Yetişkin bir insanın vücudunda yaklaşık 100 trilyon hücre bulunur ve bu hücreler bir düzen içinde birlikte çalışarak dokuları, organları ve sistemleri oluşturur. Sistemler birbirleriyle uyum içinde çalışmak ve etkileşim içinde bulunmak zorundadır. Vücuttaki sistemlerin birbirleriyle uyumlu çalışması ve homeostazinin korunması sinir sistemi, endokrin sistem ve bağışıklık sistemi gibi denetleyici ve düzenleyici sistemler sayesinde gerçekleşir.
Homeostazi, değişen çevre koşullarına rağmen vücut içi fizyolojik ortamın dengede tutulması olarak tanımlanabilir. Sinir sistemi ve endokrin sistem homeostazinin kontrolü için birlikte çalışmalarına rağmen, çalışma şekilleri birbirlerinden farklıdır. Sinir hücrelerinde uyarının iletilmesi elektriksel ve kimyasal olarak gerçekleşir ve çok hızlıdır.
Miyelin kılıflı bir sinir hücresinde uyarı iletimi ortalama 120 m/s hızla gerçekleşir, yani elimize batan bir iğnenin uyarısının sinir hücreleri ile merkezi sinir sistemine taşınması çok kısa bir zaman alır. Oysa endokrin sistemdeki hormonların uyarı iletimi daha yavaştır.
Bunun sebebi, hormon üretiminin ve hormonların kanla taşınmasının zaman almasıdır. Siz bu yazıyı okuyup anlarken beyninizdeki ve vücudunuzdaki sinir hücreleri kusursuz bir şekilde iş yapar. Beynin 1 cm3ünün içinde yaklaşık 50 milyon sinir hücresi vardır.
Bu hücreler vücuttaki diğer sinir hücrelerine bir ağ gibi bağlanarak düzenli bilgi akışını kontrol eder. Sinir sistemi, nöron adı verilen çok fazla özelleşmiş hücrelerden ve nörogliya (gliya) hücrelerinden oluşur. Şimdi bu hücreleri ve görevlerini daha detaylı olarak inceleyelim.
1) Sinir Hücresi (Nöron)
Sinir hücresi vücudumuzun en fazla özelleşen hücrelerinden biridir ve temelde üç kısımdan oluşur: hücre gövdesi, dendrit ve akson.
- Sinir hücresinde uyarının iletim yönü, dendritten aksona doğrudur.
- Sinir hücresinin hücre zarına nörolemma, sitoplazmasına nöroplazma denir.
- Hücre gövdesi: Mitokondri, ribozom, endoplazmik retikulum gibi organellerin ve çekirdeğin bulunduğu kısımdır. Ayrıca iyi gelişmiş ve belirgin bir çekirdekçik içerir. Bazı sinir hücrelerinde birden fazla çekirdek bulunabilir. Granüllü endoplazmik retikulumun bulunduğu, mikroskopta daha koyu renkli görülen bölgeler Nissl cisimcikleri olarak adlandırılır. Hücre gövdesinde ayrıca hücre iskeletinin elemanı olan nörofibriller bulunur. Sinir hücrelerinin yenilenme yetenekleri çok sınırlıdır.
- Dendrit: Hücre gövdesinden çok sayıda çıkan uzantılardır. Nöronların diğer sinir hücrelerinden uyarı almasını sağlar.
- Akson: Dendrit gibi hücre gövdesinden çıkar fakat tek bir uzantı şeklindedir, dallanma yapmaz. Akson uzunluğu farklı sinir hücrelerinde değişiklik gösterir. Omurilikten çıkan ve ayak parmaklarına kadar uzanan siyatik siniri, insan vücudundaki en uzun aksona sahiptir. Aksonun görevi hücre gövdesinden aldığı uyarıyı diğer sinir hücresine doğru taşımaktır. Akson boyunca ilerleyen uyarı, akson ucundan diğer sinir hücresinin dendritine aktarılır.
- Miyelin kılıf: Vücutta bulunan bazı sinir hücrelerinin aksonları miyelin kılıf adı verilen bir örtü ile sarılıdır. Miyelin kılıf, aksonda iletimi hızlandırır. Miyelin kılıflar arasında kalan boşluklara Ranvier boğumu adı verilir.
Sinir sistemindeki miyelin kılıflar zarar görürse sinirsel iletim büyük ölçüde aksar ve çeşitli hastalıklar baş gösterir. Daha sonra sinir sistemi hastalıkları arasında söz edeceğimiz MS (multipl skleroz) hastalığı da bunlardan biridir.
2) Nörogliya (Gliya) Hücreleri
Nörogliya (gliya) hücrelerinin görevi, nöronlara destek sağlamaktır. Sinir hücrelerini sararak bir arada tutar, onlara besin ve oksijen sağlar. Mikroglia adı verilen hücreler ise merkezi sinir sistemini patojenlere karşı korur.
Schwann (Şıvan) hücreleri: Nöronların aksonlarını saran ve miyelin kılıfı üreten bir çeşit gliya hücreleridir.
Nöron Çeşitleri
Nöronlar fonksiyonlarına göre üç şekilde sınıflandırılır:
- Duyu nöronları (Afferent nöronlar): Duyu organlarından veya diğer organlardan gelen koku, tat, ses, basınç, ağrı gibi uyarıları dendritleriyle alarak merkezi sinir sistemine (beyin veya omurilik) taşır.
- Ara nöronlar (İnternöronlar): Merkezi sinir sistemine ait hücrelerdir. Duyu nöronlarından gelen uyarıları alır ve değerlendirir. Değerlendirme sonucu oluşturdukları cevabı da motor nöronlara iletir.
- Motor nöronlar (Efferent nöronlar): Merkezi sinir sisteminden aldıkları cevabı tepki verilecek organa (kas, salgı bezleri vb.) ileten götürücü nöronlardır.
Uyarının nöronlar arasındaki ilerleyişi aşağıdaki gibi şematize edilebilir:
Aşağıda ki şekil incelendiğinde nöron çeşitlerinin fonksiyonları daha iyi bir şekilde anlaşılabilir. Şekilde görüldüğü gibi eli sıcak cisme dokunan bir kişinin parmak ucu derisinde bulunan reseptörler “sıcak” uyarısını parmak ucundaki duyu nöronuna iletir, duyu nöronu bu uyarıyı dendriti ile alır ve merkezi sinir sistemi içindeki ara nörona taşır.
Ara nöron değerlendirmenin yapıldığı yerdir. Sıcaklığın algılanması burada gerçekleşir ve ara nöronun akson ucundan motor nöronun dendrit ucuna doğru değerlendirmenin cevabı iletilir. Motor nöron ara nörondan aldığı uyarıyı koldaki kaslara iletir ve kaslarda kasılma gerçekleşir. Bu şekilde el sıcak cisimden hızla uzaklaştırılır.
Sadece duyu nöronu zarar gören bir kişide; uyarı duyu organından merkezi sinir sistemine iletilemeyeceğinden kişinin eli yansa bile sıcaklık hissedilmez ancak elini oynatmak isterse ara nöronlardan motor nöronlara uyarı verilip motor nöronlardan kasa uyarı iletileceğinden elini oynatabilir (Lokal anestezi bu duruma örnek verilebilir: Elinde kesik oluşan bir kişi, kesiğin lokal anestezi uygulanarak dikilmesi sırasında acıyı hissetmez fakat elini oynatabilir.).
Sadece ara nöronu zarar gören bir kişide; uyarı duyu organından alınıp duyu nöronları ile merkezi sinir sistemine getirilse bile buradaki ara nöronlar çalışmayacağından uyarı değerlendirilemez, sıcaklık hissi algılanmaz ve tepki oluşmaz (Felç durumu buna örnek verilebilir.).
Sadece motor nöronu zarar gören bir kişide; uyarı duyu organından alınır, duyu nöronu ile ara nörona getirilir ve değerlendirilir. Yani “sıcak, acı” hissi algılanır fakat değerlendirme sonucu tepki organına iletilemez; bundan dolayı eli yanan bir kişi acıyı hissetse dahi elini çekemez (Estetik amaçlı botoks uygulamaları buna örnek verilebilir.
Botoks uygulanan bölgede motor sinirler çalışmaz. Örneğin yüzde yapılan botoks uygulamasında bu bölgedeki motor sinirler çalışmadığından yüzdeki kaslara uyarı iletilemez ve yüz mimiklerinde azalma görülür.).
Sinir hücrelerinde impuls oluşumu ve iletimi
Dış çevreden gelen ışık, sıcaklık, koku, basınç gibi uyarıların ve vücudumuzun içinden gelen uyarıların sinir hücrelerinde oluşturdukları değişimlere impuls (uyartı) denir. Bir uyarının sinir hücresinde uyartı oluşturması için belirli bir şiddette olması gerekir. Sinir hücresinde impuls oluşturabilen en düşük uyarı şiddetine eşik şiddeti denir. Sinir hücreleri sadece eşik şiddeti ve üzerindeki uyarılara tepki verirler, buna ya hep ya hiç prensibi adı verilir. Eşik değer bireylere göre farklılık göstereceği gibi aynı bireyde zamana bağlı olarak da değişebilir.
Sinir hücrelerinde uyarı iletimi elektriksel ve kimyasal (elektrokimyasal) yolla olur. Hiç uyarılmamış bir sinir hücresi ile uyarı taşıyan bir sinir hücresi karşılaştırıldığında uyarı taşıyan sinir hücresinin metabolizmasının hızlandığı, tükettiği O2’nin (oksijen), ürettiği CO2’nin (karbondioksidin) ve sıcaklığın arttığı gözlemlenebilir. O hâlde impuls taşınması enerji gerektiren bir olaydır ve bu enerji solunumla karşılanır.
Sinir hücreleri eşik değer ve üzerindeki uyarılara her zaman aynı şiddette tepki verir. Yani elimizle 45 °C sıcaklıktaki bir demire de dokunsak 100 °C sıcaklıktaki bir demire de dokunsak sinir hücresinin tepkisi aynı olacaktır. Peki, bizim tepkimiz neden farklıdır. Tepki farkı, sinir sistemine iletilen impuls sayısından kaynaklanır.
45 °C’lik demire dokunulduğunda sinir hücresi üzerinde giden impuls sayısı 100 °C’lik demire dokunulduğunda giden impuls sayısından daha azdır. Belirli bir noktadan belirli bir zaman içinde beyne giden impuls sayısı beyinde yorumlanarak tepki şiddetini değiştirir.
Uyarıların şiddeti, süresi ve frekansı (sıklık) uyarılan sinir hücresi sayısını ve iletilen impuls sayısını artırırken sinir hücresinde uyarının iletilme hızında bir değişikliğe yol açmaz.
Sinir hücrelerinde uyarıların iletilme şekli aynı olmasına rağmen uyarılar ışık, koku, basınç veya sıcaklık şeklinde algılanır. Bunun sebebi uyarıların beyindeki değerlendirilme merkezlerinin farklı olmasıdır. Ancak sinestezi hastalarında herhangi bir duyunun uyarımı otomatik olarak başka bir duyu algısını tetiklemektedir. Dolayısıyla örneğin normal bir insanda koku duyusuyla karşılık bulan bir uyarı, sinestezik bir insanda renk olarak algılanabilmektedir.
Sinapslarda İmpuls İletimi
Bir sinir hücresinin diğer bir sinir hücresi veya hedef organ ile bağlantı noktalarına sinaps adı verilir.
İmpulsun (uyartı), akson boyunca elektrokimyasal olarak iletildiği anlatılmıştı. Akson boyunca ilerleyen impuls, akson ucuna geldiğinde sinaptik boşluk adı verilen bir boşluk ile karşılaştığından diğer sinir hücresinin dendrit ucuna hemen geçemez. Sinapslara gelen impuls buradan diğer sinir hücresinin dendrit ucuna kimyasal yolla geçer.
- İmpuls akson ucuna geldiğinde akson ucunun Ca+2 (kalsiyum) geçirgenliği artar ve hücre içine Ca+2 difüzyonu başlar.
- Aksonun sinaptik yumru adı verilen uç kısmında bulunan içi dopamin, histamin, serotonin, asetilkolin, adrenalin, noradrenalin gibi nörotransmitter maddeler ile dolu sinaptik keseler hücre zarı ile kaynaşır.
- Nörotransmitter maddeler, sinaptik boşluğa ekzositoz ile salınır.
- Sinaptik boşluğa difüzyon ile yayılan nörotransmitter maddeler diğer hücrenin dendrit ucundaki reseptörlere bağlanır.
- Reseptörlere bağlanan nörotransmitter maddeler impulsun diğer nörona iletilmesini sağlar.
- İletim gerçekleştikten sonra sinaptik boşluktaki nörotransmitter maddeler enzimler tarafından parçalanır veya sinir hücresi tarafından tekrar hücre içine alınır.
- Akson ucuna gelen tüm impulslar buradan diğer sinir hücresine geçmez, sinapslarda seçici direnç ile karşılaşır ve böylece uyarıların tüm vücuda dağılması engellenmiş olur. İmpulsun belirli bir yolda ilerlemesi ve sadece hedef organa ulaşması sağlanır.
- İmpuls komşu hücrenin dendritine ulaştırılıp iletim devam ettirilirse kolaylaştırıcı sinaps, iletilmeyip engellenir ise durdurucu sinapstan söz edilir.
Sinir sisteminde uyarının iletim hızını etkileyen faktörler
- Miyelin kılıf (Miyelin kılıflı hücrelerde iletim hızlıdır.)
- Akson çapı (Aksonda iletim elektriksel olduğundan çapı arttıkça iç direnç düşer ve iletim hızlanır.)
- Ranvier boğumu sayısı (Ranvier boğumları miyelin kılıfın olmadığı bölümler olduğundan iletimi yavaşlatır.)
- Sinaps sayısı (İki sinir hücresinin birbirine bağlı olduğu bölgelerde iletim sadece kimyasal yolla olduğundan yavaştır.)
İnsanda sinir sistemi merkezi ve çevresel sinir sistemi olarak iki kısımda incelenmektedir.
