الخلايا العصبيّة هي الّتي تنقلُ المعلوماتِ في أجسامنا، ويُمكنُ تَشبيهُهَا بأسلاكٍ كهربائيّة طويلةٍ مشدودةٍ على طول الجهاز المعقَّد، والموصِلِ للمعلوماتِ في الجسم . وفي أيّ مكانٍ تصلُهُ معلوماتٌ أو أوامرُ، نجد طرفًا للخليّة العصبيّة. تنقلُ الخلايا العصبيّة المعلوماتِ بواسطةِ إشاراتٍ كهربائيّة (جهد عمل)، ويُمكنُ نقلُها أيضًا بواسطة إشاراتٍ كيميائيّة (نواقل كيميائيّة). يتكوَّنُ جهدُ العمل بواسطة قنواتِ أيونات – بروتينات تنقلُ الأيوناتِ بسرعةٍ من خلال غشاء الخليّة.
يشرحُ التَّطبيقُ الّذي أمامنا، كيفَ تُنقل الإشارةُ الكهربائيّة مِن خلالِ جهد العمل، مَعَ التَّشديدِ على وظائف قنواتِ الأيونات. لمشاهدة التَّطبيق، اضغطوا على اسفل الصورة، وافتحوا الملفّ المرتبط (تطبيق جافا).
أُنتجَ هذا التّطبيق الصّغير في إطار مشروع PhET في جامعة كولورادو
لتنزيل هذا التّطبيق وتشغيله في الحاسوب اضغطوا هنا
إن لم تنجحوا في تحميل التّطبيق، اقتنُوا برنامج Jawaweb. اضغطوا هنا واعملوا بحسب التّعليمات.
إذا كانتِ المصطلحات التّالية: "القنوات الأيونيّة"، أو"مُنحدر تراكيز الأيونات"، أو "جهد العمل" غيرَ مفهومةٍ بشكلٍ كاملٍ، فأنصحُكُم بمشاهدة الفيلم القصيرفي الموقع: جهد العمل – نقل إشارات كهربائيّة في الجسم.
يعرضُ التّطبيقُ محورَ العصب (أكسون) الخليّة، أيِ الجزءَ الطّويل والمنعزل مِنَ الخليّة العصبيّة، والمستعمل كناقلٍ للإشارات مِن مِنطقةِ الاستيعاب (التّغصنات الشّجريّة) للمنطقة النّاقلة (طرف الأكسون). تُعرض هذِهِ المنطقةُ على شكلِ مبنًى أسطوانيّ، حيثُ إنّ الجزءَ الخارجيّ منهُ عبارةٌ عن غشاء، والجزء الدّاخليّ هو العُصارة الخلويّة، والأشكالُ داخلَ الغشاء هي القنوات الأيونيّة (ناقلة الأيونات).
قبلَ أن نبدأَ العملَ في التّطبيق، تمعّنوا في الخليّة كلِّها (اِضغطوا على إشارة السّالب حتّى النّهاية). أشيروا إلى الإمكانيّات "اِعرضْ كلّ الأيونات (Show All Ions)"، وَ"جدول الجهود (Potential Chart)"، و"اعرض الشّحنات (Show Charges)". اُنظروا إلى الصُّورة بعد ذلك. هل تَرَوْنَ حركةً ما للأيونات؟ في أيِّ اتّجاه؟ عن طريق أيّة قنوات؟ إذا وجدتم صعوبةً في التّشخيص، ركِّزوا الصُّورة بمساعدة مؤشّر موجب. لماذا، حسبَ رأيكم، تتحرَّكُ الأيونات في هذا الاتِّجاه بالذّات، وليس في الاتّجاه المعاكس؟
اِضغطوا الآنَ على "شغِّل الخلية (Simulate Neuron)"، وشاهَدُوا الأيونات المتحرِّكة مِن خلالِ القنوات. هل تغيّرتْ وتيرةُ الحركة؟ هل تتحرَّكُ الأيوناتُ نفسُها طَوالَ الوقتِ وفي الاتِّجاهِ نفسِهِ؟ لماذا حسب رأيكُم؟ هل تَجدُونَ علاقةً بين حركة الأيونات ومنحنى الجُهُود؟
عُودوا الآنَ إلى الوضع الابتدائيّ (اضغطوا Reset All)، وأشيروا إلى الإمكانيّات نفسِها الّتي أشرتُم إليها سابقًا، وتركَّزُوا في الغِشاء بمُساعدة الموجَب. شغِّلوا الخليّة مرّةً أخرى. هل تُلاحِظُونَ تغيُّرًا في القنواتِ الأيونيّة أثناء انتقال جهدِ العمل؟ هل تنفَتِحُ أو تنغَلِقُ في الوقتِ نفسِهِ؟ هل تُلاحظونَ وجودَ علاقةٍ بينَ موعدِ انفتاحها (أي جريانِ الأيونات في اتّجاه مُعيّن)، وبينَ الجهد في جدول الجهود؟ ماذا تَستَنتِجُونَ عَن وظيفةِ الأيونات المختلِفَة في جهود العمل (هاكُم رمزًا: انتبهوا إلى التّغيُّر في الشّحنة الّتي تَظهَرُ على الغشاء). ما هُوَ حسب رأيكُم، وظائفُ قنواتِ التّسريب الّتي تُفتَحُ كلَّ الوَقت؟ إذا أخذنا بعينِ الاعتبار حقيقةَ أنّ جهد الرّاحة هو سلبيّ (mV 70- تقريبًا)، فأيّة قناةِ تسريبٍ هي المؤثِّرة أكثر؟
لقد شَخَّصنا في هذا التّطبيقِ اللاّعبِينَ المركزيِّينَ في جهد العمل في المحورالعصبي، ورأيناهُم يَعمَلُونَ في تَنسِيقِ فيما بينهم، وما هُوَ تأثيرهم على جهد الغشاء وعلى تقدُّمِ جهد العَمَل. العَمَليّةُ نَفسُهَا معقَّدَةٌ أكثر، وفيها قنواتٌ أيونيّة إضافيّة، ومضخّة الصّوديوم – البوتاسيوم الّتي تُكوِّن منحدرَ تراكيزِ الأيونات وغيرها. القنواتُ الأيونيّة هِيَ لاعِبٌ مركزيّ في نقل جهد العمل، وَبناءً عَلَيهِ، فإنّها تكونُ هَدَفًا لسُموم مختلِفَة مثلَ التِّترا ودوتوكسين – وهو مُغْلِقُ قناةِ الصُّوديوم الّذي يحصلون عليه من سمك الينفوخ (السَّمكة المنتفخة). يتِمُّ استعمالُ هذه السُّموم كثيرًا في الطِّبّ وفي الأبحاث (لماذا حسب رأيكم)؟
سؤال للمُتَمَكِّنين: اُنظروا إلى قناة الصُّوديوم، تَرَوْا أنّ لها ثلاثَ حالاتٍ انفتاح: مُغلقةٌ مع كرةٍ في الخارج، أو مفتوحة، أو مفتوحة مع كرة في الدّاخل (يُمنع انتقال الأيونات). لماذا هذه الآليّة موجودةٌ حسب رأيكم؟