نسخة الفيديو النصية
يوضح التمثيل البياني الآتي كيفية تغير فرق الجهد عبر غشاء المحور العصبي أثناء حدوث جهد الفعالية. ماذا يحدث أثناء المرحلة الثالثة؟ أ: يصبح الجزء الداخلي من المحور العصبي سالب الشحنة أكثر من المعتاد، وهو ما يسبب فرط الاستقطاب. ب: حفز مثير ما فتح قنوات أيونات الصوديوم المبوبة بفرق الجهد، وأزالت أيونات الصوديوم استقطاب الغشاء. ج: يكون الغشاء في حالة جهد الراحة، ويظل كذلك بفعل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. د: تفتح قنوات أيونات البوتاسيوم المبوبة بفرق جهد، وتنتشر أيونات البوتاسيوم إلى خارج المحور العصبي.
أولًا، دعونا نفسر التمثيل البياني المعطى لنا. على المحور 𝑥، لدينا الزمن بالمللي ثانية. ولعلنا نتذكر أن المللي ثانية يساوي واحدًا على الألف من الثانية؛ وهو ما يعني أن جهود الفعالية تحدث بسرعة فائقة. أما على المحور 𝑦، فلدينا فرق الجهد عبر غشاء المحور العصبي مقيسًا بالمللي فولت. وفرق الجهد عبر غشاء الخلية العصبية، والذي يعرف أيضًا باسم «جهد الغشاء»، هو الفرق في الشحنة بين الفراغ الموجود داخل الخلية العصبية والفراغ خارج الخلوي الموجود خارجها. فإذا كان الفراغ الداخلي سالب الشحنة أكثر من الفراغ خارج الخلوي، فإن جهد الغشاء سيكون سالبًا. أما إذا كان الفراغ الداخلي موجب الشحنة أكثر من الفراغ خارج الخلوي، فسيكون جهد الغشاء موجبًا.
يتناول هذا السؤال المرحلة الثالثة، حيث نلاحظ أن فرق الجهد عبر غشاء المحور العصبي يقل من موجب 40 مللي فولت تقريبًا إلى سالب 75 مللي فولت تقريبًا. لماذا يحدث ذلك؟ للتعرف على ما يحدث، دعونا نتناول الأحداث التي تقع عبر غشاء المحور العصبي. يمثل هذا الشكل غشاء المحور العصبي في نهاية المرحلة الثانية من جهد الفعالية، قبل المرحلة الثالثة مباشرة. ويمكننا أن نلاحظ أن هناك تركيزًا أعلى من أيونات البوتاسيوم، الممثلة هنا بالنقاط الوردية، وأيونات الصوديوم، الممثلة هنا بالنقاط الخضراء، داخل المحور العصبي مقارنة بتركيزها خارجه. وذلك لأن قناة أيونات الصوديوم المبوبة بفرق جهد، المشار إليها هنا بالحرف y، مفتوحة. إذن، أيونات الصوديوم يمكنها أن تنتشر إلى داخل المحور العصبي مع تدرج تركيزها.
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، المشار إليها هنا بالحرف x، تضخ أيضًا أيونات بوتاسيوم إلى داخل المحور العصبي أكثر من الأيونات المنتشرة إلى خارجه عبر قناة أيونات البوتاسيوم المفتوحة، المشار إليها هنا بالحرف w. وبما أن كلًّا من أيونات الصوديوم والبوتاسيوم موجبة الشحنة، فهذا يعني أن جهد الغشاء قد زاد إلى موجب 40 مللي فولت تقريبًا، كما يمكننا أن نرى هنا في التمثيل البياني. وعندما يصل جهد غشاء المحور العصبي إلى موجب 40 مللي فولت، تغلق قناة أيونات الصوديوم المبوبة بفرق جهد، وتفتح قناة أيونات البوتاسيوم المبوبة بفرق جهد، المشار إليها هنا بالحرف z. ونتيجة لعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، يكون تركيز أيونات البوتاسيوم داخل المحور العصبي أعلى من تركيزها خارجه. وعليه، تنتشر أيونات البوتاسيوم إلى خارج المحور العصبي مع اتجاه تدرج تركيزها.
وبما أن أيونات البوتاسيوم موجبة الشحنة، فإن هذا التدفق إلى الخارج يجعل الفراغ خارج الخلوي موجب الشحنة أكثر من سيتوبلازم المحور العصبي. وعليه، يقل جهد الغشاء ويصبح سالبًا. وتسمى هذه العملية إعادة الاستقطاب، وتمثل بالمنحنى الهابط في التمثيل البياني الذي يمكننا أن نلاحظه خلال المرحلة الثالثة من جهد الفعالية. إذن، حددنا أن الإجابة الصحيحة عن السؤال هي الخيار د. فأثناء المرحلة الثالثة من جهد الفعالية، تفتح قنوات أيونات البوتاسيوم المبوبة بفرق جهد، وتنتشر أيونات البوتاسيوم إلى خارج المحور العصبي.
