التيار المشبكي

خطوات الاستخدام

التيار المشبكي (I_syn) هو تيار أيوني يتدفق عبر المشابك العصبية، ويُحسب باستخدام معادلة تشبه قانون أوم: I_syn = g_syn × (Vm - E_rev). هنا، g_syn هي الموصلية المشبكية (بوحدة سيمنز أو نانوسيمنز)، Vm هو جهد غشاء العصبون (بوحدة ملي فولت)، وE_rev هو جهد الانعكاس (أو جهد التوازن) للتيار. يجب إدخال هذه القيم للحصول على التيار بوحدة الأمبير (عادة بيكوأمبير).

الموصلية المشبكية (g_syn): تمثل مدى سهولة تدفق الأيونات عبر القنوات الأيونية في المشبك. تعتمد على عدد القنوات المفتوحة وموصليتها. قيمتها تتغير بمرور الوقت عند وصول السيالة العصبية. عادة ما تكون بوحدة النانوسيمنز (nS) في الحسابات العصبية.

جهد الغشاء (Vm): هو الفرق في الجهد الكهربائي بين داخل العصبون وخارجه. في حالة الراحة يكون حوالي -70 ملي فولت، ولكن يمكن أن يتغير بسبب المدخلات المشبكية. يجب إدخاله بالقيمة الحالية (قد يكون سالباً).

الأسئلة الشائعة

جهد الانعكاس هو الجهد الذي يصبح عنده صافي التيار الأيوني عبر القناة صفراً. يتم تحديده بشكل أساسي بواسطة تركيز الأيونات داخل وخارج الخلية، ويُحسب باستخدام معادلة نرنست لأيون معين إذا كانت القناة انتقائية لأيون واحد، أو باستخدام معادلة جولدمان-هودجكين-كاتس إذا كانت القناة تسمح بمرور أيونات متعددة. على سبيل المثال، بالنسبة لقنوات الصوديوم، جهد الانعكاس يكون حوالي +50 mV داخلياً، ولكن بالنسبة لمشابك AMPA (التي تنقل الصوديوم والبوتاسيوم)، يكون قريباً من 0 mV. الأهمية: جهد الانعكاس يحدد اتجاه التيار وتأثيره على جهد الغشاء. إذا كان جهد الغشاء أقل من جهد الانعكاس، يكون التيار داخلياً (يزيل الاستقطاب)، وإذا كان أعلى، يكون التيار خارجياً (يفرط في الاستقطاب). هذا يحدد ما إذا كان المشبك استثارياً أم مثبطاً.

الموصلية المشبكية ليست ثابتة، بل تتغير بمرور الزمن عند وصول جهد الفعل إلى النهاية قبل المشبكية. يتحرر الناقل العصبي، ويفتح القنوات الأيونية بعد المشبكية بشكل عابر. النموذج الشائع هو دالة ألفا (alpha function): g_syn(t) = g_max × (t/τ) × exp(1 - t/τ) للزمن t ≥ 0، حيث τ هو ثابت زمني يمثل سرعة الفتح والإغلاق. هناك أيضاً نماذج ذروية بسيطة (مثل ذروة سريعة ثم انحلال أسي). هذه النماذج تسمح بمحاكاة الاستجابات المشبكية الحقيقية. الحاسبة هنا تستخدم قيمة لحظية للموصلية، ولكن في النماذج الديناميكية، يتم إدخال g_syn كدالة للزمن.

التيار المشبكي الاستثاري (EPSC) يحدث عادة عبر قنوات تسمح بدخول أيونات موجبة (مثل الصوديوم) أو خروج أيونات سالبة، مما يزيل استقطاب العصبون. جهد الانعكاس لهذه التيارات يكون قريباً من الصفر (≈ 0 mV لقنوات AMPA، ومثله لـ NMDA لأنه نفاذ للصوديوم والبوتاسيوم معاً — غير أن NMDA يُظهر تقويماً غير خطي بسبب حجب Mg²⁺ للقناة عند الجهود السالبة، وهو ما لا تصفه هذه الحاسبة). لذلك عندما يكون جهد الغشاء عند الراحة (حوالي -70 mV)، يكون الفرق (Vm - E_rev) سالباً، مما يسبب تياراً داخلياً سالباً (EPSC). أما التيار المشبكي المثبط (IPSC) فيحدث عبر قنوات الكلورايد (مثل GABA_A) أو البوتاسيوم (مثل GABA_B)، وجهد انعكاسها قريب من جهد الراحة (حوالي -70 mV لـ GABA_A). عندما يكون جهد الغشاء أعلى من جهد الانعكاس (مثلاً -60 mV)، يكون الفرق موجباً، مما يسبب تياراً خارجياً موجباً (IPSC) يفرط في الاستقطاب. الاستثارة تزيد احتمالية جهد الفعل، بينما التثبيط يقللها.

في نموذج هودجكين-هكسلي الكلاسيكي، يتم تمثيل التيارات الأيونية الجهدية (مثل الصوديوم والبوتاسيوم) بعلاقات غير خطية. لكن التيارات المشبكية تُضاف ببساطة كتيارات خارجية (بما في ذلك معادلة I_syn = g_syn × (Vm - E_rev)) إلى معادلة الغشاء. النماذج المتقدمة قد تشمل ديناميكية الموصلية (مثل نماذج تثبيط وتحرير الناقل العصبي) واعتمادها على الزمن، بالإضافة إلى تعديل بواسطة مستقبلات ما بعد المشبكية. بعض النماذج تستخدم معادلات تفاضلية لتمثيل فتح القنوات. لكن المبدأ الأساسي يظل: التيار يعتمد على الموصلية، جهد الغشاء، وجهد الانعكاس.

التيار المشبكي

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

حاسبات ذات صلة

1مشبك استثاري: الموصلية المشبكية 0.5 نانوسيمنز وجهد الغشاء −65 ملي فولت وجهد الانعكاس صفر. ما التيار المشبكي؟

2نفس الموصلية عند جهد غشاء −70 مع جهد انعكاس −65.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة