Hayvanlarda Sinir Sistemleri ve Nöronlar Çalışır

SİNİR SİSTEMİ Sinir sistemi vücut işlevlerinde koordinasyonu ve düzeltmeyi sağlar; sürekli olarak almaçlarla dış ve iç ortamdan bilgi alır. Çoğu kez geçmişteki deneyimlerinden elde ettiği izlenimlerle karşılaştırarak değerlendirir ve gerekli tepki organlarını harekete geçirir. Sinir sistemi sinir hücrelerinden yani nöronlardan oluşur. Sinir sisteminin başlıca iki görevi vardır. Bunlardan biri iletim, diğeri ise bir bütün haline getirmektir.

Bir hücrelilerde belirli bir sinir sistemi yoktur Bir hücrelilerde belirli bir sinir sistemi yoktur. Ancak bu canlılar iç ve dış çevredeki fiziksel ve kimyasal değişimlere tepki gösterebilirler. Yapılan araştırmalar uyarıların, hücre yüzeyindeki protein özelliğindeki bazı almaçlarla alındığı ve bilinmeyen bazı yollarla tepkime organlarına iletilerek, uyarının niteliğine göre cevap verilmesinin sağlandığı saptanmıştır. Bu dört öge; uyarılma, iletilme, değerlendirme ve tepkime, tüm canlıların sinir sisteminde ana özellik olmuştur. Ancak protoplazmanın uyarılabilme özelliğinden dolayı meydana gelen bu tepki, yüksek organizasyonlu hayvanlardakine oranla oldukça yavaştır.

Çok hücrelilerde sinir sistemi; en ilkel şeklini süngerlerde ve poliplerde görmekteyiz. Süngerlerde uyarı bir hücreden diğer hücreye iletilecek şekildedir. Fakat alınan uyartıyı iletmek üzere gelişmiş özel hücreler yoktur. Hidra ve Sölenterlerde ise sinir sistemi bütün vücuda yayılmıştır. Merkezi bir sinir sistemi yoktur. Sinir hücreleri uzantıları ile birbirlerine değerek bir ağ oluştururlar. Bu sisteme sinir ağı veya diffuz sinir sistemi denir. Bir hidranın herhangi bir yerine yapılan uyartı sinir ağı ile her yönde yayılır ve uyarının etkisi, uyarılma merkezinden uzaklaştıkça azalır. Diffuz iletim, yüksek organizasyonlu hayvanlardaki sinirsel iletime oranla çok yavaş olur. Diffuz sinir sistemine ilkel anafor kurtlarında ve omurgalı hayvanların bağırsağındaki otonom sinir sisteminde rastlanır.

Yassıkurtlarda iki taraflı simetri gösteren sinir sistemi görülür Yassıkurtlarda iki taraflı simetri gösteren sinir sistemi görülür. Hayvanın ön kısmında bir düzenleyici merkez vardır. Ancak buradaki sinir hücreleri gangliyon ya da başka bir sinir lifi şeklinde farklılaşmamıştır.

Halkalısolucanlar ve Eklembacaklılarda sinirler, karın tarafta vücut boyunca uzanan ip merdiven şeklindedir. Her segmentde bir çift gangliyon bulunur. Başta daha gelişmiş “Cerebral Ganliyon” vardır. Buradan çıkan iki kol yemek borusunun altında birleşerek vücudun sonuna kadar devam eder. Aynı segmentdeki gangliyonları enine birbirine bağlayan sinir liflerine kommisur, farklı segmentlerdeki gangliyonları birbirine boyuna bağlayan sinir liflerine konnektif denir.

Yumuşakçalarda ise 3-4 çift gangliyon ve bunları birleştiren sinirlerden oluşur. Birinci gangliyon çifti özofagus çevresinde bir halka oluşturan serebral gangliyon, ikinci gangliyon pedal ayakta bulunur, üçüncüsü visseral içorganlar ganglionudur. Bazılarında dördüncü palial veya manto gangliyonu vardır.

Omurgalılarda çok gelişmiş bir sinir sistemi vardır Omurgalılarda çok gelişmiş bir sinir sistemi vardır. İleri derecede farklılaşmış hücrelerden yapılmış ve organize olmuş bir ağ sistemidir. Omurgalılarda sinir sistemi nöronlardan oluşur. Nöronların esas yapıları birbirine benzerse de boy ve kalınlıkları değişir. Nöronlar, ya beyinden ve omurilikten oluşmuş Merkezi Sinir Sistemine ya da merkezi sinir sistemi ile almaçlar ve tepki organları arasındaki Periferik Sinir Sistemine aittir. Sinir sisteminde üç türlü nöron vardır. Bunlar; duyu nöronları, motorik nöronlar ve ara nöronlarıdır.

NÖRONLAR NASIL ÇALIŞIR Nöronlar çok çeşitli uyarılara karşı cevap verirler. Çeşitli tipte duyu nöronları ve duyu hücreleri, ışığa, kokulara, harekete vb. cevap vermek üzere özelleşmişlerdir.

Eğer bir sinir hücresinin herhangi bir yerine bir uyarım yapılırsa, bu uyartı sinir hücresi boyunca elektiriki ve kimyasal değişiklikler yaparak ilerler. Bu değişikliklere sinir impulsu denir. Bir sinirin uyarılabilmesi için gereken minimum uyartı şiddetine eşik şiddeti denir. Bir uyarının aksonu uyarabilmesi için, hücrenin eşik değerinin üzerinde bir şiddete sahip olması gerekir. Eşik şiddetinin altındaki uyartılar sinirde bir tepki meydana getirmezler. Ayrıca, uyarı olması için uygulanması gereken minimum bir süre de vardır. Uyarı eşik şiddetinden daha fazla olsa bile, sinir boyunca ilerleyen impulsun hızı ve etkisi değişmez, sadece impulsun sayısı değişir. İmpulsun sayısını etkileyen başlıca faktörler, uyarının şiddeti ve süresidir. Akson ya tüm gücüyle cevap vermekte ya da hiç cevap vermemektedir. Bu tip tepki genellikle ya hep ya hiç cevabı olarak anılır.

Genel olarak, sinir telinin çapı ne kadar büyükse iletim hızı da o kadar yüksektir. Hodgkin-Huxley modeline göre, dinlenme halindeki yani uyarılamamış bir nöronun dış tarafı elektriksel olarak positif (+) yüklü, iç tarafı negatif(-) yüklüdür. Bu elektriksel farka elektriksel olarak kutuplaşma veya polarizasyon denir. Na+ iyonlarının derişimi dışarıda çok daha fazla, K+ iyonunun derişimi ise içeride daha fazladır.

Uyarılmış olan bir sinir hücresi kutuplaşmış durumdadır Uyarılmış olan bir sinir hücresi kutuplaşmış durumdadır. Böyle bir nöronun dendiritine yapılan bir uyartı o noktanın elektiriksel değişmesine neden olur. Bu değişiklik bir sinir impulsunun başladığını gösterir. Uyarılan noktadan nöronun iç kısmına sodyum iyonlarının girmesi sonucu iç kısım +, dış kısım – yüklenir ve kutuplaşma bozulur. İmpuls kimyasal ve elektriksel değişiklikler dalgası halinde akson boyunca iletilir. Çünkü her noktada meydana gelen bu değişiklikler döngüsü zarda hemen yanındaki noktayı depolarize eder ve burada benzer geçirgenlik değişikliği döngüsünü başlatır ve bu da yanındaki noktada yeni döngüyü başlatarak devrilen dominolar zinciri gibi, aksonda ilerlemesini sağlar. İmpus geçtikten sonra o bölge tekrar sodyumun dışarı pompalanması sonucu eskisi gibi kutuplaşarak, yeni impulsun geçmesine hazır duruma gelir. Eğer bir sinir impulsu geçtikten sonra kutuplaşmadan tekrar uyarılırsa, ikinci bir impulsa cevap veremez

Zarın iki yüzeyi arasındaki elektrostatik iletimde meydana gelen değişikliklere göre açılıp kapanan voltaj-kapılı kanallar vardır. Voltaj –kapılı kanalların pozitif yüklü bölgeleri vardır ve bu bölgelerin polarizasyonunu koruması, hem zarın dışındaki benzer yüklerin elektrostatik itme gücü hem de içteki zıt yüklü iyonların elektrostatik çekme gücü sayesinde gerçekleşmektedir. Bir uyarı gelip de zarın belli bir ölçüde depolarize olmasına yol açınca elektrostatik etkileşimler zayıflamada ve bu bölgelerin pozisyonu değişerek özgül iyon kanallarının açılması sağlanmaktadır. Na+ kanalları, uyarı söz konusu nöronun uyarılması için yeterli eşik değere ulaşınca açılırlar. K+ kanalları ise, yeteri kadar Na+ iyonu içeri girip zarı tamamen depolarize edinceye kadar açılmazlar.

Sodyum-potasyum pompası Bir nöron zarında yaklaşık bir milyon tane sodyum-potasyum değiştirici pompa bulunmakta ve bunların gücü ATP tarafından sağlanmaktadır. Bu pompalar, Hücrenin aktif olarak Na+’u dışarı atıp K+’u içeri almalarını sağlarlar. Tek bir pompa saniyede yaklaşık 200Na+ ve 135 K+’ u değiştirir. Sodyum ve potasyum pompalarının gelişmesi, iyona özgül voltaj kapılı kanalların evrimleşmesiyle bir arada, sinirsel iletimin evrimleşmesinin temelini oluşturur.

Sinapslarda iletim Sinir hücrelerinin dallanmış olan aksonları (presnaptik hücre) bir başka sinir hücresinin (postsinaptik) dendriti veya bir kas veya bir sinir hücresinin gövde kısmı ile karşı karşıya geldikleri kısma sinaps denir. Aralarında 500 Ao’u aşmayan bir aralık bırakacak şekilde ilişki halindedir. Bir nöronun aksonu genelde diğer nöronların dendritleri ya da hücre gövdesiyle sinaps yapar. Sinapsların çok büyük bir çoğunluğu elektriksel değil kimyasaldır. Bir aksonun son ucu normalde çok sayıda dallanma yaptığı için bir tek nöron birçok başka nöronla sinaps yapabilir. Hatta bunun da ötesinde genellikle bu nöronların her biriyle çok sayıda noktada sinaps yapar. Aksonların uçlarında sinaptik yumrular bulunur. Bu yapılara sinaptik üç denir.

Bu yumrularda bol miktarda mitokondri ve 200 ila 600 Ao çapında küçük sinaps kesecikleri (sinaptik vesiküllerden) vardır. Bu keseciklerin içinde impuls iletici maddeler sentezlenir. Bu binlerce vesikülden her birinde 10.000 taneye kadar impuls iletici madde (transmitter molekülü) bulunur. Akson uyarıldığı zaman sinaps aralığına ekzositoz yoluyla salgılanan bu maddeler difuzyonla ilerleyip ikinci nöronun postsinaptik zarında yer alan yüksek derecede özgül reseptörlere zayıf bağlarla bağlanırlar. Bu reseptörler nörottransmittere özgüldür. Bu birleşme postsnaptik hücre zarının polarizasyonunu bozarak sodyum iyonlarının hücre içine girmesine ve negatif olan hücre içinin pozitifleşmesine ve dolayısıyle bir impulsun başlamasına neden olur.

Motor sinirin kasa bağlandığı sinir-kas kavşağından salgılanan transmitter asetilkolindir. Asetilkolin sinaps aralığını geçerek postsnaptik hücre zarına ulaşır ve etkisini yapar. Asetilkolin komşu nöronda bir impus başladıktan sonra derhal asetilkolinesteraz adı verilen bir enzim tarafından hızla inaktive edilir. Yani aktif olmayan asetil ve koline parçalanır. Bu enzim, transmitteri ortadan kaldırmakla, yeni bilgi taşıyan bir sonraki impulsun iletilmesine olanak sağlar. Çünkü sinirden ikinci bir impulsun geçebilmesi için önceki asetilkolinin parçalanması ve yeni bir asetilkolinin salınması gerekir.

Birçok insektisit, örneğin organikfosfatlar (sinir gazları olarak da bilinirler) kolinesteraz inhibitörü olduğu için zararlı böceklerin mücadelesinde bundan yararlanılır. Kolinesteraz inhibitörleri önemli fizyolojik olayları etkilerler. Bunlar esetilkolinin ortadan kaldırılmasını önlerler ve bunun sonucunda, beklendiği gibi, bu kimyasallara maruz kalan bir böceğin sinapsları sürekli olarak aktif kalır, böcek devamlı bir kasılma ve titreme durumuna geçerek hayvan ölür.

Kaynaklar Keton T. W. & J. L. Gould, 1999. Genel Biyoloji 1, 5. Baskıdan Çeviri, Çeviri Editörleri: Demirsoy, A. & İ. Türkan, Pelme Yayıncılık, Ankara, 583s. Demirsoy A., 1985. Yaşamın Temel Kuralları (Genel Biyoloji/Genel Zooloji) Cilt-I/Kısım –I, Hacettepe Üniversitesi Yayınları A, 52, Beytepe Ankara, 770s Demirsoy A., 1985. Yaşamın Temel Kuralları (Genel Biyoloji/Genel Zooloji) Cilt-I/Kısım –II, Hacettepe Üniversitesi Yayınları A, 53, Beytepe Ankara, 447s. Tanyolaç J. & T. Tanyolaç, 1986. Genel Zooloji. Hatipoğlu Yayınevi, Ankara , 472s http://upload.wikimedia.org/wikipedia