Sinir Sisteminin Temel Yapısı ve İşlevi
Sinir sistemi ile ilgili zihninizdeki resim muhtemelen kafatası içinde yer alan sinir dokusu olan beyni ve omurganın içindeki sinir dokusunun uzantısı olan omuriliği içermektedir. Bu, iki organdan oluştuğunu gösterir -ve omuriliği bir organ olarak düşünmeyebilirsiniz bile- ancak sinir sistemi çok karmaşık bir yapıdır. Beyin içinde birçok farklı ve ayrı bölge, birçok farklı ve ayrı işlevden sorumludur. Sanki sinir sistemi, hepsi birbirine benzeyen ve ancak mikroskop veya elektrofizyoloji gibi araçlar kullanılarak ayırt edilebilen birçok organdan oluşuyor gibidir. Karşılaştırma yapıldığında, midenin yemek borusu veya karaciğerden farklı olduğunu görmek kolaydır, bu nedenle sindirim sistemini belirli organların bir koleksiyonu olarak hayal edebilirsiniz.
Merkezi ve Çevresel Sinir Sistemleri
Sinir sistemi iki ana bölgeye ayrılabilir: merkezi ve periferik sinir sistemleri. Merkezi sinir sistemi (MSS) beyin ve omurilik, çevresel sinir sistemi (PSS) ise diğer her şeydir (aşağıdaki şekil). Beyin kafatasının kraniyal boşluğunda, omurilik ise omurga kolonunun vertebral boşluğunda yer alır. MSS'nin bu iki boşluğun içinde olduğunu ve çevresel sinir sisteminin bunların dışında olduğunu söylemek biraz aşırı basitleştirmedir, ancak bu, düşünmeye başlamanın bir yoludur. Gerçekte, periferik sinir sisteminin bazı unsurları kafatası veya omur boşlukları içinde yer alır. Periferik sinir sistemi, beyin ve omuriliğin ötesinde, yani periferde olduğu için bu şekilde adlandırılmıştır. Sinir sisteminin farklı yönlerine bağlı olarak, merkezi ve periferik arasındaki ayrım çizgisi her zaman evrensel olmayabilir.
Hem MSS hem de PSS'de bulunan sinir dokusu iki temel hücre türü içerir: nöronlar ve glial hücreler. Glial hücre, nöronları ve faaliyetlerini destekleyen bir doku çerçevesi sağlayan çeşitli hücrelerden biridir. Nöron, sinir sisteminin iletişimsel işlevi açısından ikisinden işlevsel olarak daha önemli olanıdır. Sinir sisteminin işlevsel bölümlerini tanımlamak için bir nöronun yapısını anlamak önemlidir. Nöronlar hücredir ve bu nedenle bir soma veya hücre gövdesine sahiptirler, ancak aynı zamanda hücrenin uzantılarına da sahiptirler; her uzantı genellikle bir proses olarak adlandırılır. Her nöronun sahip olduğu akson adı verilen önemli bir proses vardır; bu, bir nöronu hedefine bağlayan liftir. Somadan ayrılan bir başka proses türü de dendrittir. Dendritler diğer nöronlardan gelen girdilerin çoğunu almaktan sorumludur. Sinir dokusuna bakıldığında, ağırlıklı olarak hücre gövdeleri içeren bölgeler ve büyük ölçüde sadece aksonlardan oluşan bölgeler vardır. Sinir sistemi yapıları içindeki bu iki bölge genellikle gri madde (çok sayıda hücre gövdesi ve dendrit içeren bölgeler) veya beyaz madde (çok sayıda akson içeren bölgeler) olarak adlandırılır. Aşağıdaki şekil beyin ve omurilikteki bu bölgelerin görünümünü göstermektedir. Bu bölgelere atfedilen renkler "taze" veya boyanmamış sinir dokusunda görülebilecek renklerdir. Gri madde mutlaka gri değildir. Kan içeriği nedeniyle pembemsi olabilir, hatta dokunun ne kadar süre korunduğuna bağlı olarak hafif bronzlaşabilir. Ancak beyaz madde beyazdır çünkü aksonlar miyelin adı verilen lipit bakımından zengin bir madde ile yalıtılmıştır. Lipidler beyaz ("yağlı") bir madde olarak görünebilir, tıpkı çiğ tavuk ya da sığır etindeki yağ gibi. Aslında gri maddeye bu renk atfedilmiş olabilir çünkü beyaz maddenin yanında sadece daha koyudur, dolayısıyla gridir.
Gri madde ve beyaz madde arasındaki ayrım çoğunlukla çıplak gözle görülebilen geniş bölgelere sahip olan merkezi sinir dokusuna uygulanır. Periferik yapılara bakarken genellikle mikroskop kullanılır ve doku yapay renklerle boyanır. Bu, merkezi sinir dokusunun boyanamayacağı ve mikroskop altında görüntülenemeyeceği anlamına gelmez, ancak boyanmamış doku büyük olasılıkla MSS'den gelir - örneğin, beynin önden bir kesiti veya omuriliğin enine kesiti.
Boyalı veya boyasız doku görünümünden bağımsız olarak, nöronların veya aksonların hücre gövdeleri, adlandırılması gereken ayrı anatomik yapılarda bulunabilir. Bu isimler yapının merkezi ya da periferik olmasına göre değişir. Bu isimler yapının merkezi ya da periferik olmasına göre değişir. MSS'de nöron hücre gövdelerinin lokalize bir koleksiyonu nükleus olarak adlandırılır. PSS'de nöron hücre gövdelerinden oluşan bir küme ganglion olarak adlandırılır. Aşağıdsaki şekil, nükleus teriminin anatomi ve fizyolojide nasıl birkaç farklı anlamı olduğunu göstermektedir. Proton ve nötronların bulunduğu bir atomun merkezidir; DNA'nın bulunduğu bir hücrenin merkezidir; ve MSS'de bazı işlevlerin merkezidir. Ganglion kelimesinin tarihsel bir açıklaması olan potansiyel olarak kafa karıştırıcı bir kullanımı da vardır. Merkezi sinir sisteminde, birbirine bağlı bir grup çekirdek vardır ve "ganglion" periferik bir yapı için bir tanım olarak kabul edilmeden önce bir zamanlar bazal ganglionlar olarak adlandırılmıştır. Bazı kaynaklar karışıklığı önlemek için bu çekirdek grubunu "bazal çekirdekler" olarak adlandırır.
Akson demetlerine uygulanan terminoloji de konuma bağlı olarak farklılık gösterir. MSS'de bulunan bir akson veya lif demeti trakt olarak adlandırılırken, PSS'de aynı şey sinir olarak adlandırılır. Bu terimlerle ilgili olarak belirtilmesi gereken önemli bir nokta vardır, o da her ikisinin de aynı akson demetini ifade etmek için kullanılabileceğidir. Bu aksonlar PSS'de ise sinir, MSS'de ise trakt terimi kullanılır. Bunun en bariz örneği retinadan beyne doğru uzanan aksonlardır. Bu aksonlar gözü terk ettiklerinde optik sinir olarak adlandırılırlar, ancak kafatasının içinde olduklarında optik trakt olarak adlandırılırlar. İsmin değiştiği belirli bir yer vardır, o da optik kiazma, ancak bunlar hala aynı aksonlardır (aşağıdaki şekil). Benzer bir durum bilim dışında bazı yollar için de tanımlanabilir. "Anyville" adında bir kasabada "Broad Street" adında bir yol düşünün. Yol Anyville'den ayrılır ve "Hometown" adı verilen bir sonraki kasabaya gider. Yol iki kasaba arasındaki çizgiyi geçip Memleket'e ulaştığında adı "Ana Cadde" olarak değişir. Retina aksonlarının isimlendirilmesinin ardındaki fikir budur. PSS'de bunlara optik sinir, MSS'de ise optik trakt olarak adlandırılırlar. Aşağıdaki tablo bu terimlerden hangisinin merkezi veya periferik sinir sistemleri için geçerli olduğunu netleştirmeye yardımcı olur.
| İNTERAKTİF BAĞLANTI 2003 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ile ilgili keşifleri nedeniyle Paul C. Lauterbur ve Sir Peter Mansfield’e verildi. Bu, belirli atom çekirdekleriyle ilişkili manyetik alanlara bağlı olan vücut yapılarını (sadece sinir sistemi değil) görmek için kullanılan bir araçtır. Bu tekniğin sinir sistemindeki faydası, yağ dokusu ve suyun siyah ve beyaz arasında farklı tonlar olarak görünmesidir. Beyaz madde yağlı (miyelinden) ve gri madde yağsız olduğu için MR görüntülerinde kolayca ayırt edilebilirler. Bu teknolojinin kullanımını gösteren ve diğer görüntüleme teknolojileriyle karşılaştıran bu PhET simülasyonunu deneyin. Ayrıca, bir MRI seansından elde edilen sonuçlar, X-ışını veya bilgisayarlı tomografiden elde edilen görüntülerle karşılaştırılmaktadır. Bu oyunda gösterilen görüntüleme teknikleri, daha önce gösterilen taze kesilmiş doku ile karşılaştırıldığında beyaz ve gri maddenin ayrımını nasıl göstermektedir? |
| MSS | PSS | |
| Nöron Hücre Gövdeleri Grubu (yani gri madde) | Nükleus | Ganglion |
| Akson Demeti (yani beyaz madde) | Trakt | Sinir |
Sinir Sisteminin İşlevsel Bölümleri
Sinir sistemi işlevlerine göre de bölünebilir, ancak anatomik bölümler ve işlevsel bölümler farklıdır. MSS ve PSS'nin her ikisi de aynı işlevlere katkıda bulunur, ancak bu işlevler beynin farklı bölgelerine (serebral korteks veya hipotalamus gibi) veya periferdeki farklı ganglionlara atfedilebilir. İşlevsel farklılıkları anatomik bölümlere sığdırmaya çalışmakla ilgili sorun, bazen aynı yapının birkaç işlevin parçası olabilmesidir. Örneğin, optik sinir retinadan gelen sinyalleri taşır ve bu sinyaller ya serebral kortekste gerçekleşen görsel uyaranların bilinçli algılanması için ya da hipotalamus aracılığıyla işlenen düz kas dokusunun refleksif tepkileri için kullanılır.
Sinir sisteminin işlevsel olarak nasıl bölündüğünü düşünmenin iki yolu vardır. Birincisi, sinir sisteminin temel işlevleri duyum, entegrasyon ve yanıttır. İkinci olarak, vücudun kontrolü somatik ya da otonomik olabilir; bu bölümler büyük ölçüde yanıtta yer alan yapılar tarafından tanımlanır. Periferik sinir sisteminin enterik sinir sistemi olarak adlandırılan ve gastrointestinal işlevlerle ilgili otonom kontrol alanındaki belirli bir dizi işlevden sorumlu olan bir bölgesi de vardır.
Temel İşlevler
Sinir sistemi, çevremizdeki ortam hakkında bilgi alma (duyum) ve bu bilgilere yanıt üretme (motor yanıtlar) ile ilgilidir. Sinir sistemi, duyumdan (duyusal işlevler) ve tepkiden (motor işlevler) sorumlu olan bölgelere ayrılabilir. Ancak dahil edilmesi gereken üçüncü bir işlev daha vardır. Duyusal girdinin diğer duyumların yanı sıra anılar, duygusal durum veya öğrenme (biliş) ile entegre edilmesi gerekir. Sinir sisteminin bazı bölgeleri entegrasyon veya ilişkilendirme alanları olarak adlandırılır. Entegrasyon süreci duyusal algılar ile anılar, öğrenme ve duygular gibi daha yüksek bilişsel işlevleri birleştirerek bir yanıt üretir.
Duyum. Sinir sisteminin ilk ana işlevi duyumdur - vücudun dışında (veya bazen vücudun içinde) neler olup bittiğine dair girdi elde etmek için çevre hakkında bilgi almaktır. Sinir sisteminin duyusal işlevleri, homeostazdan bir değişikliğin veya uyarıcı olarak bilinen çevredeki belirli bir olayın varlığını kaydeder. En çok aklımıza gelen duyular "büyük beşli"dir: tat, koku, dokunma, görme ve işitme. Tat ve koku için uyaranların her ikisi de kimyasal maddelerdir (moleküller, bileşikler, iyonlar, vb.), dokunma deri ile etkileşime giren fiziksel veya mekanik uyaranlardır, görme ışık uyaranlarıdır ve işitme, dokunmanın bazı yönlerine benzer fiziksel bir uyaran olan sesin algılanmasıdır. Aslında bunlardan daha fazla duyu vardır, ancak bu liste başlıca duyuları temsil etmektedir. Bu beş duyu, dış dünyadan uyaran alan ve bilinçli algının olduğu tüm duyulardır. Ek duyusal uyaranlar, bir organ duvarının gerilmesi veya kandaki belirli iyonların konsantrasyonu gibi iç ortamdan (vücudun içinden) gelebilir.
Yanıt. Sinir sistemi, duyusal yapılar tarafından algılanan uyaranlar temelinde bir yanıt üretir. Açık bir tepki, elin sıcak bir sobadan çekilmesi gibi kasların hareketi olabilir, ancak terimin daha geniş kullanımları da vardır. Sinir sistemi her üç kas dokusu türünün de kasılmasına neden olabilir. Örneğin, iskelet kası iskeleti hareket ettirmek için kasılır, kalp kası egzersiz sırasında kalp atış hızı arttıkça etkilenir ve düz kas sindirim sistemi yiyecekleri sindirim sistemi boyunca hareket ettirirken kasılır. Tepkiler ayrıca vücut ısısını düşürmek için deride bulunan ekrin ve merokrin ter bezleri tarafından ter üretimi ve salgılanması gibi vücuttaki bezlerin sinirsel kontrolünü de içerir.
Tepkiler, istemli veya bilinçli olanlar (iskelet kasının kasılması) ve istemsiz olanlar (düz kasların kasılması, kalp kasının düzenlenmesi, bezlerin etkinleştirilmesi) olarak ikiye ayrılabilir. İstemli tepkiler somatik sinir sistemi tarafından, istemsiz tepkiler ise bir sonraki bölümde ele alınacak olan otonom sinir sistemi tarafından yönetilir.
Entegrasyon. Duyusal yapılar tarafından alınan uyaranlar, bu bilginin işlendiği sinir sistemine iletilir. Buna entegrasyon denir. Uyaranlar, diğer uyaranlarla, önceki uyaranlara ilişkin anılarla veya kişinin belirli bir zamandaki durumuyla karşılaştırılır veya bütünleştirilir. Bu, üretilecek özel tepkiye yol açar. Bir vurucuya atılan bir beyzbol topunu görmek, vurucunun otomatik olarak sallanmasına neden olmaz. Topun yörüngesi ve hızının dikkate alınması gerekecektir. Belki de sayı üç top ve bir strike'tır ve vurucu birinci kaleye yürüme umuduyla bu atışın geçmesine izin vermek istiyordur. Ya da belki vurucunun takımı o kadar öndedir ki, sadece vuruş yapmak eğlenceli olacaktır.
Vücudun Kontrol Edilmesi
Sinir sistemi, çoğunlukla yanıtlardaki işlevsel farklılıklar temelinde iki kısma ayrılabilir. Somatik sinir sistemi (SNS) bilinçli algı ve istemli motor tepkilerden sorumludur. İstemli motor yanıt, iskelet kasının kasılması anlamına gelir, ancak bu kasılmalar her zaman istemli değildir, yani bunları gerçekleştirmeyi istemeniz gerekir. Bazı somatik motor tepkiler reflekstir ve genellikle bilinçli bir karar olmaksızın gerçekleşir. Arkadaşınız bir köşeden fırlayıp "Yuh!" diye bağırırsa irkilirsiniz ve çığlık atabilir ya da geri sıçrayabilirsiniz. Bunu yapmaya siz karar vermediniz ve arkadaşınıza sizin aleyhinize gülmesi için bir neden vermek istememiş olabilirsiniz, ancak bu iskelet kası kasılmalarını içeren bir reflekstir. Diğer motor tepkiler, kişi motor becerileri öğrendikçe ("alışkanlık öğrenme" veya "prosedürel hafıza" olarak adlandırılır) otomatik (başka bir deyişle bilinçsiz) hale gelir.
Otonom sinir sistemi (ANS), genellikle homeostaz (iç ortamın düzenlenmesi) uğruna vücudun istemsiz kontrolünden sorumludur. Otonomik işlevler için duyusal girdi, dış veya iç çevresel uyaranlara ayarlanmış duyusal yapılardan gelebilir. Motor çıktı düz ve kalp kasının yanı sıra glandüler dokuya kadar uzanır. Otonom sistemin rolü vücudun organ sistemlerini düzenlemektir, bu da genellikle homeostazı kontrol etmek anlamına gelir. Örneğin ter bezleri otonom sistem tarafından kontrol edilir. Sıcak olduğunuzda, terleme vücudunuzun serinlemesine yardımcı olur. Bu homeostatik bir mekanizmadır. Ancak gergin olduğunuzda da terlemeye başlayabilirsiniz. Bu homeostatik değildir, duygusal bir duruma verilen fizyolojik tepkidir.
Sinir sisteminin işlevsel tepkileri tanımlayan başka bir bölümü daha vardır. Enterik sinir sistemi (ENS) sindirim sisteminizdeki düz kas ve glandüler dokunun kontrolünden sorumludur. PSS'nin büyük bir parçasıdır ve MSS'ye bağımlı değildir. Bununla birlikte, enterik sistemi otonom sistemin bir parçası olarak düşünmek bazen doğrudur çünkü enterik sistemi oluşturan nöral yapılar sindirimi düzenleyen otonomik çıktının bir bileşenidir. İkisi arasında bazı farklılıklar vardır, ancak buradaki amaçlarımız için büyük ölçüde örtüşme olacaktır. Sinir sisteminin bu bölümlerinin nerede bulunabileceğine dair örnekler için aşağıdaki şekle bakınız.
| İNTERAKTİF BAĞLANTI Kızının merdivenleri çıkmakta zorlandığını fark eden bir kadının hikayesini okumak için bu siteyi ziyaret edin. Bu, beyin ve omuriliği etkileyen kalıtsal bir durumun keşfedilmesine yol açar. Elektromiyografi ve MRI testleri, her ikisi de koordineli hareketleri kontrol etmekten sorumlu olan omurilik ve beyincikte eksiklikler olduğunu göstermiştir. Bu yapılar sinir sisteminin hangi işlevsel bölümüne aittir? |
| GÜNDELİK BAĞLANTI Beyninizin Ne Kadarını Kullanıyorsunuz? İnsanların beyinlerinin yalnızca yüzde 10’unu kullandığı iddiasını hiç duydunuz mu? Belki de bir web sitesinde zihninizin tüm potansiyelini ortaya çıkarmanın bir sırrı olduğunu söyleyen bir reklam görmüşsünüzdür – sanki beyninizin yüzde 90’ı boşta duruyormuş ve sadece onu kullanmanızı bekliyormuş gibi. Eğer böyle bir reklam görürseniz, tıklamayın. Bu doğru değildir. Bir kişinin beyninin ne kadarını kullandığını görmenin kolay bir yolu, bir görevi yerine getirirken beyin aktivitesinin ölçümlerini almaktır. Bu tür bir ölçümün örneği, en aktif alanların bir haritasını oluşturan ve üç boyutlu olarak oluşturulup sunulabilen fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemedir (fMRI) (aşağıdaki şekil). Bu prosedür standart MRI tekniğinden farklıdır çünkü deneysel bir koşul veya olayla birlikte dokudaki değişiklikleri ölçmektedir. Bunun altında yatan varsayım, aktif sinir dokusunun daha fazla kan akışına sahip olacağıdır. Denek görsel bir görevi yerine getirdiğinde, beynin her yerindeki aktivite ölçülebilir. Şu olası deneyi düşünün: deneğe ortasında siyah bir nokta (sabitleme noktası) olan bir ekrana bakması söylenir. Merkezden uzaktaki ekrana bir yüz fotoğrafı yansıtılır. Denek fotoğrafa bakmalı ve ne olduğunu çözmelidir. Denekten, fotoğraf tanıdığı birine aitse bir düğmeye basması istenir. Fotoğraf ünlü birine ait olabilir, dolayısıyla denek düğmeye basacaktır ya da deneğin tanımadığı rastgele bir kişiye ait olabilir, dolayısıyla denek düğmeye basmayacaktır. Bu görevde görsel duyusal alanlar etkin olacak, bütünleştirici alanlar etkin olacak, gözleri hareket ettirmekten sorumlu motor alanlar etkin olacak ve parmakla düğmeye basmak için motor alanlar etkin olacaktır. Bu alanlar beynin her tarafına dağılmıştır ve fMRI görüntüleri beynin sadece yüzde 10’undan daha fazlasında faaliyet gösterecektir (bazı kanıtlar, yukarıda önerilene benzer iyi tanımlanmış görevler sırasında beynin yaklaşık yüzde 80’inin dokuya kan akışına dayalı olarak enerji kullandığını göstermektedir). Bu görev beynin gerçekleştirdiği tüm işlevleri bile içermemektedir. Dil tepkisi yoktur, vücut çoğunlukla MRI makinesinde hareketsiz yatmaktadır ve arka planda devam eden otonomik işlevler dikkate alınmamaktadır. |
Yorumlar
Yorum Gönder