Bu haftadan itibaren insan davranışlarının fizyolojisine giriş yapıyoruz. Aşağıda sinir sisteminin temel hücreleri, sinirsel iletim ve sinaps boşlukları hakkında özet bilgiler bulacaksınız. Gelecek haftalardaysa beyin ve hormon sistemine de göz atacağız.

Vücudumuz trilyonlarca hücreden meydana geliyor. Hücreler çekirdeklerinde genetik bilgiyi içeren yapısal ve işlevsel en küçük yapıtaşlarımız (Ancak yetişkin kırmızı kan hücrelerimizde çekirdek bulunmadığını hatırlamamızda fayda var). Bu yapıtaşları, dışarıyla madde alış-verişini sağlayan bir zarla çevrilmiş olup, yaşamaları için gerekli olan tüm sentezsel ve yıkımsal kimyasal tepkimeleri yerine getiren ve bu tepkimeler sonunda ortaya çıkan maddelerin hücre içinde taşınmasını sağlayan organeller bulunduruyorlar. Hücrelerin dokuları, dokuların organları, organların sistemleri, sistemlerinse tüm bir bedeni oluşturduğunu göz önünde bulundurduğumuzda aklımıza o soru geliyor: Nasıl oluyor da trilyonlarca hücre sistemli bir şekilde hareket ederek bütünsel bir uyum yakalayabiliyor? İşte, vücudumuzdaki bu hücrelerin işleyişlerini düzene koyan iki ana sistem bulunuyor. İlki endokrin sistemi olup hormon salgılarını düzenliyor. Salgılanan hormonlar kan yoluyla taşındığından, bu mesajlar gidecekleri hedef bölgelere görece geç ulaşıyor. Dolayısıyla etki uzun süreler içinde gerçekleşebiliyor. İkinci sistemse sinir sistemi olup beyin ve omuriliğin kaslar, salgı bezleri ve duyu organlarıyla iletişimini sağlıyor. Sinirsel iletim oldukça hızlı olduğundan etkisini kısa süreler içinde gösterebiliyor. Beraber bu iki sistem iç organların işleyişlerini kontrol altında tutup, adına insan davranışı dediğimiz pek çok süreci düzenliyor. Bu süreçler yalnızca gülme ve yürüme gibi dışarıdan gözlemleyebildiğimiz eylemleri değil, duyguları, motivasyon düzeyini, bilişsel işleyişleri de kapsıyor.



Elektriksel ve kimyasal sinyalleri kullanan sinirsel iletim, kan yoluyla gerçekleşen hormonsal iletimden çok daha hızlı. Beraber bu iki sistem iç organların işleyişlerini kontrol altında tutup, adına insan davranışı dediğimiz pek çok süreci düzenliyor.



Sinir sistemimiz trilyonlarca sinir hücresinin beyin, omurilik ve vücudun diğer alanlarına yayılarak oluşturduğu geniş bir ağdan meydana geliyor. Sinir hücreleri birbirleriyle elektriksel ve kimyasal sinyallerle haberleşiyor. Bu haberleşmenin nasıl gerçekleştiğine göz atmadan önce sinir hücrelerinden biri olan nöronları tanımamızda fayda var. Çünkü nöronlar yapı olarak diğer hücrelerimize göre bazı farklılıklar gösteriyor:



Aksonlar bazı hücrelerde birkaç mikrometreyken bazılarında bir metreye yaklaşabiliyor. Bu uzunluk boyumuzun yarısından daha fazla!

Şekilde tipik bir nöron görüyoruz. Tıpkı diğer hücrelerde de olduğu gibi hücre gövdesi çekirdek ve ribozomları bulunduruyor. Dolayısıyla genetik bilgiyi içeren ve protein sentezinin gerçekleştiği kısım burası. Dendrit olarak adlandırılan ve sinir hücresinin gövdesinden saçak gibi dışarıya doğru dallanarak uzanan yapılar hücrenin diğer hücrelerle iletişiminde büyük rol oynuyor. Bir nöronda dendritler ne kadar uzun ve dallanmışsa iletişime geçebileceği hücre sayısı da o denli çok oluyor. Akson, diğer adıyla sinir lifi hücre gövdesinden gelen sinyalleri bir sonraki hücreye aktarıyor. Aksonlar bazı hücrelerde birkaç mikrometreyken bazılarında bir metreye yaklaşabiliyor. İnsanın ortalama boyunu 1.60 metre olarak kabul edersek bir hücre için hiç de fena bir uzunluk değil, ne dersiniz?

Sinir sistemi denilince pek çoğumuzun aklına nöronlar geliyor. Ancak nöronlar sinir sistemimizdeki hücrelerin yalnızca %10’unu oluşturuyor. Geriye kalan %90’lık kısım glia hücrelerinden oluşuyor. Ancak nöronlar glia hücrelerinden daha fazla dallandığı için beyin ve omurilik hacminin yarısını kaplıyorlar. Bu noktada dendritlerin önemini bir kez daha kavramış oluyoruz. "Kolları her yere uzanıyor" sözü nöronlar içi söylenmiş olmalı!



Sinir sistemi denilince pek çoğumuzun aklına nöronlar geliyor. Ancak nöronlar sinir sistemimizdeki hücrelerin yalnızca %10’unu oluşturuyor. Geriye kalan %90’lık kısım glia hücrelerinden oluşuyor.

Peki, sayıca nöronları geçerek sinir sisteminin büyük bir kısmını oluşturan bu glia hücreleri ne işe yarıyor? İşte yanıtı:

Oligodendroglia & Schwann Hücreleri:Her ikisi de miyelin kılıf oluşumundan sorumlu. İlki bu görevi beyin ve omurilikte gerçekleştiriyorken ikincisi sinir sisteminin geri kalan bölgelerinde görev alıyor. Miyelin kılıf bazı sinir hücrelerinin aksonlarını çevreleyen iç içe geçmiş zarlar. Bu kılıflar, elektriksel iletimin hızını arttırıp hücrede enerji tasarrufu yaratıyor. Bunu nasıl gerçekleştirebildiklerine elektriksel iletimi anlatırken değineceğiz.



AstrogliaAstro=yıldız. Şeklinden ötürü bu adı almış). Astroglialar;

-Merkezi sinir sistemindeki hücre dışı sıvının iyon içeriğini düzenlemekten,
-Damarların etrafında bariyerler oluşturarak beyne zehirli maddelerin geçişini engellemekten,
-Embriyolarda nöronların uygun bölgelere göç edip büyümelerini tetiklemekten,
-Nöronların metabolik işleyişlerini sürdürmeleri için destek olmaktan sorumlu.

Mikroglia: Sistemdeki yabancı maddeleri yok etmekten, diğer bir deyişle merkezi sinir sistemindeki bağışıklık işleyişlerinden sorumlu.




Glia hücrelerinin mikroskop altındaki görünümleri

Gördüğümüz gibi sinir sisteminde yer alan glia hücreleri nöronların sağlıklı bir şekilde iş görebilmesi için bir anlamda destek görevi üstleniyorlar.

Sinir sistemini meydana getiren hücreleri tanıdık. Peki, sistem nasıl işliyor? Nöronlar sinirsel iletimi nasıl gerçekleştiriyorlar? Ayrıntılara geçmeden önce, genel resme hep beraber bakalım:

Nöronlar, işlevsel olarak üç farklı sınıfa ayrılıyorlar: Aferent nöronlar bedenimizdeki çeşitli doku ve organlardan merkezi sinir sistemine (beyin & omurilik) bilgi taşıyor. Eferent nöronlarsa beyin ve omurilikten kas, salgı ve diğer nöron hücrelerine sinyal götürüyor. Yani sinir sisteminde bilgi akışı çift yönlü: Merkezden gövdeye, gövdeden merkeze. Merkezi sinir sisteminde nöronları birbirine bağlayan sinir hücreleriyse internöron ismini alıyor. Nöronların %99’unu internöronlar oluşturuyor. Basit refleksler için (örneğin, diz refleksimiz) hiçbir internöron devreye girmezken belleksel işleyişlerimiz için milyonlarca internöron görev yapabiliyor.




Basit refleksler için (örneğin, diz refleksimiz) hiçbir internöron devreye girmezken belleksel işleyişlerimiz için milyonlarca internöron görev yapabiliyor.

Nöronların birbirleriyle haberleşmesi pek çok fiziksel ve kimyasal olay barındırıyor. Bu iletimde etkili olan en önemli dengelerden biri de hücre içi ve dışındaki iyon yoğunlukları. Yediğimiz yemeklerden ve içtiğimiz sıvılardan vücudumuza aldığımız iyonlar pek çok sistemde olduğu gibi sinir sisteminde de büyük önem taşıyor. Sinir sisteminde adını sıkça duyacağımız iyonlar sodyum, klorit ve potasyum. Bu iyonların hücre içi ve dışındaki yoğunluk oranları, sinir hücrelerinin uyarılma ya da uyarılmama durumunu birebir etkiliyor. Nasıl mı?



Hücre zarları, dış çevreyle madde alış-verişinde bulunabilecek bir yapı sergiliyor. Ancak bu zar her maddenin geçişine kolaylıkla izin vermiyor, dolayısıyla yarı geçirgen. Hücre zarına bu yarı geçirgen özelliğini veren etmenlerden birisi yağ yapısı. Diğeriyse bazı maddelerin geçişine izin veren, diğerleriniyse engelleyen protein kanalları. İyonlar yağda çözünemediklerinden zardan direk geçemiyor. Bu nedenle ki, hücreler içerideki ve dışarıdaki iyon yoğunluklarını genellikle enerji harcayan pompa mekanizmaları ya da pasif geçiş sağlayan protein kanalları gibi yapılarla düzenliyorlar. Tıpkı sinir sisteminde de örneklerine rastladığımız gibi. Bir sinir hücresi hiçbir sinyal iletmiyorken yaklaşık -70 mili voltluk bir sakin zar potansiyeli ne sahip oluyor (hücrenin içindeki elektriksel yükün dışarıdaki elektriksel yükle oranı). Bu dengede 3 iyonik güç büyük rol oynuyor: Sodyum (Na+), potasyum (K+) ve eksi yüklü organik moleküller (amino asit ve proteinler). Sakin durumdaki bir aksonun içinde dış sıvıya göre 30 kat daha fazla K+ varken, 10 kat daha az Na+ bulunuyor. Artı ve eksi yük dengesini oluşturan bu iyonların farklı yoğunlukları hücre zarı boyunca değişik etmenlerle korunuyor: elektriksel çekim ve itim, sızma, aktif taşınım (sodyum/ potasyum pompası) ve zarın bu iyonlara karşı duyarlılığı. Sakin durumdayken akson zarı potasyuma sodyumdan daha duyarlı olduğundan sakin zar potansiyeli yaklaşık potasyum denge potansiyeli civarında oluyor. Aksiyon potansiyeli, çok kısa bir süre içinde (~1ms) akson zarındaki potansiyelin -70 mV’dan + 40 mV’a ulaşması ve tekrar sakin konuma geri dönmesi olarak tanımlanıyor. Bu uyarım her zaman aynı şiddette gerçekleşip "Ya hep ya hiç" prensibiyle işliyor. Aksiyon potansiyeli sırasında hücre bir süre için başka bir uyarana yanıt veremiyor.



Şekilde sinir hücreleri arasındaki elektriksel iletimi görüyoruz.

~Detaylar~

Eğer ki çift kapılı bir iyon kanalı iyonların geçişi sırasında hiçbir durumda enerji harcamıyorsa bu geçiş hücre içi ve dışındaki yoğunluk ve elektriksel yük farkına göre gerçekleşiyor. Daha açık bir deyişle, o iyon hangi tarafta fazlaysa oradan yoğunluğunun az olduğu bölgeye geçiyor. Ya da hangi yüke sahipse, o yükün daha az bulunduğu bölgeye çekiliyor. Eğer hiçbir dış etken yoksa arasında geçirgen bir zar bulunan iki sıvı yük ve yoğunlukları eşitlenene kadar birbiriyle alış-veriş içinde bulunmaya devam ediyor. Ancak sinir hücrelerinin zarları yalnızca bu enerji harcamayan kanallardan oluşmuyor. Onların yanı sıra, bir de enerji harcayan pompa kanallar bulunuyor. Sodyum/ potasyum pompa kanalı hiçbir uyaran yokken dışarıya pompaladığı her 3 sodyum iyonu için içeriye 2 potasyum iyonu alıyor. Dolayısıyla hücrenin içinde potasyum, dışarıda ise sodyum yoğunluğu daha fazla tutuluyor. Klorit iyonuysa hücre dışında daha fazla. Bu nedenle hücre içindeki eksi yükün büyük kısmını kloritten çok protein ya da fosfat gruplar gibi eksi yüklü organik moleküller oluşturuyor. Uyarım almayan sakin durumdaki bir sinir hücresi ortalama -70 mili voltluk bir hücre içi gerilime sahip. Bu potasyum iyonunun denge gerilimi olan -90 mV’luk değere oldukça yakınken, sodyum iyonunun denge gerilimi olan + 60 mV’luk değere oldukça uzak. Çünkü sinir hücrelerinin zarları potasyum iyonlarına karşı daha geçirgenken, çok az sayıda pasif sodyum kanalı bulunduruyor. Dolayısıyla hücrenin sakin zar gerilimi büyük ölçüde potasyum iyonlarıyla düzenlenmiş oluyor. Ancak hücre herhangi bir uyarım aldığında dengeler değişiyor. -70 mV’luk bir sakin zar gerilimine sahip hücredeki gerilim uyarım nedeniyle -55mV’a geldiğinde eşik değere ulaşılmış oluyor ve gerilim değişikliklerine hassas sodyum kanalları açılıyor. Bu kanallar içeriye sodyum girişini arttırıyor, zar gerilimi giderek artıya tırmanan hücrede 0 mV’a ulaşıldığında daha da fazla sodyum kanalı açılıyor ve hücrenin gerilimi + 50 mV’a kadar tırmanabiliyor (ki bu değer, sodyum denge gerilimi olan + 60 mV’a oldukça yakın).




Bu doruk noktaya ulaşıldığında gerilim değişikliklerine hassas potasyum kanalları açılıyor ve hücre içindeki potasyum hücre dışına sızmaya başlıyor. Dolayısıyla hücrenin gerilimi giderek düşüyor ve bir süre -70 mV’un bile altında seyredip tekrar -70 mV’a ulaşıyor. Hücre geriliminin aktivasyon sırasında -70’lerin altına düşmesindeki neden gerilime hassas sodyum ve potasyum kanallarının farklılık göstermesi. Hücre içinde potasyumun, dışındaysa sodyumun daha fazla olduğundan bahsetmiştik. Dolayısıyla potasyum kanalı açıldığında potasyumun (artı yük) dışarı sızmasını, sodyum kanalı açıldığındaysa sodyumun (artı yük) içeri girişini bekliyoruz. Gerilim doruk noktaya ulaştığında sodyum kanalları kapanıp potasyum kanalları açılıyor. Ancak sodyum kanalları daha çabuk açılıp kapanırken, potasyum kanalları daha geç açılıp kapanıyor. Dolayısıyla bir süre için dışarı çıkan artı yük, içeri girenden daha fazla bir seviyeye ulaşmış oluyor. Hücrenin içindeki gerilim -70 mV’un da altına düşüyor. Bu durumdaki bir hücreyi uyarabilmek için gereken uyarım şiddeti normale göre daha fazla olduğundan hücre bir sonraki uyarıma bir ölçüde karşı koymuş oluyor.

Herhangi bir sinir hücremiz uyarılmış oldu. Peki, bu hücre diğerlerini nasıl etkileyecek? Dendritleri ve hücre gövdesinden uyarım alan sinir hücresi öncelikle bu sinyali kendi aksonu boyunca taşıyor. Bu taşıma sırasında miyelin kılıf enerji tasarrufu bakımından önemli bir rol oynuyor. Çünkü bu kılıf boyunca hiçbir protein kanal bulunmuyor. Dolayısıyla iletim, miyelin kılıflar arasında yer alan Ranvier boşlukları nda gerçekleşiyor. Bir boşluktan diğerine atlayan elektriksel sinyal, iletimi hızlandırmış oluyor. Üstelik miyelin kılıf boyunca enerji harcayan sodyum/potasyum pompaları bulundurmayan hücre enerjisini de korumuş oluyor. Sinir sistemimizdeki pek çok sinir hücresi miyelin kılıf bulunduruyor. Eğer ki hücreler gerektiğinden daha az miyelin kılıf bulunduruyorsa sinirsel iletim sağlıklı bir şekilde gerçekleşemiyor ve duyularda azalma ya da felç gibi belirtiler ortaya çıkabiliyor.

Hücre boyunca da ilerleyen sinirsel sinyal hücremizin sonuna ulaşmış oluyor. Bu noktadan sonra iki ihtimal var: İki hücre arasındaki bağlantı boşluğu ( sinaps ) elektrikselse, yoluna devam edecek. Eğer kimyasalsa hücre kimyasal maddeler salgılayıp bir sonraki sinir hücresini o şekilde etkileyecek. Elbette ki elektriksel sinapslar iletimde çok daha hızlı. Ancak kalp ve çizgisiz kaslarımızda bolca bulunmalarına rağmen memelilerin sinir sistemindeki baskın sinapslar kimyasal olanlar.





Sinir sistemindeki Miyelin kılıflar zarar gördüyse sinirsel iletim büyük ölçüde aksıyor ve çeşitli hastalıklar baş gösteriyor. MS hastalığı da bunlardan biri

Sinir sisteminin kimyasal mesajcıları nörotransmiterler . Bu mesajcılar sinir hücrelerinin akson uçlarındaki keseciklerde depo ediliyor. Ne zaman ki elektriksel sinyal akson ucuna ulaşıyor, bu kesecikler sinapsa doğru yol alıp hücre zarıyla bütünleşiyor ve içlerindeki nörotransmiterleri iki hücre arasındaki boşluğa bırakıyorlar. Bu maddelerin salgısında rol oynayan ana iyon kalsiyum. Çünkü keseciklerin hücre zarına taşınabilmesi için ortamda kalsiyum bulunması gerekiyor. Sinaps boşluğuna bırakılan nörotransmiterler bir sonraki hücrenin alıcılarına bağlanıp bu hücredeki bazı iyon kanallarının açılıp kapanmalarını etkiliyor. Bu alıcıların hangi kanalları etkiledikleri, sinyalin uyarıcı etkiye mi yoksa bastırıcı etkiye mi neden olacağını belirliyor. Bir hücreye farklı sinapslardan aynı anda etki eden sinyaller birikimli etki yaparak o hücrenin uyarılmasını sağlayacak gerilim eşiğine ulaşmasını tetikliyor.

Davranışlarımızı ve duygu durumumuzda değişikliklere neden olan nörotransmiterler kimyasal yapılarına göre farklı gruplara ayrılıyor. Küçük bir tabloyla özetlememiz gerekirse:





Vücuttaki endorfin salınımının tetiklenmesi, akupunktur tedavilerindeki ağrı kesici etkinin nedenlerinden biri olarak görülüyor.


Bilim ve Teknik Dergisi


Saygılar ForumHatti YÖNETİMİ !