Nöron ve sinaps

Bir an

Perşembe öğleden sonra, saat ikiyi biraz geçiyor. Berk alt çenesindeki azı dişine dolgu yaptırıp yurda dönmüş. İğne yapılalı bir buçuk saat olmuş; alt dudağının sol yarısı hâlâ kendisine ait değil gibi. Dudağını çimdikliyor; deri kızarıyor, ama acımıyor.

Oda arkadaşı Emre ders notlarından başını kaldırıyor. "Hâlâ mı? Sinirini öldürdüler mi yoksa? Kanal tedavisinde siniri alıyorlar diye duymuştum."

Diş hekimi çıkarken "Birkaç saat sürer, geçene kadar sıcak bir şey içme" demişti. Ama soru Berk'in aklına takılıyor: sinir yerindeyse neden haber vermiyor? Akşam sinyalin nasıl taşındığını okumaya başlıyor ve okudukça başka bir soruya varıyor: insanlar "beyindeki kimyasal dengesizlik" dediğinde, konuştukları şey bu taşıma sisteminin hangi parçası?

Soru

Bir sinir hücresi sinyali nasıl üretip bir sonraki hücreye iletir, lokal anestezik bu zincirin hangi halkasını geçici olarak keser ve "kimyasal dengesizlik" anlatımı bu bilginin neresinde duruyor?

Nasıl işler

Bağışıklık yaşlanması dersinde, hücrelerin yıllar içinde nasıl daha yavaş ve daha az isabetli yanıt verdiğini konuştuk. Sinir sisteminin hücreleri ise saldırgan yakalamaz; haberi hızla ve doğru adrese taşır.

Nöronun zarı küçük bir pil gibidir. Elektrolitler dersinde tanıdığın sodyum dışarıda, potasyum içeride yoğundur ve bu farkı ATP harcayan bir pompa korur. Dinlenen hücrenin içi dışına göre yaklaşık eksi 70 milivolttadır.

Bu olayın en önemli özelliği "hep ya da hiç" (all-or-none) doğasıdır. Gelen uyarı eşiğin altında kalırsa hiçbir şey olmaz. Eşik aşılınca tam boy sinyal doğar; daha güçlü uyarı onu büyütmez. Beyin hafif dokunmayla sert çimdiği sinyalin boyundan değil, sıklığından ve kaç lifin birden ateşlendiğinden ayırır. Bir aksiyon potansiyelinden hemen sonra zar kısa bir süre yeni bir sinyale kapalı kalır; bu yüzden haber tek yönde akar.

Bazı aksonların çevresi miyelin denen yağlı bir kılıfla sarılıdır. Kılıf, aralıklarla kesilir; bu kısa çıplak bölgelere Ranvier düğümleri denir. Sodyum kanalları bu düğümlerde yoğunlaşmıştır, kılıfın altında ise yok denecek kadar azdır. Sinyal düğümden düğüme sıçrar; miyelinsiz aksonda ise zar boyunca adım adım yürür ve çok daha yavaştır.

Akson ucuna ulaşan sinyalin önünde bir boşluk vardır, çünkü iki nöron birbirine değmez.

Aksiyon potansiyeli akson ucuna varınca kesecikler nörotransmitteri yarığa döker; madde milyonda bir saniyeler içinde karşıya ulaşıp reseptöre bağlanır. Reseptörün türüne göre karşıdaki hücre ya eşiğe biraz yaklaşır ya da eşikten biraz uzaklaşır. Sonra madde geri toplanır ya da yıkılır.

Tek bir sinaps karar vermez. Alıcı nöron, binlerce sinapstan gelen "ateşle" ve "bekle" mesajlarını toplar; toplam eşiği aşarsa kendi aksiyon potansiyelini üretir. Merkezi sinir sisteminde "ateşle" diyen başlıca uyarıcı haberci glutamattır; beyindeki başlıca baskılayıcı haberci ise GABA'dır (gama-aminobütirik asit). Sağlıklı işleyiş bu ikisinin sürekli ayarlanmasına dayanır. Adını daha çok duyduğun serotonin ve dopamin bu ailenin yalnızca bir kısmıdır.

Şimdi Berk'in dudağına dönelim. Lokal anestezik, sinirin çevresine bırakılan ve sodyum kanallarını geçici olarak tıkayan bir ilaç grubudur. Kanallar açılamayınca aksiyon potansiyeli doğamaz. Sinir ölmez; yalnız konuşamaz. İlaç dokudan uzaklaştıkça kanallar yeniden çalışmaya başlar ve his geri gelir. Lifler aynı anda susmaz da. İnce ağrı ve sıcaklık lifleri önce, kalın dokunma ve hareket lifleri daha geç etkilenir. Berk'in koltukta ağrı duymadan basıncı hissetmesi bundandır. Dişin ve dudağın haberini aynı sinir dalı taşıdığı için dudak da dişle birlikte susar.

Kanıt

Yaygın yanılgılar

Sayılarla

Dinlenen sinir hücresinin içi yaklaşık eksi 70 milivolttadır. Sinyalden sonra zar 1 ile 2 milisaniye yeni sinyale kapalıdır. Sinir lifleri tipine göre saniyede 120 metreye kadar iletir; miyelin bu hızı miyelinsiz liflere göre yaklaşık 50 kat artırır. Hesaplarsan, saniyede 120 metreyle giden sinyal bir metreyi yaklaşık 8 milisaniyede alır. Elli kat yavaş bir lifte aynı yol yaklaşık 0,4 saniye sürer.

Sinaptik yarık 50 nanometreden, yani milimetrenin yirmi binde birinden dar. Beyinde ortalama 86 milyar nöron var.

Anestezi tarafında Garisto ve arkadaşları on bir yıla yakın sürede ABD'de 248 uzun süren his bozukluğu bildirimi saydı; yüzde 94,5'i alt çene bloğuyla ilişkiliydi. Bildirim verisi gerçek sıklığı eksik sayar, ama tablo nadir bir olayı gösteriyor.

Cipriani'nin meta-analizi 116.477 katılımcılı 522 denemeyi birleştirdi; kanıtın kesinliği orta ile çok düşük arasındaydı. Henssler'in hesabına göre ilacı bırakanların yaklaşık yüzde 15'inde bırakma belirtisi görülüyor.

Herkes için aynı mı?

Değil. Çocuklarda uyuşmuş dudak ayrı bir risk taşır: hissetmedikleri dudağı ya da yanağı çiğneyip yaralayabilirler; bu yüzden uyuşma geçene kadar çocuğun yakından izlenmesi gerekir. Gebeliğini randevuda söylemelisin; anestezi kararı bunu bilerek verilir. Diyabet yıllar içinde çevresel sinirlere zarar verebilir; hekimler bunu sinir iletim hızını ölçen testlerle izler ve böyle birindeki karıncalanma, koltuktaki geçici uyuşmadan farklı bir anlam taşır. Daha önce anesteziğe tepki göstermiş biri bunu her işlemden önce söylemelidir. Antidepresan bırakma belirtileri de herkeste aynı sıklıkta görülmüyor; Henssler ilaçlar arasında fark buldu; katılımcıların yüzde 72'si kadındı. Bir sorunu diş hekimine hızla gösterebilmek de bölgeye ve gelire göre değişir.

Ne zaman hekime?

Uyuşmanın beklenen süresini işlemi yapan diş hekimi söyler; Ghafoor ve arkadaşlarının derlemesi bunun dışına çıkan işaretleri sıralıyor. Hissizlik ertesi gün de sürüyorsa, yerini karıncalanmaya, yanmaya ya da dokunmayla tetiklenen bir ağrıya bıraktıysa, diş hekimini arayıp durumu kaydettir; sinirin toparlanması aylar sürebilir. Yüzünün bir yarısında güçsüzlük, göz kapağını tam kapatamama, ağız kenarında düşme ya da çift görme, bulanık görme gibi bir değişiklik fark edersen o gün içinde bir hekim görsün. İğneden sonraki dakikalarda kulak çınlaması, sersemlik ya da kaslarda seğirme başlarsa ilaç kana fazla geçmiş olabilir; diş hekimine hemen söyle. Yüzde ve dudakta hızla büyüyen şişlik, yaygın kaşıntılı döküntü ya da soluk alıp vermekte zorlanma alerjik bir tepkinin işareti olabilir; o anda 112 aranmalıdır. Antidepresan kullanıyorsan ve ilacı azaltmayı ya da bırakmayı düşünüyorsan, bu kararı reçeteyi yazan hekimle birlikte, bir azaltma planıyla ver.

Kendi hayatında

Uyuşma sürerken sıcak içecekten neden kaçındığını artık biliyorsun: yanığı haber verecek sinyal yolda. Uyuşmanın ne zaman geçmesi gerektiğini de diş hekimine sor; kaygılanacağın anı önceden bilirsin.

"Mutluluk kimyasalını artıran besin", "serotonin dengeleyici çay" ya da "depresyon sadece bir kimyasal dengesizlik, ilaca gerek yok" gibi cümleler beyni tek bir maddenin düzeyine indiriyor; gerçek resim milyarlarca sinapsta süren bir ayardır. Antidepresan kullanan biriysen ya da bir yakının kullanıyorsa, bu dersten "ilacı bırak" sonucu çıkmaz. Tartışma ilacın nasıl işlediğiyle ilgili; işe yaradığına dair veri ayrı denemelerden geliyor. İlacı kendi başına kesmek bırakma belirtilerine yol açabilir; kararı hekiminle verin.

Kapanış

1. Nöron gelen sinyalleri toplar, eşik aşılırsa hep ya da hiç ilkesiyle tam boy bir aksiyon potansiyeli üretir; miyelin iletimi yaklaşık 50 kat hızlandırır.
2. Sinapsta elektrik sinyali nörotransmitter salınımıyla kimyasal bir habere dönüşür; lokal anestezik ise sodyum kanallarını geçici olarak kapatarak sinyalin doğmasını engeller ve siniri öldürmez.
3. "Depresyon serotonin eksikliğidir" anlatımı kanıtla desteklenmeyen bir basitleştirmedir ve bilim insanları serotonin sisteminin rolünü tartışmayı sürdürüyor; mekanizmanın belirsizliği antidepresanların etkisizliğini göstermez, ilaç kararı hekimle verilir.

Beş soru

1. Dinlenen bir sinir hücresinin zarındaki gerilim nasıl korunur ve aksiyon potansiyelini hangi kanalların açılması başlatır?
2. Aksiyon potansiyeli hep ya da hiç ilkesiyle çalışıyorsa, beyin hafif bir dokunmayla sert bir çimdiği nasıl ayırt eder?
3. Miyelin ve Ranvier düğümleri iletimi nasıl hızlandırır?
4. Lokal anestezik sinirde neyi engeller, neden ağrı dokunmadan önce kaybolur ve his neden geri gelir?
5. Moncrieff'in şemsiye derlemesi neyi sınadı, eleştirmenleri hangi noktalara itiraz etti ve bu tartışma antidepresan kullanan biri için ne söylemez?

Yanıtlar

Dışarıda sodyum, içeride potasyum yoğundur ve bu farkı ATP harcayan bir pompa korur. Uyarı eşiği aşınca sodyum kanalları açılır, sodyum içeri akar ve gerilim hızla tersine döner; potasyum kanallarının açılması dinlenme gerilimini geri getirir.

Tek bir aksiyon potansiyelinin boyu sabittir, güçlü uyarı onu büyütmez. Şiddet, sinyallerin ne sıklıkla üretildiğinden ve kaç lifin aynı anda ateşlendiğinden okunur: sert bir çimdik daha çok lifte, daha sık sinyal doğurur.

Miyelin aksonu yalıtır ve sodyum kanalları kılıfın aralıklarındaki düğümlerde toplanır. Sinyal bu düğümler arasında sıçrayarak ilerler, zar boyunca adım adım yürümez. İletim böylece yaklaşık 50 kat hızlanır.

Lokal anestezik sodyum kanallarını kapatır, böylece aksiyon potansiyeli doğamaz. İnce ağrı ve sıcaklık lifleri kalın dokunma ve hareket liflerinden önce etkilenir; bu yüzden koltukta ağrı gider, basınç bir süre hissedilir. İlaç dokudan uzaklaştıkça kanallar yeniden çalışır, sinir hasar görmediği için his geri gelir.

Derleme, depresyonun düşük serotonin düzeyi ya da etkinliğiyle ilişkili olup olmadığını 17 çalışma üzerinden sınadı ve tutarlı destek bulmadı. Jauhar ve meslektaşları yöntemin zayıf olduğunu ve verinin seçici aktarıldığını savundu. Tartışma ilacın nasıl işlediğiyle ilgilidir; kimsenin ilacını bırakması gerektiğini söylemez, o karar hekimle verilir.

Sonraki derse köprü

Berk'in dudağındaki sessizlik akşama doğru dağıldı; haber yeniden yola çıktı ve bir yerde "sıcak", bir yerde "dokunma" olarak okundu. Peki o okuma tam olarak nerede oluyor? Sıradaki derste beynin yüzeyini kaplayan katmana bakacağız: görme, konuşma ya da hareket için bir adres gösterilebilir mi, beynin bölgeleri gerçekten tek bir işe mi adanmıştır, yoksa "sol beyinli, sağ beyinli insan" gibi söylemler haritayı fazla mı keskin çizer?