Sinir sistemi; hücre, doku, organ ve sistem organizasyonuyla oluşur. Sinir hücreleri bir araya gelerek sinir dokuyu, sinir doku bir araya gelerek sinir sistemi organlarını, organlar da bir araya gelerek sinir sistemini oluşturur. Sinir sistemi uyarıları alma, vücudun bir bölümünden diğerine iletme, uyarılara karşı uygun cevaplar oluşturma gibi görevleri yerine getirir. Sinir sistemini oluşturan hücrelere nöron denir.
Sinir Hücresinin (Nöron) Yapısı ve Çeşitleri
Sinir hücreleri nöron adı verilen özelleşmiş hücrelerdir. Bir nöron; hücre gövdesi ve uzantılardan oluşur. Nöronun hücre gövdesinde; çekirdek ve organeller vardır. Hücre gövdesinden iki çeşit uzantı çıkar. Bunlara dendrit ve akson adı verilir. Dendrit; duyu hücrelerinden ya da diğer nöronlardan gelen uyarıyı alarak nöronun gövde kısmına iletir. Dendritler çok sayıda, kısa ve dallanmış uzantılardır. Akson; hücre gövdesine gelen uyarıyı diğer nörona, kasa veya salgı bezine iletir. Akson dendrite göre çok daha uzundur. Örneğin insanda omurilikten çıkan ve ayak parmaklarına kadar uzanan siyatik sinirinin aksonu bir metreden daha uzundur.
Bir nöronda uyarının iletim yönü dendritten aksona doğrudur.
Aksonun etrafını kaplayan hücrelere Schwan (Şıvan) hücresi denir. Bu hücreler aksonun etrafında miyelin kılıf adı verilen bir örtü oluşturur. Miyelin kılıf aksonun etrafını sararak izolasyonu sağlar. Böylece uyarı iletim hızı artar. Miyelinli sinir hücrelerinde uyarı iletim hızı, miyelinsiz hücrelere göre 10 kat daha fazladır. Sinir hücrelerinin hepsinde miyelin kılıf bulunmaz. Örneğin beyin ve omurilikteki sinirler ile deri ve iskelet kaslarına giden sinirlerde miyelin kılıf bulunurken otonom sinir sistemine ait sinirlerde miyelin kılıf bulunmaz. Miyelin kılıf zarar görürse sinirsel iletim büyük ölçüde aksar ve MS (multipl skleroz) gibi çeşitli hastalıklar oluşur. Miyelin kılıf Schwan hücreleri arasında yer yer kesintiye uğrayarak boğumlar meydana getirir. Bu boğumlara ranvier boğum denir. Nöronlar görevlerine göre; duyu nöronu, ara nöron ve motor nöron olarak gruplandırılır.
Duyu nöronları (Getirici nöronlar): Vücudun iç ve dış ortamlarından gelen ve reseptör (alıcı) hücreler aracılığı ile alınan uyarıları merkezî sinir sistemine (beyin ve omurilik) iletilir. Duyu nöronlarının dendritleri reseptör hücrelerle, aksonları ise diğer nöronlarla bağlantılıdır. Duyu nöronlarına getirici nöronlar da denir.
Ara nöronlar (Bağlayıcı nöronlar): Merkezî sinir sisteminde bulunur. Duyu nöronlarından gelen bilgileri değerlendirir ve oluşturduğu cevabı (tepkiyi) motor nöronlara iletir. Bu şekilde duyu nöronları ile motor nöronlar arasındaki bağlantıyı sağlar.
Motor nöronlar (Götürücü nöronlar): Merkezî sinir sisteminden çıkan nöronlardır. Beyin ve omurilikten gelen cevapları ilgili tepki organına yani efektöre (kas ya da salgı bezi) götürür. Böylece onların faaliyete geçmesini sağlar. Bu yüzden motor nöronlara götürücü nöronlar da denir. Motor nöronların dendritleri diğer nöronlarla, aksonları ise tepki organlarıyla (kas ya da salgı bezi) bağlantılıdır.
Uyarının nöronlar arasındaki ilerleyişi şu şekildedir:
İmpuls Oluşumu ve İletimi
Organizmayı etkileyen iç ve dış değişikliklere uyarı denir. Çevreden gelen ses, ışık, koku, basınç gibi etmenler ile vücudun iç ortamından gelen acıkma, kan basıncının artması gibi etmenler birer uyarıdır. Uyarıların sinirlerde oluşturduğu kimyasal ve elektriksel değişimlere impuls denir. Sinir hücreleri bu impulsları hedef organlara iletir.
İmpuls oluşabilmesi için uyarı şiddetinin eşik değeri aşması gerekir. Eşik değer (eşik şiddeti); impuls oluşturabilen en düşük uyarı şiddetidir. Eşik değerin altındaki uyarılar impuls oluşturmaz. Bu yüzden sinir hücreleri eşik değerin altındaki uyarılara tepki vermez. Eşik değer veya üzerindeki uyarılara ise nöronlar bütün gücüyle ve aynı şiddette tepki verir. Sinir hücrelerinin uyarılara bu şekilde hiç tepki vermemesi ya da bütün gücüyle tepki vermesi durumuna ya hep ya hiç prensibi denir. Bu prensip sadece bir sinir hücresi için geçerlidir. Sinir demetleri için geçerli değildir.
Tüm canlı hücrelerde plazma zarının dış yüzeyi ile iç yüzeyi arasında elektriksel yük farkı vardır. Buna zar potansiyeli denir. Sinir hücrelerindeki zar potansiyeline aksiyon potansiyeli adı verilir. Sinir hücresindeki aksiyon potansiyeli katyonların (Na+, K+) ve anyonların (protein, aminoasit, sülfat, fosfat ve diğer negatif yüklü iyonlar) yoğunluk farkından kaynaklanır.
Dinlenme hâlindeki yani uyarılmamış bir nöronda hücre zarında bulunan sodyum-potasyum pompası, üç sodyum (Na+) iyonunu dışarı, iki potasyum (K+) iyonunu içeri pompalar. Böylece hücre dışında pozitif yük (katyon) yoğunluğu, hücre içinde negatif yük (anyon) yoğunluğu daha fazla olur. Nörondaki bu duruma polarizasyon (kutuplaşma) denir.
Nöron uyarıldığında yani nörondan impuls geçerken sodyum-potasyum pompası ters çalışmaya başlar. Böylece üç sodyum (Na+) iyonunu içeri, iki potasyum (K+) iyonunu dışarı pompalar. Bunun sonucunda zarın dış tarafı negatif (-), iç tarafı pozitif (+) yüklü olur. Polarizasyonun bozulduğu bu duruma depolarizasyon denir.
Depolarizasyondan sonra hücre zarında bulunan Na+ kapıları kapanır ve hücre içine Na+ girişi durur. Hücre zarındaki K+ kapıları açılır ve hücre içindeki K+ lar hücre dışına çıkarılır. Hücre içinden hücre dışına K+ çıkışı nedeniyle hücre içi yeniden negatif (-) yüklü, hücre dışı yeniden pozitif (+) yüklü olur. Bu duruma repolarizasyon denir.
Repolarizasyon durumu polarizasyondan farklıdır çünkü repolarizasyonda sinir hücresinin içinde Na+ iyonları, hücre dışında K+ iyonları fazladır. Polarizasyonda ise sinir hücresi içinde K+ iyonları, hücre dışında Na+ iyonları fazladır. Repolarizasyon durumundaki sinir hücresinin tekrar uyarı alıp impuls iletebilmesi için ilk hâli olan polarizasyon durumuna dönmesi gerekir. Bu yüzden repolarizasyondan sonra sodyumpotasyum pompası yeniden devreye girerek üç sodyum (Na+) iyonunu dışarı, iki potasyum (K+) iyonunu içeri pompalar. Böylece sinir hücresi tekrar polarizasyon durumuna geçer.
İmpuls iletimi nöronda elektriksel ve kimyasal değişime neden olur. İmpuls nöronda ilerlerken elektriksel değişime, sinapsdan geçerken kimyasal değişime neden olur.
Sinapslarda İmpuls İletimi
Bir sinir hücresinin diğer bir sinir hücresiyle ya da hedef organla (kas ve salgı bezleri) kurduğu bağlantıya sinaps denir. Sinaps bölgesinde yani iki nöron arasında ya da nöronla hedef organ arasında bir boşluk bulunur. Bu boşluğa sinaps boşluğu denir. Sinaps boşluğunda sonlanan akson ucuna sinaptik yumru adı verilir. Sinaptik yumruda çok sayıda sinaptik kesecik vardır. Sinaptik kesecikler nörotransmitter madde adı verilen kimyasal maddeleri taşır. Nörotransmitter maddeler sinapslardan impuls iletimini sağlayan kimyasal maddelerdir. İmpuls sinaptik keseye ulaştığında, kesecikler içinde bulunan nörotransmitter maddeler sinaps boşluğuna dökülür. Diğer nöronun zarını uyararak aynı şiddette ve özellikte impuls oluşmasını sağlar. İmpulsun ikinci nörona geçişinden sonra nörotransmitter maddeler enzimlerle parçalanır. Böylece nöronun sürekli uyarılması önlenir.
Sinapslarda impuls her zaman birinci nöronun aksonundan ikinci nöronun dendritine doğru ya da bir sinir hücresinin aksonundan hedef organa doğru ilerler. İmpuls iletimi nöron boyunca elektrokimyasal (elektriksel ve kimyasal) yolla, sinapsta kimyasal (nörotransmitter maddeler) yolla gerçekleşir. Bu yüzden impulsun sinapstan geçişi, nörondan geçişine göre daha yavaştır.
Sinapsa ulaşan her impuls diğer sinir hücresine geçemez. Buna sinaptik direnç denir. Bu olay, sinapslardan geçişi sağlanan impulsların sadece hedef organları uyararak onların tepki oluşturmasını sağlar. Böylece her impulsta vücuttaki tüm tepki organlarının uyarılması engellenmiş olunur. Örneğin, parmağımıza iğne battığında tüm vücudumuzla değil sadece elimizi çekerek tepki veririz.
İmpuls iletim hızını etkileyen faktörler şunlardır:
• Miyelinli sinir hücrelerinde impuls iletim hızı artar.
• Akson çapı arttıkça impuls iletim hızı artar.
• Ranvier boğumların olduğu yerde miyelin kılıf yoktur. Bu yüzden ranvier boğum sayısı arttıkça impuls iletim hızı azalır.
• İmpuls iletimi, akson boyunca hızlıdır çünkü elektriksel yolla olur, sinapsta yavaştır çünkü kimyasal yolla olur.
