Duyu Reseptörleri, Nöron Yapısı ve Sinyal İletimi

Uyartıların Alınması

Canlılar yaşamları boyunca iç ve dış çevreden gelen uyaranlara maruz kalır. Hayvanlarda bu uyaranların nöronlarda meydana getirdiği kimyasal ve elektriksel değişimlere uyartı (impuls) denir. Canlının uyaranlara tepki verebilmesi için sırasıyla reseptörlerle uyaranların alınması, dönüştürülmesi, iletilmesi ve yorumlanması gerekir. Duyu organları, yapılarındaki duyu reseptörleri (almaç) ile uyaranları alan özel organlardır. Duyu reseptörleri, özelleşmiş epitel hücresi veya nöron yapısında olup farklı enerji formlarındaki uyaranları algılayarak uyartılara dönüştürür; uyartılar nöronlarla merkezî sinir sistemine (beyin ve omurilik) iletilir ve burada değerlendirilerek gerekli tepkiler oluşturulur.

Reseptör Çeşitleri

Duyu reseptörleri aldıkları uyaran çeşidine göre gruplandırılır: mekanoreseptörler, kemoreseptörler, termoreseptörler, ağrı reseptörleri (nosiseptörler) ve elektromanyetik reseptörler. Mekanoreseptörler, termoreseptörler ve fotoreseptörler fiziksel; ağrı reseptörleri hem fiziksel hem kimyasal; kemoreseptörler ise yalnızca kimyasal uyaranları algılar.

Mekanoreseptörler, dokunma, basınç, gerilme, hareket, ses dalgaları gibi mekanik enerji formlarının ortaya çıkardığı fiziksel değişimlerin algılanmasını sağlar; deri ve kulak yapısında yer alır. Kemoreseptörler, koku ve tadın algılanmasını sağlar; burun ve dilde bulunur. Termoreseptörler, sıcak-soğuk gibi ısı değişikliklerini algılar; çoğunlukla deri ve dilde bulunur. Ağrı reseptörleri (nosiseptörler), doku hasarına duyarlıdır; serbest sinir uçlarıdır ve beyin hariç tüm vücutta bulunur. Elektromanyetik reseptörler, ışık, elektrik ve manyetizma gibi elektromanyetik enerjinin farklı formlarını algılar; gözdeki fotoreseptörler buna örnektir.

Nöronların Yapısı

Sinir hücresine nöron denir. Nöron, uyarıları almayı, değerlendirmeyi ve oluşturulan cevapları kas ve salgı bezleri gibi yapılara iletmeyi sağlar. Bir nöron hücre gövdesi, dendrit ve akson olmak üzere üç temel kısımdan oluşur. Hücre gövdesi, nöronun çekirdek, organeller ve sitoplazmayı bulunduran kısmıdır; nöronların enerji ihtiyacı fazla olduğundan çok sayıda mitokondri içerir. Dendritler, hücre gövdesinden çıkan çok sayıda kısa ve dallanmış uzantılardır; diğer nöron ve reseptörlerden gelen uyarıları alıp hücre gövdesine iletir. Akson, hücre gövdesinden çıkan, dendrite göre daha kalın ve uzun bir uzantıdır; akson ucundan salgılanan kimyasal maddelerle uyartıyı diğer nörona veya hedef hücreye iletir. Birçok nöronun aksonu etrafında Schwann hücreleri bulunur; bu hücreler akson etrafında lipoprotein yapılı bir örtü (miyelin kılıf) oluşturur ve aksonun elektriksel izolasyonunu sağlayarak uyartı iletimini hızlandırır. Miyelin kılıfın kesintiye uğradığı yere Ranvier boğumu denir.

Nöronlarda Sinyal İletimi

Bir nöronda uyartının oluşabilmesi için gerekli olan en düşük uyaran şiddetine eşik değer denir. Nöron, eşik değer ve üzerindeki uyarılara maksimum ve aynı şiddette tepki verirken eşik değerin altındaki uyarılara tepki vermez; buna "ya hep ya hiç yasası" denir. Sinir demetlerinde ise farklı aksonların farklı eşik değerlere sahip olması nedeniyle tepki şiddeti kademeli artar; belli bir değerden sonra uyarı şiddeti artsa bile tepki şiddeti değişmez. Bu duruma merdiven etkisi denir.

Dinlenme hâlindeki nöronun akson zarının iç ve dış tarafı arasındaki elektriksel yük farkına dinlenme potansiyeli (zar potansiyeli) denir; bu durumda hücre içi negatif, hücre dışı pozitif yüklüdür ve bu duruma polarizasyon denir. Nöron uyarıldığında pozitif iyonlar hücre içine girer, hücre içi pozitif hücre dışı negatif olur; buna depolarizasyon denir. Nöronun zar potansiyelinde görülen bu değişikliklere aksiyon potansiyeli denir. Depolarize durumdaki hücrede pozitif iyonlar tekrar dışarı çıkarak hücre dinlenme hâline döner; buna repolarizasyon denir. Miyelinli sinirlerde aksiyon potansiyeli sadece Ranvier boğumlarında oluşur; uyartı boğumlar arasında atlayarak ilerler (atlamalı uyartı iletimi), bu sayede miyelinli nöronlarda iletim daha hızlıdır.

Sinaps

Nöronların birbiriyle veya alıcı hücrelerle iletişime geçtiği bağlantı noktalarına sinaps denir. Sinapslar elektriksel ve kimyasal olmak üzere iki çeşittir. Elektriksel sinapslarda uyartı doğrudan nörondan nörona geçer ve hızlı tepkilere yol açar; daha çok omurgasızlarda bulunur. Omurgalılarda kimyasal sinaps daha yaygındır; burada nöron ile alıcı hücre birbirine yaklaşır ama temas etmez, aralarında sinaps boşluğu bulunur. Aksonun sinaps boşluğunda sonlanan ucuna sinaptik yumru denir; burada nörotransmitter madde içeren sinaptik kesecikler vardır. Uyartı, sinaps boşluğunu doğrudan geçemez; nörotransmitter maddeler boşluğa dökülerek komşu hücrenin zarındaki reseptörlere bağlanır ve böylece uyartı komşu hücreye aktarılır. Nörotransmitter maddeler kolaylaştırıcı sinapslarda depolarizasyona neden olup uyartı iletimini sağlarken, durdurucu sinapslarda hiperpolarizasyona yol açarak uyartı iletimini engeller. Görevini tamamlayan nörotransmitter maddeler, sinaps boşluğundaki enzimlerce parçalanır veya nöron tarafından geri alınır; bu sayede ortam yeni bir uyarıya hazır hâle gelir.

Özet

• Duyu reseptörleri, aldıkları uyaran türüne göre mekanoreseptör (dokunma/basınç/ses), kemoreseptör (koku/tat), termoreseptör (sıcaklık), ağrı reseptörü (doku hasarı) ve elektromanyetik reseptör (ışık) olarak sınıflandırılır.
• Nöron; hücre gövdesi, dendrit ve aksondan oluşur; miyelin kılıf aksonun etrafını sararak uyartı iletimini hızlandırır, kesintiye uğradığı yere Ranvier boğumu denir.
• Uyartı iletimi polarizasyon (dinlenme), depolarizasyon (uyarılma) ve repolarizasyon (eski hâle dönüş) evrelerini izler; "ya hep ya hiç yasası" tek nöronda, "merdiven etkisi" sinir demetlerinde geçerlidir.
• Sinapslarda (nöronlar arası bağlantı noktalarında) uyartı, nörotransmitter maddeler aracılığıyla sinaps boşluğunu geçerek komşu hücreye aktarılır; sinapslar elektriksel (hızlı, doğrudan) veya kimyasal (yavaş, nörotransmitterli) olabilir.