Beyin ve sinir sisteminin işleyişi oldukça karmaşıktır. Bu sistemde çok sayıda farklı mekanizma vardır ve bu mekanizmaların bazıları hala çözülememiştir. Sinir sistemindeki mekanizmaların daha iyi anlaşılması; ölümcül olan, ciddi psikiyatrik sorunlara neden olan ya da ileri düzeyde hareket yeteneğini kısıtlayan tehlikeli sinir sistemi hastalıkları için tedavi yöntemleri geliştirilmesini kolaylaştıracaktır. Beynin ve sinir sisteminin karmaşık bir yapısı olmasının nedenlerinden biri de; vücuttaki diğer hücrelerden farklı ve spesifik hücre tipleri içermesidir. Ayrıca her bir hücre tipini birbirinden farklı yapısal özellikleri ve işlevleri vardır. Sinir sistemindeki mekanizmalarla ilişkili ve sinir sisteminin yapısını oluşturan hücre tipleri ve fonksiyonları nelerdir?
Sinir sistemi yapısal ve fonksiyonel olarak, merkezi sinir sistemi ve çevresel (periferal) sinir sistemi olmak üzere ikiye ayrılır. Merkezi sinir sistemi beyin ve omurilikten oluşur. Sinir sistemi bütün vücudu kaplayan bir ağ şeklindedir ve bu sistemin doku ve organlarda bulunan kısımlarına çevresel sinir sistemi denir.
Sinir sistemi vücutta üç temel fonksiyonu yerine getirir:
1) Hücrelerin spesifik kimyasalların (nörotransmitterler) bağlandığı ve hücrenin aktivitesini değiştirdiği kısımdan bilgi alır. Bu kısımlara reseptör denir.
2) Hücrelerin reseptörler aracılığıyla ile aldığı sinyali işler ve uygun cevabı oluşturur.
3) Diğer hücrelere ve organlara, uygun cevabı oluşturmaları için sinyal gönderir.
Sinir sisteminin temel taşı olan iki tane hücre tipi vardır. Bunlar; nöronlar ve glia hücreleridir.
Nöronlar
İnsan sinir sisteminde milyarlarca hücre vardır. Bu hücreler, sinir sisteminde hücreler arasındaki iletişim için çok önemlidir. Tüm nöronların, bu işlevini yerine getirebilmeleri için sahip oldukları ortak özellikler vardır.
Bunlar;
1) Bütün nöronlar çevresel uyaranlara cevap verebilir.
2) Nöronlar elektriği çok iyi iletebilirler. Uyaranlara elektriksel sinyal ile yanıt verirler ve bu yanıtı bir hücreden diğerine çok hızlı bir şekilde aktarabilirler.
3) Nöronlar salgılayıcı hücrelerdir. Bir elektriksel sinyal, nöronun ucuna ulaştığında, nöron nörotransmitter adlı uyarıcı kimyasal maddeler salgılar. Nörotransmitterler, nöronların çevresindeki hücreleri uyarır.
Nöronların Yapısı
Nöronların yapısı üç parçaya ayrılır. Bunlar; hücre gövdesi, dendiritler ve aksonlardır. Nöronlarda, hücrenin hayatta kalabilmesi için gerekli olan organeller hücre gövdesinde bulunur.
Diğer bir kısım olan dendiritler ise, hücre gövdesinin çevresinde yayılmış, koruyucu, antene benzeyen uzantılardır. Görevi, diğer nöronlardan sinyal almaktır. Bazı nöronların yaklaşık 400,000 kadar dendiriti olabilir.
Akson isimli kısımlar ise sinir kabloları olarak görev yapar. Hücre gövdesinden uzanan uzun tüp şeklinde yapılardır. Elektrik sinyallerini bir nörondan öteki nörona iletir ve bu olay aksiyon potansiyeli olarak adlandırılır. Aksonların uzunlukları değişkendir. Örneğin; 1 milimetreden daha kısa ya da 1 metreden daha uzun olabilirler. Aksonun hücre gövdesinden ayrıldığı ilk kısma akson tepeciği denir ve aksiyon potansiyeli burada başlar. Aksonun uç kısmında ise aksiyon potansiyeli sonlanır ve nörotransmitterler buradan salınmaya başlar.
Sinir sisteminde üç tip nöron vardır. Bunlar; afferent nöronlar, efferent nöronlar ve internöronlardır.
Afferent Nöronlar
Afferent nöronlar merkezi sinir sisteminde, çevreden aldıkları sinyalleri iletirler. Bu nöronlar reseptörleri aracılığıyla uyarılır ve oluşan aksiyon potansiyeli ile sinyali iletirler. Aksonları aracılığıyla ilettikleri sinyaller omuriliğe ulaşır.
Efferent Nöronlar
Bu nöron türü çevresel sinir sisteminde bulunur. Fakat hücre gövdeleri merkezi sinir sisteminden kökenlenmiştir. Merkezi sinir sisteminden gelen sinyaller efferent nöronlara ulaşır ve bu nöronlarda vücudun vereceği yanıtı etkiler. Vücuttaki organlar bu nöronlardan aldıkları sinyallere göre uygun bir yanıt oluştururlar.
İnternöronlar
Bu nöronlar tamamen merkezi sinir sisteminde konumlanmışlardır. Vücuttaki toplam nöronların %99’unu oluştururlar. İki tane temel fonksiyonu vardır. Bu işlevlerinden biri, affarent ve efferent nöronlar arasında konumlanması ve bu nöronlar arasında bilgi alışverişini sağlamasıdır. Örneğin; bir kişi sıcak bir nesneye dokunduğunda afferent nöronlar sinyali alır. Sinyal internöronlar aracılığıyla efferent nöronlara aktarılır. Efferent nöronlar omuza ve kollara mesajı iletir. Bunun sonucunda kişi, elini sıcak cisimden çeker. Bunlar, saliseler içerisinde gerçekleşen çok hızlı olaylardır. Ayrıca, internöronlar arasındaki bağlantılar duygular ve yaratıcılıkla da ilgilidir.
Glia Hücreleri
Glia hücreleri nöroglia olarak da adlandırılır. Nöronlar kadar iyi bilinmeseler de, merkezi sinir sisteminin %90’ını oluştururlar. Fakat beynin sadece yarısını işgal ederler. Çünkü, nöronlar gibi uzun dallanmalar yapmazlar. Nöronların aksine, glia hücreleri elektriksel sinyal üretmezler. Onların esas görevi nöronları beslemek ve korumaktır. Nöronlar çoğalmak beslenmek ve sinaps oluşturmak için glia hücrelerine bağımlıdır. Glia hücreleri merkezi sinir sisteminde bulunan hücreleri fiziksel ve kimyasal olarak destekler. Ayrıca nöronların çevresinde bulunan ve hücrelerarası bir matriks olan beyin sıvısının içeriğini düzenler ve sıvıyı oluşturur. Bu sıvının varlığı, etkili bir nöron fonksiyonu için şarttır.
Merkezi sinir sisteminde dört çeşit glia hücresi vardır. Bunlar; astrositler, oligodendrositler, mikroglialar ve ependymal hücrelerdir. Çevresel sinir sistemindeki glia hücreleri ise; Schwann hücreleri ve satellit hücreleridir.
Astrositler
Astrositlerin şekli yıldıza benzer. Vücutta en fazla miktarda bulunan glia hücreleridir.
İşlevleri;
Nöronları uygun pozisyonda tutan bir yapıştırıcı görevi görür.
Gelişim sırasında da nöronların uygun şekilde hareket etmesini sağlar.
Beyinde küçük kan damarlarının oluşmasını ve kan-beyin bariyerinin yapılandırılmasını sağlar.
Beyindeki hasarların onarılmasında görev yapar.
Nörotransmitterler salındığında bazen bu kimyasalları alarak sinyali durdurur. Aldığı kimyasalları da yeni bir nörotransmitter yapımı için kullanır.
Beyin sıvısında olması gerekenden fazla miktarda potasyum iyonu bulunduğunda bu iyonları hücre içine alır ve böylece beyin sıvısındaki sodyum ve potasyum iyonu oranını sabit tutar.
Sinapsların şeklinin ve fonksiyonunun, nöronlar arasındaki iletişimi sağlayacak şekilde konumlandırılmasını sağlar.
Oligodendrositler
Oligodendrositler, nöronlarda aksonların çevresinde bulunan ve sinyal iletimi sırasında aksonu dış ortamdan yalıtan kılıfı oluştururlar. Bu kılıf, miyelinden oluşur ve elektriksel sinyallerin aktarılmasına yardımcı olur. Sinir sisteminde bazı nöronların aksonları miyelin kılıf içerir bazı nöronlar da içermez. Miyelin kılıfa sahip nöronlarda sinyal iletimi diğer nöronlara göre daha hızlı gerçekleşir. Nöronlarda bulunan miyelin kılıfın hasar görmesi, kişide bilişsel bozukluklara ve hareket kabiliyetinde bozukluklara neden olabilir. Bağışıklık sistemi hücrelerinin miyelin kılıfa saldırması ve hasar vermesi sonucunda miyelin kılıf hasarı nedeniyle multiple skleroz ( isimli ciddi bir nörodejeneratif hastalık ortaya çıkar.
Mikroglia
Mikroglialar, merkezi sinir sisteminin bağışıklık sistemi hücreleri olarak görev yaparlar. Beyni toksik maddelere karşı korur, nörogenezi (nöronların çoğalması) ve oligodendrositlerin çoğalmasını destekler. Ayrıca, yaşlanan nöronların ölümünü tetikler ve bu nöronların miyelin kılıfını hücre içine alır. Bu miyelinin tekrar kullanılmasını da sağlayarak, miyelin geri dönüşümü yapar.
Ependymal Hücreler
Ependymal hücreler, beyinde bulunan ve uzun, tüp şeklinde hücrelerdir. Bazı durumlarda, nöronları oluşturarak kök hücre görevi görürler. Buna ek olarak, kök hücrelerin ve nöronların aktivitesini desteklemek için çok sayıda büyüme faktörü salgılarlar. Akuaporin isimli su geçişini kontrol eden kanallar, beyindeki hücreler arasında sadece bu hücre sınıfında bulunur. Bu sayede beyin sıvısının su oranını kontrol eder. Beyin gelişimi sırasında ependymal hücrelerde hasar olursa, bebekler de hidrosefali (beyinde su toplanması) görülür.
Schwann Hücreleri
Çevresel sinir sisteminde sinir uzantılarının çevresinde bulunur ve miyelin kılıfı üretir. Ayrıca, hasarlı sinir uzantılarının onarılmasında da görev yapar. Oligodendrositlerin merkezi sinir sisteminde yerine getirdiği işlevleri, çevresel sinir sisteminde yapar.
Satellit Hücreleri
Bu hücre grubu hakkında bilinenler henüz kısıtlıdır. Nörotransmitterlerin oranını düzenlerek, çevresel sinir sistemindeki nöronların etrafındaki madde miktarını kontrol ettiği bilinmektedir.
Yukarıda anlatılan hücre tiplerinden herhangi birinde meydana gelen hasar, çeşitli nörodejeneratif hastalıkların ortaya çıkışını tetiklemektedir. Bu hücre tiplerin ve işlevlerinin yapılacak bilimsel çalışmalarla ayrıntılı şekilde ortaya koyulması, nörodejeneratif hastalıkların tanısı ve tedavisi için yol gösterici olacaktır.
Kaynakça:
1) https://www.myvmc.com/anatomy/central-nervous-system-cns/
2)https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165017310000524?via%3Dihub
3) https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00401-009-0624-y
4) https://www.nature.com/articles/nri.2017.125
Yazar: Ayça Olcay