SinirBilim 2.BÖLÜM – Nöron ve Gliya

15 Eyl SinirBilim 2.BÖLÜM – Nöron ve Gliya

Beyin modern bilimin karşılaştığı en karmaşık yapı olmakla beraber, beynin fonksiyonunu incelemek için kullanılan yöntem ile böbreğin fonksiyonu incelemek için kullanılan yöntem aynıdır: en küçük fonksiyonel birimi, yani hücreyi incelemek. Bu yazıda sinir sisteminde bulunan iki çeşit hücreyi inceleyeceğiz: nöron ve gliya.

Nöron yapısını incelemeye çalışan ilk sinirbilimcilerin karşılaştıkları en büyük zorluk nöronların gözle görülemeyecek kadar ufak olmalarıydı. Genel olarak nöronlar 0.01-0.05 mm çapındadır. Bu da bir kurşun kalem ucundan 40-200 kat daha ince demektir yani gözle görülmesi mümkün değil. Bu yüzden hücresel sinirbilimi çalışmaları gerekli mikroskopların bulunmasına kadar, yani yaklaşık 17.yy. sonlarına kadar, gerçekleştirilemedi.

Mikroskobun bulunması da aslında bütün sorunları ortadan kaldırmadı çünkü mikroskopta inceleme yapabilmek için beyni yaklaşık 1mm kalınlığındaki parçalar halinde kesmek gerekir. Yani bir puding düşünün ve bunu 1mm kalınlıktaki parçalara bölmeye çalışın. Evet pek mümkün gözükmüyor o yüzden beyin çalışmaları beyin dokusuna zarar vermeden beyni donduracak bir yöntem bulunana kadar beklemek zorunda kaldı. Sinirbilimdeki bu ilerlemeler histoloji yani doku bilimini ortaya çıkardı.

En sonunda beyni dondurup küçük parçalar şeklinde kestik ve mikroskobun altına koyduk fakat önümüzde krem rengi, düz bir yapı var yani bir hücreyi diğerinden ayırmak pek mümkün gözükmüyor. İşte nörohistolojideki son kırılma noktası hücre boyama yönteminin bulunmasıdır. Bu yöntemle beyin dokusundaki hücrelerin belli bölümleri renklendirilebilir. Bu boyama yöntemlerinden ilki, ki bugün de hala kullanılıyor, Alman nörolog Franz Nissl tarafından 19yy sonlarına doğru bulunmuştur.

Şekil 1 – Nissl boyama yöntemi ile boyanmış hücre

Yukarıdaki şekilde Nissl yöntemiyle boyanmış beyin hücresi görülüyor burada koyu renkli kısımlar Nissl cisimciği olarak adlandırılıyor. Nissl boyama yönteminin en önemli özelliği beyindeki farklı nöron dizilimlerini ayırma imkanı sağlamasıdır. Diğer bir faydası da nöron ve gliyayı birbirinden ayırmasıdır.

1873’de İtalyan histolog Camillo Golgi’nin bulduğu boyama yöntemi diğer bir hücre boyama yöntemidir ve Nissl boyama yöntemi ile ortaya çıkarılan kısımların aslında sadece nöronun çekirdeği olduğunu ve nöronların sadece belli bir bölümünü oluşturduğunu gösterir. Şekil.2’de Golgi boyama yöntemi kullanılarak boyanmış bir hücre yapısı gözüküyor. Bu resimlerde nöronun en az iki ayrı parçadan oluştuğu açıkça seçilebiliyor: bir merkez bölge ve bu bölgeden etrafa dağılan dallar (nörit).

Hücre çekirdeğini de içinde barındıran bu merkez bölge soma yada hücre gövdesi olarak bilinir. Bu merkezden yayılan uzantılar da neurite/nörit yada sinir hücresi uzantısı olarak bilinir ve iki türe ayrılır: akson ve dentrit.

Şekil 2 – Golgi boyama yöntemi ile boyanmış hücreler

Yazı dizisinin ilk bölümünde de kısaca değindiğimiz gibi genellikle her bir nöronda bir tane akson bulunur, çapı akson boyunca değişmez ve boyu 1 metreyi bile geçebilir ve nörondan bilgi taşımaya yarar. Dentritlerin uzunlukları ise genelde 2 mm’nin altındadır ve nörona gelen bilgiyi alırlar.

NÖRONUN İÇ YAPISI

Şekil.3’de tipik bir nöron ağı görüyoruz. Daha önce bahsettiğimiz gibi nöron birkaç parçadan oluşur. Burada her bir parçayı tek tek inceleyeceğiz. İlk olarak soma ile başlayalım.

Şekil 3 – Nöron Yapısı

Soma

Soma nöronun ortasındaki kabaca yuvarlak olan kısımdır ve normal bir canlı hücresinin barındırdığı organelleri barındırır. Somanın ortasında 5-10 um çapında hücre çekirdeği bulunur. Hücre çekirdeğinin içinde bireyin genetik bilgisini (DNA) taşıyan kromozomlar bulunur. Somanın içinde bulunan bir diğer madde de protein sentezi işlevini yürüten ribozomdur. Bunlar dışında ayrıca endoplazmik retikulum ve golgi aygıtı bulunur ve görevleri normal bir hücredeki görevleri ile yaklaşık olarak aynıdır.

Somanın iç kısmı dış kısımdan nöral zar ile ayrılır. Bu zar yaklaşık 5nm kalınlığındadır, birçok protein barındırır ve hücrenin işlemesi için çok önemlidir. Buraya kadar kapsadığımız kısımlar bütün hücrelerde bulunur. Şimdi ise sinir hücresini diğer hücrelerden ayıran noktaya geldik: akson.

Akson

Akson sinir sistemi içerisinde bilgi taşımak için özelleşmiş bir yapıdır. Akson, akson tepeciği adı verilen hafif kalın bir yapı ile somadan çıkar (Şekil.3). Aksonda somadan ayrı olarak ribozom bulunmaz ve akson zarı ile soma zarı birbirinden farklıdır. bu yapısal farklılık işlevsel farklılığı da beraberinde getirir. Aksonların uzunlukları 1 mm den 1 metreye kadar değişiklik gösterir ve kalınlıkları da 1-25 mm arasında değişebilir. Aksonun kalın olması gönderilen verinin daha hızlı gitmesi anlamına gelir. Aksonun bittiği noktaya akson terminali denir. Akson terminali aksonun diğer nöronla temasa geçtiği noktadır. Bu temas noktasına sinaps denir, sinaps da zaten Yunanca “”birbirine bağlamak” anlamına gelir.

Sinaps

Şekil 4 – Sinaps

Şekil.4’de de gördüğümüz gibi sinaps iki bölgeden oluşur. İlk bölge akson terminalde bulunan presinaptik bölgedir yani sinaps öncesi bölge, diğeri de postsinaptik bölgedir yani sinaps sonrası bölge ve bağlantının kurulduğu nöronun dentritinde veya somasında bulunur. Bu iki bölge arasındaki boşluğa sinaptik boşluk denir ve iki bölge arasındaki bilgi transferine de sinaptik iletim denir. Akson terminal kısmında ayrıca sinaptik kesecikler bulunur. Bunların ne işe yaradıkları ve sinapslarda bilgi akışının nasıl sağlandığı ileriki bölümlerde daha detaylı şekilde ele alınacaktır.

Dentrit

Sinirsel iletişimdeki diğer bir önemli parçada dentritlerdir. Dentrit somadan etrafa yayılan dallardır zaten dentrit Yunanca “ağaç” demektir. İşlevi zaten aşikar, aksonlardan gelen bilgiyi somaya iletmek.

NÖRONLARIN SINIFLANDIRILMASI

Beyindeki yaklaşık yüz milyar nöronun beynin çalışmasını nasıl etkilediğini ayrı ayrı incelemek tabii ki mümkün değildir, en azından şimdiki teknoloji ile. Fakat yine de nöronları fonksiyonlarına göre sınıflandırabilir ve işimizi bir hayli basitleştirebiliriz. Bunun için sinirbilimciler belli başlı sınıflandırma yöntemleri geliştirmişlerdir, burada birkaçına değinelim.

Nöronlar bağlantı sayılarının toplamına (dentritler ve aksonlar) göre sınıflandırılabilirler. Sadece tek bir bağlantısı olan nöronlara tek uzantılı/unipolar nöron, iki bağlantısı olan nöronlara iki uzantılı/bipolar nöronlar ve ikiden fazla bağlantısı olan nöronlara da çok bağlantılı/multipolar nöronlar denir.

Bir diğer sınıflandırma yöntemi de fonksiyonlarına göre sınıflandırmadır. Nöronlar fonksiyonlarına göre üçe ayrılır: duyu nöronları vücuttan (retina, deri vs.) bilgi alır, motor nöronlar kaslara ve bezlere sinyal götürür ve ara nöronlar diğer nöronlar arasındaki bağlantıyı sağlar. Nöronlar ayrıca uzunluklarına ve kullandıkları nörotransmiterlere göre de sınıflandırılabilirler.

GLİYA

Nöronlar beyindeki sinir hücrelerinin %10unu oluştururlar geri kalan %90ı gliyalar oluşturur. Gliya, aynı zamanda nörogliyal hücre olarak da bilinir, gliya ile sinir hücresi arasındaki en önemli fark şudur: gliyalar sinaptik etkileşime doğrudan müdahalede bulunmazlar yani sinir hücreleri gibi sinaptik etkileşime girme becerileri yoktur, bunun yerine sinir hücrelerinin girdiği sinaptik etkileşimi desteklerler.

Gliya Yunanca “yapıştırıcı” kelimesinden gelmektedir. Bu ismin kullanılmasının sebebi 19.yy.daki bilim insanlarının gliyaların nöronları birbirlerine yapıştırmak için var olduklarını düşünmeleridir. Bugün gliyanın sadece nöronlar arası boşlukları doldurmanın yanında sinir hücrelerinin iyon seviyesini korumak, nöron sinyalinin düzgün yayılmasını sağlamak, akson terminali tarafından salınan nörotransmiterlerin geri toplanmasını kontrol etmek, sinirsel hasarları iyileştirmek gibi birçok başka özelliği keşfedilmiş ise de gliya ismi hala kullanılmaya devam edilmektedir.

Yetişkin bir merkezi sinir sisteminde üç çeşit gliya hücresi bulunur: astrositler (astrocytes), oligodendrositler (oligodendrocytes) ve mikrogliyal hücreler. Beyinde en çok bulunan gliya astrosittir ve nöronlar arasındaki boşluğu doldurur. Nöronlar ile astrosit arasındaki boşluk yaklaşık 20 nmdir. Astrositlerin bilinen görevi sinirsel iletişim için uygun kimyasal ortamı hazırlamak/düzenlemektir. Oligodendrositler aksonların etrafında bulunan miyelin kılıfı yapmakla görevlidirler. Miyelin kılıf ileride de göreceğimiz gibi sinyalin akson boyunca devam etmesini sağlar aynı zamanda sinyalin hızı ile de bağlantısı vardır. Mikrogliyalar ise ölmüş yada dejenere olmuş nöron yada gliyaları temizler.

Son Söz

 Bu kısımda beynin en küçük yapısı olan nöronlar hakkında bilgi edinmiş olduk. Bundan sonraki kısımda nöronların birbirleriyle nasıl iletişime geçtiklerine bakacağız.