Sinir Sisteminin Yapı, Görev ve İşleyişi – Nöron Nedir Nöronun Yapısı – İnsanda Sinir Sisteminin Bölümleri

İnsanların birbiriyle iletişim kurması doğası gereğidir. İletişim, insanlar arasında haberleşmeyi, sosyalleşmeyi ve birlikteliği sağlar. En önemli iletişim aracı dildir. Konuşulan dil, jest ve mimikler gibi birincil iletişim araçlarının yanı sıra, günlük hayatta iletişim kurmak için kullanılan pek çok yöntem ve araç vardır. Elektromanyetik dalgaların ve elektriğin kullanıldığı makineler, görsel malzeme ve mekanizmalar, ışık ya da ses dalgaları aracılığıyla çalışan cihazlar, iletişim kurmaya yardımcı araç ve yöntemlerden birkaçıdır.

İnsan vücudunda iletişim ve haberleşmenin merkezi sinir sistemidir. Bu sistemin temelinde sinir hücreleri ve bu hücrelerin işleyiş mekanizması vardır. Sinir hücrelerinin yapısıyla şekillenen işleyiş mekanizması, vücudun kendi içindeki hücrelerin iletişim yollarını ve şekillerini gös­terir.

Sinir sistemini oluşturan sinir hücrelerine nöron denir. Nöronlar vücu­dumuzu ağ şeklinde sarmıştır. Vücut içinden ve dışından gelen uyartı­ları alır, değerlendirir ve uygun cevabın verilmesini sağlar. Nöronlarda iletişim kimyasal ve elektriksel sinyallerle sağlanır. Duyuların algılan­ması, el ve göz koordinasyonunun sağlanması vb. eylemler nöronların kimyasal ve elektriksel iletişimiyle gerçekleşir.

Duyunun alınması, duyu organları veya duyu almaçları (reseptör) ile gerçekleştirilirken, alınan duyunun bütünleştirilerek yorumlanması merkezî sinir sisteminde (beyin ve omurilikte), verilen tepki (cevap) ise çevresel sinir sistemi aracılığıyla ilgili organa iletilerek sağlanır.

Nöronun Yapısı

Bir canlının embriyonik döneminde en fazla değişikliğe uğrayan doku­larından biri sinir dokusudur. Sinir hücreleri gelişimlerini tamamladıklarında sentrozomlarını kaybeder. Sinir hücreleri bölünmez. Sinir hüc­resinin hücre zarının nörolemma, sitoplazmasına nöroplazma denir. Sinir hücre yapısı üç alt kısımda incelenir: hücre gövdesi, dendritler ve akson.

Hücre gövdesi; çekirdek, granüllü endoplazmik retikulum (nissl cisimcikleri), mitokondri, Golgi gibi hücre organellerinin bulunduğu, dendrit uzantılarının ve aksonun çıktığı merkezdir. Ayrıca hücre gövdesinde hücre iskeletini oluşturan nörofibriller vardır. Dendritler, hücre göv­desinden çıkan aksona göre kısa, ince ve çok sayıda olan uzantılar­dır. Alınan uyarıların hücre gövdesine iletilmesini sağlar.

Akson; hücre gövdesinden çıkan, uzun, işlevine göre kalın olan uzantıdır. Akson için gerekli maddeler hücre gövdesinde sentezlenir. Üzerinde etrafını bir kılıf gibi saran schwann (şıvan) hücreleri vardır. Bu hücreler aksonu sararak besler, korur, onarır. Bazı sinir hücrelerinde schwann hücreleri miyelin maddesini üretir.

Miyelin kılıf aksonda yalıtımı sağlar. Sinirsel iletimi (impulsu) hızlandı­rır. Beyin, omurilik ve çizgili kasları uyaran sinirler miyelinlidir. Miyelin maddesinin olmadığı yerlerde schwann hücreleri aksona temas ede­rek boğum oluşturur. Bu boğumlara ranvier boğumları denir.

Nöron hücresi tarafından sentezlenen ve impulsun iletiminde görev yapan taşıyıcı moleküllere nörotransmitter denir. Nöron içindeki si- toplazma, dendritin en uç noktasından aksonun en uç noktasına ka­dar yayılır. Dendritten gelen uyartılar hücre gövdesinde değerlendiri­lerek gerekli yerlere iletilip iletilmeyeceklerine karar verilir. Eğer iletim gerçekleşecekse impuls, aksona aktarılır.

Nöronda İmpuls Oluşumu ve İletimi (Nöronun İşleyiş Mekanizması)

Hücrelerin içinde ve dışında sodyum (Na), potasyum (K), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), klor (Cl), bikarbonat iyonu (HCO₃^–), fosfat iyo­nu, sülfat iyonu, glikoz, amino asit, kolesterol, fosfolipit, nötral yağ, proteinler gibi pek çok kimyasal madde bulunmaktadır. Bu bileşenlerin yoğunluğuna bakılıp bileşenler karşılaştırıldığında hücre dışı sıvıda Na⁺ iyonlarının K⁺ iyonlarından fazla olduğu görülür. Hücre zarının geçir­genliğinin kontrolü, öncelikle lipit ve protein moleküllerindedir. Hücre zarındaki taşıyıcı proteinler ve zar boyunca oluşturdukları protein ka­nalları, lipitten geçemeyen moleküllerin ve suyun geçişini kontrol eder. Nöron hücresinin zarındaki madde geçişlerini sağlayan bu protein ka­nallarının iki önemli özelliği vardır:

1. Belli maddelere karşı seçici geçirgenliğe sahiptir.
2. Elektriksel sinyaller veya kanal proteinlerine bağlanan kimyasallarla düzenlenerek açılıp kapanan kapılar biçimindedir.

Hücre zarında bazı iyonlara karşı seçici geçirgenlik vardır. Örneğin zar­da bulunan potasyum kanalları K⁺ iyonlarının; sodyum kanalları ise Na⁺ iyonlarının geçişini hızlandırır. Bu durum hücre zarının içi ile dışı arasında elektrik yükünün farklı olmasına neden olur.

Hem oluşan sodyum-potasyum iyon farkı hem de zarın, klor gibi kü­çük ve hücre içindeki proteinler gibi büyük anyonlara çok az geçir­gen olmasından dolayı hücre dışının (+) yükle, hücre içinin (-) yükle yüklenmesine sebep olur. Oluşan bu yük farkı zar potansiyeli olarak adlandırılır. Nöron herhangi bir uyartı almadıysa bu konumuna dinlen­me potansiyeli denir.

Nöron, dinlenme durumunda, zardaki sodyum kanalları, hücre dışına sodyum iyonunu; potasyum kanalları ise hücre içine potasyum iyonlarını pompalar. Zardaki bu kanallar difüzyona kar­şı koyar, sodyum-potasyum pompalamak için enerji harcar, zarın yük farkını korur. Zar potansiyelini korumak için zarda çalışan bu mekaniz­maya sodyum-potasyum pompası denir. Hücrede meydana gelen kutuplaşmaya ise polarizasyon adı verilir.

Sodyum-potasyum pompasını güçlendiren önemli kanallardan biri de hücre zarındaki bir diğer kanal olan kalsiyum kanalıdır. Kalsiyum ka­nalı hücre içindeki Ca⁺² iyonlarının hücre dışına geçişini sağlayarak po­larizasyona (kutuplaşmaya) destek verir. Böylelikle aksiyon potansiyeli oluşan sinir hücresi uyarı almaya hazırdır.

Nörondaki kutuplaşmayı bozan herhangi bir uyartı, polarizasyon du­rumunu bozar ve akson boyunca devam edip bir başka nörona ak­tarılırsa impuls meydana gelir. Zayıf bir elektriksel uyarı nöronu uya- ramaz, uyarının tüm hücre boyunca yayılabilecek potansiyele sahip olması gerekir. Bu potansiyele, eşik değer denir. Nöron eşik değer ve eşik değerin üzerinde maksimum ve aynı şiddette impuls oluşturur. Bu kurala ya hep ya hiç kuralı adı verilir. Nöronun uyartı almasıyla eşik değeri aşabilecek potansiyelde değişim göstermesine aksiyon potansiyeli denir.

İmpuls iletimi sırasında yukarıdaki görselde gösterildiği gibi olaylar şu şe­kilde gerçekleşir:

1. Sodyum kanalları açılır, hücre içine sodyum difüze olur. Aksiyon po­tansiyeli başlar. Polarizasyon kaybedilerek depolarizasyon gözlenir ve akson boyunca ilerler.
2. Potasyum kanalları açılır, hücre dışına potasyum difüze olur. Po­tasyum kanalları aksonda meydana gelen aksiyon potansiyeli sü­resince açık kalır. Bazı sodyum kanalları kapanır. Zarın yüklenmesi tekrar başladığı için bu olaya repolarizasyon denir. Repolarizasyon gerçekleştiren zar kısımlarında Na⁺/K⁺ yük farkını yeniden oluştura­bilmek için enerji harcanır.
3. Potasyum kanalları kapanır ve hücre tekrar dinlenme potansiyeli durumuna döner. Nöron yeniden impuls almaya hazırdır.

İki nöronun karşılaşmasına sinaps denir. Bu durum ilk nöronun akso­nu ile diğer nöronun dendritinin karşılaşması şeklinde de düşünülebilir. Nöron hücresinin zarlarındaki madde geçişlerini sağlayan protein kanallarının yukarıda bahsedilen iki önemli özelliği göz önünde bulundurulduğunda, bu olay şu şekilde gerçekleşir: Uyarı, elektriksel iletimle akson ucuna eriştiğinde hücre dışından içeriye Ca⁺² iyonla­rı girer ve nörotransmitteri taşıyan keselerden, iki nöron arasındaki bölgeye nörotransmitter salgılanır. Bu madde, sonraki nöronun hücre zarındaki protein reseptörüne tutunur.

Böylece bu nörona, ilgili uyarı iletilmiş olur. Sinapslarda iletim kimyasal düzeyde gerçekleştiği için yavaştır. En sık bilinen nörotransmitter maddeler, asetilkolin, norepinefrin, histamin, dopamin, serotonin ve glutamattır. Bu kimyasal maddelere nörohormon da denir.

İletim alındıktan sonra nöronun aksiyon potansiyeli, dendrit veya hüc­re gövdesinden değil, aksonun hücre gövdesinden ayrılan kısmından itibaren başlar. Nöronda ilerleyen uyarılar zaman zaman birbirini en­geller. Bu durum iletim sinyallerinin karışmasını önler. Bazı durum­larda ise kolaylaştırabilir. Böylece gelen iletimin daha hızlı ve kolay biçimde iletilmesi sağlanır. Ardı ardına nörona gelen aceleci uyarılar, impulsun kimyasal olaylarla gerçekleşmesi nedeniyle, aktarımın be­lirli bir noktadan sonra yavaşlamasına, dolayısıyla da sinaptik ileti­min yorulmasına neden olur.

Sinaptik iletimin yorulması vücudumuz için bir sigortadır. Örneğin sara (epilepsi) hastasında, peş peşe gelen uyarılar nedeniyle oluşan nöbet, ancak sinaptik yorulma ile sona erer. Nöronda gerçekleşen olayların enerji gerektirmesi nedeniyle, oksijenin birkaç saniye için bile kesilmesi bazı nöronların uyarılma özelliklerinin kaybolmasına neden olabilir (3-7 saniyelik oksijen yetersizliği insanda bilinç kaybına neden olabilir.). İlaçların bazıları, kahve, çay ve kakao vb. ürünler, nöronların uyarılma eşik değerini azaltarak uyarı alma ora­nını arttırabilir. Ameliyatlar öncesi kullanılan anestezi ilaçları ise; nöro­nun uyarılma eşiğini arttırarak daha az uyarı almasına neden olur.

Nöronlar görevlerine göre üçe ayrılır: Burun, göz, kulak gibi duyu or­ganlarında reseptörlerinden aldıkları uyartıları, merkezî sinir sistemine (beyin ve omuriliğe) taşıyanlara duyu nöronu; merkezî sinir sistemin­den aldığı cevabı ilgili doku, organ, bez veya kasa götürenlere motor nöron; alınan bilginin merkezî sinir sisteminde değerlendirilmesi, yo­rumlanması gibi işleri yapanlara da ara nöron adı verilir. Ara nöronlar duyu ve motor nöronlar arasında bulunur.

İnsanda Sinir Sistemi

Bilgisayar mühendisleri ve nörologlar hâlâ evrendeki en karışık nes­ne olan insan beyninin işleyişini; bir yandan otomasyon, robotik, na- noteknoloji ve sinir bilimi keşiflerini diğer yandan tersine mühendislik yöntemini kullanarak çözmeye çabalıyorlar. Ülkemizin değerli bilim insanlarından Mahmut Gazi YAŞARGİL de bu çalışmalara katkı sağ­lamaktadır.

Sinir sistemi aşağıdaki tabloda olduğu gibi sınıflandırılarak incelenir:

———- o ———-

Sinir Sisteminin Yapı, Görev ve İşleyişi

1. Merkezî Sinir Sistemi
2. Çevresel Sinir Sistemi