Hayvanlarda Sinir Sistemi Farklılıkları

Meyve Sineği Örneği: Küçük Beyin, Karmaşık Davranış

Bilim insanları, meyve sineğinin [Drosophila melanogaster] beyin haritasını elektron mikroskobu görüntülerinden çıkarmış ve haritada yaklaşık 139.000 nöron bulunduğunu tespit etmiştir. En çok sinaps oluşturan nöronların büyük bölümünün beynin öğrenme merkeziyle bağlantılı olduğu görülmüş; meyve sineklerinin gördüğü her nesneyi tanıyabildiği ve hesaplama yapıp karar verebildiği belirlenmiştir. Bu çalışma, çok az sayıda nörondan oluşan basit bir yapıya sahip meyve sineği beyninin pek çok karmaşık işi yapabildiğini göstermiştir. Sinir sistemi karmaşıklaştıkça öğrenme kapasitesi de artar: gelişmiş canlılarda nöronlar arası bağlantıların (sinapsların) fazla olması bilginin yorumlanmasını ve depolanmasını sağlar; öğrenme, mevcut bağlantıların güçlenmesi veya yenilerinin kurulmasıyla gerçekleşir. Basit yapılı canlılarda öğrenme sınırlıyken, gelişmiş canlılarda deneyim yoluyla yeni davranış geliştirme ve problem çözme yeteneği bulunur.

Omurgasızlarda Sinir Sistemi

Omurgasızlarda sinir şeridi genellikle sindirim kanalının önünde, karın bölgesinden geçer. Süngerlerde sinir sistemi bulunmaz; uyarılar kimyasal yolla hücreden hücreye iletilir.

Sölenterlerde (örn. deniz anası), bütün vücuda yayılmış, birbirine bağlı nöronlardan oluşan en basit sinir sistemi yapısı olan ağsı sinir sistemi görülür. Bu sistemde alınan bir uyarı vücudun her bölgesine çok yavaş ve dalgalar hâlinde iletilir; canlı uyarıya tüm vücuduyla tepki verir.

Yassı ve yuvarlak solucanlarda, sinir hücrelerinin gövdeleri baş bölgesinde birleşerek iki gangliyon (sinir hücresi kümesi) oluşturur; gangliyonlar beyin görevi görür. Baş bölgesindeki gangliyonlardan çıkan iki sinir şeridi, enine sinir hücreleriyle birbirine bağlanır; bu yapıya ip merdiven sinir sistemi denir. İp merdiven sinir sisteminde uyartı iletimi ağsı sinir sistemine göre daha hızlıdır ve tepkiler daha yönlendirilmiştir; uyaranın geldiği bölgeye özgü bir hareket yapılır. Bu tip sinir sistemi, toprak solucanı ve eklem bacaklılar gibi omurgasızların bazı gruplarında vücudun her segmentinde bir gangliyon oluşturur. Eklem bacaklıların baş kısmındaki gangliyonlar daha büyüktür ve duyu organları daha gelişmiştir; böcek beyni küçük olmasına rağmen özellikle arı, karınca gibi sosyal böceklerde öğrenme yeteneği bulunur.

Omurgalılarda Sinir Sistemi

En gelişmiş sinir sistemi yapısı omurgalılarda görülür. Sinir sistemi merkezî ve çevresel olmak üzere ikiye ayrılır; beyin ve omurilik merkezî sinir sistemini oluşturur. Omurgalı hayvanlarda sinir şeridi (omurilik), sindirim kanalının arkasında, vücudun sırt tarafında bulunur (omurgasızların aksine).

Beyin, canlı grupları arasında farklılık gösterir: balıklarda beyin yarım küreleri tam olarak ayrılmamışken, sürüngenler, kuşlar ve memelilerde beyin iki yarım küreye ayrılmıştır. Koklama lobu balıklarda büyük, memelilerde küçüktür. Beyinciğin büyüklüğü hareket yeteneğine göre değişir: balık, kuş ve memelilerde büyük; sürüngenlerde küçüktür. Omurgalılarda uyarılar hızlı değerlendirilir ve buna bağlı olarak karmaşık davranışlar ortaya çıkar; ancak bu özellikler memelilerde daha da ileri düzeydedir çünkü memeliler daha gelişmiş ve kıvrımlı (yüzey alanı geniş) bir beyne sahiptir. Bu sayede öğrenme, hafıza, problem çözme, karar verme gibi üst düzey zihinsel işlevler memelilerde çok daha etkili ve gelişmiş bir şekilde gerçekleşir. (Omurgalıların sinir sistemlerini karşılaştırmak için beyin kütlesinin vücut kütlesine oranına bakılır; bu oran ne kadar fazlaysa beyin o kadar gelişmiş kabul edilir; bu durum daha hızlı ve doğru tepki, daha büyük bilgi depolama kapasitesi ve ilişki kurma yeteneğinin gelişmesini sağlar.)

Özet

• Sinir sistemi karmaşıklığı canlı grupları arasında kademeli olarak artar: süngerlerde sinir sistemi yoktur, sölenterlerde ağsı sinir sistemi (yavaş, tüm vücutla tepki), yassı/yuvarlak solucanlarda ip merdiven sinir sistemi (gangliyonlu, daha hızlı ve yönlendirilmiş tepki) görülür.
• Eklem bacaklılarda her vücut segmentinde bir gangliyon bulunur, baş gangliyonu ve duyu organları daha gelişmiştir; sosyal böceklerde (arı, karınca) küçük beyne rağmen öğrenme yeteneği vardır.
• Omurgalılarda merkezî (beyin+omurilik) ve çevresel sinir sistemi ayrımı görülür; beyin yarım kürelerinin ayrılması, koklama lobu ve beyincik büyüklüğü canlı grubuna göre değişir; memeliler en kıvrımlı beyne sahip olup öğrenme/hafıza/problem çözme gibi üst düzey işlevlerde en gelişmiş gruptur.