Miyelinli ve Miyelinsiz Sinir Lifleri

Açılış

Bir aksonu enine değil, boyuna kestiğini düşün. Kılıf boyunca ilerliyorsun: sarılı bir bölüm, sonra kılıfın tamamen bittiği kısa ve çıplak bir aralık, sonra yine sarılı bir bölüm, yine çıplak bir aralık. Bu düzenle akson boyunca binlerce kez karşılaşıyorsun.

İlk tepki hep aynı olur: bu bir kusur. Yalıtım yapıyorsan tam yaparsın; arada açık bırakılan yerler işi baltalar.

Oysa o boşluklar bir eksiklik değil. Kılıf onlar olmadan hiçbir işe yaramaz — sinyal kılıfın bittiği yerlerde yeniden kuruluyor. Yani hızın sebebi kılıfın kendisi kadar, kılıfın BİTTİĞİ yerler.

Bu ders K3 katmanında. Sonunda "miyelin iletiyi hızlandırır" cümlesini bırakıp yerine mekanizmayı koyacağız — ve iki ayrı hız kaldıracının neden birlikte değil, birbirinin yerine kullanıldığını göreceğiz.

Bu derste ne olacak

Önce sinyalin sarılmamış bir aksonda nasıl ilerlediğini kuracağız, çünkü kılıfın ne kazandırdığı ancak buna göre ölçülür. Sonra kılıfın işini tek cümleye indireceğiz. Ardından kesintisiz bir kılıfın neden çalışmayacağını çıkaracağız — dersin dönüm noktası orası. Sonra hızın ikinci kaldıracına, çapa bakıp ikisi arasındaki takası kuracağız. Ardından hangi aksonun sarıldığını bir kurala bağlayacağız, sarılmayanların nasıl korunduğunu göreceğiz. Son olarak ikisini kesitte ayırmayı ve kılıf hasarının neden akson hasarına benzemediğini ele alacağız.

Sıfır noktası

Ve Ders 03-55'ten aksonun üç koşulunu hatırla: çapı düzenli olmalı, dallanma sinyali zayıflatmamalı, yalıtılmalı. Üçüncüsünü o derste ertelemiştik; şimdi onu açıyoruz.

Mekanizma

Sarılmamış aksonda sinyal nasıl ilerliyor

Aksondaki sinyal bir suyun boruda akması gibi değil. Zarın kendi üzerinde kurulan bir olay ve ilerlemesinin tek yolu komşu noktada yeniden kurulması.

Yani sinyal taşınmıyor, sırayla yeniden üretiliyor. Her noktada aynı iş baştan yapılıyor.

Bunun iki sonucu var ve ikisi de ağır:

1. Yavaş. Her noktada yeniden kurulmak zaman alıyor ve bu gecikme akson boyunca binlerce kez toplanıyor.

2. Pahalı. Sinyalin geçtiği her nokta, sonrasında eski hâline döndürülmek zorunda. Sinyal ne kadar çok yerde kurulduysa, sonrasında o kadar çok yerde toparlanacak.

Öyleyse iyileştirme iki yerden gelebilir: ya her adım hızlansın, ya adım sayısı azalsın.

Miyelin ikincisini yapıyor.

Kılıfın işi tek cümlede

Sinyal bir noktada kurulduğunda, çevresine doğru bir akım yayılıyor. Bu akımın bir kısmı ileri gidiyor, bir kısmı ise zardan yanlara sızıyor.

Sızan kısım kayıp. Ne kadar çok sızarsa, ileri giden o kadar az yol alıyor ve sinyalin yeniden kurulması gereken nokta o kadar yakında oluyor.

Kılıf tam olarak bunu engelliyor:

MİYELİN SİNYALİ TAŞIMAZ — SİNYALİN YANLARA KAÇMASINI ENGELLER. KAÇAK AZALINCA AKIM DAHA UZAĞA ULAŞIR.

Ve daha uzağa ulaşan akım, sinyalin daha seyrek yeniden kurulması demek. Kazanç buradan geliyor.

Neden yağ ağırlıklı bir yapı? Sinyalin yürüdüğü ortam sulu bir ortam; kaçağı kesecek şey de suyu geçirmeyen bir malzeme olmalı. Yağın seçilmesi bir tercih değil, işin gereği — ve aynı özellik, birazdan göreceğimiz gibi, onu kesitte görünmez yapan şeyin de sebebi (Ders 03-05).

Dönüm noktası: kesintisiz kılıf neden çalışmaz

Şimdi açılıştaki soruya dönüyoruz. Madem kaçağı azaltmak iyi, kılıf neden baştan sona sürekli değil?

Cevap iki cümlenin çarpışmasında.

Birinci cümle: Sinyal ilerlemek için komşu noktada yeniden kurulmak zorunda.

İkinci cümle: Yeniden kurulmanın olabilmesi için o noktada zarın dış ortamla alışveriş yapabilmesi gerekiyor.

Kesintisiz bir kılıf ikinci cümleyi imkânsız hâle getirir. Baştan sona sarılmış bir aksonda sinyali yenileyecek tek bir açık nokta kalmaz; ilk kurulan sinyal yol boyunca zayıflar ve sönerek biter.

Öyleyse:

KILIF, SİNYALİN YENİLENEBİLECEĞİ YERLERİ AÇIK BIRAKMAK ZORUNDA. DÜĞÜMLER KILIFTAKİ HATA DEĞİL, KILIFIN ÇALIŞMA KOŞULUDUR.

Bu, kursta defalarca gördüğümüz örüntünün bir örneği daha (Ders 03-13, 03-43, 03-55): bir kısıt, çözümün kendisi olabiliyor. Sinaptik aralık gibi, Ranvier düğümü de "aşılması gereken bir eksiklik" değil.

Sonuç bir yer değiştirme: sinyal artık her noktada değil, yalnız düğümlerde kuruluyor ve düğümden düğüme atlıyor. İki kazanç birden geliyor:

• Hız — adım sayısı azaldı, aradaki mesafe kaçaksız geçiliyor.
• Ucuzluk — sinyal yalnız düğümlerde kurulduğu için, sonrasında yalnız düğümler toparlanıyor. Aksonun sarılı bölümleri hiç yorulmuyor.

Bir yalıtım çözümünün aynı anda hem hızı artırıp hem maliyeti düşürmesi kolay değil; miyelin bunu tek bir yapısal numarayla yapıyor.

Kaynağın bunu K3'e koyması yerinde: K2 düzeyinde "sarılı lif hızlıdır" cümlesi yeterken, K3'te lif tipini kesitte tanımak ve klinik tablolarla eşleştirmek gerekiyor — ikisi de mekanizmayı bilmeden yapılamaz.

Hızın ikinci kaldıracı: çap

Miyelin tek yol değil. İkinci bir kaldıraç var ve o kılıftan bağımsız çalışıyor.

Kalın bir aksonun içi, sinyalin yaydığı akıma daha az direnç gösteriyor. Az direnç, akımın daha uzağa yayılması demek — yani kalın akson, sarılmasa bile ince olandan hızlı.

Öyleyse elimizde aynı sonuca çıkan iki yol var: kalınlaştırmak ya da sarmak.

Ve iki kaldıraç aynı ölçüde verimli değil. Çapla ciddi bir hız kazanmak için lifin çok kalınlaşması gerekiyor; miyelin ise çok daha ince bir lifle benzer bir hız veriyor.

MİYELİN, HIZI YER MALİYETİ ÖDEMEDEN SATIN ALMANIN YOLUDUR.

Bu, Ders 03-56'da merkezdeki glia düzenini türettiğimiz kısıtın aynısı: yer pahalı. Binlerce lifin yan yana geçmesi gereken bir yolda, her lifi kalınlaştırmak mümkün değil. Sarmak mümkün.

İkisi birbirini dışlamıyor da: en hızlı lifler hem kalın hem kalın kılıflı. Kaba bir kural olarak lif kalınlaştıkça kılıfı da kalınlaşıyor ve düğümler arası mesafe uzuyor — üç değişken aynı yöne gidiyor.

Hangi akson sarılır

Şimdi Ders 03-57'de açık bıraktığımız soruya geliyoruz: aynı hücre bazı aksonları sarıyor, bazılarını yalnız taşıyor. Hangisi hangisi?

Kural maliyet hesabından çıkıyor. Yalıtım pahalı; öyleyse yalnız hızın işe yaradığı yerde ödenmeli.

Peki hız nerede işe yarar? Bilginin geç gelmesinin bir bedeli olduğu yerde:

• Bir uzvun nerede olduğu bilgisi geç gelirse, denge ve hareket bozulur.
• Bir kas komutu geç varırsa, hareket geç başlar.
• Ani ve keskin bir uyarıya karşı çekilme geç kalırsa, zarar büyür.

Bunların lifleri kalın ve kalın kılıflıdır.

Şimdi tersini sor. Sürekli ve donuk bir rahatsızlığın bir saniye erken bildirilmesi ne kazandırır? İç organların durumuna ilişkin bilgi bir saniye erken gelirse ne değişir?

Neredeyse hiçbir şey.

ACELESİ OLAN BİLGİ SARILIR; ACELESİ OLMAYAN SARILMAZ — VE ÇOĞU BİLGİNİN ACELESİ YOKTUR.

Son yarım cümle önemli: sayıca çoğunluk miyelinsiz liflerdedir. Sarılmamak istisna değil, olağan durumdur.

Bu yüzden lifler geleneksel olarak kalınlık ve hız sırasına göre sınıflandırılır ve sınıflandırmanın birden çok geleneği vardır — bir gelenek harflerle, bir başkası Romen rakamlarıyla adlandırır. İki listeyi ezberlemeden önce şunu elde tut: her iki listede de en alttaki grup miyelinsizdir ve her ikisinde de sıralamayı belirleyen şey kalınlık ile hızın birlikte gitmesidir. Ders 00-19'da kurduğumuz kural burada da geçerli — hangi listeyi kullandığını söylemeden lif tipi adı vermek, yarım bilgi vermektir.

Sarılmayan lif başıboş değil

Miyelinsiz olmak, korumasız olmak demek değil.

Ders 03-57'de görmüştük: bir Schwann hücresi, yüzeyindeki oluklara birkaç ince aksonu birden alıyor — sarmadan, yalnız taşıyarak. Böylece akson hem destekleniyor hem komşusundan ayrılıyor.

Yani sarılmamış aksonlar için de bir hücre çalışıyor; yalnız çıktı farklı: kalın bir kılıf değil, bir yatak.

Öyleyse Ders 03-57'nin cümlesi tamamlanıyor:

HER AKSON YALITIMA DEĞMEZ, AMA HER AKSONUN BİR HÜCREYE İHTİYACI VAR — FARK KORUNMAK İLE YALITILMAK ARASINDA.

Kesitte ayırmak

Ders 03-57'de kılıfın rutin hazırlamada çözündüğünü ve miyelinli lifin ortasında nokta bulunan boş bir halka gibi göründüğünü kurmuştuk. Şimdi bunu bir tanıma yöntemine çevirelim.

Miyelinli lif: Enine kesitte halka net; halkanın kalınlığı ile ortadaki noktanın kalınlığı birlikte değişir. Boyuna kesitte kılıfın kesildiği düğümler yakalanabilir.

Miyelinsiz lif: Ortada halka yok. Çoğu zaman ışık mikroskobunda tek tek ayırt edilemez; görülen şey lifin kendisi değil, onları taşıyan hücrenin çekirdeğidir.

Buradan pratik bir uyarı çıkıyor: bir kesitte miyelinsiz lif görmemek, orada miyelinsiz lif olmadığı anlamına gelmez. Sayıca çoğunlukta olan grup, görüntüde en az yer kaplayan gruptur.

Kılıfı gerçekten görmek istiyorsan yağı çözmeyen ya da yağı boyayan bir hazırlama gerekir. Ders 03-06'da kurmuştuk: hazırlama yöntemi ne göreceğini belirler. Miyelin bu kuralın en açık örneklerinden biri — aynı doku, iki yöntemle iki farklı manzara verir.

Kılıfın hasarı, aksonun hasarı değildir

Kapanışta bir klinik köprü, çünkü bu dersin mekanizması olmadan kurulamaz.

Akson sağlam kalıp yalnız kılıf zarar görürse ne olur?

Mekanizmadan çıkarabiliriz. Kılıf gidince kaçak geri gelir; akım eskisi kadar uzağa yayılamaz. Sinyalin atlayarak gittiği mesafe kısalır, hatta bazı yerlerde sinyal bir sonraki düğümü hiç uyandıramaz.

Sonuç iki türlü görünür: ileti ya yavaşlar ya da tamamen durur. Ve dikkat et — aksonun kendisine hiç dokunulmamıştır.

BİR SİNİRİN İŞLEVİNİ KAYBETMESİ İÇİN AKSONUN KOPMASI GEREKMEZ; KILIFIN BOZULMASI YETER.

Bu, Ders 03-57'nin tezinin ikinci kanıtı: bir sinirin iyi çalışıp çalışmadığını belirleyen şey yalnız nöron değil, çevresindeki hücrelerdir.

Bir dürüstlük notu (Ders 00-16, 00-22): kılıfın bozulduğu tablolar farklı sebeplerden doğar, farklı seyreder ve burada anlatılan yalnız yapısal çerçevedir. Tanı, ayırıcı tanı ve tedavi bu dersin konusu değildir.

Kendin dene

Toparlayalım

• Sinyal akson boyunca taşınmaz, komşu noktada YENİDEN KURULARAK ilerler; bu hem yavaş hem pahalıdır.
• İyileştirme ya adımı hızlandırmaktan ya adım sayısını azaltmaktan gelir — miyelin ikincisini yapar.
• MİYELİN SİNYALİ TAŞIMAZ, SİNYALİN YANLARA KAÇMASINI ENGELLER; kaçak azalınca akım daha uzağa ulaşır.
• Kılıfın yağ ağırlıklı olması tercih değil gerektir: sulu ortamda kaçağı ancak suyu geçirmeyen bir malzeme keser — ve aynı özellik onu kesitte görünmez yapar (Ders 03-05).
• Sinyalin yenilenebilmesi için zarın dış ortamla alışveriş yapabildiği açık noktalar gerekir.
• KILIF, SİNYALİN YENİLENEBİLECEĞİ YERLERİ AÇIK BIRAKMAK ZORUNDA — DÜĞÜMLER KUSUR DEĞİL, ÇALIŞMA KOŞULUDUR.
• Kısıtın çözümün kendisi olması: sinaptik aralıkla aynı örüntü (Ders 03-55).
• Atlamalı düzen iki kazanç verir: hız artar, maliyet düşer — çünkü yalnız düğümler yorulur.
• İkinci kaldıraç çaptır: kalın aksonun iç direnci düşüktür, akım daha uzağa yayılır.
• MİYELİN, HIZI YER MALİYETİ ÖDEMEDEN SATIN ALMANIN YOLUDUR (Ders 03-56'nın "yer pahalı" kısıtı).
• En hızlı lifler hem kalın hem kalın kılıflıdır; kalınlık, kılıf kalınlığı ve düğümler arası mesafe birlikte artar.
• ACELESİ OLAN BİLGİ SARILIR; ACELESİ OLMAYAN SARILMAZ — ve sayıca çoğunluk miyelinsiz liflerdedir.
• Lif sınıflandırmasının birden çok geleneği vardır; hangisinin kullanıldığı söylenmeden verilen lif tipi adı yarım bilgidir (Ders 00-19).
• Miyelinsiz aksonlar da bir hücrenin oluklarında taşınır: HER AKSON YALITIMA DEĞMEZ, AMA HER AKSONUN BİR HÜCREYE İHTİYACI VAR.
• Kesitte miyelinli lif ortasında nokta bulunan halkadır; miyelinsiz lifler ışık mikroskobunda çoğu zaman ayırt edilemez.
• Miyelinsiz lif görmemek, orada olmadığı anlamına gelmez — hazırlama yöntemi ne göreceğini belirler (Ders 03-06).
• BİR SİNİRİN İŞLEVİNİ KAYBETMESİ İÇİN AKSONUN KOPMASI GEREKMEZ; KILIFIN BOZULMASI YETER.
• Kılıfın bozulduğu tablolarda anlatılan yapısal çerçevedir; tanı ve tedavi bu dersin konusu değildir (Ders 00-16, 00-22).

Bir sonraki derste tek bir liften çıkıp sinirin kendisine bakıyoruz. Binlerce lif bir arada nasıl tutuluyor, aralarındaki bağ dokusu kaç katman hâlinde düzenlenmiş ve bu düzen bir siniri neden çekmeye dayanıklı kılıyor? Periferik sinir histolojisi.