المحاضرة الثالثة


13

14

15

16

17

18

المحاضرة الثالثة

الأربعاء، تشرين الأول 22, 2014

9:39 AM

مراجعة للمحاضرة الماضية

كان الحديث عن منشأ الإشارة الكهربائية، وتعتمد بشكل أساسي على الأملاح التي تشكل حوامل الشحنة.

منشأ الكهرباء الحيوية هو منشأ خلوي.

نتيجة للعازلية الموجودة في جسم الإنسان يمكننا قياس الإشارات من جسم الإنسان.

المضخة الجزيئية تعتمد على اختلاف التراكيز

تتميز القنوات الانتقائية بشيئين، الشحنة والأبعاد وتبعا لذلك تقوم بانتقاء الشوارد من حيث الشحنة والبعد.

يتم التعبير عن الفرق في الكمون بحقل كهربائي تأثيره معاكس لجهة انتقال الشوارد.

عند نقطة معين يحدث توازن في التيارات مما يظهر عنه ما يسمى بكمون الراحة، ويمكن التعبير عنه بعلاقة كمون نيرست.

علاقة جولدمان يأخذ بعين الاعتبار السماحية.

المحاضرة الجديدة:

  • كمون العمل:

يعبر عن استجابة الخلية للتنبيه، ويتم تمثيل هذه الاستجابة بتغيرات فجائية في كمون غشاء الخلية، وهذا التغير هو حالة عابرة وسريعة بين طرفي غشاء الخلية.

مراجع خارجية:

http://www.abahe.co.uk/physiology-of-the-human-body-enc/71156-potential-action-diffusion.html

وليتم إحداث كمون العمل فلا بد من تطبيق فرق في الكمون:

  1. بقيمة معينة.
  2. ولفترة زمنية معينة.

في ليف عصبي يجب أن يكون عتبة التنبيه 120 ميللي فولت ولمدة 1 ميللي ثانية، كما أنه يجب تطبيقه على غشاء الخلية.

في حال استخدام الكترود إبري وحقن شحنة بشكل تدريجي، فعند الوصول إلى كمون التنبيه، يتم عكس كمون الراحة من السلبية إلى الإيجابية (من داخل الخلية).

يشارك في كمون العمل جملة الشوارد الموجودة بين طرفي الغشاء، ويكون كمون العمل هو محصلة هذه الإشارات:

13

الاختلاف في تركيز شاردة الصوديوم مثلا يؤدي إلى دخولها إلى الخلية مما يؤدي إلى تقليل كمون الراحة حتى يصل إلى الصفر ومن ثم عكس القطبية.

تدعى هذه الحالة بحالة إزالة استقطاب الغشاء، وعندها يصبح الكمون الداخلي موجب بالنسبة للخارجي (عكس حالة الراحة!) عند نقطة التنبيه.

الغاية من هذه التجربة معرفة قيمة كمون العتبة. (لا يهمنا كيفية تشكل كمون العتبة.)

في البداية يكون الغشاء يمانع مرور البوتاسيوم لكن بعد عكس قطبية الغشاء فإن زيادة الناقلية بالنسبة لشوارد الصوديوم تزيد من ناقلية الغشاء لشوارد البوتاسيوم.

العملية المعاكسة تعيد حالة الراحة لغشاء الخلية من الداخل، وتسمى هذه العملية بـ مرحلة إعادة استقطاب الغشاء (repolarization).

إضافة خارجية: ناقلية قنوات الصوديوم والبوتاسيوم أثناء كمون العمل:

مصدر الصورة: http://www.abahe.co.uk/physiology-of-the-human-body-enc/71159-potassium-channels-voltage-clamp.html

14

آلية انتشار الكمونات الحيوية عبر غشاء الخلية

الغشاء هو مادة عازلة تفصل بين ناقلين، فأقرب تشبيه له هو المكثفة، بالإضافة لمقاومة تعبر عن ممانعة الغشاء لانتقال الإشارة على طول الغشاء (أو السماحية) R_i و R_o.

يمكن فعليا تمثيل غشاء الخلية كما في الشكل التالي:

كما تحتوي على منبع E_m يعبر عن كمون الراحة، ومقاومة خارجية تعبر عن ممانعة الجسم لمرور الإشارة (الممانعة بين الخلية والالكترود)، وممانعة (R_m) تعبر عن مقاومة الغشاء. وهذا الشكل يعبر عن مرشح مانع تردد.

بسبب الناقلية الطولانية تنتقل الإشارة على طول الخلية.

مراجع خارجية:

http://faculty.ksu.edu.sa/74641/DocLib3/%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%B5%D9%84%20%D8%A7%D9%84%D8%B1%D8%A7%D8%A8%D8%B9%20%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AE%D9%8A%D8%B1.doc

انتشار كمونات العمل الناتجة عن التنبيه تستمر حتى يتم إزالة التنبيه، حيث تنتشر عملية إزالة الاستقطاب بنفس الطريقة (يكون الانتشار على مستوى الخلية فقط وليس كل الجسم).

هذا الكلام ينطبق فقط على الخلايا القابلة للتنبيه، وهي الخلايا العصبية والعضلية.

حدث العمل يعتمد على الخلايا العصبية، خلايا طويلة وقابلة للتنبيه، وهذه الخلايا تشكل الأعصاب تمتد بأطوال تصل إلى رتبة المتر.

إذا كان كمون العمل كافي يحدث تنبيه وينتقل عل طول الخلية.

15

تكون التيارات المارة عبر العصب من رتبة النانو أمبير، لكن وجود عدة حزمات من هذه الألياف تولد تيارات من رتبة الميكرو أمبير، وهي تيارات قابلة للقياس والكشف.

16
  • أنواع الألياف العصبية:

النوع C: أبعادها صغيرة تسمح بنقل التنبيه بسرعة 1 متر في الثانية

النوع A: ألياف مغمدة تسمح بنقل التنبيه بسرعة تصل إلى 50 متر في الثانية (وذلك لأن قطره أكبر بكثير من النوع C)

التنبيه هو عملية انتقال الاستقطاب على طول الغشاء. ويكون الانتقال في النوع A فقط عند عقد رانغييه.

  • سرعة انتشار التيارات الحيوية:

تتعلق بـ:

  1. قطر العصب بشكل أساسي
  2. الخصائص الكهربائية الساكنة للعصب.

تتناسب السرعة مع جذر قطر العصب.

جدول للفرق بين الأعصاب المغمدة وغير المغمدة. ليس للحفظ لكن لمعرفة الفروق النسبية بين الأعصاب وفكرة عامة عن مواصفات الألياف العصبية:

النوع A النوع C
القطر 1-22 ميكرومتر 0.3-1.3 ميكرومتر
السرعة 5-120 متر/ثانية 0.7-2.3 متر/ثانية
مدة حدوث العمل 0.4-0.5 ميللي ثانية 2 ميللي ثانية
زمن الممانعة 0.4-10 ميللي ثانية 2 ميللي ثانية
  • الناقلية الحجمية: (مهمة جدا)

تكون فعليا ضمن ناقل حجمي

تتعلق الإشارة بمنبع الإشارة الحيوية، وبـ وسط النقل (أو الحمل الكهربائي)

  1. منبع الإشارة الحيوية: هو الخلية الفعالة التي تم إحداث كمون العمل فيها، هي التي تعطينا إشارة الكمون الحيوي الذي يعبر عن الحالة الحيوية.
  2. وسط النقل: يعبَّر عن الناقل الحجمي بـ “رو ρ“، ويكون تأثير الناقل الحجمي في جسم الإنسان هو إضعاف الإشارة بشكل أسي (تماما كالمكثفة). فالنموذج الأقرب للناقل الذي تنتقل عبره الإشارة الحيوية هو نموذج المكثفة.

هكذا نكون انتهينا من أصل الإشارات الحيوية.

الآن مسميات الأعضاء التي تُصدر هذه الإشارات:

ECG, EMG, ENG, EEG, EOG, ERG

ECG الفعالية الكهربائية القلبية.

EMG الفعالية الكهربائية العضلية.

ENG الفعالية الكهربائية العصبية.

EEG الفعالية الكهربائية الدماغية.

EOG الفعالية الكهربائية للعين.

ERG يتعلق بالعين ويأخذ إشارة الشبكية بدقة.

ECG النشاط الكهربائي لعضلة القلب:

(يعتبر القلب كالبطارية الأساسية لجسم الإنسان) من حيث المطال تكون بين 1-3 ميللي فولت التردد 0.05-100 هرتز.

الأحداث الكهربائية تؤدي إلى حصول الأحداث الميكانيكية في القلب، فيمكن توصيف هذا العمل الميكانيكي من خلال الإشارة ECG.

يتم اقتباس هذه الإشارة من نقطتين وقطب مرجعي، فنحصل على إشارة من رتبة 1 فولت قابلة للقياس وهي إشارة سهلة القياس بالمقارنة مع غير إشارات.

الشكل التالي يعبر عن إشارة كمون العمل للعضلة القلبية. يختلف كمون العمل من خلية لأخرى ومن عضلة لأخرى، وفي عضلة القلب يكون بين 250-400 ميللي ثانية.

17

يتكون عمل العضلة القلبية من طورين:

أولا: الانضغاط، ويتمثل في ضخ الدم وإزالة استقطاب العضلة القلبية (حالة عمل).

ثانيا: الاسترخاء، طور الراحة أو الملأ، حيث يتم فيه إعادة ملء العضلة القلبية لتعاود الضخ.

يتم ضبط عمل العضلة القلبية عن طريق أحداث كهربائية، وهي بشكل أساسي إشارات ذاتية المنشأ (فالعضلة القلبية ذاتية التنبيه) ومنظم ضربات القلب (أو الـ Pacemaker) يقوم بالتحكم بتردد النبض فقط.

هذه الإشارة تمر عبر الخلايا المكونة للعضلة القلبية، وهي أربع خلايا أساسية:

  1. الخلايا المكونة للعقدة الأذينية الجيبية SA.
  2. الخلايا المكونة للعقدة البطينية الجيبية SV.
  3. شبكة ألياف بيركينج Purkinje.
  4. الخلايا العضلية البطينية.

هذه الخلايا تعبر عن مسار الفعالية الكهربائية للقلب.

الخلية البطينية تتكون من ملايين الخلايا القلبية، وهي حزمة من الخلايا الرفيعة أبعادها (15*15*150) ميكرو متر.

18
Advertisements

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s