تعلّم فسيولوجيا الإنسان من البداية
قبل هذا: تشريح جسم الإنسان
1ما هي وظائف الأعضاء: الحفاظ على الثبات
علم وظائف الأعضاء (الفسيولوجيا) هو دراسة كيف يعمل الجسم. يخبرك التشريح أين القلب؛ وتخبرك الفسيولوجيا كيف يضخ وكيف يُضبط الضخ.
فكرة واحدة تجري في الموضوع كله: الاستتباب (homeostasis). يُبقي الجسم أحواله الداخلية، مثل الحرارة وضغط الدم وسكر الدم ودرجة الحموضة pH، ضمن مدى ضيق.
يعمل معظم هذا الضبط بـ التغذية الراجعة السلبية. يُكتشف تغير فيستجيب الجسم في الاتجاه المعاكس، فيصغر التغير. وللحلقة الراجعة ثلاثة أجزاء:
- مستقبِل (مستشعر) يكتشف التغير، مثل النهايات العصبية الحساسة للحرارة.
- مركز تحكم يقارنه بالقيمة المرجعية، مثل الوطاء عند نحو 37 °C.
- منفِّذ يُنتج الاستجابة، مثل الغدد العرقية وتوسع الأوعية الدموية الجلدية.
التغذية الراجعة الإيجابية نادرة. فهي تكبّر التغير حتى ينتهي حدث ما. ومن أمثلتها انقباضات الولادة (oxytocin) وتخثر الدم وذروة LH التي تحفز الإباضة.
تحقّق ذاتي يرتفع سكر الدم بعد وجبة. يُفرَز الإنسولين فيعود الغلوكوز إلى معدله الطبيعي. أي نوع من التحكم هذا؟
- تغذية راجعة إيجابية
- تغذية راجعة سلبية
- قيمة مرجعية انتقلت
- لا تغذية راجعة، لأنه لا يشارك عصب
الإجابة: تغذية راجعة سلبية. الاستجابة (الإنسولين) تعاكس التغير (ارتفاع الغلوكوز)، فهي تغذية راجعة سلبية. أما الإيجابية فكانت سترفع الغلوكوز أكثر. ويمكن للهرمونات أن تحمل التغذية الراجعة دون أعصاب.
2القيم الطبيعية والصيغ الأساسية
تبدأ أسئلة كثيرة من رقم. تعلّم هذه القيم أثناء الراحة لبالغ سليم:
- معدل القلب نحو 60–100 نبضة في الدقيقة؛ ومعدل التنفس نحو 12–20 نفسًا في الدقيقة.
- ضغط الدم نحو 120/80 mmHg. الرقم الأول هو الانقباضي (أثناء انقباض البطينين)، والثاني الانبساطي (أثناء ارتخائهما).
- درجة حرارة اللب نحو 37 °C؛ وpH الدم الشرياني 7,35–7,45.
- جهد غشاء العصبون أثناء الراحة نحو −70 mV.
صيغتان تربطان القلب بالأوعية:
CO = HR × SV
MAP = CO × TPR MAP ≈ DBP + (SBP − DBP) / 3
CO هو النتاج القلبي وHR معدل القلب وSV حجم الضربة، أي الدم المضخوخ في كل نبضة. مثال: 70 نبضة/دقيقة × 70 mL = 4900 mL/min، أي نحو 4,9 L/min.
MAP هو متوسط الضغط الشرياني وTPR المقاومة المحيطية الكلية للأوعية. عند 120/80 mmHg يكون MAP ≈ 80 + 40/3 ≈ 93 mmHg.
تتحرك الغازات بـ الانتشار، من الضغط الجزئي العالي إلى المنخفض. ينتقل الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم؛ وينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات. ويسير معظم CO₂ في الدم على شكل بيكربونات.
تحقّق ذاتي معدل القلب 80 نبضة/دقيقة وحجم الضربة 60 mL. ما النتاج القلبي؟
- 1,33 L/min
- 140 mL/min
- 4,8 L/min
- 48 L/min
الإجابة: 4,8 L/min. CO = HR × SV = 80 × 60 = 4800 mL/min = 4,8 L/min. جمع الرقمين (140) أو قسمتهما (1,33) عملية خاطئة؛ و48 L/min زلّة في تحويل mL إلى L.
3كيف تُضبط الأجهزة الرئيسية
إيقاع القلب. تبدأ كل نبضة في العقدة الجيبية الأذينية (SA) في الأذين الأيمن، وهي الناظم الطبيعي. تنتشر الإشارة على الأذينين، ثم تتأخر في العقدة الأذينية البطينية (AV)، فيُفرغ الأذينان دمهما قبل أن ينقبض البطينان.
في مخطط القلب الكهربائي (ECG)، الموجة P هي زوال استقطاب الأذينين، والمعقد QRS هو زوال استقطاب البطينين، والموجة T هي إعادة استقطاب البطينين.
الأعصاب. في جهد الفعل تتدفق أيونات الصوديوم (Na⁺) إلى الخلية وتسبب زوال الاستقطاب. ثم تتدفق أيونات البوتاسيوم (K⁺) إلى الخارج وتسبب إعادة الاستقطاب.
الكلية. الوحدة الوظيفية هي النفرون. يُرشَّح الدم في الكبيبة، ويعيد الأنبوب الداني امتصاص معظم الماء والصوديوم المرشَّحين.
- يجعل ADH (الهرمون المضاد لإدرار البول) القنوات الجامعة تعيد امتصاص الماء أكثر، فيصبح البول مركّزًا.
- يجعل الألدوستيرون الكلية تعيد امتصاص الصوديوم وتطرح البوتاسيوم. ويتبع الماءُ الصوديوم.
- انخفاض ضغط الدم في الكلية يفرز الرينين. يؤدي الرينين إلى أنجيوتنسين II الذي يضيّق الأوعية ويطلق الألدوستيرون. وهذا هو نظام الرينين–أنجيوتنسين–ألدوستيرون.
الغلوكوز. الإنسولين يخفض سكر الدم بنقل الغلوكوز إلى الخلايا. والغلوكاغون يرفعه بتحليل الغليكوجين في الكبد وتكوين غلوكوز جديد.
الحمض–القاعدة. يعمل CO₂ كحمض. فزيادة CO₂ (التنفس البطيء) تسبب حماضًا تنفسيًا؛ ونقصه (التنفس السريع) يسبب قلاءً تنفسيًا. وتغيرات البيكربونات تسبب حماضًا أو قلاءً أيضيًا.
تحقّق ذاتي لماذا تتأخر الإشارة عند العقدة AV؟
- لأن العقدة SA تطلق بسرعة كبيرة على الأذينين
- ليبقى معدل القلب دون 60 نبضة في الدقيقة
- ليتمكن البطينان من إعادة الاستقطاب قبل الموجة P التالية
- ليُنهي الأذينان انقباضهما قبل أن ينقبض البطينان
الإجابة: ليُنهي الأذينان انقباضهما قبل أن ينقبض البطينان. يتيح التأخير القصير للأذينين أن يدفعا دمهما إلى البطينين أولًا. أما إعادة استقطاب البطينين فهي الموجة T ولا علاقة لها بهذا التأخير.
4كيف تستدل في سؤال فسيولوجي
تصف معظم أسئلة الفسيولوجيا تغيرًا وتسأل ماذا يحدث بعده. اعمل عليها كسلسلة:
- سمِّ المتغير الذي تغيّر أولًا، مثل حجم الدم أو CO₂ أو الغلوكوز.
- اسأل أي مستقبِل يكتشفه، مثل مستقبلات الضغط للضغط أو المستقبلات الكيميائية لـ CO₂ والأكسجين.
- أوجد الاستجابة واتجاهها. وفي التغذية الراجعة السلبية تعاكس الاستجابةُ التغيرَ.
- تتبع الآثار بالصيغ، مثل CO = HR × SV وMAP = CO × TPR.
- افحص الأعضاء الأخرى التي تشارك، مثل الكلية التي تعمل أبطأ عبر الهرمونات.
ارسم أسهمًا صغيرة وأنت تتقدم: «الحجم ↓ ⇒ SV ↓ ⇒ CO ↓ ⇒ MAP ↓». هذا يُبقي اتجاه كل تغير واضحًا.
5مثال محلول
تتبع السلسلة حلقة حلقة. حاول أن تتوقع الحلقة التالية قبل أن تفتحها.
مثال محلوليفقد بالغ سليم نحو 1 L من الدم. قبل النزف كان HR يساوي 70 نبضة/دقيقة وSV يساوي 70 mL. ماذا يفعل الجسم في الدقائق الأولى، وما العلامات المتوقعة؟
1ينخفض حجم الدم، فيعود دم أقل إلى القلب. يمتلئ البطينان أقل وينخفض حجم الضربة، لنقل من 70 mL إلى 50 mL.
2عند معدل القلب القديم، CO = 70 × 50 mL = 3500 mL/min بدلًا من 4900 mL/min. ومع نتاج قلبي أقل يبدأ MAP = CO × TPR بالانخفاض.
3تستشعر مستقبلات الضغط في الجيب السباتي وقوس الأبهر الضغط الأقل وترسل إشارات أقل إلى النخاع المستطيل.
4يزيد النخاع المستطيل النشاط الودّي ويقلل نشاط المبهم. يخفق القلب أسرع وتنقبض أوعية الجلد والأمعاء، فيرتفع TPR.
لإعادة CO إلى 4900 mL/min مع SV = 50 mL، يجب أن يرتفع معدل القلب إلى 4900 / 50 = 98 نبضة/دقيقة.
5يصل دم أقل إلى الكليتين، فيرتفع الرينين، ويزداد أنجيوتنسين II والألدوستيرون وADH. تحتفظ الكلية بالصوديوم والماء، فيقل البول المنتَج.
6كل استجابة تعاكس هبوط الضغط، كما ينبغي للتغذية الراجعة السلبية. لذا يمكن أن يبقى ضغط الدم قريبًا من الطبيعي في البداية بينما يرتفع معدل القلب.
الإجابة تسرع قلب (نحو 98/دقيقة)، وجلد بارد شاحب من تضيق الأوعية، وقلة في إخراج البول؛ ويُحفظ ضغط الدم في البداية قريبًا من الطبيعي.
6أخطاء شائعة
- الظن أن التغذية الراجعة تكبّر التغير. معظم الضبط تغذية راجعة سلبية، تصغّره.
- الخلط بين ADH (يحتفظ بالماء) والألدوستيرون (يحتفظ بالصوديوم ويفقد البوتاسيوم).
- قراءة الموجة T على أنها نشاط أذيني. إنها إعادة استقطاب البطينين؛ أما إعادة استقطاب الأذينين فمخفية في المعقد QRS.
- عكس الحمض–القاعدة. التنفس السريع يطرد CO₂، فيرتفع pH: قلاء تنفسي.
- توقّع هبوط ضغط الدم أولًا في فقدان الدم. يرتفع معدل القلب عادةً أولًا، لأن المنعكسات تحافظ على الضغط.
- الخلط في اتجاه الانتشار: تتحرك الغازات دائمًا من الضغط الجزئي العالي إلى المنخفض.
تحقّق ذاتي أثناء نوبة هلع يتنفس شخص بسرعة كبيرة. ماذا يُظهر الدم الشرياني؟
- CO₂ طبيعي وpH طبيعي
- CO₂ مرتفع وpH منخفض (حماض تنفسي)
- CO₂ منخفض وpH مرتفع (قلاء تنفسي)
- بيكربونات منخفضة وpH منخفض (حماض أيضي)
الإجابة: CO₂ منخفض وpH مرتفع (قلاء تنفسي). التنفس السريع يزيل CO₂، وCO₂ الأقل يعني حمضًا أقل، فيرتفع pH. واختيار الحماض التنفسي هو الاتجاه المعكوس: يحدث مع التنفس البطيء الضحل.
7كيف تبدو أسئلة الامتحان
- سهل (المصطلحات والحقائق الأساسية): القيم الطبيعية والوظائف. مثل معدل التنفس الطبيعي، وما تفعله الصفائح الدموية، وأين الناظم.
- متوسط (تطبيق المفاهيم): الآليات. كيف يعمل هرمون، وماذا تبيّن موجة في ECG، أو كيف تتغير صيغة مثل CO = HR × SV.
- صعب (الحالات والتحليل): مريض أو تجربة. تقرأ غازات الدم، وتتوقع علامات الصدمة، وتفسّر الوذمة، أو تربط مرضًا بالآلية التي تفشل.
في الأسئلة الصعبة، ارسم سلسلة الأسهم. ابدأ من التغير الأول ودع التغذية الراجعة السلبية تخبرك باتجاه كل استجابة.
تعلّمه خطوة بخطوة في التطبيقتعلّمه خطوة بخطوة في التطبيق