SİNİR SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ PROF.MİTAT KOZ Nöron • İnsan vücudu trilyonlarca hücreden meydana gelmiştir. • Bu hücrelerden bir kısmı da nöron denilen sinir hücreleridir. • Nöronlar elektro kimyasal bir işlemle bilgi taşımak için için özelleşmiş hücrelerdir. • İnsan beyninde yaklaşık 100 milyar nöron vardır.
• Bu nöronlar değişik şekil ve büyüklüktedirler. Nöronlar diğer hücreler ile ortak özelliklere sahiptir ancak şu özellikleri ile diğer hücrelerden ayrılırlar. • Nöronlar hücre gövdesine ilave olarak, denrit ve akson denilen özel uzantılara sahiptirler. • Nöronlar birbirleriyle elektro kimyasal bir işlemle haberleşirler.
• Nöronlar sinaps gibi özel yapılar ve nörotransmitter gibi özel kimyasal maddeler içerirler. Nöron Tipleri • Duyusal (afferent) nöronlar – Vücut ve dış ortamdaki değişiklikleri algılarlar – Beyin ve spinal korda bilgi iletimi sağlamak • Internöronlar (association neurons) – Merkezi sinir sisteminde duyu ve motor yollara arasında bulunurlar – Nöronlaron % 90 u internörondur – Bilgi işleme, depolama ve doğrulama işlevi yaparlar • Motor (efferent) nöronlar – Kas ve salgı hücreleri gibi efektörlere sinyal taşırlar. • Bunun yaklaşık 10-50 katı kadar glial hücre bulunur. – Sinir sisteminin destek ve bağ dokusunu oluşturur.
– Artık maddelerin fagositozu ve iyon dengelerinin korunmasında rol oynar. – Klasik olarak, glial hücreleri, uyarı doğurma ve iletme özelliğine sahip değil ? • Bazı glial hücrelerin de depolarize olduğu ve buna bağlı bazı özel fonksiyonlara sahip olduğu ortaya çıkmaktadır. Periferik sinirlerin glial hücreleri • Schwann hücreleridir. – myelin kılıfı oluşturur ve gerektiğinde artık maddelerin fagositozunu yapar.
– 20% protein and 80 % lipid Santral-merkezi sinir sisteminde glial hücreler • Oligodendrogliositler • Astrositler • Mkroglialar MYELİNLİ VE MYELİNSİZ SİNİRLER • Siyatik sinir, femoral sinir, ulnar sinir gibi bir sinir preparatının enine kesitinde ince ve kalın çaplı ve duyu ve motor uyarılar taşıyan binlerce myelinli ve myelinsiz akson bulunur. • Bunlara karışık (mixed) sinirler denir. • Periferik sinirlerde myelin kılıf; Schwann hücre membranının, akson etrafını binlerce kat sarması ile oluşur. Myelinizasyon • Miyelinizasyon anne karnında başlar, ancak bebeklik döneminde en hızlı gelişim gerçekleşir.
• Myelin kılıfın bütünlüğünün korunması sinir impuls iletiminde çok önemlidir. • Myelin kılıfı uyarı iletimini hızlandırır. • Multiple sclerosis (MS) gibi otoimmün dejeneratif hastalıklarda, myelin kılıfta yer yer ortaya çıkan harabiyetler, hastada motor ve duyu kayıplarına ve giderek felçlere yol açmaktadır. Multipl skleroz(MS) • Genellikle 20 ile 50 yaş arasında tutulum yapan ve kadınları erkeklerin iki katı kadar olmak üzere dünyada 3 milyondan fazla insanı etkileyen bir otoimmün hastalıktır.
• Nedenleri arasında hem genetik hem de çevresel faktörlerin olduğu düşünülmektedir. • Daha çok ılıman iklimli ülkelerde yaşayan beyaz ırkta, Avrupa, Kanada'nın güneyi, Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzeyi ve güneydoğu Avustralya'da görülmektedir. • Çevresel tetikleyici faktörler arasında Epstein-Barr virüsü ve kızamık, herpes, suçiçeği veya influenzaya neden olan virüslere erken maruz kalma yer almaktadır. AKSİYON POTANSİYELİ (İMPULS) İLETİMİ • Vücutta sinir impulsunun iletimi genellikle tek yönlüdür.
• Bu, sinir sisteminin düzgün ve fonksiyonel bir şekilde çalışmasını sağlar. • Aslında bir akson orta kısmından uyarıldığında, impuls her iki yöne de gider. • Ancak, impulsu başka hücrelere iletecek sinaptik nörotransmitterler (genellikle) sadece akson terminalindeki sinaptik uçlarda bulunur; soma ve dendritlerde bulunmaz. • Çünkü soma ve dendritler, uyarıyı alan; akson ise uyarıyı ileten bölgelerdir.
SİNİR LİFİ-HÜCRE TİPLERİ • Sinir lifleri (aksonlar) – Myelinli-myelinsiz – Kalın ve ince oluşlarına göre sınıflandırılmıştır. • Çapı büyük ve myelin kılıfı olan sinirler en hızlı impuls ileten sinirlerdir. SİNİR LİFİ TİPLERİ • Sinir lifleri en kalın çaplı ve en kalın myelinli sinirlerden başlayarak, en ince ve myelinsiz liflere kadar A, B,C diye gruplara ayrılır. • Ayrıca A grubu da alfa, beta, gama ve delta alt gruplarına ayrılır.
• A ve B tipi lifler myelinli, • C tipi lifler ince ve myelinsizdir. • En hızlı ileten A alfa grubunda ortalama lif çapı 12.20 mikron ve ileti hızı ortalama 100 m/s iken; en yavaş C tipi liflerin çapı ortalama 0.5 mikron ve ileti hızları; 0. SİNİR LİFİ TİPLERİ • Vücudun en hızlı aktivite gösteren iskelet kaslarının motor uyanları ve bu kaslara ait proprioseptif duyular en hızlı ileten A alfa grubu liflerle • Hafif dokunma, kaşınma, gıdıklanma, seks duyuları gibi organizma için yaşamsal önemi olmayan duyular en yavaş ileten C tipi lifler ile taşınır. SINAPTIK İLETİ • Sinaps, sinirsel uyarıların (impuls), bir sinir hücresinden başka bir sinir, kas veya bez hücresine iletildiği anatomik yapılara denir.
16 SİNAPSLAR • Sinapsta, bir akson terminali presinaptik ucu yapar • Bir başka nöronun veya kasın veya bez hücresinin zarı ise postsinaptik ucu oluşturur. • Bu 2 hücre zarı arasında 20-40 nm 'ilk bir sinaptik aralık ve ekstrasellüler sıvı vardır. • Presinaptik aksonun taşıdığı aksiyon potansiyeli, presinaptik uçtan nörotransmitter veziküllerinin sinaps aralığına ekzositoz ile boşalmasını sağlar. • Nörotransmitter molekülleri difüzyonla sinaps aralığını geçerek, postsinaptik hücre zarında bulunan özgün reseptörlerine bağlanır.
• Özgün nörotransmitter ve reseptörlerinin aktivasyonu ile postsinaptik hücrede bazı iyonların zardan geçişi artar ve postsinaptik hücre zarında depolarizasyon veya hiperpolarizasyon oluşarak; hücre uyarılır veya inhibe olur. 17 Sinapsların Plastisite Özelliği • Sinapslar, dinamik yapılardır, plastisite özelliği gösterebilir. • Öğrenme ve hafızada önemli • Santral sinir sisteminin gereksinimine göre yeni sinaptik bağlantılar oluşabilir veya kullanılmayan bağlantılar ortadan kalkabilir. 18 Sinapsların Çokluğu • Yapılan araştırmalarda spinal kord ön boynuz motor nöronları (alfa-motor nöron) üzerine yaklaşık 10 000 sinaptik bağlantı olduğu görülmüştür.
• Bu bağlantıların; • bir kısmı, üst merkezlerden istemli ve otomatik hareket emirleri taşır; • bir kısmı periferden duyu impulslarını taşır; • bir kısmı ise internöronlar aracılığı ile inhibitörik veya eksitatorik uyarılar taşır. • Bu sinaptik bağlantıların hepsi her an için aktif değildir. • Vücudun o andaki gereksinimine göre bazı sinapslarda aktivite oluşurken, bazıları sessiz kalır veya uyarılmakta olan motor nöronlar inhibe olabilir. • Motor nöron o an için gelen uyarıları değerlendirir (integre eder) veya aktive olarak ya da inaktive olarak kendi yanıtını verir.
• Bir nöronun bütün etkiler altında verebileceği tek yanıt 'aksiyon potansiyeli yani uyarı oluşturmak veya uyarıyı bloke yani inhibe etmek olmaktır. 19 Sinaptik geçişe Nörotransmitter denen kimyasal maddeler aracılık eder. – Asetilkolin, – Serotonin, – Histamin – Dopamin, – Norepinefrin, – Epinefrin – Glutamat, – Glisin, – GABA (gama aminobutyric acid) 20 • Aksonun taşıdığı aksiyon potansiyeli, presinaptik uç zarına ulaşır. • Presinaptik zar depolarize olur.
• Presinaptik zarda voltaja bağlı Ca2+ kanalları açılır. • Sinaps aralığında (ekstrasellüler sıvıda) fazla olan Ca2+ presinaptik Sinaptik iletide oluşan uca girer. olaylar-1 • Ca2+ presinaptik hücrede nörotransmitterlerin, zara doğru yönlenmesini tetikler. • Presinaptik zar ile nörotransmitter vezikülünün zarı füzyona uğrar.
• Transmitter sinaptik aralığa boşalır. 21 • Transmitter difüzyonla sinaps aralığını geçerek, postsinaptik hücre zarı üzerindeki özgün reseptörlerine bağlanır. • Reseptörlerin özelliğine Sinaptik iletide oluşan göre, postsinaptik zarlarda bazı iyonların kapıları açılır; olaylar-2 bazı iyonların kapıları kapanır. • Postsinaptik hücreler depolarize veya hiperpolarize olur.
22 SİNİR UYARILMASINI VE İLETİMİNİ ETKİLEYEN KLİNİK FAKTÖRLER • Vücut sıvılarının normal pH'ı 7. • Ekstrasellüler sıvı pH‘sının bu değerin üstüne çıkması (alkolozis) sinir hücrelerinin uyarılmasını (eksitabiliteyi) arttırır hatta konvülziyonlara neden olan spontan aksiyon potansiyelleri oluşturur. • pH'ın aşırı düşmesi ise (Asidozis), sinir sisteminin uyarılmasını deprese eder. UYARILMAYI ETKİLEYEN İLAÇLAR • Eter, kloroform, nitröz oksit, alkol, barbitüratlar, lidokain, benzokain gibi anestetik maddeler, sinir uyarılmasını engeller ve anestezide kullanılır.
• Buna karşılık, kafein (kahvede bulunur), theophylline (çayda bulunur), theobromine (kakaoda bulunur), amfetamin, nikotin gibi uyarıcı maddeler, membranın eşik değerini düşürerek sinir uyarılmasını arttırır. UYARILMAYI ETKİLEYEN İLAÇLAR • Tetrodotoxin ve saxitoxin hücrelerde sinir ve kas hücrelerinin uyarılmasını ve aksiyon potansiyeli oluşturmasını engeller. • Bu zehirlere maruz kalma, felçlere yol açar. • İstiridye, midye, ahtapot gibi bazı diğer deniz kabuklularının çokça tüketilmesinde de benzer etkiler ortaya çıkabilir.
Merkezi sinir sistemi; Beyin • Sinir sisteminin en geniş ve en kompleks bölümüdür. • Ortalama bir erişkinin beyni 1300-1400 gramdır. • Beyin 100 milyar sinir hücresi (nöron) ve trilyonlarca “glia” denilen destek hücrelerinden oluşur. • Beyin 3 ana bölüme ayrılarak incelenir; – Serebrum – Beyin sapı – Serebellum Serebrum-Serebral Korteks • Serebrum beynin en büyük yapısıdır • Sağ ve sol olmak üzere 2 yarı küreden (hemisfer) oluşur • Serebrumun en dış tabakasına serebral korteks denir • Korteks kelimesi latince “kabuk” kelimesinden gelmektedir.
• Kalınlığı 2-6 mm arasındadır. • İnsanlarda serebral korteksin yüzeyi pek çok girinti ve çıkıntıyla kaplıdır. • Yüksek seviyeli bir memeli olan insanlarda bu girinti ve çıkıntıların sayısı çok fazlayken fare, sıçan gibi düşük seviyeli memelilerde bu girinti ve çıkıntıların sayısı daha azdır. Serebrum-Serebral Korteks • Fonksiyonları; – Kompleks hareketlerin organizasyonu, – Öğrenilen deneyimlerin hafızada saklanması – Duyusal bilgilerin algılanması Serebrum-Serebral Korteks; Motor korteks • İstemli hareketlerle ilgili bölüme motor korteks denir.
• Motor korteks istemli aktiviteleri kontrol eden, hareketle ilgili son kararı veren merkezdir. • Vücudumuzun her bir bölümü kortekste temsil edilir. • Vücudumuzun sağ bölümü sol beyin hemisferinde, sol yarısı ise sağ beyin hemisferinde temsil edilir. Beynin beslenmesi • Beyin dokusu oksijen ve glikoza çok duyarlıdır.
• Kan ile beyin arasında anatomik ve fizyolojik bir ağ-yapı bulunur. Buna kan beyin bariyeri denir. • Bu bariyerden yağda eriyen maddeler; – Nikotin, kafein alkol kolayca geçer. • Suda eriyen maddeler yardım olmadan geçemezler.
Beyin sapı • Serebrumu omuriliğe bağlayan bölümdür – Talamus, – Hipotalamus, – Orta beyin, – Pons ve – Medülla bölümlerinden oluşur. • Hipotalamus: – Hipotalamus vücudun termostatıdır. Eğer vücut çok ısınırsa, hipotalamus bunu algılar ve derideki kapiller damarların genişlemesini sağlar, bu da vücudun soğumasına yol açar. – Hipotalamus aynı zamanda hipofiz bezini de kontrol eder.
– Duyguların, açlığın, susuzluğun ve sirkadian ritmin düzenlenmesinde rol oynar. • Talamus: – Talamus periferden gelen duyusal bilgiyi alıp bunu serebral kortekse ileten bir röle gibidir. – Ayrıca serebral korteksden gelen bilgileri de omurilik ve beynin diğer kısımlarına iletir. – Fonksiyonu duyusal ve motor integrasyondur.
• Orta beyin; – görme, duyma, göz ve vücut hareketlerinden sorumludur. • Pons; – beyin sapının alt tarafında soğan şeklinde bir bölümdür. – Solunum hızı ve derinliğinin kontrol edilmesinde rol alır. • Medülla Oblongata; – Omuriliğin genişleyerek devam eden kısmıdır.
– Kardiyak, vazomotor ve solunum kontrol merkezlerini ve diğer bazı refleks merkezlerini içerir. • Beyin 3 ana bölüme ayrılarak incelenir; – Serebrum – Beyin sapı – Serebellum Serebellum (beyincik) • Serebellum kelimesi latince “küçük beyin” kelimesinden gelmektedir. • Serebellum beyin sapının hemen arkasındadır. • Serebellum serebral korteks gibi hemisferlere ayrılır ve bu hemisferleri saran bir korteksi vardır.
• Serebellumun fonksiyonu proprioreseptörlerden gelen geri bildirime göre • hareket, • denge ve • postürün sağlanmasıyla ilgilidir. Omurilik (medülla spinalis) • Omurilik yaklaşık olarak kadınlarda 43 cm erkeklerde ise 45 cm uzunluğunda ve 35-40 gram ağırlığındadır. • Omurilik Kolumna Vertebralis denilen birçok kemikten oluşmuş bir kemik yapı içinde bulunmaktadır. Omurilik (spinal kord) • Omurilik 31 segmentten oluşmuştur.
• Her segmentten bir çift spinal sinir çıkar, bu sinirler dallara ayrılırlar ve vücudun farklı bölümlerine ulaşır. Omurilik (spinal kord) • Üç temel fonksiyonu vardır; – Omurilikteki inen ve çıkan sinir yolları, beyin ve vücudun sinir sistemi dışında kalan bölümleri arasında iki yönlü iletişim sağlar. – Sinir uyarılarını iletir. – Spinal refleksler için merkez rolü oynar.
Periferik sinir sistemi • Merkezi sinir sistemi dışında kalan yapılar. – Kraniyal sinirler – Spinal sinirler Kraniyal sinirler • 12 çifttir • Beyin ile baş, boyun ve gövdenin çeşitli bölgelerini birbirine bağlar. • Çoğu hem duyu hem motor uyarı taşır • İsimleri primer fonksiyonlarına ve liflerin dağılımına göredir. Spinal sinirler • Omurgadan 31 çift spinal sinir çıkar • Hem duyu hem motor uyarılar taşırlar ve omurilik ile kol, bacak, boyun ve gövde arasında 2 yönlü bir iletişim sağlarlar.
• Omurgadan çıktıkları seviyeye göre isimlendirilirler Somatik-otonom • Periferik Sinir Sistemi – somatik sinir sistemi ve – otonom sinir sistemi olmak üzere ikiye ayrılır. • Somatik Sinir Sistemi: – Merkezi sinir sistemine duyusal bilgi gönderen periferik sinirlerden ve iskelet kaslarını innerve eden motor sinir liflerinden oluşur. – Hücre gövdesi ya beyin ya da omuriliktedir ve iskelet kasıyla direkt olarak temas kurar Motor sinir • İskelet kaslarına sinir uyarısı ileten somatik sinire motor sinir denir • Motor sinirlerin hücre gövdesi omurilikte yerleşmiştir. • Akson omurilikten çıkarak spinal sinir olarak devam eder.
• Sinir ilgili iskelet kasına ulaştığında dallara ayrılır ve kas liflerini innerve eder. • Bir motor sinir ve bu sinirin innerve ettiği tüm kas liflerinin oluşturduğu birim motor ünite olarak bilinir. Somatik-otonom • Otonom sinir sistemi (OSS): – Otonom Sinir Sistemi salgı bezlerini ve iç organların düz kaslarını kontrol eder. – Çoğu zaman OSS nin çalıştığının farkında bile değilizdir, çünkü OSS refleks bir şekilde istemsiz olarak çalışır.
