Çevresel sinir sistemi

Okul korosunun yıl sonu konserinde ilk kez tek başına söyleyecek olan Lemis, salonun yan odasında bileğine iki parmağını bastırıp nabzını sayıyor; atımlar sabah kahvaltıda saydığından belirgin biçimde sık. Arkadaşı Mücahit bir simit uzatıyor. Lemis bir lokmayı zorla yutuyor: ağzı kupkuru, midesi düğümlenmiş gibi. «Heyecan vücuttaki her şeyi hızlandırıyor,» diyor. Mücahit itiraz ediyor: «Her şey hızlandıysa tükürüğün neden azaldı? Hem kalbine yavaşla desene.» Lemis gözlerini kapatıp kalbine yavaşlamasını söylüyor, yeniden sayıyor; değişen bir şey yok. Az önce durmadan yere vurduğu ayağını ise Mücahit'in tek bir bakışıyla hemen durduruyor. Ayak buyruğa uyuyor, kalp uymuyor; kalp hızlanırken ağız ve mide yavaşlıyor. Bu iki ayrılığı hangi sinir yolları yaratıyor?

• Çevresel sinir sistemindeki sinirleri çıktıkları yere ve taşıdıkları impulsun yönüne göre sınıflandırırsın.
• Somatik ve otonom yolları hedef organ, nöron sayısı ve nörotransmitter bakımından karşılaştırırsın.
• Sempatik ve parasempatik bölümün bir organdaki etkisini tablodan okuyup durumdan tahmin edersin.
• Bir otonom lifin etkisi engellendiğinde organda ne olacağını iki bölümün dengesiyle açıklarsın.

Merkezin uzantıları

Beyin ile omurilik karar verir, ama ne bir kası kasabilir ne de bir bezi salgıya zorlayabilir. Buyruklarını organlara taşıyacak, organlardan da haber getirecek uzantılara gerek vardır. Bu uzantıların toplamı çevresel sinir sistemini kurar. Malzemesini modülün açılış dersi «Nöronun yapısı ve çeşitleri» tanıtmıştı: bağ dokusuyla sarılıp demetlenmiş nöron uzantıları, yani sinirler, ve merkezin dışında kalan hücre gövdesi toplulukları, yani gangliyonlar.

Sinirler çıktıkları yere göre iki gruba ayrılır. Beyin sinirleri doğrudan beyinden, çoğu beyin sapından çıkar. İnsanda 12 çifttir ve çoğunlukla başın, yüzün ve duyu organlarının işini görür. Bunların bir kısmı yalnız duyu lifi, bir kısmı yalnız motor lif, bir kısmı da ikisini birlikte taşır. Omurilik sinirleri omurların arasındaki aralıklardan, sağlı sollu çıkar. İnsanda 31 çifttir ve hepsi karma sinirdir: her demette merkeze haber getiren liflerle merkezden buyruk götüren lifler yan yana uzanır.

Bir demetin içindeki her lifin yönü bellidir. Duyu (afferent) lifleri impulsu algılayıcıdan merkeze taşır; parmak ucundaki sıcaklık, midenin gerilmesi, damar duvarındaki basınç bu yoldan merkeze haber olur. Motor (efferent) lifler ise merkezin verdiği buyruğu tepki organına iletir; bu organ kas da olabilir bez de. Çevresel sistemin sınıflandırması bundan sonra motor tarafta dallanır, çünkü buyruğun gittiği organ türü yolun yapısını da değiştirir.

Ayağı durduran yol

Lemis ayağını durdurmaya karar verdiğinde buyruk beyin kabuğunun alın lobunda doğar ve omuriliğe iner. Omurilikteki bir motor nöronun aksonu oradan çıkıp hiç kesintisiz bacaktaki iskelet kasına kadar uzanır. Merkez ile kas arasında tek bir motor nöron vardır; aksonunun ucu kasla sinaps yapar ve asetilkolin salar. Çevresel sistemin iskelet kaslarını yöneten bu koluna somatik sinir sistemi denir. Somatik yol kası yalnız uyarır: kasılmayı başlatır. Kasın gevşemesi, o kasa giden impulsların seyrelmesiyle olur.

İskelet kası hareketlerinin çoğu istemlidir, ama «somatik» ile «istemli» aynı anlama gelmez. «Omurilik ve refleks yayı» dersindeki refleksler de iskelet kasına bu motor nöronlar üzerinden ulaşır ve karar beklemeden işler. Somatiği tanımlayan şey hedefidir: iskelet kası.

Kalbe giden yol

Kalp kası, iç organların ve damarların duvarındaki düz kaslar ve bezler başka bir motor kolla yönetilir: otonom sinir sistemi. Bu koldan geçen buyruklar bilince çıkmadan verilir; kişi onları isteyerek başlatamaz ya da durduramaz. Lemis'in kalbine söz geçirememesi bundandır.

Otonom yolda buyruk hedefe tek akson boyunca gitmez; iki nöronlu bir zincir kurulur. Zincirin ilk halkası olan gangliyon öncesi nöronun gövdesi beyin sapında ya da omurilikte bulunur. Aksonu merkezden çıkar ve bir gangliyonda sona erer. Orada ikinci halkayla sinaps yapar. Gövdesi gangliyonun içinde duran bu gangliyon sonrası nöron, aksonunu tepki organına uzatır. Gangliyondaki sinapsta iki bölümde de asetilkolin kullanılır.

Sempatik ve parasempatik

Otonom kolun iki bölümü vardır ve ikisi zincirin yerleşimiyle de birbirinden ayrılır. Sempatik bölümün gangliyon öncesi nöronları omuriliğin göğüs ve bel bölgelerinden çıkar. Gangliyonlarının çoğu omuriliğin iki yanında zincir gibi dizilmiştir, yani merkeze yakındır. Bu yüzden gangliyon öncesi lif kısa, gangliyon sonrası lif uzundur. Hedefe ulaşan uzun lifin ucundan çoğunlukla noradrenalin salınır.

Parasempatik bölümün gangliyon öncesi nöronları ise beyin sapından ve omuriliğin en alt kısmındaki sağrı bölgesinden çıkar. Liflerin önemli bir kısmı onuncu beyin siniri (vagus) içinde kalbe, akciğerlere ve sindirim kanalının büyük kısmına iner. Gangliyonlar hedef organın yakınında ya da duvarının içindedir; gangliyon öncesi lif uzun, gangliyon sonrası lif kısadır. Kısa lifin ucundan asetilkolin salınır.

«Sinaps ve nörotransmitterler» dersinde asetilkolinin iskelet kasını kasarken kalpte atış hızını düşürdüğünü görmüştük. Aynı molekülün iki ayrı sonucu, sinyalin anlamını reseptörün belirlediğini hatırlatır. Kalpteki yavaşlatıcı etki parasempatik liflerin işidir.

Organ organ karşıt etkiler

İç organların çoğu iki bölümden de lif alır ve iki bölümün etkisi o organda genellikle ters yöndedir.

Tablonun son satırı bir kayıt gerektirir. Deri damarlarının ve ter bezlerinin büyük kısmına yalnız sempatik lif ulaşır. Bu yapılarda karşıt yönlü değişim ikinci bir bölümden gelmez; aynı sempatik liflerdeki impuls sıklığı artınca damar daralır, azalınca genişler. Bu yüzden «her organ iki bölümden lif alır» genellemesi doğru değildir.

Lemis'in bedeninde neler oldu

Tabloyu ezberlemenin en kısa yolu, iki bölümün hangi duruma hazırlandığını görmektir. Sempatik bölüm bedeni ani bir çabaya, bir tehlikeye ya da bir sınava hazırlar; bu duruma kısaca «savaş ya da kaç» denir. Kaslara daha çok kan, oksijen ve glikoz gitmelidir: kalp hızlanır, bronşlar genişler, karaciğer kana glikoz verir, göz bebeği büyüyerek daha çok ışık alır. O anda ertelenebilecek işler kısılır: sindirim kanalının hareketleri ve salgıları azalır, tükürük kesilir. Lemis'in ağzının kuruması ve midesinin düğümlenmesi bu yüzden kalbinin hızlanmasıyla aynı anda olmuştur. Heyecan her şeyi hızlandırmaz; sempatik bölüm bazı organları hızlandırırken bazılarını frenler.

Parasempatik bölüm ise doymuş ve güvende olan bir bedenin işlerini yürütür: «dinlen ve sindir». Öğle yemeğinden sonra kalp yavaşlar, mide ve bağırsak hareketleri canlanır, sindirim salgıları ve tükürük artar.

Bu iki etiket iki bölümden birinin çalışıp ötekinin sustuğu anlamına gelmez. İki bölüm de sürekli impuls gönderir; değişen, aralarındaki dengedir. Dinlenen bir insanda kalp üzerinde parasempatik etki ağır basar. Bu yüzden kalbe giden parasempatik liflerin etkisi varsayımsal olarak engellenirse kalp, dinlenirken bile hızlanır: frenleyici etki kalkmış, sempatik etki öne çıkmıştır. Kalbin kasılma uyarısını sinirlerin başlatmadığını da bilmek gerekir. Kalp kası uyarısını kendi içinde üretir; ayrıntısı dolaşım sistemi modülünde. Kalbe giden bütün sinirler kesilse bile kalp atmayı sürdürür, yalnız ihtiyaca göre hızlanıp yavaşlayamaz. Otonom sistem kalbi çalıştırmaz, yalnızca hızını ayarlar.

Dengeyi kim ayarlıyor

Otonom bölümler kendi başına buyruk üretmez; onları beyin yönlendirir. Vücut sıcaklığını, açlığı ve susuzluğu ayarlarken «Merkezi sinir sistemi: beyin» başlığı altında tanıdığımız hipotalamus, otonom sistemin en üst düzenleyicisidir. Korku ve heyecan gibi durumlarda sempatik etkinliği artıran buyruklar ondan beyin sapına ve omuriliğe iner. Aynı dersten bildiğimiz gibi kalp atışı ve soluk ritmiyle ilgili merkezler omurilik soğanındadır; kalbe giden sempatik ve parasempatik çıkışın ayarı oradan yapılır. Sempatik lifler böbrek üstü bezine de ulaşır; bu bezin salgısının sinirsel yanıta nasıl eşlik ettiğini Endokrin sistem modülünde göreceğiz.

Bütün araçlar bir arada

Sinir sisteminin bütün halkaları artık elimizde: nöron türleri, zar boyunca iyon akışı, sinapstaki kimyasal aktarım, beyin bölümleri, omurilik ve refleks yayı, otonom etkiler. «Sinir sistemi soru kampı» bu halkaları ayrı ayrı sormayacak. Sıcak bir tencereye değen bir parmakta hangi nöronun önce depolarize olduğunu, impulsun hangi sinapsı hangi molekülle geçtiğini, refleks omurilikte kapanırken kalbin otonom yoldan neden hızlandığını tek bir olayın içinde izlemek gerekecek. Kampta kazanılacak beceri, her sorunun içinden onu açan halkayı bulup çıkarmaktır.

Örnek 1 — Gelen haber, giden buyruk

Soru: Fırından yeni çıkmış ekmeğin kokusunu alan birinde koku bilgisinin merkeze ulaşması ve tükürük salgısının artması hangi yollarla gerçekleşir?

• A) İki olay da duyu lifleriyle gerçekleşir.
• B) Koku bilgisi duyu (afferent) lifleriyle merkeze gider; salgı artışını parasempatik motor lifler sağlar.
• C) Koku bilgisi somatik motor liflerle taşınır; salgıyı sempatik lifler artırır.
• D) İki olay da somatik motor yolla gerçekleşir.
• E) Koku bilgisi parasempatik liflerle taşınır; salgıyı duyu lifleri artırır.

Çözüm: Algılayıcıdan merkeze giden her impuls duyu yolunu kullanır; motor lifler yalnız merkezden organa buyruk götürür. Tükürük bezi bir bezdir, yani otonom yolla yönetilir; bol ve sulu salgıyı artıran parasempatik bölümdür. C seçeneğinde hem yön hem bölüm ters, E seçeneğinde duyu ile motor yer değiştirmiş. Cevap: B.

Örnek 2 — Yemekten sonra koltukta

Soru: Ağır bir öğle yemeğinden sonra koltukta dinlenen birinde hangi değişiklik beklenir?

• A) Göz bebeği büyür.
• B) Kalp atımı hızlanır.
• C) Bronşlar genişler.
• D) Sindirim kanalının hareketleri ve salgıları artar.
• E) Tükürük salgısı azalır.

Çözüm: Dinlenme ve sindirim parasempatik etkinin ağır bastığı durumdur. Parasempatik bölüm sindirim kanalını harekete geçirir ve salgıları artırır. A, B, C ve E seçeneklerinin hepsi sempatik etkidir; bunları seçmek iki bölümü ters çevirmek demektir. Cevap: D.

Örnek 3 — Bir lif susarsa

Soru: Varsayımsal bir durumda tükürük bezlerine giden parasempatik liflerin iletimi engelleniyor; sempatik lifler sağlam kalıyor. Ne beklenir?

• A) Tükürük salgısı artar, çünkü sempatik lifler salgıyı artırır.
• B) Tükürük salgısı hiç değişmez.
• C) Kişi bezi istemli bir buyrukla çalıştırmaya başlar.
• D) Kalp atımı yavaşlar.
• E) Bol ve sulu salgı azalır, ağız kurumaya yatkın hâle gelir.

Çözüm: Bol ve sulu tükürüğü artıran parasempatik bölümdür. Bu etki kalkınca salgıyı azaltan sempatik etki öne çıkar ve ağız kurur. A seçeneği sempatik etkiyi ters kuruyor; C bezlerin otonom yolla yönetildiğini unutuyor; kalbe giden lifler engellenmediği için D ilgisizdir. Cevap: E.

Örnek 4 — Lifin boyundan maddeye

Soru: Bir otonom yolda gangliyon omuriliğin hemen yanında duruyor; gangliyon öncesi lif kısa, gangliyon sonrası lif uzun. Bu yolun gangliyon sonrası nöronu hedef organa çoğunlukla hangi maddeyi salar?

• A) Noradrenalin
• B) Glutamat
• C) Asetilkolin
• D) Dopamin
• E) GABA

Çözüm: Gangliyonları omuriliğin yanında dizilen ve kısa öncesi, uzun sonrası liften oluşan yol sempatiktir. Sempatik gangliyon sonrası nöron hedefe çoğunlukla noradrenalin salar. Asetilkolin bu yolda gangliyondaki sinapsta kullanılır; hedefe asetilkolin salan gangliyon sonrası nöron parasempatik bölüme özgüdür. Cevap: A.

• «Heyecanda her organ hızlanır» sanmak. Sempatik bölüm kalbi hızlandırırken sindirim kanalını, salgıları ve tükürüğü yavaşlatır; yön organa göre değişir.
• Somatiği istemliyle eşitlemek. Somatik yolu tanımlayan hedefidir (iskelet kası); omurilik refleksleri de bu yolun motor nöronlarını kullanır.
• Bölümleri bir organda ters çevirmek. Göz bebeğini büyüten, bronşu genişleten, idrar kesesini gevşeten sempatiktir; tersini parasempatik yapar.
• Kalbin atımını sinirlerin başlattığını sanmak. Kalp uyarısını kendi üretir; sinirler yalnız hızı ayarlar, kesildiklerinde kalp durmaz.
• Gangliyondaki sinaps ile hedefteki sinapsı karıştırmak. Gangliyonda iki bölümde de asetilkolin kullanılır; hedefe noradrenalin salan çoğunlukla sempatik gangliyon sonrası nörondur.
• Bir bölüm çalışırken ötekinin sustuğunu sanmak. İkisi de sürekli impuls gönderir; değişen dengedir, bu yüzden bir lifin engellenmesi ötekinin etkisini öne çıkarır.