İnsan sinir sistemi vücudumuzda bir tür koordinatör görevi görür. Beyinden gelen komutları kaslara, organlara, dokulara iletir ve onlardan gelen sinyalleri işler. Bir tür veri taşıyıcısı olarak bir sinir impulsu kullanılır. Neyi temsil ediyor? Hangi hızda çalışıyor? Bunlar ve bir dizi başka soru bu makalede yanıtlanabilir.
Sinir dürtüsü nedir?
Bu, nöronların uyarılmasına tepki olarak lifler arasında yayılan uyarma dalgasının adıdır. Bu mekanizma sayesinde çeşitli reseptörlerden merkezi sinir sistemine bilgi iletilir. Ve ondan sırayla farklı organlara (kaslar ve bezler). Ama fizyolojik düzeyde bu süreç nedir? Bir sinir impulsunun iletilme mekanizması, nöronların zarlarının elektrokimyasal potansiyellerini değiştirebilmesidir. Ve bizi ilgilendiren süreç sinapslar alanında gerçekleşir. Bir sinir impulsunun hızı saniyede 3 ila 12 metre arasında değişebilir. Bunun hakkında ve onu etkileyen faktörler hakkında daha fazla konuşacağız.
Yapı ve çalışma araştırması
İlk kez, bir sinir impulsunun geçişi Almanca tarafından gösterildibilim adamları E. Goering ve G. Helmholtz bir kurbağa örneğinde. Aynı zamanda, biyoelektrik sinyalin daha önce belirtilen hızda yayıldığı bulundu. Genel olarak, bu sinir liflerinin özel yapısı nedeniyle mümkündür. Bazı yönlerden bir elektrik kablosuna benziyorlar. Yani, onunla paraleller çizersek, iletkenler aksonlardır ve yalıtkanlar onların miyelin kılıflarıdır (birkaç katmana sarılmış Schwann hücresinin zarıdır). Ayrıca, sinir impulsunun hızı öncelikle liflerin çapına bağlıdır. İkinci en önemli şey, elektrik yalıtımının kalitesidir. Bu arada vücut, malzeme olarak dielektrik özelliklere sahip miyelin lipoproteini kullanır. Ceteris paribus, tabakası ne kadar büyük olursa, sinir uyarıları o kadar hızlı geçer. Şu anda bile bu sistemin tam olarak araştırıldığı söylenemez. Sinirler ve dürtülerle ilgili çoğu şey hala bir gizem ve araştırma konusudur.
Yapının ve işleyişinin özellikleri
Sinir uyarısının yolundan bahsedersek, miyelin kılıfının lifi tüm uzunluğu boyunca örtmediğine dikkat edilmelidir. Tasarım özellikleri, mevcut durumun, bir elektrik kablosunun çubuğuna (bu durumda akson üzerinde olmasına rağmen) sıkıca gerilmiş yalıtkan seramik manşonların oluşturulmasıyla en iyi şekilde karşılaştırılabileceği şekildedir. Sonuç olarak, iyon akımının kolayca dışarı akabileceği küçük, yalıtılmamış elektrik alanları vardır.çevreye akson (veya tersi). Bu membranı tahriş eder. Sonuç olarak, izole olmayan alanlarda bir aksiyon potansiyeli oluşumuna neden olur. Bu sürece Ranvier'in kesişimi denir. Böyle bir mekanizmanın varlığı, sinir impulsunun çok daha hızlı yayılmasını mümkün kılar. Bunu örneklerle konuşalım. Böylece, çapı 10-20 mikron arasında değişen kalın bir miyelinli lif içinde sinir impulsunun iletim hızı saniyede 70-120 metredir. Optimal olmayan bir yapıya sahip olanlar için ise bu rakam 60 kat daha azdır!
Nerede yapılırlar?
Sinir uyarıları nöronlardan kaynaklanır. Bu tür "mesajlar" oluşturma yeteneği, ana özelliklerinden biridir. Sinir impulsu, aynı tip sinyallerin uzun bir mesafe boyunca aksonlar boyunca hızlı bir şekilde yayılmasını sağlar. Bu nedenle, vücudun içindeki bilgi alışverişi için en önemli araçtır. Tahriş ile ilgili veriler, tekrarlanma sıklığı değiştirilerek iletilir. Burada, bir saniyede yüzlerce sinir uyarısını sayabilen karmaşık bir süreli yayın sistemi çalışıyor. Biraz benzer bir ilkeye göre, çok daha karmaşık olmasına rağmen, bilgisayar elektroniği çalışır. Böylece, sinir uyarıları nöronlarda ortaya çıktığında, belirli bir şekilde kodlanırlar ve ancak o zaman iletilirler. Bu durumda, bilgiler, dizinin farklı bir numarasına ve doğasına sahip olan özel "paketler" halinde gruplanır. Bütün bunlar bir araya getirildiğinde, beynimizin ritmik elektriksel aktivitesinin temeli, sayesinde kaydedilebilir.elektroensefalogram.
Hücre türleri
Sinir uyarısının geçiş sırası hakkında konuşurken, elektrik sinyallerinin iletiminin gerçekleştiği sinir hücrelerini (nöronları) görmezden gelemezsiniz. Yani onlar sayesinde vücudumuzun farklı bölümleri bilgi alışverişinde bulunur. Yapılarına ve işlevlerine bağlı olarak üç tür ayırt edilir:
- Alıcı (hassas). Tüm sıcaklık, kimyasal, ses, mekanik ve ışık uyaranlarını kodlar ve sinir uyarılarına dönüşürler.
- Ekleme (iletken veya kapatma olarak da adlandırılır). Dürtüleri işlemeye ve değiştirmeye hizmet ederler. Bunların en büyük sayısı insan beyni ve omuriliğindedir.
- Etkili (motorlu). Belirli eylemleri gerçekleştirmek için merkezi sinir sisteminden komutlar alırlar (parlak güneşte, elinizle gözlerinizi kapatın vb.).
Her nöronun bir hücre gövdesi ve bir süreci vardır. Vücuttaki bir sinir impulsunun yolu tam olarak ikincisi ile başlar. İşlemler iki türdür:
- Dendritler. Üzerlerinde bulunan reseptörlerin tahrişini algılama işlevi ile görevlendirilirler.
- Aksonlar. Onlar sayesinde sinir uyarıları hücrelerden çalışan organa iletilir.
Etkinliğin ilginç yönü
Sinir uyarısının hücreler tarafından iletilmesinden bahsetmişken, ilginç bir andan bahsetmemek zor. Yani, dinlendiklerinde, diyelim kiböylece sodyum-potasyum pompası, iyonların hareketine, içeride tatlı su ve dışarıda tuzlu su etkisi sağlayacak şekilde dahil olur. Membran boyunca ortaya çıkan potansiyel farkın dengesizliğinden dolayı 70 milivolta kadar gözlemlenebilir. Karşılaştırma için, bu, geleneksel AA pillerin %5'idir. Ancak hücrenin durumu değişir değişmez, ortaya çıkan denge bozulur ve iyonlar yer değiştirmeye başlar. Bu, bir sinir impulsunun yolu içinden geçtiğinde olur. İyonların aktif etkisinden dolayı bu harekete aksiyon potansiyeli de denir. Belli bir değere ulaştığında ise ters işlemler başlar ve hücre dinlenme durumuna geçer.
Aksiyon potansiyeli hakkında
Sinir uyarısının dönüşümü ve yayılmasından bahsetmişken, saniyede sefil bir milimetre olabileceğine dikkat edilmelidir. O zaman elden beyne giden sinyaller dakikalar içinde ulaşacaktı ki bu hiç de iyi bir şey değil. Daha önce tartışılan miyelin kılıfın, aksiyon potansiyelini güçlendirmedeki rolünü oynadığı yer burasıdır. Ve tüm "geçişleri", yalnızca sinyal iletim hızı üzerinde olumlu bir etkiye sahip olacak şekilde yerleştirilir. Böylece, bir dürtü, bir akson gövdesinin ana bölümünün sonuna ulaştığında, ya bir sonraki hücreye ya da (beyin hakkında konuşursak) çok sayıda nöron dalına iletilir. Sonraki durumlarda, biraz farklı bir prensip işe yarar.
Beyinde her şey nasıl çalışır?
Merkezi sinir sistemimizin en önemli bölümlerinde hangi sinir uyarı iletim dizisinin çalıştığından bahsedelim. Burada nöronlar komşularından sinaps adı verilen küçük boşluklarla ayrılırlar. Aksiyon potansiyeli onları geçemez, bu yüzden bir sonraki sinir hücresine ulaşmanın başka bir yolunu arar. Her işlemin sonunda presinaptik vezikül adı verilen küçük kesecikler bulunur. Her biri özel bileşikler içerir - nörotransmiterler. Bir aksiyon potansiyeli onlara ulaştığında, keselerden moleküller salınır. Sinapsı geçerler ve zar üzerinde bulunan özel moleküler reseptörlere bağlanırlar. Bu durumda denge bozulur ve muhtemelen yeni bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar. Bu henüz kesin olarak bilinmiyor, nörofizyologlar bu konuyu bugüne kadar inceliyorlar.
Nörotransmitterlerin çalışması
Sinir uyarılarını ilettikleri zaman, onlara ne olacağına dair birkaç seçenek vardır:
- Yayılacaklar.
- Kimyasal bozulmaya uğrayacak.
- Kabarcıklarına geri dönün (buna yeniden yakalama denir).
20. yüzyılın sonunda şaşırtıcı bir keşif yapıldı. Bilim adamları, nörotransmitterleri etkileyen ilaçların (ayrıca serbest bırakılmaları ve geri alınmaları gibi) bir kişinin zihinsel durumunu temelden değiştirebileceğini öğrendiler. Örneğin, Prozac gibi bir dizi antidepresan, serotonin geri alımını bloke eder. Parkinson hastalığının sorumlusunun beyin nörotransmiteri dopaminindeki bir eksikliğin olduğuna inanmak için bazı nedenler var.
Şimdi insan ruhunun sınır durumlarını inceleyen araştırmacılar, bunun nasıl olduğunu anlamaya çalışıyorlar. Her şey bir kişinin zihnini etkiler. Bu arada, böyle temel bir soruya bir cevabımız yok: Bir nöronun aksiyon potansiyeli yaratmasına ne sebep olur? Şimdiye kadar, bu hücreyi "fırlatma" mekanizması bizim için bir sır. Bu bilmece açısından özellikle ilginç olan, ana beyindeki nöronların çalışmasıdır.
Kısacası, komşuları tarafından gönderilen binlerce nörotransmitter ile çalışabilirler. Bu tür dürtülerin işlenmesi ve entegrasyonu ile ilgili ayrıntılar bizim için neredeyse bilinmiyor. Her ne kadar birçok araştırma grubu bunun üzerinde çalışıyor olsa da. Şu anda, alınan tüm dürtülerin entegre olduğu ve nöronun bir karar verdiği ortaya çıktı - aksiyon potansiyelini sürdürmek ve daha fazla iletmek için gerekli olup olmadığına. İnsan beyninin işleyişi bu temel sürece dayanmaktadır. O halde, bu bilmecenin cevabını bilmememize şaşmamalı.
Bazı teorik özellikler
Makalede "sinir impulsu" ve "aksiyon potansiyeli" eş anlamlı olarak kullanılmıştır. Teorik olarak bu doğrudur, ancak bazı durumlarda bazı özellikleri dikkate almak gerekir. Bu nedenle, ayrıntılara girerseniz, aksiyon potansiyeli sinir uyarısının yalnızca bir parçasıdır. Bilimsel kitapların detaylı bir incelemesi ile, bunun sadece zarın yükünün pozitiften negatife ve tersinin değişmesi olduğunu öğrenebilirsiniz. Bir sinir impulsu, karmaşık bir yapısal ve elektrokimyasal süreç olarak anlaşılır. Nöron zarı boyunca gezici bir değişim dalgası gibi yayılır. Potansiyeleylemler sadece bir sinir impulsunun bileşimindeki elektriksel bir bileşendir. Membranın yerel bir bölümünün yükü ile meydana gelen değişiklikleri karakterize eder.
Sinir uyarıları nerede üretilir?
Yolculuklarına nereden başlıyorlar? Bu sorunun cevabı, uyarılma fizyolojisini özenle inceleyen herhangi bir öğrenci tarafından verilebilir. Dört seçenek vardır:
- Dendritin alıcı sonu. Varsa (ki bu bir gerçek değil), önce bir jeneratör potansiyeli ve ardından bir sinir impulsu yaratacak yeterli bir uyaranın varlığı mümkündür. Ağrı reseptörleri benzer şekilde çalışır.
- Uyarıcı sinaps zarı. Kural olarak, bu ancak güçlü bir tahriş veya bunların toplamı varsa mümkündür.
- Dentrid tetikleme bölgesi. Bu durumda, bir uyarana yanıt olarak lokal uyarıcı postsinaptik potansiyeller oluşur. Ranvier'in ilk düğümü miyelinli ise, o zaman onun üzerinde toplanırlar. Membranın duyarlılığı artmış bir bölümünün orada bulunması nedeniyle burada bir sinir uyarısı meydana gelir.
- Akson tepeciği. Aksonun başladığı yerin adıdır. Höyük, bir nöron üzerinde impuls oluşturmak için en yaygın olanıdır. Daha önce düşünülen diğer tüm yerlerde, bunların ortaya çıkma olasılığı çok daha düşüktür. Bunun nedeni, burada zarın artan bir duyarlılığa ve ayrıca daha düşük kritik bir depolarizasyon seviyesine sahip olmasıdır. Bu nedenle, sayısız uyarıcı postsinaptik potansiyelin toplamı başladığında, her şeyden önce tepecik onlara tepki verir.
Uyarımı yayma örneği
Tıbbi terimlerle anlatmak bazı noktaların yanlış anlaşılmasına neden olabilir. Bunu ortadan kaldırmak için, belirtilen bilgiyi kısaca gözden geçirmeye değer. Örnek olarak bir ateşi ele alalım.
Geçen yazın haber bültenlerini hatırlayın (yakında tekrar duyulacak). Yangın yayılıyor! Aynı zamanda yanan ağaçlar ve çalılar yerlerinde kalır. Ancak yangının önü, yangının olduğu yerden daha da uzağa gider. Sinir sistemi de benzer şekilde çalışır.
Heyecanlanmaya başlayan sinir sistemini sakinleştirmek çoğu zaman gereklidir. Ancak yangın durumunda olduğu gibi bunu yapmak o kadar kolay değil. Bunu yapmak için, bir nöronun çalışmasına (tıbbi amaçlar için) yapay bir müdahalede bulunurlar veya çeşitli fizyolojik araçlar kullanırlar. Ateşe su dökmeye benzetilebilir.
