Nöronlar Hakkında Kısa Bilgi
I. Sinir Hücresinin Yapısı ve Çeşitleri
Sinir hücresine nöron da denir. Bir sinir hücresinde üç temel kısım bulunur. Bunlar hücre gövdesi, akson ve dendritlerdir (Şekil 1.6.5).
Hücre gövdesi, çekirdek ve organellerin bulunduğu kısımdır. Buradan dendrit ve akson olmak üzere iki tip uzantı çıkar. Dendritler çok sayıda, kısa ve dallanmış uzantılardır. Bu yapılar diğer hücrelerden gelen uyartıları alır ve elektrik sinyalleri hâlinde hücre gövdesine doğru iletir. Aksonlar, genellikle dendritlerden daha uzundur. Aksonların sonlandığı ve dallanarak genişlediği bölge akson ucu olarak adlandırılır. Akson ucundan salgılanan kimyasal maddeler ile uyartılar diğer bir sinir
hücresine veya tepki organına iletilir. Aksonların uzunluğu yaklaşık 1cm’den 1 m’ye kadar değişebilir. Örneğin omuriliği ayağa bağlayan aksonlar bir metreden daha uzundur.
Omurgalıların çoğunda bazı aksonların etrafı Schwan (Şıvan) hücreleri tarafından kaplanmıştır (Şekil 1.6.5). Bu hücreler akson etrafında miyelin kılıf adı verilen bir örtü oluşturur. Miyelin kılıf, Schwan hücreleri arasında kesintiye uğrayarak boğumlar meydana getirir. Bu boğumlara Ranvier boğumları denir. Etrafında miyelin kılıf bulunan aksonlara miyelinli aksonlar denir. Miyelin kılıf aksonun elektriksel izolasyonunu sağlayarak uyartı iletimini hızlandırır. Bu yapı bakır elektrik tellerinin etrafını saran izolasyon tabakasına benzetilebilir.
Sinir hücreleri, yaptığı göreve göre duyu nöronu, ara nöron ve motor nöron olarak gruplan-dırılır.
Duyu nöronları, dil, kulak, deri ve kaslar gibi vücudun çeşitli kısımlarında bulunan reseptörlerden aldıkları uyartıları merkezî sinir sistemine taşır. Bunlara getirici sinirler de denir.
Ara nöronlar, merkezî sinir sisteminde bulunur. Duyu nöronları ile motor nöronlar arasındaki bağlantıyı sağlar. Duyu nöronlarından gelen bilgileri değerlendirir ve oluşturduğu cevabı (tepkiyi) motor nöronlara iletir.
Motor nöronlar, merkezî sinir sisteminden aldığı uyartıyı kas ya da endokrin bez gibi efektör organlara taşır. Bu sebepten bunlara götürücü sinirler adı da verilir.
Sinir sisteminde sadece nöronlar bulunmaz. Nöronlardan daha fazla sayıda olan yardımcı hücreler de vardır. Bu hücrelere nöroglia ya da kısaca glia hücreleri denir. Nöronlardan farklı bir yapıya sahip olan bu hücreler nöronlara desteklik verir ve beslenmelerine yardımcı olur. Ayrıca glia hücreleri ortamdaki iyon konsantrasyonunu kontrol ederek nöronların metabolizmasını ve faaliyetlerini de düzenler. Schwan hücreleri de bir tür glia hücresidir. Bu hücreler miyelin kılıfın yapımından sorumludur.
II. Sinirlerde İmpuls Oluşumu ve İletimi
İç ve dış çevredeki uyarılar, sinir hücresinde impuls (uyartı) adı verilen elektriksel ve kimyasal değişiklikler başlatır. İmpuls oluşabilmesi için uyarı şiddetinin eşik değeri aşması gerekir. Sinir hücresinde impuls oluşmasını sağlayan en düşük uyarı şiddetine eşik değer (eşik şiddeti) denir. Sinir hücresi, eşik değerin altındaki uyarılara tepki vermez. Yani uyartı oluşturmaz. Eşik değer ve eşik değerin üzerindeki uyarılara ise maksimum tepki verir. Sinir hücrelerinin uyarılara bu şekilde hiç tepki vermemesine ya da maksimum tepki vermesi durumuna ya hep ya hiç prensibi denir.
Normalde hücre dinlenme hâlinde iken hücre içi negatif (-), hücre dışı pozitif (+) yüklüdür. Buna polarizasyon denir (Şekil 1.6.7-a). Polarizasyonun nedeni hücre içi ve hücre dışındaki iyonik bileşiklerin derişimlerinin farklı olmasıdır (Şekil 1.6.8). Hücre içinde K+ derişimi fazla, Na+ derişimi azdır. Hücre dışında ise tam tersine K+ derişimi az, Na+ derişimi fazladır. Hücre içinin negatif olmasının nedeni derişimi hücre dışına göre fazla olan anyonlardan (A-) kaynaklanır. Bunlar proteinler, amino asitler, sülfat, fosfat ve diğer negatif yüklü iyonlardır. Hücre içinde klor (Cl-) da bulunur. Ancak klor derişimi hücre dışında daha fazladır. İmpulsun iletimi hücre dışı ile hücre içi arasındaki bu yük dağılımının bozulmasıyla gerçekleşir. Sinir hücresinin uyarılması Na+ iyonlarının hücre içine doğru akmasına sebep olur. Sonuçta hücre içi (+), hücre dışı (-) yüklü hâle gelir. Bu olaya depolarizasyon denir (Şekil 1.6.7-b). Depolarizasyondan sonra Na+un hücre içine akışı durdurulur. Hücre içinde derişimi fazla olan K+ hücre dışına çıkar. Bu iyon geçişi hücre içinin tekrar negatif, hücre dışının ise pozitif yüklü olmasını sağlar. Yük farkının bu şekilde yeniden dengelenmesine repolarizasyon denir (Şekil 1.6.7-c). Daha sonra sodyum-potasyum pompası hücreye giren Na+ iyonlarını dışarı, hücre dışına çıkan K+ iyonlarını içeri pompalayarak bu iyonların derişimini impuls öncesindeki duruma getirir. Bu olay aktif taşımayla gerçekleşir.
Nöronun uyarılan noktasında başlayan depolarizasyon, bitişiğindeki noktayı uyararak depolarizasyonun nöron boyunca ilerlemesini ve akson ucuna ulaşmasını sağlar. Miyelinsiz nöronlarda impuls bu şekilde iletilirken miyelinli nöronlarda ise aksonda depolarizasyonu ve repolarizasyonu sağlayan iyon geçişi, miyelin kılıfın kesintiye uğradığı yerler olan Ranvier boğumlarında gerçekleşir. Bu nedenle impuls iki Ranvier boğumu arasında bir boğumdan diğerine atlayarak iletilir. Buna atlamalı iletim denir. Atlamalı iletimde impuls, boğumlardan atlayarak ilerlediğinden miyelinsiz nöronlarda gerçekleşen iletime göre daha hızlı yol alır ve daha az enerji harcar. Yani miyelinli bir aksonda iletilen impuls saniyede 120 metre yol alabilirken, miyelinsiz aksonda 12 metre yol alır. Ayrıca akson çapının artması ve Ranvier boğum sayısının azalması da impuls iletimini hızlandırır.
Eşik değerin üzerindeki uyarılar nöronlarda aynı şiddette impuls oluşturuyor ve bu impulslar aynı şekilde taşınıyorsa uyarının şiddeti nasıl algılanır? Örneğin bir maddenin ılık ya da sıcak olduğu nasıl ayırt edilir? Reseptöre ulaşan uyarının şiddeti fazla ise nöronda daha sık aralıklarla ve daha fazla sayıda impuls oluşur. Beyindeki duyu merkezleri, gelen impulsların sıklığına ve sayısına göre uyarının şiddetini belirler. Örneğin Şekil 1.6.9’da görüldüğü gibi ılık nesneye dokunulduğunda daha az sıklıkta ve sayıda impuls oluşur ve nesne ılık olarak algılanır. Sıcak nesneye dokunulduğunda daha sık ve fazla sayıda impuls oluşur ve nesne sıcak olarak algılanır.
sıcak
Sinir sistemine gelen uyarının çeşidinin belirlenmesi uyarıyı alan duyu reseptörüne (alıcının türüne) ve duyu reseptörünün türüne göre impulsun izlediği yola bağlıdır. Örneğin gözde ışığı algılayan fotoreseptörler bulunur. Işığın fotoreseptörlerde oluşturduğu uyartı, görme sinirleri ile beyindeki ilgili merkeze iletilir ve burada görüntü olarak algılanır. Diğer taraftan ses dalgaları kulaktaki reseptörleri uyarır. İm-pulslar işitme sinirleri ile beyindeki işitme mer-kezine taşınır ve beyinde ses olarak algılanır.
III. Sinapslarda İmpuls İletimi ve Hedef Organlarda Tepki Oluşumu
İmpuls bir nörondan diğer nörona veya tepki organına sinaps aracılığı ile aktarılır. Bir nöronun diğer bir nöronla ya da kas ve salgı bezleri gibi tepki organlarının hücreleriyle iletişim kurduğu yere sinaps denir (Resim1.6.1). Sinapslarda iki hücre arasındaki boşluğa sinaps boşluğu, aksonların sinaps boşluğunda sonlanan ucuna da sinaptik yumru adı verilir. Sinaptik yumruda pek çok sinaptik kesecik bulunur. Bu kesecikler nörotransmitter maddeler içerir. Nörotransmitter madde sinapslarda kimyasal iletiyi sağlayan asetilkolin, adrenalin, noradrenalin, do-pamin, histamin gibi maddelerdir. İmpuls, sinaptik yumruya ulaştığında, nörotransmitter maddeler bu keseciklerden sinaps boşluğuna dökülerek (Şekil 1.6.10) komşu hücrenin zarında bulunan reseptörlere bağlanır. Böylece sinaps boşluğundaki komşu hücrenin zar geçirgenliği değişir ve bu hücrelerde de impuls başlatılmış olur. Hücreden hücreye aktarılan impuls effektör organa ulaşarak tepki oluşturur.
Oluşan impulsların tümü her sinapstan geçmez. Böylece oluşan her impulsla vücuttaki bütün tepki organlarının uyarılması engellenmiş olur. Sinapslardan geçişi sağlanan impulslar sadece hedef organları uyararak tepki oluşmasını sağlar. Bu durum kolaylaştırıcı ve durdurucu sinapslarla sağlanır. Kolaylaştırıcı sinapslarda akson ucundan salgılanan nörotransmitter maddeler, komşu hücreye ulaşınca burada depolarizasyona neden olur ve impuls sonraki hücreye iletilir. Durdurucu sinapslarda ise akson ucundan salgılanan bir nörotransmitter madde, zarın polarizasyonunu arttırarak impulsun nörondan geçişini durdurur. Sinaps boşluğuna bırakılan tüm nörotransmitter maddeler görevini tamamladığında sinaps boşluğundaki enzimler tarafından parçalanarak etkisiz hâle getirilir. Böylece ortam yeni bir uyarıya hazır hâle gelir.