عتبة المحتملة

ال عتبة المحتملة يصف فرق شحنة محددة على غشاء الخلايا المنشطة. إذا ضعف إمكانات الغشاء إلى قيمة معينة في سياق إزالة الاستقطاب ، يتم إحداث جهد فعل من خلال فتح قنوات أيونية تعتمد على الجهد. القيمة التي يجب تحقيقها في كل حالة ، والتي تعتبر ضرورية لتوليد إمكانات فعلية ، ضرورية لتوصيل الإثارة بسبب مبدأ الكل أو لا شيء.

ما هي العتبة المحتملة؟

يتم فصل الجزء الداخلي الخلوي عن الوسط الخارجي المحيط بواسطة غشاء ، والذي يكون منفذاً جزئياً فقط لبعض المواد. هذا يعني أن الأيونات ، أي الجسيمات المشحونة ، لا يمكن أن تمر عبرها بطريقة لا يمكن التحكم فيها. بسبب التوزيع غير المتكافئ للأيونات بين داخل الخلية وخارجها ، تتراكم إمكانات كهروكيميائية قابلة للقياس ، والتي يشار إليها باسم عتبة الإمكانات.

طالما لم يتم تحفيز الخلية ، فإن إمكانات غشاء الراحة هذه سلبية. الدافع الكهربائي الذي يصل إلى الخلية ينشطها أو يضعها في حالة من الإثارة. يتم إزالة الاستقطاب الكامن السلبي لغشاء الراحة من خلال نفاذية أيون متغيرة ، أي أكثر إيجابية. يعتمد حدوث استجابة عصبية على مدى ما قبل نزع الاستقطاب. وفقًا لمبدأ الكل أو لا شيء ، يتم إنشاء إمكانات الفعل فقط عند الوصول إلى قيمة حرجة معينة أو تجاوزها. وإلا فلن يحدث شيء. يشار إلى هذه القيمة المحددة اللازمة لتوصيل الإثارة عن طريق إمكانات العمل باسم إمكانات العتبة.

الوظيفة والمهمة

نقطة الاتصال لجميع نبضات الإثارة الواردة هي تل المحاور. يشير هذا إلى المكان الذي تتشكل فيه إمكانات الفعل ، نظرًا لأن إمكانات العتبة أقل هناك من أقسام الغشاء الأخرى بسبب الكثافة العالية للقنوات الأيونية المعتمدة على الجهد.

بمجرد الوصول إلى الحد الأدنى المحتمل أو تجاوزه في سياق ما قبل نزع الاستقطاب ، يحدث نوع من التفاعل المتسلسل. يتم فتح عدد كبير من قنوات أيون الصوديوم المعتمدة على الجهد فجأة. يؤدي تدفق الصوديوم المؤقت الذي يشبه الانهيار الجليدي على طول تدرج الجهد إلى تكثيف إزالة الاستقطاب حتى الانهيار الكامل لإمكانات غشاء الراحة. يتم إنشاء إمكانات العمل ، أيلحوالي ملي ثانية ، تسبب الشحنات الإيجابية الزائدة داخل الخلية انعكاس القطبية.

بعد أن يتم تشغيل جهد الفعل بنجاح ، تتم استعادة إمكانات الغشاء الأصلية تدريجيًا. بينما يكون تدفق الصوديوم بطيئًا ، يتم فتح قنوات البوتاسيوم المتأخرة. يعوض التدفق المتزايد للبوتاسيوم عن انخفاض تدفق الصوديوم ويقاوم إزالة الاستقطاب. في سياق ما يسمى بإعادة الاستقطاب ، تصبح إمكانات الغشاء سلبية مرة أخرى وحتى لفترة وجيزة تنخفض إلى أقل من قيمة إمكانات الراحة.

ثم تقوم مضخة الصوديوم والبوتاسيوم باستعادة توزيع الأيونات الأصلي. ينتشر الإثارة في شكل جهد الفعل عبر المحور العصبي إلى العصب أو الخلية العضلية التالية.

يحدث توصيل الإثارة في آلية ثابتة. للتعويض عن إزالة الاستقطاب ، تهاجر الأيونات المجاورة إلى المكان الذي تتشكل فيه إمكانات الفعل. تؤدي هجرة الأيونات هذه أيضًا إلى إزالة الاستقطاب في المنطقة المجاورة ، مما يؤدي إلى إمكانية عمل جديدة مع تأخير عند الوصول إلى عتبة الإمكانات.

في الخلايا العصبية التي لا تحتوي على المايلين ، يمكن ملاحظة انتقال الإثارة المستمر على طول الغشاء ، بينما تنتقل الإثارة من حلقة إلى أخرى في الألياف العصبية المحاطة بغمد المايلين. لا يمكن إثارة الجزء المعني من الغشاء الذي يتم فيه تشغيل جهد الفعل حتى يتم استعادة إمكانات غشاء الراحة ، مما يسمح بتمرير الإثارة في اتجاه واحد فقط.

الامراض والاعتلالات

إمكانات العتبة هي الشرط الأساسي لإنشاء إمكانات الفعل ، والتي يعتمد عليها في النهاية انتقال النبضات العصبية أو الإثارة بالكامل. نظرًا لأن توصيل الإثارة ضروري لجميع الوظائف الفسيولوجية ، فإن أي اضطراب في الفيزيولوجيا الكهربية الحساسة يمكن أن يؤدي إلى قيود جسدية.

نقص بوتاسيوم الدم ، أي نقص البوتاسيوم ، له تأثير بطيء على إزالة الاستقطاب ويسرع عودة الاستقطاب عن طريق إضعاف إمكانات غشاء الراحة ، والذي يرتبط بتوصيل أبطأ للإثارة وخطر ضعف العضلات أو الشلل. في الأمراض التي تتلف غمد المايلين للألياف العصبية (مثل التصلب المتعدد) ، تتعرض قنوات البوتاسيوم الكامنة ، مما يؤدي إلى تدفق غير متحكم فيه لأيونات البوتاسيوم من داخل الخلية وبالتالي أيضًا الغياب التام أو ضعف جهد الفعل.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تسبب الطفرات الجينية في بروتينات القناة للصوديوم والبوتاسيوم إعاقات وظيفية بدرجات متفاوتة ، اعتمادًا على موقع القنوات المصابة. على سبيل المثال ، ترتبط العيوب في قنوات البوتاسيوم في الأذن الداخلية بفقدان سمع الأذن الداخلية. تتسبب قنوات الصوديوم المتغيرة مرضيًا في عضلات الهيكل العظمي في حدوث ما يسمى بالعضلات العضلية ، والتي تتميز بزيادة التوتر أو استمراره وتأخر استرخاء العضلات. والسبب في ذلك هو الإغلاق أو الانسداد غير الكافي لقنوات الصوديوم وبالتالي توليد إمكانات عمل مفرطة.

يمكن أن يؤدي حدوث خلل في قنوات الصوديوم أو البوتاسيوم في عضلات القلب إلى عدم انتظام ضربات القلب ، أي عدم انتظام ضربات القلب مثل زيادة معدل ضربات القلب (عدم انتظام دقات القلب) ، لأن التوصيل السليم للإثارة في القلب هو فقط الذي يضمن إيقاع قلب ثابت ومستقل. في حالة عدم انتظام دقات القلب ، يمكن أن تضطرب عناصر مختلفة داخل سلسلة النقل: على سبيل المثال إيقاع إزالة الاستقطاب التلقائي أو الاقتران الزمني لاستقطاب خلايا العضلات أو تواتر الإثارة بسبب نقص مراحل الراحة.

كقاعدة عامة ، يتم إجراء العلاج باستخدام حاصرات قنوات الصوديوم ، والتي تمنع تدفق الصوديوم وبالتالي تعمل على استقرار إمكانات الغشاء من ناحية ، ومن ناحية أخرى تؤخر إعادة استثارة الخلية. من حيث المبدأ ، يمكن حظر جميع أنواع القنوات الأيونية بشكل انتقائي. في حالة قنوات الصوديوم المعتمدة على الجهد ، يتم ذلك عن طريق ما يسمى بالتخدير الموضعي. لكن السموم العصبية مثل سم المامبا (ديندروتوكسين) أو سم السمكة المنتفخة (تيترودوتوكسين) يمكن أن تقلل أو توقف استثارة الخلية عن طريق تثبيط تدفق الصوديوم ومنع تطور جهد الفعل.