İnsan vücudu oluşturan hücrelerin eşgüdümünü sağlayan iki sistem bulunur. Endokrin sistem: Kanda bulunan hormonlar tarafından hücreler arası iletişim sağlanır. Genellikle kontrolü daha uzun süre alır. Sinir sistemi: Beyin omurilik ve çevresel yapılarda bir ağ oluşturacak tarzda dağılmış trilyonlarca sinir hücresinden oluşan bir sistemdir.Endokrin sisteme göre daha daha hızlı kontrol sağlayan bir sistemdir.

Sinir sistemi ikiye ayrılır. Merkezi sinir sistemi: Beyin ve omuriliği içerir. Periferik sinir sistemi:Vücudun kas, bez ve duyun organlarını MSS ne bağlayan sinirler

Sinir sisteminin temel birimi sinir (nöron)dur. Nöronlar aynı hücrenin bir kısmından diğer kısmına, Komşu bölgeye iletilebilen elektriksel sinyaller oluşturur. Genellikle nöronlarda elektriksel sinyaller diğer hücrelerle iletişimi sağlayabilen kimyasal bir habercinin (nörotransmitterin) salımına neden olur.

Nöronlar diğer hücre tiplerinde olduğu gibi Hücre gövdesi (soması):nükleus ve ribozom içerir. Ayrıca Dendritler hücre gövdesinden dışarı uzanan bir seri dallanmış kısa uzantılardır. Dendritler sinir hücresinin yüzey alanını arttırarak diğer nöronlardan sinyal alma kapasitesini arttırır. Aksonlar hücre gövdesinden hedef hücrelere uzanan ve çıktıyı ileten dendritlere göre daha uzun dallardır.

Aksonu hücre gövdesine bağlayan kısma akson tepesi (başlangıç segmenti), çoğunlukla elektriksel sinyalin oluştuğu kısımdır. Her bir aksonun sonunda aksonun birçok dallara ayrıldığı ve uçlarında sinyal iletimini sağlayan maddelerin salınmasından sorumlu olan yumrulardan meydana gelen akson terminali bulunur

Periferik sinir sistemindeBazı nöronların aksonları kalınlığı aksonların özelliğine göre değişiklik gösteren ve plazma membranının değişikliğe uğramasından meydana gelen miyelin tabakası ile örtülmüştür. Schwan hücreleri denen hücreler akson boyunca düzenli aralıklarla ayrı ayrı miyelin kılıfları oluştururlar.

Miyelin tabakaları arasındaki boşluklara Ranvier boğumları adı verilir Miyelin tabakaları arasındaki boşluklara Ranvier boğumları adı verilir. Bu bölgede aksonun membranı dış ortamla temas eder. Miyelin kılıfı Akson boyunca elektrik sinyalinin iletimini hızlandırır Enerjinin korunmasını sağlar

Sinir sistemindeki hücrelerin %90 nu oluşturur. Merkezi sinir sisteminde miyelin oluşturan hücrelere oligodendrositler adı verilir.Bu hücreler glial hücrelerdir. Sinir sistemindeki hücrelerin %90 nu oluşturur. Glial hücreler Nöronun soma, akson ve dendritlerinin etrafını çevreleyerek ve beslenme gelişmelerini sağlayan destek hücreleridir. Mikroglialar Astrositler Oligodendrositler Ependimal Hücreler -

Oligodendrositler:MSS’deki aksonlara miyelin kılıf oluşturulmasından sorumludurlar.

Mikroglialar: Fagositoz yaparak beyin dokusunu yabancı unsurlardan korur

Astrositler. Sinaps etrafındaki ekstrasellüler sıvının bileşimin düzenlenmesinde rol alır. Kapiller duvarını oluşturan hücreler arasında sıkı bağlantıların oluşmasını destekler.

Ependimal hücreler: Beyin-omurilik sıvısının oluşumunda rol alırlar.

Nöronlar fonksiyon açısından üç gruba ayrılır. Afferent nöronlar: bilgiyi vücudun organ ve dokularından merkezi sinir sistemine doğru taşır. Afferent nöronların periferik uçlarında çeşitli fiziksel ve kimyasal değişmeye yanıt olarak nöronda elektrik sinyali oluşturan duysal reseptörler bulunur. Efferent nöronlar: Bilgiyi merkezi sinir sisteminden kas bez ve diğer sinir hücreleri gibi efektörlere doğru taşır.

Ara nöronlar(inter nöronlar) : Merkezi sinir sistemi içinde yer alırlar Diğer ara nöronlarla bağlanarak bir devre oluşturur Afferent nöronu efferent nörona bağlar.

MSS de benzer fonksiyonların bir araya gelmesiyle oluşan nöron topluluğuna nukleus denir. MSS dışındaki nöron toplulukları ise gangliyon olarak adlandırılır.

Bir nöronla diğer nöronun birleştiği yere (iki nöron arasındaki özelleşmiş anatomik bağlantılara) sinaps denir. Sinapslarda iletim membrandaki potansiyel değişikliklerinin oluşturulması ile meydana gelir.

MEMBRAN POTANSİYELLERİ VE AKSİYON POTANSİYELLERİ

Dinlenim membran potansiyeli Dinlenim koşulları altındaki tüm hücrelerin plazma membranında membran potansiyeli adı verilen bir potansiyel farkı vardır. Hücre içi dışına göre daha negatif yüklüdür.

Dinlenim membran potansiyelinin değeri, hücrenin tipine bağlı olarak –5mV ve -100 mv arasında değişmektedir. Dinlenim membran potansiyeli, Hücre içinde negatif iyonların Hücre dışında pozitif iyonların küçük bir fazlalığıyla oluşur. Membranın iki tarafındaki fazla yükler, membranın etrafında ince bir tabaka halinde toplanır.

Dinlenim potansiyelinin büyüklüğünü başlıca iki faktör belirler. 1. İntrasellüler ve ekstrasellüler sıvıların iyon konsantrasyonları arasındaki fark İyon Ekstrasellüler Konsantrasyon (mmol/L) İntrasellüler konsantrasyon (mmol/L) Na 150 15 Cl 110 10 K 4

2. Membranın farklı iyonlara geçirgenliğinin değişik olması Membran dinlenim anında Na iyonlarına çok az miktarda geçirgen olması (pratik olarak geçirgen olarak kabul edilmez). K iyonlarına geçirgen olması Cl iyonlarına geçirgen olması

Membranda iyonları hareket ettiren kuvvetler Membran potansiyelinin oluşmasında en çok üç iyonun etkisi vardır. Bunlar Klor iyonları Ekstrasellüler sıvıda daha fazla bulunduğu Membran geçirgen olduğu için Membranın içine doğru hareket eder. Hücre içinde membranı geçemeyen anyonların varlığı elektriksel farka bağlı olarak bu hareketi kısıtlar.

Sonuç olarak iyonun hücre içi ve dışı hareketleriin eşit olduğu dengeye ulaşılır. Bu noktadaki membrandaki potansiyele denge potansiyeli denir.

Hücre dışı Na konsantrasyonunun azalması Aksiyon potansiyelinin boyutunu azaltır. Dinlenim potansiyeline bir etkisi yoktur. Hücre dışı K konsantrasyonunun artması dinlenim potansiyelini azaltır.

Lokal potansiyeller ve Aksiyon potansiyeli Dinlenim membran potansiyelinde oluşan değişiklikler, hücre aktivitesini etkileyerek farklı boyutlarda elektriksel değişiklikler oluşturur. Bu değişiklikler iki şekilde ortaya çıkar. Lokal potansiyeller (dereceli potansiyeller) Aksiyon potansiyelleri

Potansiyel İki nokta arasındaki voltaj farkı Denge potansiyeli Bir iyonun konsantrasyon farkına bağlı olarak gelişen akıma zıt olarak gelişen ve ona eşit olan potansiyel farkı Membran dinlenim potansiyeli Dinlenim anında membranın iki tarafı arasında bulunan ve elektriksel sinyal yaratmayan potansiyel Lokal (dereceli) potansiyel Azaltılarak iletilen, değişebilen (kısa) süreli ve büyüklükte potansiyel Aksiyon potansiyeli İletilebilen ve daima aynı büyüklükte potansiyel değişikliği Depolarizasyon Memran potansiyelinin dinlenim anındaki değerinden daha pozitif hale gelmesi Repolarizasyon Memran potansiyelinin tekrar dinlenim potansiyeli değerine dönmesi Hiperpolarizasyon Membran potansiyelinin dinlenim anındaki değerinden daha negatif hale gelmesi

Lokal potansiyeller Plazma membranın oldukça küçük bir bölgesinde sınırlı olan ve başlangıç yerinin 1-2 mm uzağında kaybolan potansiyel değişikliğidir. Potansiyel değişikliği depolarize veya hiperpolarize edici yönde olabilir. Sadece oluştuğu bölge ve komşu bölgelerde potansiyel değişikliği meydana gelir, iletilmez. Potansiyelin değişikliği uyaranın büyüklüğüne bağlıdır. Potansiyel değişikliğinin büyüklüğü veya süresi değişebilir. Potansiyel değişikliğinin şiddeti başlangıç noktasından uzaklaştıkça azalır. Kendisinden sonra oluşabilecek uyaranların aksiyon potansiyeli oluşturmasını etkiler.

Lokal potansiyellerin farklı şekilleri vardır. Reseptör potansiyelleri İnhibe edici postsinaptik potansiyel Eksite edici postsinaptik potansiyel Son plak potansiyelleri Pacemaker potansiyelleri

Aksiyon potansiyelleri Membran potansiyelindeki sadece 1ms kadar sürebilen hızlı ve iletilebilen potansiyel değişiklikleridir. Bu süre içinde membran potansiyeli – 70mv dan + 30 mV kadar yükselebilir ve tekrar dinlenim potansiyel değerine iner. Aksiyon potansiyeli oluşturan membranlara eksitabl (uyarılabilen) membranlar denir. Aksiyon potansiyeli oluşturma yeteneğine eksitabilite (uyarılabilme) denir.

Oluşan aksiyon potansiyeline impuls denir. Aksiyon potansiyeli oluşturan uyarılara uyaran veya stimulus denir. Her uyaran aksiyon potansiyeli oluşturamaz. Aksiyon potansiyeli oluşturacak şiddetteki uyarana eşik uyaran denir. Eşik uyarandan daha düşük şiddetteki uyaranlara eşik altı uyaran, eşik uyarandan daha yüksek değerdeki uyaranlara ise eşik üstü uyaran denir. Eşik uyaranlar ve eşik üstü uyaranlar aynı şiddette ve aynı sürede oluşan aksiyon potansiyelleri oluşturur. Eşik altı uyaranlar ise aksiyon potansiyeli oluşturamaz ancak lokal potansiyel değişikliği meydana gelir.

Hep-Hiç yasası Hep-Hiç yasası: Aksiyon potansiyellerinin ya hep aynı büyüklük ve şekilde ortaya çıkmasına ya da hiç oluşmamasına denir. Aksiyon potansiyelleri bu özelliği nedeni ile kendini başlatan uyarının gücü hakkında bilgi veremez. Uyaranın gücü ancak aksiyon potansiyellerinin frekansı ile belirtilir (Büyüklüğüne bağlı değildir).

Sadece bir aksiyon potansiyeli oluşturacak şekilde belli bir süre uygulanan en düşük uyaran şiddetini (eşik şiddeti ) belirlemek mümkündür. Eşik şiddeti süre ile değişir, zayıf uyaranlarla uzun kuvvetli uyaranlarla ise kısa sürer. Bir eşik uyaranın süresi ile şiddeti arasındaki ilişkiye şiddet-süre eğrisi denir. Yavaş yükselen akımlar siniri ateşleyemez. Sinir uyarana uyum sağlar bu sürece adaptasyon adı verilir.

Aksiyon potansiyelinin oluşumu Aksiyon potansiyelinin birbirini izleyen dönemleri aşağıdaki gibidir. Polarize dönem: Aksiyon potansiyeli oluşmadan önceki membran dinlenim potansiyelini belirtir. Bu dönemde hücre içinde negatif potansiyeli olması nedeniyle membran polarize durumdadır. Depolarizasyon: Eşik uyaran ve eşi üstü uyaran membrana uygulandığında membranın Na iyonlarına geçirgenliği artar. Hücre içi pozitif yüklenir.

Repolarizasyon:Hücre içine girenna iyonlarının hücre dışına çıkması ve hücre yük düzeninin dinlenim haline dönmesidir. Aksiyon potansiyeli oluşurken başlangıçta membran potansiyelinde +15 mVluk bir atma görülür (ateşleme düzeyi) veya eşik denir. Potansiyel değişikliği ani olarak çok yükselerek +35 mV değerlere yükselir (aşma)

Daha sonra potansiyel azalmaya başlar Daha sonra potansiyel azalmaya başlar. Bu döneme ise repolarizasyon denir. Repolarizasyon %70oranında tamamlandığında potansiyel değişikliğinin hızı azalır ve dinlenim düzeyine daha yavaş yaklaşır. Bu döneme depolarizasyon sonrası (ard -depolarizasyon) denir. Daha sonra potansiyel dinlenim anındaki değerinden daha negatif değere düşerek yavaş yavaş dinlenim değerine ulaşır. Bu döneme ise hiperpolarizasyon sonrası (ard-hiperpolarizasyon) dönemi denir.

Refrakter periyod Bir hücre membranda aksiyon potansiyeli iletilirken ikinci bir uyarı ne kadar güçlü olursa olsun yeni bir aksiyon potansiyeli meydana gelmez. Bu döneme mutlak refrakter periyod denir. Bu periyodu takiben ancak eşik üstü uyaranların aksiyon potansiyeli oluşturabildiği bir dönem vardır. Bu döneme ise rölatif refrakter periyod adı verilir.

Bu dönem ise membran potansiyelinin dinlenim değerlerine yaklaştığı depolarizasyon sonrası döneme kadar sürer. Depolarizasyon dönemden hiperpolarizasyon sonrası dönem arası membranın uyarılması kolaylaşmıştır bu döneme hiperekstabl dönem denir. Hiperpolarizasyon dönemde ise membranın uyarılması zorlaşmıştır. Hipoekstabl dönem adı verilir. Refrakter periyod membranda oluşan aksiyon potansiyellerin sayısını kısıtlar.

Aksiyon potansiyelinin yayılması Aksiyon potansiyeli sırasında membranda bulunan potansiyel farkı ortadan kalkar. Bir aksiyon potansiyelinin oluşturduğu lokal akım ( pozitif yüklerin içeriye doğru akması), komşu membranı depolarize eden bir eşik uyaran gibi görev yapar. Bu bölgede de Na kanalları açılarak aksiyon potansiyeli ilerlemeye devam eder.

Henüz bir aksiyon potansiyeli geçirmiş olan membran alanlarının refrakter periyodda olmaları, aksiyon potansiyelinin yönünün aktive olmuş bölgeden ileriye doğru olmasına neden olur

Sıçrayıcı iletim:Miyelinli aksonlarda aksiyon potansiyeli sadece Ranwier boğumlarından iletilir. Organizmada impuls iletimi sinir hücresinden aksonlara doğrudur. Bu tip iletiye ortodromik ileti denir. Ters yönde iletiye ise antidromik iletim denir.

Aksonlarda iletim her iki tarafa doğrudur. Sinapslarda iletim yalnız tek bir yöne doğru olduğu için antidromik ileti karşılaştığı ilk sinapsı aşamaz ve söner.

Sinir lifleri ile basit bir sınıflandırma yapılırsa yapılırsa: A gurubu: (Kalın çaplı , myelinli) A alfa   (Aα): İskelet kası motor sinirleri, proprioseptif lifler A beta  (Aβ): Kuvvetli dokunma, basınç ve  motor lifler A gama (Aγ): Kas iğciklerine giden motor lifler A delta (Aδ): Akut ağrı, soğuk duyusu, hafif dokunma, hafif basınç lifleri B gurubu: (İnce çaplı myelinli): Preganglionik otonomik lifler  C gurubu: (İnce çaplı myelinsiz): Kronik ağrı, sıcaklık, post ganglionik sempatik lifler

Bu farklı sinir liflerinin, dolaşımdaki oksijene ve  anestetik maddelere karşı duyarlılıkları da değişiktir. Basınca A grubu, B,C, Hipoksiye B grubu A,C, Lokal anesteziklere C grubu B, A duyarlıdır.

Sinapslar ve iletim

Bir nöronla diğer nöronun birleştiği yere (iki nöron arasındaki özelleşmiş anatomik bağlantılara) sinaps denir. Çoğu sinaps bir nöronun akson sonlanması ile ikinci bir nöronun hücre gövdesi veya dendiriti arasında olur. Sinapsa sinyali getiren nörona presinaptik nöron Sinyali sinapstan uzaklaştıran nörona ise postsinaptik nöron adı verilir.

İki çeşit sinaps vardır. Elektriksel Kimyasal Kimyasal sinaps: Presinaptik nöronda oluşan aksiyon potansiyeli iletimi sağlayacak nörotransmitterin salgılanmasına neden olur. Nörotransmitter, postsinaptik hücre membranda kendine özgü reseptörlerine bağlanarak membranın elektriksel özelliklerini değiştirir.

Kimyasal sinapslar, sinaptik aktiviteyi organizmanın ihtiyacına göre değiştirdikleri (modüle ettikleri) için önemli yapılardır. Kimyasal sinapslar elektriksel sinapslara oranla daha fazla sayıda bulunurlar. Sinyaller presinaptik nörondan salgılanan bir nörotransmitterle iletilir. Bazen bir aksondan birden fazla nörotransmitter salgılanabilir. Ek nörotransmittere kotransmitter adı verilir. Presinaptik nöronda salgılanacak nörotransmitterler sinaptik veziküllerde depolanır.

Sinapsın yapısı Presinaptik nöron aksonu hafif şişkin akson terminalleri şeklinde sonlanır. Akson sonlanması altınadaki postsinaptik membran genellikle kalınlaşmıştır. Sinaptik yarık denilen 10-20 nm’lik bir ekstrasellüler aralık pre-postsinaptik nöronları ayırır. Bu aralık iki nöronun doğrudan etkileşmeni önler.

Sinapslarda iletim Presinaptik nörona bir aksiyon potansiyeli geldiğinde, Membranda bulunan voltaja duyarlı Ca kanalları açılır. Akson terminalinde Ca’nın girişi sinaptotagmin adı verilen proteine bağlanır. Kompleks bir yapı oluşur. Bu kompleks plazma zarı ile birleşir. Plazma zarına bağlı veziküller SNARE (Ca bağlayıcı protein) ile birleşerek sinaptik veziküllerin membranla kaynaşmasına ve vezikül içeriğinin sinaptik aralığa ekzositoz ile bırakılmasına neden olur. Ca ayrıca daha fazla nörotransmitterle dolu veziküllerin oluşmasını sağlar.

Salınan nörotransmitter sinaptik aralıktan diffüze olur. Post sinaptik nöronda kendine özgü reseptörlerine bağlanır. Hücre membranında sinyal iletim mekanizmalarının biriyle iyon kanallarını açarak veya kapatarak membran potansiyellerinde değişiklik oluşturur.

Sinyalin sonlandırılması Sinaptik aralıkta nörotransmitteri yıkan enzimler bulunur Bazı sinapslarda nörotransmitterler sinaptik aralıktan aktif olarak geri alınır sinaptik yumruda tekrar depolanır. Diffüze olur

Eksitatör sinapslar: İki türlü kimyasal sinaps vardır. İnhibitör sinapslar Eksitatör sinapslar Eksitatör sinapslar: Nörotransmittere verilen postsinaptik yanıt zar potansiyelini eşik potansiyele yaklaştıran bir depolarizasyondur. Aktive olmuş reseptörün postsinaptik nöron üzerindeki etkisi, Na, K ve pozitif yüklü diğer küçük iyonlara geçirgenliğini arttırmasıdır

Pozitif yüklü iyonlara geçirgenliğin artması aynı anda nispeten az sayıda K iyonunun dışarıya çıkmasını, çok sayıda Na iyonunun ise hücre içine girmesiyle sonuçlanır. Bu iyon hareketi membranda lokal olarak potansiyel değişikliği yaratır. Buna eksitatör postsinaptik potansiyel (EPSP) denir. EPSP sinapstan ileriye lokal akımla azalarak yayılan dereceli bir potansiyeldir. Fonksiyonu postsinaptik nöronun membran potansiyelini eşiğe yaklaştırmaktır.

İnhibitör Kimyasal Sinapslar: İnhibitör bir sinapsta postsinaptik membranda aktive olan reseptörler Klor K kanallarını açarlar. Postsinaptik nörondaki oluşan potansiyel değişikliği inhibitör postsinaptik potansiyel (IPSP) denilen hiperpolarize edici lokal bir potansiyeldir.

Nöronların bir çoğunda eksitatör bir sinaptik olayın kendisi postsinaptik nöronda eşiğe ulaşmak için yeterli değildir. Bir tek EPSP sadece 0.5 mV olabilirken nöronun eşik değere ulaşması için 15mV gerekli olabilir. Bu durumda ancak birçok eksitatör sinapsın toplam etkisi ile aksiyon potansiyeli başlatılabilir

Eksitatör sinaptik giriş baskın olduğunda depolarizasyon Herhangi bir nöron üzerindeki binlerce sinapsın büyük bir çoğunluğu aynı anda ya da etkileri birbirine eklenebilecek kadar yakın zamanlı aktiftir. Bu yüzden postsinaptik nöronun herhangi bir andaki membran potansiyeli o anda onu etkileyen tüm sinaptik aktivitenin toplamıdır. Eksitatör sinaptik giriş baskın olduğunda depolarizasyon İnhibitör sinaptik giriş baskın olduğunda ya hiperpolarizasyon Ya da stabilizsyon gerçekleşir.

Bir sinapsta meydana gelen EPSP etkisi geçmeden ikinci bir EPSP meydana gelirse bu potansiyel birinci potansiyele eklenerek daha büyük bir depolarizasyon değişikliği meydana gelir. Sinapsa aynı presinaptik hücreden farklı zamanlarda geldiği için buna zamansal sumasyon denir. Sinapsa farklı presinaptik hücrelerden aynı zamanda uyarılırsa oluşan EPSP iki postsinaptik nöronda birikmesine uzamsal sumasyon adı verlir. İnhibitör sinapslarda da zamansal ve uzamsal sumasyon gerçekleşir.

İnhibisyon Sinapslarda oluşan cevapları kontrolünde önemli bir mekanizmadır. Doğrudan inhibisyon : IPSP oluşarak impuls iletilmemesine denir. Presinaptik nörondan salgılanan nörotransmitterler K ve Cl kanallarını aktive ederek IPSP oluşumuna neden olurlar. Gilisin Cl kanallarını γ amino bütirik asid (GABA) ise GABAA reseptörleri Cl, GABAB reseptörleri K kanallarını aktive ederek etkilerini gösterir.

Dolaylı inhibisyon: Postsinaptik nöronun refrakter periyodda olması ve/veya hiperpolarizasyon döneminde olması postsinaptik nöronda impuls iletimini engeller. Presinaptik inhibisyon: Presinaptik nörondan salgılanan nörotransmitter miktarının azalmasına veya inhibitör nörotransmitter salgılanmasına bağlı olarak gelişen inhibisyondur. Bu inhibisyon çeşitli inhibitor ara nöronlar aracılığı ile olur.

Sinaps yorgunluğu Bir sinaptik yumruda belli sayıda impuls iletebilecek kadar nörotransmitter depolanmıştır. Eğer yüksek frekansta impuls gelirse depolanan nörotransmitter miktarı kadar tüketilir, sonrasında yorgunluk oluşarak impuls iletimi yapılamaz.

Konvergens (Kavuşum) Divergens (Ayrışım) Bir postsinaptik hücrede birden çok presinaptik hücreden gelen binlerce sinaps bulunur. Divergens (Ayrışım) Bir presinaptik nöronun aksonları farklı postsinaptik nöronda sonlanır.

Bir nöronda bulunan presinaptik nöronlardan salgılanan nörotransmitterin tipine bağlı olarak nöronda salgılanan nörotrasmitter miktarı Azalabilir (presinaptik inhibisyon) Arttırabilir (presinaptik kolaylaştırma –fasilitasyon)

Fasilitasyon (Kolaylaştırma) Bir sinapsa birden fazla presinaptik lifin bulunması sinapsta oluşan potansiyeli yükselterek (eşik değere) impuls oluşumunu kolaylaştırır. Post tetanik potansiyalizasyon Sık sık tekrarlıyan uyarılardan sonra presinaptik ve postsinaptik nöronun daha kolay ve daha güçlü cevap oluşturmasıdır Habitasyon (alışkanlık) Sık sık tekrarlanan uyarıların sonucunda postsinaptik nöronda oluşan yanıtların azalmasıdır.