- Sinir hücrelerinin dinlenme potansiyeli nasıl oluşur ve nasıl muhafaza edilir?
- Hareket potansiyeli nedir ve uyarı nasıl taşınır?
Nöron adı verilen sinir hücreleri, diğer hücrelerden farklı olarak dendrit ve akson denilen bölümlere sahiptir. Dendrit çok sayıda kısa uzantıdan oluşur ve hücrenin kökleri gibidir. Dendritlerin dallanmış yapısı diğer nöronlardan ve alıcı hücrelerinden uyarıların alınması ve hücrenin gövdesine iletilmesinde etkilidir. Aksonlar ise hücrenin gövdesinden çıkan uzun, tek bir parçadan oluşan, uyarıların gönderildiği ince liflerdir ve beyne mesajların taşınmasında görev alırlar. Sinir hücreleri işte bu uzun zincirlerden oluşan, yoğun bir şebeke gibidir.
Her hücre zarı, etrafında bir elektrik yüküne sahiptir. Her nöron da enerjisini boşaltmaya hazır minik bir biyolojik pile benzer. İyonlar sinir hücrelerinin içinde ve dışında bulunan elektrikle yüklü moleküllerdir. Bu durum, hücre zarı boyunca bir elektrik yükü farkı oluşturur. İnsanlardaki nöronların uyarı göndermesi için ortalama eksi 50 milivolt (bir milivolt, voltun binde biri kadardır) yüke ihtiyaç vardır.1 Bu noktada sinir uyarısı aksondan iletilir. Her sinir uyarısından sonra hücre zarından potasyum iyonları akışı gerçekleşir. Nöron, her sinir uyarısından sonra tekrar şarj olmalıdır. Bunu yapmak için, nöron potansiyel değerine ulaşana kadar ortamdan iyonları geri alır.
Bir nöronun uyarıyı göndermesi 1 saniyenin binde biri kadar bir süre alır. Bu nedenle saniyede en fazla 1000 sinir uyarısı göndermek mümkündür. Fakat genel olarak 1 saniyede, 300-400 kadar uyarı gerçekleşir. Sinir hücreleri insanlarda uzunluk olarak farklılık gösterir.2 Sinir hücrelerinde uyarıların iletilmesi saniyede üç ila yüz metre arasında değişir.3
Downstate Tıp Merkezi’nde bir nörofizikçi olan Prof. Peter Suckling, hücre zarından büyük bir hayranlıkla söz etmektedir:
“Bu ince hücre zarı birçok başka yalıtım maddesinden çok daha iyi şekilde elektrik gerilimini muhafaza eder. Bu yalıtım gücü yüksektir. Güçlü olması gerekir ve aynı zamanda çok incedir.”4
Sinir hücrelerinin, hücre zarında üretilen elektrik sayesinde sinyalleşebilmeleri, bir yerden bir yere bilgi gönderebilmeleri ve vücut fonksiyonlarının sağlıklı şekilde çalışmasını sağlamaları üzerinde düşünülmesi gereken bir durumdur. Üstelik hücrede üretilen bu elektriksel mesajlar gitmesi gereken yere ulaşır ve karşıdaki hücre için bir anlam ifade eder. Her hücre kendisine ulaşan mesajın ne anlama geldiğini bilir ve buna göre bir faaliyete başlar. Burada anlatılan olay çok kapsamlı düşünülmesi gereken, mucizevi bir olaydır. Hücreler arasında böyle kusursuz işleyen bir sistem olmasa bir canlının yaşamsal faaliyetlerini sürdürmesi mümkün olmaz. O halde böylesine bilinç ve akıl gerektiren kusursuz bir sistem nasıl var olmuştur? Şuursuz atom ve molekül yığınlarının karar alarak hücreleri oluşturduklarını daha sonra tesadüfen hücreler arasında böyle bir sistemin kendiliğinden var olduğunu öne sürmek elbette mümkün değildir. Böylesine şuurlu bir sistemin varlığı bizlere canlılardaki yaratılışın varlığını kanıtlar. Bilim adamlarını hayranlık içinde bırakan bu mikro boyutlardaki muhteşem yapı, herşeyin Yaratıcısı Rabbimiz’e aittir.
“Yaratan, hiç yaratmayan gibi midir? Artık öğüt alıp-düşünmez misiniz?” (Nahl Suresi, 17)
www.hucremucizesi.net
Dinlenme Halindeki Nöron
Bir sinir hücresi uyarı iletmiyorken dinlenme halindedir. Fakat bu, nöronun tamamıyla hareketsiz olduğu anlamına gelmez. Her an komşu sinir hücrelerinden gelecek uyarıları iletmeye hazır olmalıdır. Dinlenme halindeki bir nöronun her zaman kutuplaşmış olması gerekir. Bu da içerideki sıvının dışarıya kıyasla negatif yüklü olması anlamına gelir. Bir sinir hücresinin, zarı boyunca aşağı yukarı 70 milivolt değerinde bir elektrik potansiyeli vardır. Buna zar potansiyeli ya da dinlenme potansiyeli denir. Bu az bir miktar gibi görünse de, küçük hücrenin bir el feneri pilinin 1/20’si kadar voltaj ürettiği anlamına gelir ve akson zarı boyunca elektriksel faaliyet için bir potansiyel oluşturur.
Aksonun dışında sodyum (Na+) ve klor (Cl-) iyonları vardır, içinde ise yüklü proteinler ve potasyum (K+) iyonları bulunur. Hücre zarı ve dışı arasındaki elektriksel dengesizlik, zar boyunca dinlenme potansiyelini oluşturur. Yüklü iyonların oluşturduğu bu dengesizlik ise hücre zarının farklı iyonlara karşı seçici-geçirgen olmasıyla sağlanır. Sodyum, potasyum ve klor iyonları hücre zarından geçse de, büyük yüklü proteinlerin içeriye girmesi ve elektriksel potansiyel oluşturması sınırlandırılmıştır.
Fakat seçici-geçirgenlik tek çözüm olamaz, çünkü hücre içindeki potasyum iyonları (K+) her zaman sodyum iyonlarından (Na+) sayıca fazladır, ayrıca hücre zarı dışındaki sodyum iyonları (Na+) da her zaman potasyum iyonlarından (K+) fazladır. Gerekli iyon dengesinin sağlanması için sinir hücresindeki yoğunluk durumlarının tersine dönmesi gerekir.
Hücre bunu, bir tür iyon pompası kullanarak yapar. Sodyum-potasyum pompası, hücre zarında bir kanal oluşturan büyük bir protein molekülüdür. Bu pompa enerjisini ATP’den (Adenozin trifosfat: Canlıların doğrudan kullandığı hücresel enerji molekülü) alır ve sodyum (Na+) iyonlarını dışarı atarken potasyum (K+) iyonlarını içeri alır. Böylece hücre içi ve dışındaki doğru iyon oranını muhafaza eder. Hücre zarı yüzeyinin her mikrometrekaresinde 100–200 arasında sodyum-potasyum pompası bulunur. Her biri saniyede 200 sodyum iyonunu dışarı atarken, 130 potasyum iyonunu içeri alır.
Hareket Potansiyeli ve Uyarının Taşınması
Bir nöron bir başka nöron veya ortam tarafından teşvik edildiğinde uyarı başlar. Bunun hemen ardından uyarı, akson boyunca hareket eder ve hücre zarı potansiyelinin aniden tersine dönmesine neden olur. Çünkü nöron zarında iyonların geçmesini sağlayan binlerce protein kanalı ya da kapısı bulunur. Bu kapılar genellikle kapalıdır. Uyarı olması durumunda sodyum kanalları açılır ve artı yüklü sodyum iyonları içeri akar. Bu nedenle hücre zarının içi geçici olarak dışarıdan daha fazla artı yüke sahip olur ve dinlenme potansiyeli tersine çevrilir. Bu, hücre zarı potansiyelini +50 milivolt değerine yükseltir. Bu yüklerin tersine çevrilmesine “hareket potansiyeli” denir. Hareket potansiyeli sırasında potasyum kapıları açılır ve artı yüklü potasyum iyonları dışarı akar. Bu durum dinlenme potansiyelini tekrar dengeler, böylece nöronun içi tekrar eksi yüklü, dışı ise artı yüklü olur.
Tüm bu süreci tek bir sinir iletisi tetikler. Bu nedenle uyarıların iletilmesini domino taşlarına benzetebiliriz. Her domino taşı düştükçe yanındakinin de düşmesini sağlar. Sonra uyarı geçtikçe domino taşları kendilerini tekrar düzeltir ve ayağa kalkarlar, böylece bir sonraki hareket potansiyeline hazırlanırlar.
www.insaninyaratilisi.com
Sinir hücrelerimiz arasındaki moleküler trafik, sürekli ve yoğun olarak devam eder. Bu trafiğin ne zaman durması ya da hareket etmesi gerektiğini söyleyenler ise, iyonlar ve bir kısım proteinlerdir. Şuursuz moleküllerin kendi kendilerine düzenlenip vücudumuzdaki sinir sistemini kurmaları, sonra bunu mükemmel şekilde organize etmeleri elbette ki mümkün değildir. Moleküller, bir sistem dahilinde ve bir amaca hizmet etmek üzere biraraya gelmişlerdir. Vücudumuzu kuşatan bu sistem, Allah’ın sonsuz hakimiyetini sergileyen örneklerden biridir.
Sinaps Yolları
İnsandaki sinir sistemi milyarlarca sinir hücresinden oluşan kompleks bir ağdır. Bu sinir hücreleri birbirleriyle ve vücuttaki diğer hücrelerle sinaps adı verilen bölgeler sayesinde iletişim kurarlar. Sinapslar komşu sinir hücrelerinin birbirlerine çok yaklaştıkları fakat tam olarak değmedikleri küçük bölümlerdir. Birbirlerine temas etmedikleri için, sinyaller bir hücreden diğerine direkt olarak geçmez, sinir ileticiler (neurotransmitters) denilen kimyasal aracılarla boşluklardan taşınırlar.
İlk hücreye bir uyarı geldiğinde bu, o hücrenin hücrelerarası boşluğa bazı sinir ileticiler salgılamasına neden olur. Bunun üzerine sinir iletici moleküller bu boşlukta difüzyona uğrarlar, yani daha az yoğun bir ortama doğru geçiş yaparlar ve ikinci hücredeki alıcı protein moleküllerine bağlanırlar. Sinir ileticilerinin ve alıcı moleküllerin çok fazla türü olmasından dolayı, bu sinaps nakil işlemi hızlı (saniyenin binde biri) ya da yavaş (saniyenin yüzde biri) şekilde olabilir. Kimyasallar ikinci hücreyi ya harekete geçirir ya da durdurur. Bu yüzden sinapslar sinir sisteminde bilgiyi değiştirerek ya da işleme koyarak hizmet verirler, bu özelliklerinden dolayı beyindeki sinaps fonksiyonu öğrenme ve hafıza ile bağlantılıdır.
Nöronlar, sinaps denilen bağlantılar yoluyla mesajlar alıp iletirken, bu noktalarda kimyasal sinyal alışverişi yaparlar. Beynimizdeki sinir hücrelerinin yüz trilyon bağlantı noktası vardır. Bu bağlantı noktalarında büyük bir moleküler trafik sürekli devam eder. Bu trafiğin ne zaman durması ya da akması gerektiğini söyleyen, iyon olarak bilinen elektriksel yük taşıyan kimyasallar ve aynı zamanda büyük ve küçük farklı protein çeşitleridir. Görüldüğü gibi yaşamımızı rahatça sürdürebiliyor olmamız, istediğimizi dilediğimiz zaman yapabilmemiz, çevremizde olup bitenleri algılayıp bunlara yerli yerinde tepkiler verebilmemiz, Allah’ın vücudumuzda yarattığı bu özel sistem sayesinde kusursuzca işlemektedir. Kaldı ki sinir hücreleri vücudumuzdaki kompleks düzenin sadece küçük bir bölümünü oluşturmaktadır. Vücudumuzu kuşatan bu sistem, Allah’ın sonsuz hakimiyetini sergileyen örneklerden biridir. Ancak vücudumuzdaki her detay Yüce Rabbimiz’in ilmiyle çok önemli bir göreve sahip olarak yaratılmıştır. Rabbimiz ayetlerde şöyle buyurmaktadır:
“Şimdi onlara sor: Yaratılış bakımından onlar mı daha zorlu, yoksa Bizim yarattıklarımız mı? Doğrusu Biz onları, cıvık-yapışkan bir çamurdan yarattık. Hayır, sen (bu muhteşem yaratışa ve onların inkarına) şaşırdın kaldın; onlar ise alay edip duruyorlar.” (Saffat Suresi, 11-12)
1- (http://www.noteaccess.com/APPROACHES/ ArtEd/ChildDev/1cNeurons.htm; [Coon, Dennis. Introduction to Psychology, Exploration and Application. St. Paul: West Publishing Company, 1989.)
2- (http://www.noteaccess.com/APPROACHES/ArtEd/ChildDev/1cNeurons.htm; [Coon, Dennis. Introduction to Psychology, Exploration and Application. St. Paul: West Publishing Company, 1989.)
3- (http://www.remarkablemedicine.com/Medicine/bodyelectricity.html)
4- (http://www.remarkablemedicine.com/ Medicine/bodyelectricity.html)
Sinap hücrelerinin sahip olduğu bu bilgileri bilip bilmememiz, bilsek de bunları unutmamız ya da hatalı hatırlamamız hayatımızda önemli bir eksikliğe, değişikliğe sebep olmaz. Ancak hücrelerimizin bunları bilmek, hatasız uygulamak gibi vazgeçilmez öneme sahip sorumlulukları vardır. Tüm bu faaliyetlerini bize hissettirmeden, aralıksız olarak sürdüren hücreler, şaşırmadan, yanılmadan, unutmadan, dinlenmeden onlarca sene bu görevlerine sadık kalırlar. Saniyeden kısa sürelerde açılıp kapanan kapılarla taşınan uyarılar, aslında dev bir yapının gözle görülmeyen parçalarını oluştururlar. Yediğiniz elmanın tadını almanız, gülün kokusunu duymanız, annenizin sesini tanımanız, bir telefon numarası hatırlamanız, televizyon kumandasının düğmesine basabilmeniz, sorulan bir soruya cevap verebilmeniz, merdivenden hızlı adımlarla inebilmeniz, kısacası hayatınızda düşünmeden yaptığınız şeyler bu sistem sayesinde işler. Bizim üzerimizdeki sorumluluk ise biz daha ihtiyacını bilmezken bu sistemi vücudumuzda var eden Rabbimiz’e karşı şükredici olmaktır.
