SİNİR SİSTEMİ Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER
1. Sinir Sistemi Organizasyonu Omurgalılarda sinir sistemi iki kısımda incelenir; bunlar merkezi sinir sistemi [central nervous system, (CNS)] bu bilgiyi taşıyan ve açığa çıkmasını sağlayan periferal sinir sistemi [peripheral nervous system (PNS)] dir Bu yapılar nöronlardan oluşur ve bu nöronların üç tipi vardır. Bunlar; 1.Duyu nöronları, 2.Motor nöronları, 3.İnter nöronlardır (Şekil 49.3 ve 44.1).
Merkezi sinir sistemi (CNS) "Komuta Merkezi" dir. MSS beyin ve spinal korttan oluşur. Burada bulunan, buraya entegre olmuş duyu sinirleri girişleri, uyartıları alır ve yanıtları iletir. Yani duyusal sistem uyartılarına gelen cevaplar buradan kaynaklanır. Periferal sinir sisteminin (PNS) görevi ise vücuda her türlü bilgiyi duyusal nöronlar yardımıyla toplamak ve bunları PNS ve CNS e taşımaktır. Bu bilgilerin cevapları CNS ten uyarıcının ve/veya darbenin geldiği yere doğru motor nöronlar ile taşınır. Somatik sinir sistemi, öncelikle iskelet kasları üzerinde etkilidir. Otonom sinir sistemi istemsiz oluşan, baskılayıcı (=antagonist) sempatik ve parasempatik tepkileri düzenler.
Nöronların yapısı, fonksiyonlarını destekler. Nöronlar bir hücre gövdesi, dendrit ve aksondan oluşur. Hücre gövdesi denilen kısımda hücrenin nukleusu ve sitoplazması yer alır. Dendrit adı verilen uzantılar unipolar sinir hücresi hariç tüm sinir hücrelerinde bulunur. Bunlar yardımıyla hücre uyartıları, bilgiyi alır ve daha uzaktaki hücrelere bu dürtülerin/uyartıların iletilmesi için uzun aksonlar boyunca bilgi yürütülür. Bu uyartının en az kayıpla iletilmesi için aksona yardımcı olan yapılar ve hücreler bulunur. Bunlara yardımcı hücrelere; Schwann hücreleri ve oligodendrositler adı verilir. Nöroglia da (sinir düğümleri) sinir sistemi hücrelerini desteklemektedir. Schwann hücreleri PNS de ve oligodendrositler CNS de aksonları miyelin kılıfla çevreler ve uyartı kaybını en aza indirecek şekilde, aksonu izole eder (Şekil 44.3).
2. Sinir Uyartılarının (Impulslarının) Geçiş (Transmisyon) Mekanizması Bir elektriksel fark plazma membranı boyunca hareket halinde bulunmaktadır. Sodyum-potasyum pompaları yardımıyla oluşan bu elektriksel hareketin temelinde, Na + hücre dışına, K + ise hücre içine girecek şekilde davranması yer alır. Bu aşamada K + hücre dışına çıkmaya/kaçmaya çalışır. Membran dinlenme potansiyeli genellikle ve tipik olarak -70 mv civarındadır. Zar yüzeyinde oluşan bu kademeli potansiyellerinin elektrik, gelen uyartıya bağlı olarak güçlendirilebilir ve/veya etkisiz hale getirilebilir.
Ligand (Merkezinde yüklü bir atom, molekül yada iyon olan yapı) kapılı, iyon kanalları bu dereceli potansiyelleri düzenlemekten sorumludur. Bu dereceli elektrik potansiyellerini bir katkı yolu ile birleştirebilirsiniz (toplayabilirsiniz). Aksiyon potansiyelleri bir eşiğin altına ulaştığında Depolarizasyon ile sonuçlanır. Aksiyon potansiyelleri ya hep ya hiç şeklinde çalışır. Uyartı çok veya az/hiç olduğunda hızla voltaj-kapılı (elektriksel yükü algılayan) iyon kanalları ardı ardına açılır (Şekil 44.9).
Aksiyon potansiyeli akson boyunca yayılır. Bir aksiyon potansiyeli oluşana kadar Na + akışı, bitişik depolarize bölgelerden olur. Bu da kendi hareket (aksiyon) potansiyelini ortaya çıkarır/üretir (Şekil 44.10).
Sinir uyarılarının hızını arttırmak için iki yol vardır. 1.Sinir uyarılarının hızı ya akson çapının artmasına bağlı olarak artar. 2.Ya da uyartıların iletim düğümden, iletim düğümüne atlamaları, yani sıçrayabilmeleri ile artar (Şekil 44.11).
3. Sinapslar (=Uyartılar): Nöronlar ile Diğer Hücreler Arasında İletişim Bir uyartı Sinaps aksonun başında başlar ve aksonun sonunda hücreler arası geçitte, boşlukta sona erer. Sinapsların iki türü vardır. Bunlar elektriksel ve kimyasal uyartılar, sinapslardır. Elektriksel sinaps hücreler arası geçitlerde (gap junction) oluşur; Kimyasal sinaps ise, nörotransmitter adını alan kimyasal formda maddenin serbest kalması, salınması ile ortaya çıkar (Şekil 44.14).
Birçok farklı kimyasal bileşikler nörotransmitter olarak hizmet vermektedir. Farklı yapıda ve görevde olan nörotransmitter moleküllerine; asetilkolin, amino asitler, biyogenik aminler, nöropeptidler, ve bir gaz olan nitrik oksit örnek verilebilir. Bir postsinaptik nöron birçok sinapsı, girdiyi algılayabilir. Depolarize membran uyarıcı postsinaptik potansiyeller (EPSPs); inhibitör postsinaptik potansiyeller (IPSPs) ile hiperpolarize edilebilir. Bu hiperpolarizasyonun aditif (sakinleştirici/ Yatıştırıcı) etkisi olabilir veya bir eylem potansiyeli üretmeyebilir. Nörotransmiterler uyuşturucu bağımlılığında önemli bir rol oynamaktadır. Bağımlılık yapan ilaçlar genellikle bir nörotransmitterleri taklit ederek ya da onlar gibi hareket ederek, bağımlılığı ve tekrar tekrar alma isteğini ortaya çıkarır.
4. Merkezi Sinir Sistemi: Beyin ve Omurilik Hayvanlar daha karmaşık hale geldikçe, sinir sistemi oluşumuna ihtiyaç duydular. Sinir sistemi; liflerden, iplikçikleri içeren sinir uzantılarından, sinir hücrelerinden, birbirine bağlı sinir hücreleri ile sinir kablolarından ve bunları kendine bağlayan ve idare eden koordinasyon merkezleri gelişmesi ile oluşmuştur (Şekil 49.2, 49.4 ve 49.6).
Omurgalı beyinleri üç temel bölümden oluşur. Bunlar arka beyin, orta beyin, ve ön beyin olarak bölünür (Şekil 44.20 ve 49.10).
Ön beyin kendi içinde daha alt bölümlere de ayrılmıştır. Bunlar Diensefalon (Diencephalon) ve Telensefelon (Telencephalon) dur. Telencephalon, memelilerde Serebrum (Cerebrum) adını alır. Memelilerde koordinasyon ve öğrenme merkezidir. İnsanda yer alan ön beyin ise istisnai bir şekilde bilgi işleme yeteneğine sahiptir. Serebrum; sağ ve sol yarımküre (hemisfer) olmak üzere ikiye ayrılır (Şekil 44.22 ve 49.11). Bunlarda kendi içinde frontal, parietal, temporal ve oksipital loblara bölünmüştür (Şekil 44.23).
Beyin primer motor sinirleri ve somatosensoriyel korteksin yanı sıra, bazal ganglionları içerir. Limbik sistem adı verilen sistem ise, hipotalamus, hipokampus, ve amigdala yı; yani orada oluşan ve duygusal durumlardan sorumludur. İnsan beyninin de karmaşık fonksiyonları kontrol edilebilen özel alanlar bulunur. Beyin sapında yer alan ağsı yapıda bölge insanın bilinç/şuur ve uyanıklık/algılamasını kontrol eder. Kısa süreli bellek geçici sinirsel uyarılmaları saklayabilirken, Uzun süreli hafıza/bellek sinirsel bağlantılar içindeki değişiklikleri içerir. Omurilik ise bazı doğrudan mesajları iletir ve cevapları verir. Refleksler, bir uyarana kasların ani ve istemsiz hareketleri ile cevap vermek bunların arasında sayılabilir. (Şekil 44.28 ve 44.29).
5. Periferik Sinir Sistemi: Duyu ve Motor Nöronları PSS içerisinde yer alan somatik ve otonom sinirler vardır. Duyusal nöronların aksonları (gelen) spinal (Omurilik) sinirin dorsal kökünü oluşturur. Hücre gövdeleri ganglionların arka kökünde bulunmaktadır. Motor aksonlar (giden) spinal sinirin ventral kökünü oluşturur. Hücre gövdeleri ise spinal korta bulunmaktadır. Somatik sinir sistemi hareketleri kontrol eder. Somatik motor nöronlar ise, uyartılara karşı iskelet kaslarını bilinçli komutları ve istemsiz refleksleri kontrol eder. Otonom sinir sistemi ise istem dışı fonksiyonları iki yolla kontrol eder. Sempatik nöronlar göğüs (=torasik) ve barsak (=lomber) bölgelerinden köken alan, dışarıdan gelen uyartıları (=sinapsları) bir otonom ganglion gibi; omuriliğe (=spinal korda) iletir (Şekil 44.31).
Parasempatik nöronlar; beyinden köken alır ve omurilik sakrum (=kuyruk sokumu) bölgesinde sona yakın bir noktadan dışarı çıkarak, iç organların içindeki ganglionlarla bağlantılıdır (Şekil 44.32 ve Tablo 44.5). G proteinleri hücre yanıtlarının otonom sinyallerinin tanınmasında arabuluculuk yapar. Asetil kolin (ACh) bağlamasında sırayla bir G proteini aktive olur, G proteini K + iyon kanalını aktive eder. Aktive olan kanal, bir hiperpolarizasyon oluşturur. K + akışına membranın izin vermesiyle kalp hızı yavaşlar.
Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Unit 7, Part:49, p: 1079-1101 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111. Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, Chapter 44, p:887-915. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY 10020.