فعالیت ۱-۶ فصل اول فیزیک یازدهم
عمل مغز اساساً برمبنای کنش‌ها و فعالیت‌های الکتریکی است. سیگنال‌های عصبی چیزی جز عبور جریان‌های الکتریکی نیست. مغز این سیگنال‌ها را دریافت و اطلاعات به صورت سیگنال‌های الکتریکی در امتداد نورون‌ها منتقل می‌شوند. هنگام انجام هر عمل خاصی، سیگنال‌های الکتریکی زیادی تولید می‌شود. این سیگنال‌ها حاصل کنش‌های الکتروشیمیایی در یاخته‌های عصبی موسوم به نورون هستند. درباره‌ی چگونگی کار نورون‌ها تحقیق و به کلاس گزارش کنید.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۱-۶ فصل اول فیزیک یازدهم
این فعالیت به شما نشان می‌دهد که بدن انسان یک سیستم **الکتروشیمیایی** پیچیده است! **نورون‌ها**، واحدهای بنیادی سیستم عصبی، از مفاهیم **اختلاف پتانسیل** و **جریان الکتریکی** برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند. 🧠
### چگونگی کار نورون‌ها (انتقال پیام عصبی)
پیام‌های عصبی که به آن **پتانسیل عمل** (Action Potential) می‌گویند، یک پدیده‌ی الکتریکی است که در غشای نورون رخ می‌دهد و با سرعت بالا در طول آن (به ویژه در آکسون) حرکت می‌کند.
#### ۱. حالت استراحت (Resting State)
* در حالت عادی، غشای نورون دارای یک **اختلاف پتانسیل الکتریکی** (مانند یک باتری کوچک) بین داخل و خارج خود است. این پتانسیل معمولاً حدود $\mathbf{-۷۰ \ mV}$ (میلی‌ولت) است.
* این اختلاف پتانسیل به دلیل **غلظت نابرابر یون‌ها** (به خصوص $\text{Na}^{+}$، $\text{K}^{+}$ و یون‌های منفی دیگر) در دو طرف غشا و فعالیت **پمپ سدیم-پتاسیم** ایجاد می‌شود.
* در حالت استراحت، غلظت $\text{Na}^{+}$ در بیرون زیاد و $\text{K}^{+}$ در درون زیاد است. غشا نفوذپذیری کمتری به $\text{Na}^{+}$ دارد.
#### ۲. تحریک و دپولاریزاسیون (Depolarization)
* وقتی نورون یک **تحریک** قوی دریافت می‌کند، **کانال‌های یونی وابسته به ولتاژ سدیم** ($\text{Na}^{+}$) روی غشا **باز** می‌شوند.
* یون‌های $\text{Na}^{+}$ به دلیل اختلاف غلظت و اختلاف پتانسیل، با سرعت به **داخل** نورون سرازیر می‌شوند.
* این ورود بارهای مثبت باعث می‌شود که پتانسیل داخل نورون به سرعت از حالت منفی (مثلاً $-۷۰ \ mV$) به حالت **مثبت** (مثلاً $+۳۰ \ mV$) تغییر کند. این تغییر سریع، همان **پتانسیل عمل** یا **سیگنال الکتریکی عصبی** است.
#### ۳. رپولاریزاسیون و بازیابی (Repolarization)
* بلافاصله پس از اوج پتانسیل عمل، کانال‌های $\text{Na}^{+}$ **بسته** شده و **کانال‌های یونی پتاسیم** ($\text{K}^{+}$) **باز** می‌شوند.
* یون‌های $\text{K}^{+}$ به دلیل غلظت زیاد داخلی، به سرعت به **بیرون** نورون سرازیر می‌شوند و باعث خروج بارهای مثبت و بازگشت پتانسیل داخل نورون به حالت منفی (رپولاریزاسیون) می‌شوند.
#### ۴. انتقال سیگنال
* این موج سریع دپولاریزاسیون و رپولاریزاسیون، **مستقلاً** در طول آکسون (مسیر اصلی انتقال) حرکت می‌کند.
* در نورون‌هایی که دارای **غلاف میلین** هستند، پتانسیل عمل به صورت **جهشی** (از یک گره رانویه به گره دیگر) منتقل می‌شود که سرعت انتقال را بسیار افزایش می‌دهد (شبیه به پریدن سیگنال از روی عایق).
بنابراین، پیام عصبی یک پدیده‌ی الکتریکی است که بر مبنای **جابه‌جایی یون‌ها** (ذرات باردار) در امتداد غشای سلول عصبی عمل می‌کند. 💡
