İmpuls Nedir? İmpuls Oluşumu ve İletim

Nöronlar ışık, ses, koku gibi çeşitli uyaranlara tepki verecek şekilde özelleşmiştir. Nöron uyarıldığı zaman, hücrede elektriksel ve kimyasal değişiklikler olur. Bu değişikliklere impuls (uyartı) denir.

Bir sinir hücresinde impuls oluşumunu sağlayan en düşük uyarı şiddetine eşik şiddeti veya eşik değer denir. Eşik değerin altındaki uyarılara sinir hücresi cevap vermez. Eşik değerdeki veya üzerindeki uyarılara ise hep aynı şekilde ve aynı şiddette cevap verir. Buna ya hep ya hiç kuralı denir.

Sinir hücrelerinin uyarılma eşik değeri farklılık gösterir. Bu nedenle birçok sinir hücresinden oluşan bir sinir kordonu ya hep ya hiç kuralına uymaz. Düşük şiddetteki bir uyarı yalnızca eşik değeri düşük olan sinir hücrelerinde impuls oluşturur. Uyarı şiddeti artılırsa uyarılan sinir hücresi sayısı ve impuls sayısı artar. Sonuçta beyindeki duyu merkezlerine gelen impuls sayısı da artar. Bu da verilen tepkinin şiddetini belirler. Örneğin, yolda yürürken arkadaşınızın seslenmesine vereceğiniz tepki ile bir çığlık sesine vereceğiniz tepki farklıdır. Çünkü çığlık sesinde uyarılan sinir hücresi sayısının ve dolayısıyla impuls sayısının artması vereceğiniz tepkinin de artmasına neden olur. Ancak belli bir değerden sonra uyarı şiddeti artılırsa da tepki şiddeti değişmez.

İmpulsun akış yönü bir sinir hücresinde dendritten aksona doğrudur. Uyarılmamış bir sinir hücresinde hücre dışı pozitif(+), hücre içi negatif(-) yüklüdür. Sinir hücresinin bu konumuna polarizasyon (kutuplaşma) denir. Polarizasyonun nedeni sinir hücresinin yarı geçirgen hücre zarının farklı iyonlara karşı farklı geçirgenlikte olmasıdır. Bu durum iyonların hücre içinde ve hücre dışı sıvıda eşit olmayan bir şekilde dağılımına neden olur.

Sinir hücre zarında bulunan enzim (Na-K ATPaz), hücre içinde bulunan Na+ iyonlarını sürekli aktif taşıma ile hücre dışına pompalarken hücre dışındaki K+ iyonlarını hücre içine pompalar. Na-K ATPaz ile dışarı pompalanan Na+ iyonları, içeri pompalanan K+ iyonlarından fazladır. Ayrıca hücre içinde bol miktarda bulunan negatif yüklü protein anyonları büyük moleküller olduklarından zardan geçemezler ve hücre içindeki K+ iyonlarını kendilerine doğru çekerek hücre dışına çıkmasına engel olurlar. Bunun sonucunda sinir hücresinin pozitif yük kaybetmesine bağlı olarak zarın dış kısmı pozitif, iç kısmı negatif yüke sahip olur.

Sinir hücresinin uyarılması ile Na+ iyonları hücre içine girmeye başlar. Bu durum hücre içini pozitif (+), hücre dışını negatif (—) yapar ve kutuplaşma değişir. Dinlenme halindeki polarizasyon bozulduğundan bu olaya depolarizasyon denir.

İmpuls, sinir hücresinin aksonu boyunca ilerlerken her bölge bir önceki bölgeden gelen impuls ile uyarılır. Böylece bir sinir hücresi boyunca bilgi taşıma işi devam eder. Depolarizasyondan sonra Na’ un hücre içine akışı durdurulur. Hücre içinde fazla miktarda bulunan K’ iyonları hücre dışına akmaya başlar. Hücre içindeki (+) yükler azalınca, zarda bulunan Na-K ATPaz enzimi atif taşıma ile Na+ iyonlarının hücre dışına, K+ iyonlarını hücre içine pompalar. Bunun sonucunda hücre dışı tekrar pozitif (+), hücre içi negatif yüklü olur. Hücre zarının tekrar dinlenme halindeki durumuna geri dönmesi repolarizasyon olarak tanımlanır. Eğer sinir hücresi impuls geçtikten sonra repolarize olmadan tekrar uyarılırsa bu uyarıya cevap vermez.

İmpulsun sinir hücresinde iletilmesi için enerji gereklidir. Bu enerji solunum reaksiyonları ile sağlanır. Bu sırada glikoz ve oksijen harcanır, karbondioksit açığa çıkar. ATP tüketimi artar ve sıcaklık artışı gözlenir. Bunlar impulsun sinir hücresinden geçerken oluşturduğu kimyasal değişikliklerdir.

Miyelinli sinirlerin sadece ranvier boğumlarında kutuplaşma gerçekleşir. Ranvier boğumlarında miyelin bulunmadığından impuls iletimi bir boğumdan sonraki boğuma sıçrayarak ilerler. Bu nedenle miyelinli sinirlerde impuls iletimi 10 kat daha hızlıdır. Miyelinli sinirlerde impuls 120m/s hızla iletilirken miyelinsiz sinirlerde impuls iletimi 12m/s’dir.

İmpulsun akson boyunca iletim hızını, aksonun miyelinli olmasının yanı sıra akson çapı da etkiler. Akson çapı ne kadar büyükse iyon akımı o kadar fazla olacağından impuls hızı da artar.

İmpuls Bir Sinir Hücresinden Diğerine Nasıl Geçer?

Nöronlar arasındaki impuls iletimi bir nöronun akson ucundan diğer nöronun dendritine doğru olur. İki nöron ya da nöron ile hedef hücrenin karşılaştığı ve kimyasal iletimin kurulduğu bölgeye sinaps denir. Sinaps bölgesindeki iki hücre aralığı ise sinaps boşluğu olarak tanımlanır.

Aksonun sinaps boşluğunda sonlanan ucuna sinaptik yumru denir. Bu bölgelerde nörotransmitter maddeleri taşıyan ve sinaptik kesecik olarak tanımlanan çok sayıda küçük kesecikler bulunur. Nörotransmitterler asetilkolin, nöradrenalin, dopamin, serotonin, histamin gibi kimyasal maddelerdir.

İmpuls sinaptik yumruya ulaştığında buradaki sinaptik keseciklerden salgılanan nörotransmitter maddeler sinaps boşluğuna dökülür. Nörotransmitter maddeler, komşu hücre sinir hücresi ise bu hücrenin dendrit zarında bulunan reseptörlere bağlanarak impuls oluşumunu başlatır. Eğer komşu hücre hedef organa ait bir hücre ise tepki oluşur.

İmpulsun sinapstan geçişi kimyasal yolla olduğundan aksondan geçişinden daha yavaştır. Sinapslar impulsların ilk değerlendirme ve kontrol yerleridir. Sinapsa ulaşan her impuls diğer sinir hücresine geçemez. Değişik sinapslarda değişik boyutlarda direnç görülür. Buna sinaptik direnç denir. Bu olay, sinir sistemi içinde impulsun hangi yönde taşınacağını belirler.

Böylece organizma gereksiz şekilde uyarılmamış olur. Örneğin, parmağımıza iğne battığında sadece kolumuzu hareket ettiren kaslar uyarılır ve elimizi çekeriz. Tüm vücut bu olaya tepki vermez. Sinaptik direncin gücü sinir impulslarıyla ayarlanır. Bir impuls, diğer impulsun etkisini yok ediyorsa engelleme, gücünü artırıyorsa kolaylaştırma denir. Bu iki işlem vücudun çalışmasını ayarlayan önemli bir özelliktir. Örneğin, bir kasın kasılması kolaylaştırma ile gerçekleşirken, gevşemesi impulsun yok edilmesiyle yani engelleme ile olur. Engelleme olayında bazı nörotransmitter maddeler diğer sinir hücresinin zarında polarizasyonu artırarak impulsun sinir hücresine geçişini engeller. Engelleme ve kolaylaştırma sadece sinapslarda görülür. Bunlar aynı zamanda insanın zeka, bellek ve öğrenme mekanizmalarının temelini oluşturur.

Sinapslardaki nörotransmitter maddeler işlevleri bittiğinde enzimlerle parçalanarak etkisiz hale getirilir. Gerektiğinde yeniden sentezlenir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.