Konu 3. Duyu sistemleri. Yrd. Doç. Dr. Aslı Sade Memişoğlu. Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Transkript

1 Konu 3 Duyu sistemleri Yrd. Doç. Dr. Aslı Sade Memişoğlu Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. 1

2 1 Duysal Almaçlar (Reseptörler) Duysal almaçlar bir uyarana cevap olarak aşamalı (dereceli) potansiyel üreten özelleşmiş hücrelerdir = Almaç (reseptör) potansiyeli Uyaran çeşidine göre beş temel duysal almaç bulunur: 1. Mekanoreseptörler (Mekanik almaçlar) 2. Termoreseptörler (Sıcaklık almaçları) 3. Fotoreseptörler (Işık almaçları) 4. Kemoreseptörler (Kimyasal almaçlar) 5. Nosiseptörler (Ağrı almaçları) 2

3 Duysal almaç çeşitleri MSS ne Uyaran Enerji Almaç zarı Getirici nöron MSS ne Almaç hücre Nörotransmitter içeren kesecik Fig

4 Almaç potansiyeli Uyaran Almaç zarı Uyaran şiddeti Almaç potansiyelleri İlk Ranvier düğümü Eşik İlk Ranvier düğümünde aksiyon potansiyelleri MSS ne Akson boyunca aksiyon potansiyelleri Akson ucu Fig

5 2. Birincil duysal şifreleme Şifreleme, bir uyartının MSS sinyaline dönüştürülmesidir. Oluşan sinyaller hem sıklık hem de şiddet farkları gösterir. Uyartı sonucu dereceli potansiyel Şiddeti yeterliyse ilk Ranvier düğümünde aksiyon potansiyeli oluşur Farklı şiddetteki uyartılar aksiyon potansiyeli sıklığını değiştir Aksiyon potansiyel şiddeti değişmez!!! Çünkü, ya hep ya hiç prensibi ile çalışır Adaptasyon: Uyartı şiddeti değişmediği halde almaç potansiyelinde azalma aksiyon potansiyeli sıklığında azalma Duysal sistemler 4 uyartı özelliğini şifreler: 5

6 2.1 Uyartı süresi: Hızlı veya yavaş adaptasyon Uzun süren uyartıların başlangıcında sinyal iletilir ve sonra hızlıca düşer veya kaybolur Ör: Kıyafetler giyildiğinde hissedilip sonra hissin kaybolması. Hızlı adapte olan almaç Getirici nöron aksiyon potansiyeli Almaç potansiyeli Yavaş adapte olan almaç Uzun süren uyartılarda az bir değişim gözlenir Ör: Dik dururken kaslardan gelen sinyaller Getirici nöron aksiyon potansiyeli Almaç potansiyeli Uyartı başlangıcı Zaman Uyartı sonu Fig

7 2.2 Uyartı çeşidi Sıcaklık, basınç, ses, ışık vb gibi Her almaç farklı bir uyartıya cevap verir Sinyal iletim yolları ve iyon kanalları farklıdır Deri almaçları ışığa cevap vermez Tek bir getirici nöronun almaçları aynı uyartıya cevap verir Bitişiğindeki başka bir nöron ve almaç farklı uyartılara cevap verebilir 7

8 Basınç Aksiyon potansiyeli 2.3 Uyartı şiddeti Getirici nöron Deri Çubuk Zaman Fig

9 2.4 Uyartı bölgesi MSS Dudaklar: 2 ayrı nokta hissedilir Sırt: 1 nokta hissedilir Uyartı Uyartı A nöronu almaç alanı daha küçük olduğu için uyartının yeri daha kesin bilinir Fig

10 2.4 Çakışan almaç alanları B de daha sik aksiyon potansiyeli, A ve C de daha seyrek aksiyon potansiyeli uyartının yerinin belirlenmesini kolaylaştırır Fig

11 Bitişik engellenme Bazı duyu sistemlerinde uyartının yeri bitişik engellenme sayesinde tam olarak belirlenebilir. Kenarlardaki nöronlardan gelen sinyaller merkezdeki uyartıya göre daha fazla engellenir. Merkez ve kenar sinyaller arasındaki farkı büyüterek beynin uyartı noktasını daha iyi belirlemesini sağlar Vücut tüylerinin hareketi çok iyi tespit edilebilirken ağrı veya sıcaklık hissedilen bölgelerin tam merkezi iyi anlaşılamaz. 11

12 Postsinaptik hücrede aksiyon potansiyeli Postsinaptik hücre Getirici nöron aksonu Getirici nöron aksiyon potansiyeli Uyarıcı sinaps Engelleyici sinaps Fig

13 Aksiyon potansiyeli sıklığı Engellenme Uyarılma Hissedilen alan Uyarılan alan Bitişik engelleme olmasaydı Gelen bilginin engellendiği alan Bitişik engelleme olduğunda Almaç uyarılma alanı Fig

14 3. Gelen bilginin merkezi kontrolü Duyu sinyalleri MSS üst seviyelerine gelmeden önce pek çok değişime uğrar. Diğer getirici nöronlar, beynin üst merkezlerinden gelen nöronlar, birincil getirici nöronların sinapsları, bu değişikliklere yol açabilir. Ör: Ağrı iletiminde gelen sinyal belirli bir dereceye kadar sürekli olarak engellenir. Bu durum uyartı süresince sinyalleri değiştirebilme esnekliği sağlar 14

15 Yukarı merkezler Uyarıcı nöron Engelleyici nöron Deri Duyu uçları Fig

16 4. Duyu sistemlerinde sinir yolları Merkezi sinir sistemi Bir getirici nöron birden fazla ara nöronla sinaps yapabilir veya birkaç getirici nöron bir ara nöronda birleşebilir Ara nöronlar Getirici nöron Getirici nöronlar Aksiyon potansiyeli yönü Aksiyon potansiyeli yönü Dağılma Birleşme Fig

17 4. Duyu sistemlerinde sinir yolları Getirici duyu siniri, MSS ne çıkan yolun başlangıcıdır. Bu yol boyunca üç ya da daha fazla nöron bulunur. Bilgiyi nakleden yollar: Özgül yollar: Belirli bir uyartıyı ileten Beynin her biri için özelleşmiş bölgelerine gider Özgül olmayan: birden fazla uyartıyı ileten Beyinde özelleşmemiş bölgelere gider Sinyali ayırt edemeyiz fakat farkına varırız Bu bölgelerde bilgi akışı son bulmaz. Buradan ilişkilendirme alanlarına gider. Bilginin karmaşık analizi yapılır 17

18 Korteksin duysal bölgeleri Ön lob ilişkilendirme bölgesi Duyma korteksi Bedensel-duyusal korteks Parietal lob ilişkilendirme bölgesi Tat korteksi Görme korteksi Oksipital lob ilişkilendirme bölgesi Temporal lob ilişkilendirme bölgesi Fig

19 Serebral korteks Talamus ve beyin sapı Omurilik Dokunma Dokunma Sıcaklık Sıcaklık Özgül yolaklar Özgül olmayan yolaklar Fig

20 İlişkilendirme korteksi ve algı Sinyaller ilişkilendirme merkezlerinde daha ayrıntılı analiz edilir: farkındalık, dikkat, öğrenme, hafıza, dil, duygular. Tüm sinyaller birbiriyle karşılaştırılır. Başımız yana eğik bir pozisyonda bir ağaca baktığımızda o ağacın dik bir şekilde durduğunun algısı. Hem görme hem de pozisyon bilgisinin ilişkilendirilmesini gerektirir. 20

21 21

22 Bölüm B Özel Duyu Sistemleri 22

23 1. Somatik Duyu Deri, kaslar, kemikler, tendon ve eklemlerden gelen uyartılar somatik almaçlar denilen almaçlarla sağlanır. Bu almaçlar: Dokunma ve basınca Pozisyon hissi ve harekete Sıcaklığa Ağrıya cevap verir 23

24 1.1 Dokunma ve basınç almaçları Deri yüzeyi A. Meissner cisimciği hafif dokunma B. Merkel cisimciği dokunma C. Serbest sinir sonu ağrı D. Pacini cisimcikleri derin basınç E. Ruffini cisimciği sıcaklık Fig

25 Ağrı Ağrı, diğer beden-duyu iletimlerinden oldukça farklıdır. İlk uyartının getirici nöronda oluşturduğu aksiyon potansiyeli sonrasında ağrı iletim yollarında bir dizi değişiklikler oluşur. Bu değişimler uyartıya verilen cevabı etkiler. Hiperaljezi ağrılı bir uyartıya hassasiyetin artmasıdır. İlk uyartı bittikten saatler sonra bile ağrı devam edebilir. Ağrı, geçmiş deneyimler, duygular ve diğer duyu sistemlerinin uyarılması ile değişim gösterebilir. 25

26 Ağrı yönetimi Analjezi bilinç veya diğer duyuları etkilemeksizin, ağrının baskılanmasıdır. Ağrının dindirilmesi için çok çeşitli mekanizmalar kullanılır: MSS nin belirli bölgelerinin elektrikle uyarılması Farmakolojik ilaçlar (NSAID Apranax) ve Morfin Bazı engelleyici nöronlar morfin benzeri kimyasallar salgılar. Akupunktur (muhtemel bu engelleyici nöronları uyarır) Masaj 26

27 1.1.1 Ağrı iletimi Fig Beden-duyu korteksi Talamus Ağrı uyartısı Çevresel MSS Getirici ağrı lifi Götürücü nöronlar serotonin veya norepinefrin salgılar P maddesi veya glutamat Beden-duyu korteksi Uyuşturucu nörotransmitter Talamus Ağrı uyartısı Çevresel MSS Dışarıdan Morfin Uyuşturucu almaçları 27

28 Göndermeli ağrı İç organlardan gelen bir ağrı vücudun başka bir yerinde ağrı olarak hissedilir Çünkü her iki bölgeden gelen nöronlar aynı ara nöronlarda birleşir Fig Fig

29 Beden-duyu sisteminin sinir yolları Beden-duyu korteksi Talamus Beyin sapı Omurilik Fig

30 Beden-duyu korteksi Sol yarım küre Ön Sağ yarım küre Ön lob Birincil motor korteksi Beden-duyu korteksi Arka Fig

31 Göz bçlümleri: 2. Görme Optik bileşen görüntüyü almaç hücrelere odaklar Sinir bileşeni Görüntüyü bir grup dereceli ve aksiyon potansiyeline dönüştürür 31

32 Işık Fig

33 İnsan gözünün anatomisi Kas Silier kas Sklera Kan damarları Kornea Göz bebeği Optik sinir Optik disk (kör nokta) Sarı nokta Kan damarları Fig

34 Görme optiği: Kırılma Cam Hava Kırılma Kırılma yok Nokta ışık kaynağı Kırılma Fig

35 Zonular lifler Siliyer kaslar Kornea: ışığın girdiği bölge İris: giren ışık miktarını ayarlayan diafram Fig

36 Odaklı Siliyer kaslar gevşek, zonular lifler gergin düzleşmiş lens Uzak nesnelerden gelen ışınlar neredeyse paraleldir Odak kayması Siliyer kaslar gevşek Yakın nesnelerden gelen ışınlar kırılır Odaklı Parasempatik sinirler uyarılır, siliyer kaslar kasılır, zonular lifler gevşer, lens bombeleşir Yakın nesne odaklanır Fig

37 Normal görüş (uzak nesne belirgin Yakını gören göz (uzağı göremeyen) Göz küresi çok uzun İçbükey mercekle düzeltilir Normal görüş (yakın nesne belirgin Uzağı gören göz (yakını göremeyen) Göz küresi çok kısa Dışbükey mercekle düzeltilir Fig

38 Işık almaç (Fotoreseptör) hücreleri Çubuklar (rod): ışığa çok hassas Koniler: ışığa daha az hassas Retinanın arkası Retinanın önü Çubuk Koni Ganglion hücreleri (aksonlar optik siniri oluşturur) Fig

39 Görmenin sinir iletim yolları Işık sinyalleri fotoreseptörlerin, bipolar hücreler ve ganglion hücreleriyle etkileşimi sonucu aksiyon potansiyeline dönüştürülür. Fotoreseptör ve bipolar hücrelerde voltaj kapılı kanallar bulunmadığı için sadece dereceli potansiyel üretebilirler. Aksiyon potansiyeli ilk olarak gangliyon hücrelerinde üretilir. Buradan beynin görme korteksine iletilir 39

40 Neural Pathways for Vision Fig

41 Renklerin görülmesi Konilerdeki ışık pigmentlerinin uyarılması İnsan retinası 3 çeşit koniye sahiptir: 1. L konileri: uzun dalga boyuna cevap verir 2. M konileri: orta dalga boyuna cevap verir 3. S konileri: kısa dalga boyuna cevap verir Çubuklar siyah-beyaz görüşten sorumludur Gece görüşü tamamen çubuklar ile sağlanır 41

42 Mavi koniler Çubuklar Yeşil koniler Kırmızı koniler Dalga boyu Fig

43 Renkleri görme Her koni belirli dalga boyunda en verimli uyarılsa da çakışma bölgeleri vardır. Renklerin seçilmesi ayrıca ışığın şiddetine de bağlıdır. Belirli bir dalga boyunda farklı oranlarda uyarılan koniler ve çubukların oluşturduğu sinyallerin toplamı bir rengi oluşturur. 43

44 Renk körlüğü Kırmızı-yeşil renk körlüğü genellikle erkeklerde (her 12 erkekten 1 i) görülür Kırmızı veya yeşil koni pigmentleri yoktur veya bozuktur Çekinik bir mutasyondan kaynaklanır kalıtsaldır. 44

45 Kırmızı-yeşil renk körü olanlar 21 olarak görür Normal olanlar 74 görür Tüm renklere karşı renk körü olanlar hiç birşey göremez Fig

46 3. Duyma Duyma hissi ses fiziğine ve dış, orta ve iç kulak, beyin sinirleri ve beynin ilgili bölümlerinin fizyolojisine dayanır. Ses enerjisi gaz, sıvı veya katı maddelerden molekül titreşimleri yoluyla iletilir. Moleküllerin olmadığı vakum ortamlarında ses de olmaz. 46

47 İnsan kulağının anatomisi Çekiç Örs Yarım daire kanalı Duyma sinirleri Kohlea Dış kulak kanalı Kulak zarı Üzengi Orta kulak boşluğu Östaki borusu Kulak kepçesi Fig

48 Orta kulak ve Kohlea Çekiç Kohlea Örs Kohlea kanalı Üzengi Kulak zarı Orta kulak boşluğu Fig

49 Dış kulak kanalı Ses iletimi Orta kulak kemikleri hareket eder Oval penceredeki zar hareket eder Kulak zarı hareket eder Basilar zar hareket eder Yuvarlak penceredeki zar hareket eder Fig

50 Kohlea ve korti organı Korti organı Kohlea sinirleri Tüysü hücreler Tüysü hücreler Fig Sinir lifleri Basilar zar 50

51 Korti organının tüysü hücreleri Tüysü hücreler aslında mekanik almaçlardır Basınç değişimi ile birlikte siller hareket eder Her bükülmede iyon kanalları açılır ve almaç potansiyeli oluşur Fig

52 Duymada sinir yolları Kohlea sinir lifleri beyin sapındaki ara nöronlarla sinapslar yapar. Buradan çoklu bir nöron yolu bilgiyi talamustan duyma korteksine iletir. 52

53 Vestibular sistem Kupula Yarım daire kanlları Sakkul Vestibulo-kohlea siniri Vestibular kol Kohlear kol Utrikul Kohlea kanalı Kohlea Fig

54 Yarım daire kanalları Fig

55 The Cupula & Ampulla Yarım daire kanalı Stereosiller Tüysü hücreler Destek hücreler Düz Sıvı basıncı Baş döndürüldüğünde Fig

56 Utrikul ve Sakkul Fig

57 Vestibular iletim Bu yapılardan gelen bilgi: Göz hareketlerini kontrol etmek Pozisyon ve denge sağlamak Vücut pozisyonu algısı sağlamak İçin kullanılır 57

58 4. Kimyasal duyular Kimyasal almaçlara kimyasal moleküllerin bağlanması tat ve koku almadan sorumludur 58

59 4.1 Tat almaçları Tat tomurcukları aracılığı ile gerçekleşir. Bunlar portakal dilimi gibi sıralanmış bir grup hücreden oluşur. Hücrelerin üzerlerin mikrovilluslar bulunur. Bunların zarlarında kimyasallara bağlanan proteinler bulunur 59

60 Tat almaçlarının tipleri Pekçok farklı kimyasal temel birkaç tat almacını uyarır: tatlı ekşi tuzlu Acı lezzetli Lezzetli: glutamat ve benzer amino asitlerle ilişkilidir. 60

61 Tat almaçlarında sinyal iletimi Tuzlu = sodyum iyonları Ekşi = hidrojen iyonları Tatlı = glukoz Acı = çeşitli zehirli maddeler (bitki alkaloidleri gibi) Lezzet = çeşitli protein almaçları ile depolarizasyon 61

62 Tat tomurcuğu Duyu siniri Tat tomurcuğu Tat hücresi Tat tüyleri Tat tomurcuğu Tat poru Fig

63 4.2 Koku almaçları Koku almaç nöronları burun boşluğunun üst kısmında, koku epitelinde yer alır. Hücrelerdeki siller koku moleküllerinin bağlanabildiği proteinleri içerir Nöronların aksonları koku sinirini oluşturur 1. kafa çiftini oluşturan sinir 63

64 Koku Koku almaçlarına bağlanan kimyasallar hücre dışından içine bir dizi tepkime başlatır ve iyon kanallarının açılmasına yol açar Depolarizasyon oluşur 64

65 Koku yumrusu Koku siniri Koku siniri Koku epiteli Burun Koku epiteli Akson Kök hücre Koku almaç hücresi Siller Fig