة التنبيه. (4 علامات)
ب. قارن بين Na+ وK+ من حيث موقع التركيز الأعلى ودورهما في جهد الفعل. (2 علامتان)
ج. اشرح في 5–6 أسطر أثر الميالين في التوصيل ولماذا لا يمثل وحده زمن رد الفعل عند لاعب كرة قدم. (4 علامات)
11. ملخص الحفظ
• جهد الراحة: فرق جهد الغشاء في حالة الراحة (قرابة −70 mV كنموذج تعليمي).
• جهد الفعل: تغير كهربائي سريع عند بلوغ عتبة تنبيه؛ يتضمن زوال الاستقطاب وإعادته وقد يعقبه فرط استقطاب.
• Na+ يدخل أساسًا في طور الصعود؛ K+ يخرج أساسًا خلال طور الهبوط.
• الكل أو لا شيء: لا تزداد سعة جهد الفعل الواحد لمجرد زيادة قوة المنبّه.
• الميالين وعُقد رانفييه يساعدان على التوصيل القفزي الأسرع عادة.
• فترة الجموح تساعد على تنظيم تكرار جهود الفعل وانتشارها.