Bileşik Sinir Aksiyon Potansiyeli (BSAP)

... konulu sunumlar: "Bileşik Sinir Aksiyon Potansiyeli (BSAP)"— Sunum transkripti:

1 Bileşik Sinir Aksiyon Potansiyeli (BSAP)
Prof. Dr. İsmail GÜNAY Çukurova Üniversitesi Tıp Fak Biyofizik Anabilim Dalı ADANA

2 BİLEŞİK SİNİR AKSİYON POTANSİYELİ
SENARYO Yolda yürüyor veya koşuyorsunuz. Ayağınızı bir taşa çarptınız. Önce ayak parmaklarında bir dokunma duyusu hissedersiniz. Hemen sonra ağrı hissedersiniz. Ahhhh... NEDEN? Şekil-1 Bu adam nereye koşuyor.

3 SİNİR DEMETİNİN MORFOLOJİSİ

4 Sinir demetinin elektronmikrografı
Şekil-2. Miyelinli ve miyelinsiz sinir lifi içeren bir çevresel sinirin yapısı ve nöral kılıflar. Şekil-3. Yetişkin bir sıçan tibial sinirinden kesilmiş ufak bir parçanın elektron mikrografı. Enine kesitte, kalın, elektron-yoğun miyelin (M) tarafından sarılmış değişik büyüklükte miyelinli aksonlar (MA) ve ince Schwann hücreleri içine girmiş 1-20 aksonun bir arada olduğu daha küçük miyelnsiz aksonlar (UA) görülmektedir. Schwann hücre çekirdeği (SN) ile gösterilmektedir. 68 miyelinli lif ve 100’den fazla miyelinsiz aksondan oluşan sinir demeti, bir perineurial kılıf (PS) ile sarılmıştır ve bunlara tek bir kılcal damar (C) hizmet etmektedir. Sağda, aynı alanın 3 kat büyütülmüş resmi görülmektedir.

5 Miyelinli ve miyelinsiz akson
SONUÇ-1: Bir Sinir demetinde Yapıları farklı (miyelinli ve miyelinsiz) İki tip akson vardır. eşik düzey dinlenim potansiyeli Zaman (ms)

6 Lif dağılımının histogramı
SONUÇ-2. Bir sinir demetinde farklı çaplı lifler vardır. Çapa göre lif sayısının dağılımı, iki modludur. Duyusal Motor Şekil-4. Bir kas sinirinde (koyu çizgi) ve bir cutaneous sinirdeki (taralı alan) afferent lif çapı dağılımlarının karşılaştırılması. Ordinat, toplam lifin yüzdesi cinsinden ifade edilmiş lif sayısı. Absis, µm cinsinden lif çapı.

7 Sürekli ve Saltatorik (sıçramalı) iletim

8 Sürekli iletim-1

9 Sürekli iletim-2

10 Sürekli iletim-3

11 Saltatorik iletim-1

12 Saltatorik iletim-2

13 Saltatorik iletim-3

14 Saltatorik iletim-4

15 Sürekli ve saltatorik (sıçramalı) iletim-1
SONUÇ-3. Miyelinli ve miyelinsiz aksonlar sinyali farklı biçimde iletirler. Miyelinli: sıçramalı (saltatorik) iletim; Miyelinsiz: sürekli iletim.

16 Sürekli ve saltatorik (sıçramalı) iletim-2

17 Yayılma hızı ölçümü

18 Yayılma hızı-lif çapı ilişkisi
SONUÇ-4. Miyelinli aksonlar miyelinsiz aksonlardan kat daha hızlı iletirler. İletim hızı: Miyelinli aksonlarda lifin çap ve miyelinsiz aksonlarda lif çapının kare kökü ile orantılı değişir. Mielinli (M) ve miyelinsiz (U) aksonlarda yayılma hızı (v) ile lif çapı (D) arasındaki kuramsal ilişkisi. M gözlemlerden ekstrapole edilmiş ve U hızlı C lifleri uyacak şekilde ölçeklendirilmiş. (Rushton 1951) Akson çapının fonksiyonu olarak miyelinli ve miyelinsiz aksonlarda iletim hızları. Kedi saphenous sinirine ait miyelinli aksonların 38ºC’taki değerleri (renkli eğri ve absis) te; iki farklı cins mürekkep balığı (sqid ve cuttlefish) miyelinsiz aksonlarının oC’taki değerleri (siyah eğri ve absis) te gösterilmektedir. Bir miyelinli Akson, aynı çaplı bir miyelinsiz aksondan 100 kat daha hızlı İletmektedir.

19 Sinir iletim hızlarının karşılaştırılması
Farklı ana aferent sinir liflerinde aksiyon potansiyellerinin yayılma hızlarının, günlük yaşantımızda karşılaşılan hızlarla karşılaştırılması. C- sinir liflerinde aksiyon potansiyeli, yürüme hızından daha yavaş ve yaklaşık 2,2 mil/saat hızla yayılmaktadır. A-delta sinir lifleri aksiyon potansiyelini, bir olimpik kısa mesafe koşucusunun hızında iletebilmektedir. Dokunma bilgisini ileten büyük A-beta sinir lifleri, aksiyon potansiyelini uçak hızına yakın bir hızda iletebilmektedir.?

20

21 BİLEŞİK SİNİR AKSİYON POTANSİYELİ

22 Uyaran büyüklüğü-BAP genliği ilişkisi

23 Uyaran büyüklüğü-BSAP genliği ilişkisi
SONUÇ-1. Sinir demetinden kayıtlanan potansiyel bir bileşik potansiyeldir. Sinir demetini oluşturan sinir lifi aksiyon potansiyellerinin toplamına eşittir. Hep veya hiç yasasına uymaz. SONUÇ-2. Lif çapı arttıkça uyarılma eşiği düşer. Kalın lifler ince liflerden önce uyarılır.

24 Yayılma hızı-lif dağılımı ilişkisi
SONUÇ-3. Lif çapı dağılım histogramı değiştikçe bileşik sinir aksiyon potansiyelinin biçimi değişir. Puls

25 Kayıt elektrot konumu ile BSAP’nin biçimi ilişkisi
(a) Mikroelektrot, hücreiçi, 100 mV (b) Hücredışı, elektrotlar arası çok uzak, iki elektrot sinirin canlı kısmında, 1 mV difazik (c) Hücredışı, elektrotlar arası yakın, iki elektrot sinirin canlı kısmında, 1 mV difazik (d) Hücredışı, elektrotlar arası yakın veya çok uzak, elektrotlardan biri sinirin ezilmiş kısmında, 1 mV, monofazik SONUÇ-4. Kayıt elektrotlarının konumu değiştikçe, BSAP’nin biçimi değişir.

26 Uyarıcı ve kayıt elektrotları arasındaki uzaklığın etkisi
Şekil 4.3 Kurbağa siyatik sinirinde uyarılma bölgesinden değişik uzaklıklardan gözlenebilecek tek fazlı BAP biçimleri. Ayrı lif gruplarına ait  ve  yükseltileri uyarma yerinden uzaklaştıkça birbirinden ayrılmakta ve daha belirginleşmektedir. Uyarma yerinden uzaklaştıkça, her iki bileşene ait genlikler azalırken, eğrilerin zaman tabanı üzerinde kapladığı süreler genişlemekte, eğrilerle zaman ekseni arasında kalan alanlar ise değişmemektedir.

27 Uyarıcı ve kayıt elektrotları arasındaki mesafe fazla
SONUÇ-5.Kayıt elektrotları uyarıcı elektrotlardan yeterince uzakta ise, farklı kalınlıkta ve farklı hızda ileten liflere ait AP’lerin toplamları BAP’ta farklı tepeler oluşturmaktadır.

28 Yüzeyel AP ve hacimli iletken potansiyeli
SONUÇ-6. Kayıt yöntemi (yüzeyel veya hacimli iletken içinde kayıt) değiştikçe BSAP’nin büyüklük ve biçimi değişir. Hacimli iletken içinde kayıtlanan BSAP’nin Genliği, liften uzaklığın karesi ile ters prantılı olarak küçülür.

29 BSAP’de pozitif ve negatif ardpotansiyeller
SONUÇ-7. A,B ve C sinir lifi demetlerinden kayıtlanan BSAP’nin ardpotansiyelleri, büyüklük ve süreler yönünden bir birinden farklıdır.

30 ÖZET-1 BSAP (Bileşik Sinir Aksiyon Potansiyeli)
BSAP’i, 1- Bileşik potansiyeldir, 2- Hep veya hiç yasasına uymaz. BSAP’nin büyüklük, biçim ve süresi, 3- Kayıt elektrotlarının sinir üstündeki konumuna, 4- Kayıt elektrotları arasındaki mesafeye, 5- Uyarıcı ve kayıt elektrotlar arasındaki mesafeye, 6- Kayıt yöntemine (yüzeyel, hacimli iletken), 7- Demetteki lif sayısına, 8- Demetteki liflerin çap-dağılım histogramına bağlı olarak değişmektedir.

31 ÖZET-2 Sinir Demetleri Sinir Demetleri, 1- Yapıları, 2- Kalınlıkları,
3- Uyarılma eşikleri, 4- İletim hızları, 5- BSAP özellikleri, 6- İşlevleri, 7- Lif sayıları, 8- Lif tipi oranları Farklı olan sinir liflerinden (aksonlardan) oluşmaktadır.

32 SİNİR LİFLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

33 Bir siniri oluşturan lif çeşitleri
Bir sinir demeti çok sayıdaki sinir lifi aksonundan oluşmaktadır. Büyük bir sinir demetinde, miyelinli ve miyelinsiz binlerce sinir lifi bulunmaktadır. Tablolarda, (solda) bir sinir demetinde bulunan sinir liflerinin standart sınıflandırması ve liflerin işlevleri, (sağda) iletme hızları görülmektedir.

34 Tablo 1. Lif tipleri ve işlevleri.
Grup Alt grup Çap (µm) İletim hızı (m/s) Kaynak/ Hedef Doku İşlev Duyusal A C Motor B I II Beta III Delta IV Dorsal root Alfa Gama Sempatik ve parasempatik Ia Ib 12-20 6-12 1-6 <1 2-8 ~3 72-120 36-72 6-36 0.5-2 12-48 3-15 Kas Deri Ganglionlar Kalp ve düz kas; salgı bezleri Afferentler: Kas iğcikleri ana uçlarından gelen Afferentler: Golgi tendon organlarından gelen Afferentler: Kas iğcikleri ikincil uçlarından gelen Afferentler: Pacinian karpüsküllerinden, deği reseptörlerinden gelen Afferentler: Basınç-ağrı uçlarından gelen Afferentler: Deği, sıcaklık ve ağrı reseptörlerinden gelen Afferentler: Ağrı reseptörlerinden gelen Afferentler: Deği, ağrı ve sıcaklık reseptörlerinden gelen Motor: Ekstrafuzal iskelet kas liflerini besleyen Motor: İntrafuzal kas liflerini besleyen Preganglionik otonomik lifler ve bazı postganglionik lifler Preganglionik ve postganglionik otonomik lifler.

35 Tablo 4.1 Memelilerde sinir liflerinin özellikleri
s.C d.r.C Lif çapı, m 1-22 3 0,3-1,3 0,4-1,2 İletim hızı, m/s 5-120 3-15 0,7-2,3 0,6-2,0 Sivri uç (spike) süresi, ms 0,4-0,5 1,2 2,0 Mutlak refrakter dönem, ms 0,4-1,0 Depolarize edici (negatif) ard potansiyel genliği, sivri uç yüzdesi 3-5 yok süresi, ms 12-20 - 50-80 Hiperpolarize edici (pozitif) ard potansiyel 0,2 1,5-4,0 1,5 ? 40-60

36 YANIT SENARYO Yolda yürüyor veya koşuyorsunuz. Ayağınızı bir taşa çarptınız. Önce ayak parmaklarında bir dokunma duyusu hissedersiniz. Çünkü ayak parmaklarının taşa dokunma bilgisi büyük, hızlı ileten A-β sinir lifleri ile taşınarak beyine ulaşmaktadır. Hemen sonra ağrı hissedersiniz, çünkü ayak parmaklarındaki doku hasarı bilgisi daha yavaş ileten A-δ ve C-sinir lifleri ile taşınmaktadır. Ahhhh.... Şekil-1 Bu adam nereye koşuyor..

37 Miyelinli ve Miyelinsiz Sinir Liflerinde İLETİM

38 Miyelinsiz aksonlarda eşikaltı olaylar
düzey dinlenim potansiyeli Zaman (ms)

39 Sürekli iletim Uyarıcı Kayırlayıcı

40

41

42

43 Zaman Sabiti ( τ )

44 Uzay Sabiti λ : Tanım Üstteki şekilde, deneysel düzenek ve potansiyel yanıtları ile akım enjeksiyon noktasından itibaren (λ uzunluk sabitinin katları cinsinden) uzaklıkla maksimal potansiyel değişimindeki azalmanın nasıl ölçüldüğü gösterilmektedir. λ (lamda), maksimal potansiyel değişiminin, stimülasyon noktasındaki değerinin %37 sine düştüğü uzaklığa denir (alttaki şekle bakın). Örneğimizde, bir uzunluk sabiti yaklaşık 2,5 mm dir. Uyarıcı elektrottan itibaren bu uzaklıkta, potansiyeldeki maksimum değişme ( -70 mV tan -60 mV’a 10 mV’tur) %63 (6,3 mV) azalarak, x=0 daki yanıtın %37 (3,7 mV) sine inmiştir. İki uzunluk sabitinde, potansiyel ilk değerinin %14’üne (0,372 mV’a) inmektedir. Bu hücredeki zarın voltaja-duyarlı kanalları olmadığından, hücrenin stimülasyona yanıtı elektrotoniktir. Bu nedenle, hücrenin bir alanından diğer alanına elektrotonik yanıtın (potansiyeldeki değişme büyüklüğünü içeren) bilgi taşıma sürecine elektrotonik iletim adı verilir. Yanıt, yani voltaj değişimi. başlangıç noktasından itibaren uzaklıkla çok hızlı zayıfladığından, bu tip iletim yalnız çok kısa uzaklıklarda bilgi taşımak için kullanılabilmektedir. Örneğimizde, akım enjeksiyon noktasından itibaren iki uzunluk sabitinde (yaklaşık 5 mm) başlangıçtaki yanıtın yalnız %14’ü kalmaktadır. Elektrotonik yanıtlar, reseptör hücrelerinin sinir-sonlanma bölgelerinde, dendiritlerde ve miyelinli sinir liflerinin internodal bölgelerinde meydana gelir.                       

45 Elektrotonik İletim: Zar Akım Akışı
Elektrotonik iletimde neden zar potansiyel yanıtı uzaklıkla çok hızlı zayıflar? Bir sinir lifi üzerinde bir noktada akım enjekte edildiği zaman, bu noktada enjekte edilen elektrik yükü zar kapasitansındaki yükü değiştirir, böylece, transmembran potansiyelini değiştirir. Bununla birlikte, enjekte edilen yükün tamamı, enjekte edilen yerde kalmaz. Hücre içi ortamın (Ra) direnci, akımın sinir lifi boyunca akmasına, elektrik yükünün sinirin diğer bölgelerine taşınmasına izin verir (yukarıdaki şekle bakın). Zar içinde sızıntı kanalları vardır, akımın bir kısmı bu kanallar içinden akım kaynağına döner. Bu, uzak bölgelerde zar sığasındaki yükü değiştirecek daha az yük bırakır. Sonuçta, kare akım pulsuna yanıt olarak transmembran potansiyeldeki maksimum değişme, akım enjeksiyon noktasının her iki tarafında simetrik olarak zayıflar (alttaki şekle bakın).

46 Uzay Sabiti ( λ )

47 Zar sığasının küçülmesi.
Elektrotonik İletim: Zar Sığa Değişiminin Etkileri Enjekte edilen akımdan artan (fazla gelen) elektrik yükünün sinir lifi boyunca daha uzak noktalara ulaşmasına izin veren zar özelliğindeki her türlü değişme uzay sabitini artırır. Zar sığasının azalması, sızıntı kanalların iletkenliğinin azalması ve aksoplazmik direncin azalması uzay sabitini artırır. Zar sığasının küçülmesi. Δq /Cm = ΔVm olduğunu hatırlayın. Zar sığası küçülürse, zarın iki tarafında ayrılmış q yükündeki değişme transmembran potansiyelinde daha büyük bir değişme oluşturur. Bu nedenle, Cm nin küçülmesi uzay sabitini artırır. Cm zarın lipid yapısına ve zarla ilişkili miyelin kılıfın yoğunluğuna bağlı bir özelliktir. Cm elektrik uyaranla değişmez.

48 Zar sızıntı kanallarının iletkenliğindeki azalma.
Elektrotonik İletim: Zar İletkenlik Değişiminin Etkileri Daha fazla elektrik yükünün sinir lifi boyunca uzak noktalara ulaşmasına izin veren herhangi bir değişme uzay sabitini artırır: Zar sızıntı kanallarının iletkenliğindeki azalma. Sızıntı kanallarının iletkenliği azalırsa, enjekte edilen akımdan daha az elektrik yükü zar içinden sızarak akım kaynağına döner. Bu, sinir lifinin uzak kısımlarına ait sığanın elektrik yükünü değiştirecek hücre içinde daha fazla elektrik yükü bırakır. Sızıntı kanallarının iletkenliği elektrik uyaranla değişmez. Bununla birlikte, sinirin miyelinasyonu zarın iletkenliğini çok azaltır ve bu şekilde miyelinlenmiş sinir liflerinin uzay sabitini artırır.

49 Sinirin aksoplazmik direncinin azalması.
Elektrotonik İletim: Intrasellular Direnç Değişiminin Etkileri Sinir lifi boyunca uzak noktalara daha fazla elektrik yükünün ulaşmasına izin veren herhangi bir değişme ile uzay sabiti artar : Sinirin aksoplazmik direncinin azalması. Sinir lifinin aksoplazmik direnci ve sızıntı kanallarının direnci paralel düzenlenmişlerdir. Sonuçta, enjekte edilen akımdan gelen elektrik yükü, sinirin uzun ekseni boyunca giden ve sızıntı kanallarından hücrenin dışına çıkan arasında bölünür. Aksoplazmik dirençteki bir azalma, lifin uzun ekseni boyunca daha fazla akımın akmasına izin verir ve sinir lifinin uzak bölgelerine daha fazla elektrik yükü sağlar. Sonuçta uzay sabiti artar. Bu aynı zamanda, sızıntı kanallarının direncinin artmasının, uzay sabitini neden artırdığını da açıklamaktadır. Sinirin aksoplazmik direnci elektrik stimülasyonu ile değişmez; lifin büyüklüğüne ve hücreiçi ortamın içeriğine bağlıdır. Bir lifin çapı arttıkça, aksoplazmik direnci artar. Miyelinsiz lifler için genel bir kural, lifin çapı arttıkça, uzay sabiti uzamaktadır.

50 Miyelinsiz Liflerde Aksiyon Potansiyellerinin Rejeneratif İletimi: Akım Akışı
Voltaja-duyarlı iyonik kanalları olan sinir lifleri, elektriksel uyaranla veya jeneratör potansiyeli ile eşiğe kadar depolarize edildikleri zaman aksiyon potansiyeli oluşturabilme yeteneklerine sahiptirler. Aksiyon potansiyelinin eşlik ettiği sodyumun içeakısı, sinir boyunca uyarma noktasından itibaren her iki yöne doğru akan bir akım kaynağı oluşturmaktadır. Zarın komşu “kısmına”, zarı eşiğe kadar depolarize edecek elektrik yükü ulaşırsa, bu kısımda bir aksiyon potansiyeli başlatılır. Zarın bu “kısımları” bir birine sonsuz küçük denecek kadar yakın olduklarından, zarın komşu kısımları her zaman eşiğe ulaşırlar. Komşu kısımlarda sodyumun içeakısı ek elektrik yükü oluşturur, bunlar da sinir boyunca ileriye doğru akarlar, zarın komşu kısımlarının ardışık uyarılması süreci böyle devam eder. Aksiyon potansiyellerinin sinir lifleri boyunca sürekli yaratılması sürecine rejeneratif iletim adı verilmektedir. Bu süreç sinir sisteminde uzun mesafelerde sinyal iletiminden sorumludur. Bu süreç bir metre veya daha uzun mesafelerde etkili bir şekilde çalışırken, elektrotonik iletim sadece yaklaşık beş milimetreye kadar olan mesafelerde etkilidir.

51 Miyelinsiz Liflerde Aksiyon Potansiyellerinin Rejeneratif İletimi: Potansiyel Kayıtları
Rejeneratif iletim sürecini inceleyelim. İki elektrot E1 (kırmızı) ve E2 (mavi) sırasıyla sinir lifi boyunca x1 ve x2 konumlarına yerleştirilmişlerdir. Uyarma noktasında t = 0 zamanında bir aksiyon potansiyeli başlatılmıştır. Yaklaşık 0,25 ms lik bir gecikmeden sonra, x1 de bir aksiyon potansiyelinin başladığı görülür (soldaki şekil-kırmızı eğri). Gecikme, aksiyon potansiyelinin uyarılma noktasından x1 e gitmesi için geçen süreye; zarın her kısmında voltaj-kapılı sodyum kanallarının açılması için gereken süreye karşılık gelmektedir. Aksiyon potansiyeli x1 de görüldüğü anda, x2 de dedekte edilen transmembran potansiyelinde değişme yoktur (mavi eğri). İlk uyarmadan itibaren geçen yaklaşık 1,0 ms içinde x2 de aksiyon potansiyeli görülmez (sağdaki eğriye bakın). x2 ye ulaşan aksiyon potansiyelinin büyüklüğü, biçimi ve süresi, x1 de ölçülen aksiyon potansiyelinin büyüklük, biçim ve süresi ile aynıdır. Rejeneratif iletim süreci, aksiyon potansiyelinin bir sinir lifinin bütün uzunluğu boyunca, sinyalin büyüklük ve süresinde herhangi bir azalma olmaksızın yayılmasına izin verir. Çok kısa mesafelerde bilgiyi etkili bir şekilde aktaran elektrotonik iletimden farklı olarak, rejeneratif iletim, uzak-mesafeli haberleşmenin mümkün olmasını sağlar.

52 Miyelinli Sinir Liflerinde Aksiyon Potansiyellerinin Rejeneratif İletimi: Yapı
Bazı sinir liflerinin, rejeneratif olarak aksiyon potansiyeli iletebilme yeteneklerini aşırı etkileyen eşsiz yapıları vardır. Sinir hücreleri ile çok yakın ilişkili Schwann hücreleri, bir sinir lifinin bir kısmını sarabilmektedir. Schwann hücresinin zarı sinir lifinin etrafını çok kere sarmakta, miyelin kılıfı adı verilen çok yüksek dirençli bir bölge oluşturmaktadır. Bu birleşme bütün akson boyunca olmaktadır. Miyelinlenmiş alanlar arasındaki sinir bölgesi, burada sinir zarı ekstrasellüler uzaya açılmıştır, Ranvier Düğümü olarak adlandırılmaktadır. Sinirin miyelinlenmiş alanına da internodal bölge adı verilmektedir. Voltaja-duyarlı iyonik kanallar yalnız Ranvier Düğümlerinde bulunur. Bunlar miyelin kılıfları tarafından sarılmış internodal bölgelerden tamamen uzaklaştırılmışlardır.

53 Saltatorik İletim: Ranvier Düğümünde İletim
Ortadaki şekilde gösterildiği gibi, Ranvier düğümünde, eşik, dinlenim potansiyelinden yaklaşık 10 mV daha büyüktür. Bir miyelinli lifte, internotta elektrotonik zayıflama, aksiyon potansiyel dalgasının büyüklüğünü yaklaşık 100 mV’tan 40 ve 60 mV arasına düşürür. Bu yüzden, sonraki düğümdeki elektrotonik potansiyel, aksiyon potansiyeli başlangıç eşiğinin 4 ile 6 katıdır; bir aksiyon potansiyeli oluşmaktadır. Aksiyon potansiyel yaratılma döngüsü elektrotonik yayılmasinir lifinin bütün uzunluğu boyunca aksiyon potansiyel yaratılması tekrarlanır. Bu, miyelinli sinirlerde aksiyon potansiyel iletiminin temel sürecidir. İnternotlar içinde elektrotonik iletim düğümlerdeki rejeneratif iletimden çok daha hızlı olduğundan, aksiyon potansiyeli bir Ranvier düğümünden diğer Ranvier düğümüne sıçrar görünmektedir. Sıçramalı (saltatory) iletim olarak adlandırılan bu iletim sürecini açıklamak için, aşağıdaki üç animasyonu izleyin. Birinci animasyonda, ışığın şiddeti, bir aksiyon potansiyelinin akson hilok bölgesinden başlayıp miyelinli akson boyunca, sinir terminallerine doğru ve sonunda sinir tarafından innerve edilen kas liflerine kadar, bir miyelinli motor nöron boyunca iletilmesi sırasındaki potansiyel değişmesinin büyüklüğünü yansıtmaktadır. Birinci animasyonda iletimin internodal bölgede daha hızlı ve Ranvier düğümlerinde daha yavaş olduğuna dikkat edin. İkinci animasyonda, akson boyunca hareket eden sarı bandın büyüklüğü, aksonun her bölgesinde potansiyel değişmesinin büyüklüğünü göstermektedir. Üçüncü animasyonda, sabit tel örgünün büyüklüğü aksiyon potansiyeli miyelinli akson boyunca yayılırken, potansiyeldeki maksimum değişmelerin olduğu yerleri göstermektedir. Hareketli katı sarı band, akson boyunca hareket eden aksiyon potansiyelini göstermektedir. Bu animasyonlarda, motor nöronda iletimin hücre gövdesinden sinir uçlarına doğru olduğuna dikkat edin. Bir düğümde oluşan aksiyon potansiyelinin neden iki tarafa doğru yayılmadığı merak edilebilir. Dinlenim durumdaki bir akson başlangıçta bir düğümde uyarılırsa, her iki yöne doğru iletir. Bununla birlikte, bir aksiyon potansiyeli, hücre gövdesinden sinir uçlarına doğru sinir boyunca iletilirken, yerel akımlar proksimal düğümü eşiğe kadar uyaramaz, çünkü daha önce bu bölgede yaratılmış aksiyon potansiyeli bu bölgeyi refraktör dönemde bırakmıştır.

54 Miyelinli sinirlerde sıçramalı (saltotorik) iletim
İki düğüm arasında aksiyon potansiyelinin genliği zayıflar. Her düğümde AP genliği yükseltilir. Şekil-2. Akson boyunca ilerleyen sarı diskin büyüklüğü bu bölgelerde yayılan aksiyon potansiyelinin büyüklüğü ile oranlıdır. Şekil-1. İletim internodal aralıkta hızlı iken, düğümlerde yavaşlamaktadır. Şekil-3. Sarı renkli kafes miyelinli sinir lifi boyunca aksiyon potansiyeli yayılırken potansiyelin büyüklüğündeki maksimum değişme yerlerini göstermektedir.

55 Demiyelinasyon SAĞLIKLI SİNİR Sinir hücresi Sinir hücresi yaralı
kılıfı HASARLI SİNİR

56 Demiyelinasyon

57 Saltatorik iletim ve Demiyelinasyon

58 Demiyelinasyonun Uzunluk Sabitine Etkisi
Bazı hastalıklar (multiple sclerosis ve Guillain-Barre syndrome gibi), sinir liflerinin demiyelinasyonu ile karakterize edilmektedir. Şekilde, internotlar arasındaki miyelin kılıfı yok olduğu zaman, bir miyelinli sinir lifinin bir internodu boyunca elektrotonik iletime ne olduğu gösterilmektedir. Hatırlarsanız demiyelinasyon internodal bölgelerde zar iletkenliğini ve sığasını artırmakta ve sinirin uzunluk sabitini (length constant) küçültmektedir. Genellikle, elektrotonik olarak iletilen aksiyon potansiyeli, komşu düğüme ulaştığı zaman eşik altında kalmaktadır (alttaki şekle bakın). Bununla birlikte, demiyelinizasyon uzunluk sabitini düşürmekte ve demiyeline olmuş lifler eşiğe kadar depolarize olamadıklarından rejeneratif iletim gerçekleşmemektedir.

59 Demiyelinasyonun Etkileri
Demiyelinasyon ile internodal bölgede uzunluk sabitinde kısalmanın sonuçlarını daha iyi anlamak için, yandaki çizime göz atalım. Demiyelinasyon alanından önceki düğümde kırmızı elektrotla kayıtlanan normal aksiyon potansiyeli aşağıdaki çizimde kırmızı renkle, normal internottaki elektrotonik yayılma (ortadaki şekilde mor renkle) ve aksiyon potansiyel eşiği (ortadaki şekilde koyu yeşil renkle) gösterilmektedir. Demiyelinasyon bölgesinden önceki ilk düğümden mavi elektrotla kayıtlanan aksiyon potansiyeli (alttaki şekilde, mavi eğriyle) ve miyelinsizleşmiş tek internottaki elektrotonik yayılma (ortadaki mor eğri ile) gösterilmektedir. Miyelinsiz (demiyeline) bölgeden önceki düğümde (mavi eğri ile gösterilen) aksiyon potansiyeli (kırmızı eğri ile gösterilen) normal aksiyon potansiyelinden büyüklük olarak biraz daha küçüktür, çünkü demiyelinasyon bu noktadaki elektrik etkisini azaltmaktadır. Miyelinsizleşmiş internotta zarın iletkenliği ve kapasitansı arttığından, bu bölgede yayılan dalganın büyüklüğü, normalden daha hızlı zayıflamaktadır. Yeşil elektrotla gösterilen distal düğüme ulaşan dalganın büyüklüğü, miyelinsiz bölgede artan zayıflama nedeniyle eşiğin altında kalmaktadır (alt şekil yeşil eğri). Bu olursa, rejeneratif iletim gerçekleşmez.

60 Demiyelinasyon Demiyelinasyonun etkileri: Klinik Bulgular
Demiyelinasyon nedeniyle iletim kaybının klinik bulguları, duyu kaybı, zayıflık ve/veya artmış gerim reflekslerinden oluşmaktadır. Gerildiği zaman ayak bileği ekstensör kaslarının ritmik kasılmasına Clonus durumu adı verilmektedir. Normal koşullar altında kas gerildiği zaman yalnız bir refleks kasılması meydana gelir. Fakat, üst motor nöron aksonlarının demiyelinasyonuyla, artık üst motor nöronlar inhibe edici kontrol oluşturamadıklarından, germe refleksinin motor nöronları aşırı uyarılabilir (hyperexcitable) hale gelir. İletimin gerçekleşmemesi nedeniyle üst motor nöronlar bu inhibitör kontrolü kaybederler. Ayak bileği ekstensörleri gerildiği zaman, germe refleksi aşırı uyarılabilir olur ve ritmik kasılmalar ortaya çıkar (Video kaydına izleyin).

61 Bütün sinirlerimiz miyelinsiz olabilir miydi ?

62 (a) Rm=20 μm; vm= 40 m/s ; vm / vms =10 ; vms=40 m/s ise, Rms= ?
Problem 9. Çapı 20 μm olan bir kurbağa miyelinli sinir lifinin 20 °C taki iletim hızı 40 m/s dir ve bu hız aynı çaplı miyelinsiz sinir lifinin iletim hızının yaklaşık 10 katıdır. İletim hızı 40 m/s olan miyelinsiz bir aksonun (a) çapı kaç μm dir ? (b) Aynı hızda ileten bir miyelinli aksonun çapının kaç katıdır ? (c) Bu miyelinsiz aksonun kapladığı hacimde aynı hızda ileten miyelinli aksonlardan kaç tanesi bulunur ? (a) Rm=20 μm; vm= 40 m/s ; vm / vms =10 ; vms=40 m/s ise, Rms= ? (b) (c)

63

64 Problem 1. Şekilde görüldüğü gibi (çok uzun olmayan) bir izole kurbağa siyatik sinir demeti, sol ucundan bir supramaksimal elektrik pulsuyla uyarılmakta, I ve II bölgelerinden (şekilde gösterilen elektrot konumlarında) yüzeyel potansiyeller kayıtlanmaktadır. a) I. bölgeden kayıtlanan BAP’nin şeklini çizin. b) II. Bölgeden kayıtlanan BAP’nin şeklini çizin. c) I. ve II. Bölgelerden kayıtlanan BAP’ni karşılaştırın. d) I. ve II. Bölgeden kayıtlanan BAP’nin biçim ve büyüklüklerinin neden farklı olduğunu şekil çizerek açıklayın. e) V1 ve V2 nin bir birine eşit fakat zıt polariteli kayıtlanabilmeleri için, kayıt elektrotları arasındaki uzaklık ne olmalıdır?

65 Çözüm-1 a) İki kayıt elektrotu da sinir üzerinde aktif (canlı) bölgede olduğundan ve elektrotlar arası uzaklık (Le) depolarizasyon dalgasının yayıldığı bölgenin uzunluğundan (Ld) büyük olduğundan, I. bölgeden kayıtlanan BAP’ın şekli difaziktir. Uyarı-kayıt elektrotları arasındaki L uzaklığı yeterince büyük olmadığından, kayıtlanan BAP’ta Aα , Aβ ve Aγ liflerine karşılık gelen potansiyel bileşenleri bulunmamaktadır. b) II. bölgede, kayıt elektrotlarından biri aktif, diğeri inaktif bölgede bulunmaktadır ve inaktif bölgede bulunan elektrotun (B) potansiyeli çok az değiştiğinden yaklaşık sabit kabul edilmektedir, bu nedenle II. bölgede yalnız bir elektrot altındaki monofazik potansiyel değişimleri kayıtlanmaktadır. c) i- Büyüklük : VII >VI ii- Biçim : VII monofazik, VI difazik iii- Latans : Stimulus artifakt ile VII nin tepesi arasındaki süre, stimulus artifakt ile VI in tepesi arasındaki süreden daha uzundur.

66 d) Yukarıdaki şekilde A elektrodunun kayıtladığı potansiyel V1 ve B elektrodunun kayıtladığı potansiyel V2 dir. I. bölgede VI=V1-V2 potansiyeli, II. bölgede ise VII=V1-VS potansiyeli kayıtlanmaktadır. Burada VS, II. bölgede B elektrodunun büyüklüğü yaklaşık sabit olan potansiyeli göstermektedir. Le<Ld oldukça, VII>VI dir ve şekilleri de farklıdır. e) Le>Ld olduğu zaman, A ve B elektrotlarının kayıtladıkları V1 ve V2 potansiyelleri eşit ve zıt kutuplu olmaktadır.

67 Problem 6. Bir siyatik sinir demetinde β liflerinin yayılma hızları vβ=3 m/s ve α liflerinin yayılma hızı vα=60 m/s olarak ölçülmüştür. Kayıtlanan bileşik aksiyon potansiyeli (BAP) ndeki α ve β liflerine ait tepeler arasında 19 ms'lik bir süre farkı ölçüldüğüne göre, uyarıcı ve kayıtlayıcı elektrotlar arasındaki uzaklık (L) kaç cm dir? Çözüm-6 vβ= 3 m/s ; vα = 60 m/s ; ΔT = 19 ms ; L = ? ---- L ----

68 Problem 7. Bir siyatik sinir demetinde β liflerinin yayılma hızları vβ=3 m/s ve α liflerinin yayılma hızı vα=30 m/s olarak ölçülmüştür. Uyarı elektrotların katodu ile kayıt elektrotları arasındaki uzaklık 30 mm olduğuna göre, kayıtlanan bileşik aksiyon potansiyeli (BAP) ndeki α ve β liflerine ait tepeler arasında kaç ms lik zaman farkı vardır? vβ= 3 m/s ; vα = 30 m/s ; ΔT = ? ms ; L = 30 mm ---- L ----

69 Problem 8. Bir siyatik sinir demetinde α liflerinin yayılma hızlarının ortalama vα=40 m/s olduğu bilinmekte ve β liflerinin yayılma hızları (vβ) ölçülmek istenmektedir. Kayıtlanan bileşik aksiyon potansiyeli (BAP) ndeki α ve β liflerine ait tepeler arasında 9 ms'lik bir süre farkı ölçüldüğüne ve uyarıcı-kayıtlayıcı elektrotlar arasındaki uzaklık 40 mm olduğuna göre, β liflerinin yayılma hızı kaç m/s dir? vβ= ? m/s ; vα = 40 m/s ; ΔT = 9 ms ; L = 40 mm ---- L ----