Omurilik ve refleks yayı

Kutlu yaz tatilinde bir fidanlıkta çalışıyor. Bir öğleden sonra gül saksısını gövdesinden kavrıyor; avucuna bir diken giriyor, eli kendiliğinden açılıyor ve saksı yere düşüp çatlıyor. Fidanlığın sahibi Keriman Hanım koşup geliyor. Kutlu hemen açıklıyor: «Canım yandı, ben de bıraktım. Bırakmaya ben karar verdim, saksıyı korumayı düşünemedim.» Keriman Hanım bir şey soruyor: «Önce mi acıdı, yoksa elin açıldıktan sonra mı?» Kutlu bir an duraksıyor. Sızıyı, avucu açılmış ve saksı yere inmeye başlamışken duymuştu. Acıyı fark etmeden önce açılan bir eli bilinçli bir karar açmış olamaz. Kararı veren beyin kabuğu değilse, o kısa yolu hangi yapı kurdu ve sızı oraya hangi kanaldan ulaştı?

• Omuriliğin enine kesitinde boz ve ak maddenin, ön ve arka köklerin yerini beyindeki düzenle karşılaştırarak gösterirsin.
• Bir refleks yanıtında impulsun reseptörden efektöre kadar geçtiği halkaları sırasıyla adlandırırsın.
• Refleks yayının bir halkası işlevsiz kaldığında duyu, refleks ve istemli hareketten hangisinin kaybolacağını çıkarırsın.
• Omurilikte kurulan refleksleri beyin sapında kurulan reflekslerden ve kazanılmış reflekslerden ayırırsın.

Omurga kanalındaki merkez

Omurilik, beyin sapının son halkası olan omurilik soğanının hemen altında başlar ve sırt boyunca aşağı, bel bölgesine kadar iner. Bu yumuşak sinir dokusu, üst üste dizilmiş omurların ortasındaki deliklerin oluşturduğu omurga kanalının içinde yer alır. Kemik halkalar dıştaki sert kalkanı oluşturur. «Merkezi sinir sistemi: beyin» dersinde beyni saran üç beyin zarını ve aralarında dolaşan beyin-omurilik sıvısını görmüştük; aynı zarlar ve aynı sıvı omuriliği de boydan boya çevreler. Omurilik merkezi sinir sisteminin ikinci parçasıdır ve beyinle tek bir bütün oluşturur.

Kesitte ters dönen düzen

Omuriliği yatay bir düzlemle kestiğinizi düşünün. Kesitin ortasında, kanatlarını açmış bir kelebeği ya da büyük bir H harfini andıran koyu renkli bir alan görülür: boz madde. Bu alanın tam ortasından ince bir kanal geçer ve içinde beyin-omurilik sıvısı bulunur. Boz maddeyi dört yandan saran açık renkli kuşak ise ak maddedir. Renk farkının nedenini modülün ilk dersinden biliyoruz: hücre gövdeleriyle dendritler koyu görünür, miyelinle sarılı aksonlar parlak beyaz.

Beyin kabuğunda boz madde yüzeyde, ak madde onun altındaydı. Omurilikte yerleşim tam tersidir. Bunun mantığı göreve bakınca anlaşılır. Omuriliğin ortasındaki boz bölgede ara nöronlar ve motor nöronların gövdeleri yan yana durur; kısa bağlantıların kurulduğu yer burasıdır. Dıştaki ak kuşak ise beyne doğru tırmanan ve beyinden aşağı inen uzun, miyelinli liflerin geçtiği otoyoldur.

Ön kök, arka kök ve omurilik sinirleri

Omuriliğin her iki yanından, belirli aralıklarla, iki ince lif demeti çıkar. Sırta bakan tarafta olana arka kök, karına bakan tarafta olana ön kök denir.

Arka kök, deriden ve kaslardan gelen bilgiyi omuriliğe sokan yoldur ve duyu nöronlarının uzantılarını taşır. Arka kökün üzerinde küçük bir şişkinlik görülür: arka kök gangliyonu. Duyu nöronlarının hücre gövdeleri, merkezi sinir sisteminin hemen dışında, bu gangliyonda toplanır. Ön kök ise motor nöronların aksonlarını omurilikten dışarı, kaslara doğru taşır. Bu motor nöronların gövdeleri omuriliğin boz maddesinde, kelebeğin ön kanatlarında bulunur.

Aynı hizadaki arka ve ön kök omuriliğin hemen dışında birleşerek bir omurilik siniri oluşturur. İnsanda omurilikten 31 çift omurilik siniri çıkar. Duyu ve motor lifleri bir arada taşıdıkları için, modülün ilk dersinde adını koyduğumuz karma sinirlerdendir. Yani bir sinirin kendisi iki yönlü çalışır, ama kökler yön ayırır: içeri giriş arka kökten, dışarı çıkış ön kökten yapılır.

İki görev: iletim ve karar

Omuriliği yalnız bir kablo demeti saymak, işinin yarısını görmemektir. Gerçekten de ak maddesi bir iletim hattıdır. Ayak parmağınıza değen bir nesnenin bilgisi, ak maddedeki çıkan yollarla beyne taşınır; parmağınızı oynatma komutu ise beyinden inen yollarla omurilikteki motor nöronlara ulaşır. Boyundan aşağıdaki gövde ve kol-bacaklar için beyinle kurulan bilgi alışverişinin büyük kısmı bu hattan geçer.

İkinci görev boz maddededir. Omurilik, beyne danışmadan bazı yanıtları kendi başına başlatabilen bir refleks merkezidir. Kutlu'nun açılan eli bu ikinci görevin ürünüdür.

Refleks: düşünmeden gelen yanıt

Refleks, bir uyarıya karşı bilinçli karar beklemeden, kendiliğinden ortaya çıkan yanıttır. Üç özelliği öne çıkar. İstemsizdir: başlatmak için niyet gerekmez. Hızlıdır: impuls kısa bir yol izler ve araya beyin kabuğunda tartma, karar verme basamağı girmez. Çoğunlukla koruyucudur: eli diken ya da sıcak yüzeyden uzaklaştırır, göze yaklaşan cismi kapakla karşılar, solunum yolundaki yabancı maddeyi dışarı atar.

Refleks yayının halkaları

Refleks yanıtta impulsun izlediği yola refleks yayı denir. Kutlu'nun avucunda yay şu sırayla kurulur:

Sinaps kavramını «Sinaps ve nörotransmitterler» dersinden biliyoruz: duyu nöronundan ara nörona, ara nörondan motor nörona ve motor nörondan kasa geçişlerin her biri bir sinapstır. Sinaps sayısı az, yol kısa olduğu için yanıt çok çabuk gelir.

Acı neden sonra gelir?

Omurilikteki ara nöron yalnız motor nöronu uyarmakla kalmaz; bilgi aynı anda ak maddedeki çıkan yollara da aktarılır ve beyne doğru yükselir. Bu ikinci yol çok daha uzundur, üstelik birçok sinapstan geçer ve en sonunda beyin kabuğuna ulaşır. Sızı, ancak impuls kabukta değerlendirildiğinde bilince çıkar. Bu yüzden el önce açılır, acı arkadan gelir. Kutlu'nun sorusunun yanıtı buradadır: elini bırakan omuriliğiydi, acıyı sonradan fark eden beyni.

Beynin rolü refleksten sonra da sürer. Bir dahaki sefere eldiven giymek, gülü başka yerinden tutmak gibi öğrenilmiş davranışlar kabuktan gelir. Bazı durumlarda beyin bir omurilik refleksini bilerek bastırabilir de: kan aldırırken kolunu kıpırdatmamaya çalışan biri bunu yapar.

Ara nöronsuz bir yay: diz refleksi

Hekimin küçük bir çekiçle diz kapağının hemen altına vurduğu muayeneyi düşünün. Vuruş, uyluğun ön yüzündeki kası ani olarak gerer; kastaki gerilme algılayıcıları uyarılır ve bacak öne doğru fırlar. Ders kitapları bu yanıtı ara nöronu bulunmayan refleks örneği olarak verir: duyu nöronu omurilikte motor nöronla doğrudan sinaps yapar. Tek sinapslı olduğu için en hızlı reflekslerden biridir ve hekim omuriliğin o bölümünün ve ilgili sinirlerin çalışıp çalışmadığını bununla yoklar.

Bir halka koptuğunda

Refleks yayı bir zincir gibi düşünülebilir: herhangi bir halkası işlevsiz kalırsa refleks yanıt oluşmaz. Ama kopan halkanın yeri, başka işlevlerin kalıp kalmadığını belirler. Aşağıdaki durumlar varsayımsaldır ve akıl yürütmeyi göstermek için seçilmiştir.

• Reseptör ya da arka kök işlevsiz: Bilgi omuriliğe hiç girmez. Uyarı hissedilmez ve refleks oluşmaz. Ön kök sağlam olduğu için beyinden inen komutla ilgili kaslar istemli olarak kasılabilir.
• Ön kök işlevsiz: Bilgi omuriliğe girer ve çıkan yollarla beyne ulaşır; uyarı hissedilir. Ama kasa giden çıkış kapalıdır. O kaslarda ne refleks ne istemli hareket görülür.
• Efektör işlevsiz: Motor nöron impulsu taşır, ama kasılacak kas yoktur. Uyarı hissedilir, hareket görülmez.

Omuriliğin kendisi bir noktada tümüyle hasar görürse aynı mantık hat üzerinde düşünülür. Hasar yerinin altındaki bölgelerden gelen bilgi yukarı çıkamaz, beyinden inen komut aşağıya inemez. Bu yüzden hasar seviyesinin altında kalan vücut bölümlerinde dokunma bilinçli olarak algılanmaz ve istemli hareket yapılamaz; hasarın üstündeki bölümler etkilenmez. Hasar ne kadar yukarıdaysa etkilenen alan o kadar geniştir.

Omurilik refleksi mi, beyin refleksi mi?

Her refleks omurilikte kurulmaz. «Merkezi sinir sistemi: beyin» dersinde öksürme, hapşırma ve yutmanın omurilik soğanındaki merkezlere, göz bebeğinin ışıkla küçülmesi gibi görme ve işitmeye bağlı yanıtların orta beyne bağlı olduğunu görmüştük. Göze yaklaşan bir cisim karşısında gözün kırpılması da beyin sapında kurulan bir reflekstir. Kaba bir ipucu olarak yanıtı veren organlara bakılabilir: göz, yutak ve gırtlak gibi baş-boyun yapılarındaki refleksler çoğunlukla beyin sapına, kol ve bacakların kaçma ve gerilme yanıtları omuriliğe bağlıdır. Dikene değen elin çekilmesi, sıcak kuma basan ayağın kalkması ve diz refleksi bu ikinci gruptandır.

Doğuştan ve sonradan kazanılan refleksler

Yukarıdaki örneklerin hepsi doğuştan gelir; kimse elini dikenden çekmeyi öğrenmez. Bunların yanında deneyimle kazanılan, şartlı denen refleksler de vardır. Ekşi limonu hiç tatmamış birinde limonun görüntüsü ağzı sulandırmaz; limonu dilinde birkaç kez tatmış biri ise yalnız görünce bile tükürük salgılar. Burada tükürük salgısını başlatan uyarı, daha önce tatla birlikte yaşanmış bir görüntüdür ve bu bağı kuran deneyimdir.

Kasın ötesinde

Bu derste omurilikten çıkan motor lifleri hep iskelet kasına kadar izledik. Ön kök hasarında hem refleksin hem istemli hareketin birlikte kaybolması, Kutlu'nun elinde istemsiz bir yanıtla istemli bir hareketin aynı motor nöronları kullandığını gösteriyor. Öyleyse bir sinir yolunu sınıflandırırken «isteğe bağlı mı?» sorusu tek başına yetmez; buyruğun hangi organa gittiğine de bakmak gerekir. Kalp kasına, bağırsak duvarındaki düz kaslara ve bezlere giden buyruklar başka bir düzenle taşınır: merkez ile organ arasına bir gangliyon girer ve organların çoğu, birbirinin tersini yapan iki ayrı bölümden lif alır. «Çevresel sinir sistemi» dersi, iskelet kasına giden somatik yolu bu otonom yoldan, otonom yolun sempatik ve parasempatik bölümlerini de birbirinden ayırıyor.

Örnek 1 — Köklerin yükü

Soru: Omuriliğin arka kökü ile ön kökü karşılaştırıldığında hangisi doğrudur?

• A) Arka kök motor nöron aksonlarını, ön kök duyu nöronu uzantılarını taşır.
• B) Duyu nöronlarının gövdeleri ön kökün üzerindeki gangliyondadır.
• C) Arka kök bilgiyi omuriliğe sokar ve üzerinde duyu nöronu gövdelerini taşıyan bir gangliyon bulunur; ön kök motor nöron aksonlarını dışarı çıkarır.
• D) İki kök de yalnız ara nöronlardan oluşur.
• E) Ön kök ile arka kök hiçbir zaman birleşmez.

Çözüm: Giriş arka kökten, çıkış ön kökten yapılır; gangliyon arka kökün üzerindedir. A ve B yönü ve yeri ters kurar. Ara nöronların hepsi beyin ya da omurilik içinde kaldığından köklerde onlara rastlanmaz (D). İki kök omuriliğin hemen dışında birleşip omurilik sinirini oluşturur (E). Cevap: C.

Örnek 2 — Yayın sırası

Soru: Kalın tabanlı ayakkabısıyla yürüyen Janset sivri bir taşa basınca ayağını ani olarak kaldırıyor. Bu yanıtta impulsun izlediği yol hangisinde doğru verilmiştir?

• A) Bacak kası → motor nöron → omurilikteki ara nöron → duyu nöronu → ayak derisi
• B) Ayak derisi → duyu nöronu → beyin kabuğu → motor nöron → bacak kası
• C) Ayak derisi → motor nöron → omurilikteki ara nöron → duyu nöronu → bacak kası
• D) Ayak derisi → omurilikteki ara nöron → motor nöron → duyu nöronu → bacak kası
• E) Ayak derisi → duyu nöronu → omurilikteki ara nöron → motor nöron → bacak kası

Çözüm: Yay reseptörde başlar, duyu nöronuyla omuriliğe girer, boz maddedeki ara nöronda motor nörona aktarılır ve efektörde biter. A yönü tersine çevirir; C ve D nöron türlerinin yerini değiştirir. B'deki yol bir istemli yanıtı anlatır; refleks kabuktaki karara uğramaz. Cevap: E.

Örnek 3 — Arka kökü kesik

Soru: Varsayımsal bir durumda bir omurilik sinirinin yalnız arka kökü işlevini yitiriyor; ön kökü, kasları ve omuriliği sağlam. Bu sinirin ulaştığı deri bölgesine dokunulursa ne beklenir?

• A) Dokunma hissedilir, refleks oluşmaz.
• B) Dokunma hissedilmez, ilgili kaslar istemli olarak da kasılamaz.
• C) Dokunma hissedilir ve refleks olağan biçimde oluşur.
• D) Dokunma hissedilmez ve refleks oluşmaz; ilgili kaslar istemli komutla kasılabilir.
• E) Dokunma hissedilmez ama refleks oluşur.

Çözüm: Arka kök hem algıya hem refleks yayına giden tek giriş kapısıdır; bilgi omuriliğe hiç ulaşmayınca ne beyne çıkabilir ne de motor nörona aktarılabilir. Bu da A, C ve E'yi eler. Ön kök sağlam kaldığı için beyinden inen komut kaslara ulaşır, bu yüzden B'deki istemli hareket kaybı beklenmez. Cevap: D.

Örnek 4 — Hangi merkez?

Soru: Boğazına su kaçan birinin öksürmesi ile kızgın bir sobaya değen elin çekilmesi karşılaştırılırsa hangisi doğrudur?

• A) Öksürme refleksi omurilik soğanında, elin çekilmesi omurilikte kurulur.
• B) İkisi de beyin kabuğunda alınan bir kararla başlar.
• C) İkisi de omurilikte kurulur.
• D) Öksürme omurilikte, elin çekilmesi orta beyinde kurulur.
• E) Öksürme öğrenilmiş, elin çekilmesi doğuştan bir reflekstir.

Çözüm: Öksürme, yutma ve hapşırma omurilik soğanındaki merkezlere bağlıdır; kol ve el kaslarıyla verilen kaçma yanıtı omurilikte kurulur. İki yanıt da istemsizdir (B), merkezler farklıdır (C), D yerleri ters çevirir, ikisi de doğuştandır (E). Cevap: A.

• Omuriliği yalnız kablo saymak. Ak madde iletir, ama boz madde kendi başına refleks yanıt başlatan bir merkezdir.
• Kesiti beyinle aynı kurmak. Beyinde boz kabuk yüzeyi kaplar; omurilikte boz madde içte, kelebek biçiminde, ak madde dışta.
• Kökleri ters çevirmek. Gangliyonlu arka kök duyu girişidir; ön kök motor çıkıştır. Ön kök hasarında uyarı hissedilir ama hareket olmaz.
• «Elimi ben çektim» sanısı. Elin çekilme kararı omurilikte verilir; acı, bilginin beyne ulaşmasıyla daha sonra fark edilir.
• Her refleksi omuriliğe yazmak. Öksürme, yutma, hapşırma omurilik soğanına; ışıkla göz bebeğinin küçülmesi orta beyne bağlıdır.
• Her refleks yayında ara nöron aramak. Diz refleksinde duyu nöronu motor nöronla doğrudan sinaps yapar.