Sinir Sisteminin Yapısal ve İşlevsel Özellikleri
Sinir sistemini oluşturan yapılar, belirli işlevleri gerçekleştirmek üzere birbiriyle bağlantılı çalışır. Bu sebeple yapı işlev ilişkisini işlerken anatomik yerleşimden çok temel işlevler dikkate alınır.
Çevresel Sistemle Ön Beyin Arasında Geçişlerin Sağlandığı ve Refleks Merkezlerinin Bulunduğu Temel Yapılar:
Omurilik ve Beyin Sapı
Omurilik (Medulla Spinalis)
Omuriliğin iç yapısını görmek amacıyla, enine bir kesi yapıldığında merkezi kanalın etrafında, sinir hücrelerinin gövdelerinden oluşan ve gri cevher adı verilen bir alan dikkati çeker.
- Gri cevher dışında yer alan sinir uzantılarından oluşan bölgeye, beyaz cevher denir. Beyaz cevherde beynin farklı bölgelerinden omuriliğe inen-inici ve omurilikten beynin farklı bölgelerine çıkan (çıkıcı) motor ve duysal yollar vardır. Bu yolları oluşturan aksonların önemli bir bölümü miyelinli olduğu için gri cevherin çevresi beyaz görünüme sahiptir.
Gri cevherin öne ve arkaya doğru yönelim gösteren çıkıntılarına sırasıyla ön ve arka boynuzlar adı verilir. Ön boynuzda, iskelet kaslarına giden somatik motor nöronlar bulunur. Motor sinir uzantıları omuriliği ön boynuzdan terk eder ve spinal sinirler içinde ilerleyerek iskelet kaslarına ulaşır. Spinal sinirler içinde motor sinir lifleriyle birlikte (fakat ters yönde) seyreden duysal lifler ise omuriliğe arka kök hizasından giriş yaparak gri maddedeki ara nöronlarla ya da direkt olarak ön boynuzdaki motor nöronlarla bağlantı kurar.
- Omuriliğin önemli işlevlerinden biri, duysal ve motor sinyalleri ileten sinirler için geçiş yolu oluşturmasıdır. Omuriliğe ait ara-nöronlar geçiş yollarındaki ara durakları oluşturur. Örneğin, duysal lifler taşıdıkları sinyalleri, omurilikte bağlantı kurdukları ara nöronlar aracılığıyla merkezi sinir sisteminin üst bölgelerine iletirler.
Ara-nöronların işlevi bununla sınırlı değildir. Bu hücrelerin kendi aralarında kurdukları sinirsel ağlar sayesinde bazı-otonom ya da somatik-refleksler veya hareket kalıpları omurilik seviyesinde bütünleştirilir. Hayvanlar üzerinde geçekleştirilen çalışmalar, omuriliğin üst beyin merkezleri ile bağlantısı kesildiğinde, şok devresi atlatıldıktan sonra; kas refleksleri, ağrılı uyarana yanıt olarak uyarılan uzvu geri çekme, yürüme ve kaşınma gibi davranış kalıplarının gerçekleştirilebildiğini gösterir.
- Yürüme örneğinde olduğu gibi, hareketin bir bölümü ön-arka ve karşı taraf uzuvlarının kullanılmasını gerektirir. Bu durum da omurilikte, farklı düzeylerde ve çapraz bağlantılardan oluşan kompleks hareket devrelerinin varlığını gösterir.
Çevresel sinir sistemini açıklarken, merkezi sinir sisteminin duysal girdiler ve motor çıktılar arasındaki bütünleştirmeyi sağladığını ve bütünleştirme işlevinin omurilikten kortekse kadar, merkezi sinir sisteminin farklı düzeylerinde gerçekleştiğine dikkat çekilmiştir.
Omurilik refleksleri
Omurilik refleksleri, merkezi sinir sisteminin bütünleştirici rolünün en alt basamaktaki örneklerini oluşturur. Bu sebeple, omurilik reflekslerine aracılık eden sinirsel devrelerinin anlaşılması, merkezi sinir sisteminin daha üst basamaklarındaki nöronlar arası etkileşimlerin anlaşılması için temel niteliğindedir.
- Bir uyarana verilen motor yanıtlar için, gerekli olan devre elemanları en sade şekilde refleks yayı ile ifade edilir. Refleks yayını oluşturan öğeler; duysal reseptör, afferent (duysal) nöron, refleks merkezi, efferent (motor) nöron ve yanıt organından oluşur.
Refleksin işlem merkezi, duysal ve motor sistem arasında sinaptik bağlantıların kurulduğu bölgedir, merkezi sinir sisteminde bulunur.
Refleksler:
Refleksler, duyuyu taşıyan sinir sistemi bölümüne ya da organa göre (örneğin; somatik, otonom, işitme refleksleri); o refleks için gerekli olan bağlantıların kurulduğu merkezi sinir sistemi bölgesine göre (örneğin omurilik, beyin sapı refleksleri ) duysal nöronla motor nöron arasındaki bağlantıların sayısına göre ( örneğin; tek sinapslı, çok sinapslı refleksler ) göre adlandırılabilir.
Refleksler istemsiz motor yanıtlardır. Bu yönüyle bilinçli gerçekleştirdiğimiz hareketlerden ayrılırlar. Diğer taraftan, istemli hareketlerimizin refleks bileşenleri vardır ya da tersinden istemsiz gerçekleşen refleks yanıtlar istemli şekilde baskılanabilir.
- Örneğin, bilinçli olarak başlattığımız yürüme davranışının ve okuma sırasındaki göz hareketlerinin büyük bir bölümü sırasıyla omurilikte ve beynin sapında bütünleştirilen refleks mekanizmalarla devam eder ya da yüksek bir ses karşı başlangıçta verilen istemsiz ürkme yanıtı tekrarlayan uyarılarda istemli bir şekilde engellenebilir.
Duysal reseptörler, nörotransmiter reseptörlerinden farklıdır. Nörotransmiter reseptörleri hücre zarında ya da hücre içinde bulunan moleküllerdir. Duysal reseptörler ise ya bir hücrenin kendisi ya da duysal nöronun uzantısının özelleşmiş bir bölümüdür. Dokunma, ağrı, sıcaklık gibi somatik duyulara aracılık eden reseptörler somatik duysal nöronun özelleşmiş bir bölümü denilebilir. Gözde, kulakta ya da tat tomurcuklarında sırasıyla ışık, ses dalgası ya da kimyasal uyaranlarla uyarılan reseptörler ise özelleşmiş hücrelerdir.
- Tek sinapslı refleksin gerçekleşmesi için, örneğin kasın gerilmeye karşı kasılma yanıtı şeklinde ortaya çıkan kas gerilim refleksidir.
- Çok sinapslı reflekse örnek olarak, daha karmaşık olan geri çekme refleksi gösterilebilir. Örneğin uyarılan bölgenin ya da vücudun ağrılı uyarandan uzaklaştırılma yanıtıdır.
Beyin Sapı
Arka ve orta beyinden oluşan beyin sapı; omurilik, serebullum ve ön beyin bölgeleri arasında geçişlerin ve kritik bağlantıların oluştuğu beyin bölgesine denir.
- Beyin sapı omuriliğin devamı niteliğinde olup, birbiriyle bağlantılı gri madde kümelerinden oluşur. Omuriliktekine benzer şekilde, beyin sapı düzeyinde de kafa sinirleri olarak adlandırılan 12 çift afferent (somatik veya visseral) ve efferent (somatik veya otonom) sinyalleri taşıyan sinirler yer alır.
Beyin sapında farklı nörotransmiterleri ( asetilkolin, dopamin, sertonin ve norepinefrin ) salgılayan özelleşmiş çekirdekler vardır. Bu çekirdeklerden kaynaklanan lifler, üst beyin bölgelerine, serebellum (beyincik ) ve omuriliğe giderek bu bölgelerin işlevlerini kontrol eder.
- Örneğin serotonin salgılayan çekirdekten kaynaklanarak omuriliğe ulaşan lifler ağrı kontrolüne katılır. Üst beyin bölgelerine ulaşan lifler ise uykunun gerçekleşmesine aracılık eder.
- Asetilkolin, norepinefrin ve dopamin salgılayan çekirdeklerden kaynaklanan lifler üst beyin bölgelerine ulaşarak uyanıklık, motivasyon ve dikkati arttıran sinyaller gönderir.
Beyin sapından kaynaklanarak beyin kabuğuna direkt ya da indirekt uyarıcı sinyaller gönderen bu çekirdeklerin oluşturduğu yapıya retiküler aktive edici sistem (RAS ) adı verilir. Eğer retiküler aktive edici sistemin üst beyin bölgeleri ile bağlantısı kesilirse, bu uyarıcı sinyaller kesildiğinden organizma kalıcı komaya girer.
Beyin sapının temel işlevleri:
- Solunum ve dolaşım fonksiyonlarının kontrolü
- Göz hareketlerinin kontrolü
- Görsel ya da işitsel reflekslerin bütünleştirilmesi
- Yutma, öksürme, çiğneme, esneme, hapşırma, kusma, göz kırpma gibi -istemli veya refleks hareketlerini- koordinasyonu
- Uyku-uyanıklık ve dikkatin kontrolü
- Ağrı kontrolü
- Diğer merkezi sinir sistemi bölgeleriyle (korteks, serebellum, bazal gangliyonlar) olan bağlantıları sayesinde kasların gerginliği, vücut pozisyonu, denge ve hareketlerin kontrolü
Beyin sapından kaynak alan, dopamin, serotonin ve norepinefrin yolakları. Nöron kümleri başlıkta belirtilen nörotransmiterlerin kaynağını oluşturur.