Hayvanlarda Sinir Sistemleri ve Nöronlar Çalışır

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. 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. 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. 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. 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 A

’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 A

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