Sinirbilim ve Beyin - 4: Nöronlar Nasıl Çalışır, Tipleri Nelerdir, Sinirsel İletim Nasıl Sağlanır?

Önceki yazılarımızda sinirbilimin en temel konularına giriş yapmıştık. Bu yazımızda da sinirlerle ilgili bilinmezse asla geri kalanlar anlaşılamayacak olan çok önemli bazı konulara değineceğiz. Sinirlerin, daha doğrusu nöronların nasıl çalıştığına bakacak, tüm bu verisel iletimin nasıl gerçekleştiğini göreceğiz. Bu konu bir diğer açıdan da çok büyük önem taşımaktadır: İnsanoğlu, kendisinde bulduğu özellikleri doğaya atfetmeye meyillidir, böyle bir zaafı vardır. Bilinci, aklı, düşünceyi, mantığı doğada bulmaya çalışır. Bunun sayısız nedeni vardır. Ancak bizi burada ilgilendiren, tam da konunun özüdür: Zeka, akıl, mantık, düşünce, algı ve sinirbilim ile ilgili diğer istisnasız her şey nöral aktiviteden (nöronların çalışma biçiminden) kaynaklanmaktadır. İlk yazımızda da belirttiğimiz gibi, bu yazı dizisi sizin hayata bakış açınızı değiştirecektir. Bu yazımızda da nöronların tamamen cansız moleküllerin bilinçsiz ama fizik yasaları ile dikte edilen hareketleriyle işlev gördüklerini net bir şekilde göstereceğiz. Böylece sizin "bilinç", "zeka", "algı" olarak adlandırdığınız her şeyin ama her şeyin basit, cansız, fizikobiyokimyasal olaylardan ibaret olduğunu görmenizi sağlayacağız. Bunlara inanması, basit kimyasalların karmaşık şekillerde bir araya geldiklerinde bu kadar güçlü, bu kadar değişken, bu kadar kontrollü yapıların ortaya çıktığını düşünmek sizlere zor gelebilecektir. Ancak bilim, bugün bu gerçekleri net bir şekilde ortaya koymuş, hatta bununla da kalmayarak bu gerçeklerden yola çıkarak bilinci, zekayı, algıyı manipüle edebilmeyi başarmıştır. Bunların yapılabilmesinin tek yolu, tamamen evrensel fizik yasaları üzerine kurulu evrenin materyalistik, yani herhangi bir madde-üstü güce dayanmayan doğasını anlamaktan geçmektedir. En azından şimdiye kadar, tek bir bilim dalının, tek bir alanındaki, tek bir araştırmacı dahi madde-üstü bir yapıyla karşılaşmamış, maddesel ve bilimsel bir biçimde açıklanamayan bir olguya rastlamamış ve daha da önemlisi bu şekilde bilim dışı bir açıklamaya asla ihtiyaç duymamıştır. Bilim budur.

Eğer bu kısım anlaşıldıysa, hızlı bir şekilde konumuza girmek istiyoruz. Öncelikle, nöron dediğimiz, yapılar arası iletişimi sağlayan sinirlerin genel yapısını hatırlayalım:

Yukarıdaki görsel son derece detaylı bir nöron haritasıdır. Burada birkaç önemli noktaya değinecek olursak:

Her nöron kendisinden önceki nörondan (ki buna presinaptik nöron diyoruz) sinyalleri alır. Her nöron, sinyalleri -genellikle- dendritleriyle almaktadır. Sinirbilimde, nöronlar üzerinde taşınan sinyallere Aksiyon Potansiyeli (AP) adı verilir. Biz de bundan sonra bu adı kullanacağız. Dendritlerle alınan sinyaller, somada aksiyon potansiyelinin şiddetine göre bazı biyokimyasal değişimlere sebep olur. Bu değişimler, akson tepeciği (axon hillock) adı verilen, aksonu somaya bağlayan irice bölgede az sonra izah edeceğimiz değişimleri tetikler ve böylece yeni bir AP oluşturulur. Bu AP, akson boyunca akarak ilerler ve akson ucunda, telondendritler adı verilen dallı bölgeye ulaşır. Burada bulunan sinaps adı verilen boşluğa salınan nörotransmitterler (NT) aracılığıyla sinaps sonrası, yani postsinaptik nöron yapısına iletilir. Böylece tek bir AP, nörondan nörona sadece elektrobiyokimyasal süreçlerle iletilmiş olur. Bütün sinir sisteminin işleyişi aynıdır.

Hatırlayacak olursanız nöronlar arasında miyelinli veya miyelinsiz olma durumlarına göre farklılıklar bulunmaktaydı. İşte bunun gibi farklılıklar, genetik yapıdan kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla nöronların ne iş yapacağı ve gelen aksiyon potansiyellerini nasıl değerlendirecekleri bu genetik yapıdan kaynaklanan proteinler ve enzimler ile belirlenmektedir. Dolayısıyla aslında kulakla ilgili, yani ses verilerinin gideceği bölgedeki nöronları alır, gözle ilgili değerlendirmelerin yapılacağı bölgeye monte ederseniz, kulaktan gelen elektrik sinyalleri beyinde göz ile ilgili bölgeye aktarılmış olur. Bu durumda artık sesler "ses" olarak değil, "görüntü" olarak algılanır. Fakat bu görüntüler çoğu zaman hiçbir anlam ifade etmez, çünkü kulağın yaptığı iş, çeşitli sesleri beyne çeşitli şiddet, frekans ve aralıklı sinyallerle iletmektir. Kulak, beynin bunu nasıl değerlendireceğine müdahale edemez. Sadece bir aracıdır. Dolayısıyla beyin devrelerinde bir aksama olursa, kulak bunu düzeltici bir müdahalede bulunamaz, zira bir bilinci yoktur. O sadece sinyalleri üretip beyne iletmekle görevlidir. Seslere ait görüntülerin anlamsız olma sebebi, sesleri kodlayan aksiyon potansiyellerinin niteliğinin göz ile ilgili beyin bölgesi tarafından tanınmıyor olmasıdır. Bu potansiyellerin tanınan kısımları, beyin tarafından bilindik görüntülere çevrilebilir; ancak bu görüntülerin o seslerle hiçbir alakası olmayacaktır. 

Bunu basit bir şekilde bilgisayara benzetebiliriz. Eğer ki klavyeyi ses kartına bağlama şansımız olsaydı (iletişim protokolleri uygun olsaydı), klavyemizde tuşlara bastığımızda ekranda yazıları görmek yerine, ses kartının ürettiği anlamsız sesleri hoparlörlerden işitecektik. Bu sesler anlamsızdır, çünkü klavyedeki bastığımız her bir tuşun ilettiği elektrik sinyali, ekran kartı tarafından algılanacak şekilde geliştirilmiştir. Ses kartı, bu sinyallerin bazılarını şans eseri kendisinin tanıdığı sinyallere benzemelerinden ötürü tanıyacak ve değerlendirecektir. Ancak bu sesler tamamen ilgisiz ve anlamsız olacaktır.

Beynimiz de, benzer bir şekilde milyonlarca yıl içerisinde, organlarla karşılıklı olarak evrimleşmiş ve özelleşmiştir. Bütün sinir sistemi aynı mantıkla çalıştığı için, kulaktan gelen sinyaller göz bölgesine yanlışlıkla iletilecek olursa anlamsız görüntüler görebiliriz. Yani beyindeki her şey, en az bilgisayardaki kadar mekanistik ve nettir. Tek sorun, bu yapının oluşmasının milyonlarca yıl sürmüş olmasından ötürü aşırı karmaşık bir yapıya bürünmüş olmasıdır. Bu tıpkı bundan 10.000 yıl sonrasından günümüze bir bilgisayar gelmesine benzer. Mühendislerimiz bu bilgisayar üzerinde çalışacak ve tersine mühendislik yöntemleriyle nasıl çalıştığını çözecektir. Büyük oranda anlamadıkları şeyler olabilecektir; ancak zamanla bunlar da aydınlatılacaktır. Ve sonunda, bu bilgisayarın da, tıpkı bizim elimizdekiler gibi maddesel ve doğaüstü bir boyuta sahip olmadığı anlaşılacaktır. Sinir sistemi de böyledir. Beyin milyonlarca yılda evrimleşebilmiş bir yapıdır. Bu yapıyı çözmek, 200.000 yıl gibi kısacık bir tür tarihine, birkaç yüz yıl gibi önemsenmeyecek bir teknoloji ve bilgi tarihine sahip insan türü için oldukça güçtür. Ancak bilim sayesinde kat ettiğimiz yol, baş döndürücüdür. İşte yine bilim sayesinde bugün, nöronların nasıl çalışıp, çevresel verileri nasıl işlediğini ve aktardığını biliyoruz. Bu yazımızda sadece iletişim kısmı üzerinde duracağız.

Günümüzde birçok farklı tipte nöron bilinmektedir. Aşağıdaki görsel bu çeşitliliği bizlere göstermektedir:

Ancak bu karmaşık nöron tiplerini 4 ana başlıkta toplamamız mümkündür:

Çok-Kutuplu Nöronlar (Multipolar): Somadan, yani nöron gövdesinden çıkan çok sayıda dendrite ve tek bir aksona sahiptirler. Örnek olarak omuriliğimizin ön boynuzunda bulunan motor nöronları, yani beyinden gelen bilgileri kaslara ileten nöronları verebiliriz.

Tek-Kutuplu Nöronlar (Unipolar): Aynı kutuptan çıkan tek bir akson ve tek bir dendrite sahiptirler. Örnek olarak beynimizde ya da gözlerimizdeki retina tabakasında bulunan nöron yumakları olarak bilinen gangliyon yapılarındaki duyusal nöronları, yani duyu organlarından verileri alıp beyne ileten nöronları verebiliriz.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Çift-Kutuplu Nöronlar (Bipolar): Somadan çıkan iki uzantısı karşıt kutuplara giden nöronlardır. Genellikle retinada veya koku alma epitelinde (dokusunda) bulunan nöronlar bu yapıdadır.

Piramidal Nöronlar (Pyramidal): Somaları üçgensel bir yapıdadır ve nörona ismini bu ilginç şekli verir. Tek bir aksona sahiptir, büyük bir dendrit yapısı bulunur ve dendritlerin ucu mızrak yapısındadır. Örnek olarak beynimizin serebral korteksindeki ya da hippokampüsündeki nöronları verebiliriz. Beynin bu bölgelerini gelecek yazılarımızda tanıtacağız.

Nöronun şekli ne olursa olsun, her nöron benzer içeriktedir. Dendritler, soma, aksonlar ve sinaps boşluğunda dallanan telodendritler. Bu yapıların içerisi, bildiğimiz hücre içi sıvısı ile doludur ve içerisinde bolca kimyasal madde bulunmaktadır. Örneğin somada Nissl cisimcikleri (sinirlerde Endoplazmik Retikulum dediğimiz yapı içerisindeki ribozomların görevini yapıp, protein sentezini düzenleyen organeller), Golgi kompleksi (kimyasal üretimden sonra paketleme ve dağıtım görevini yapan organeller), Mitokondri (oksijeni kullanarak enerji üreten organeller), Lizozom (hücre içi gereksiz malzemeyi parçalayıp yok eden organeller), Nörofibriller ve Nörotübüller (hücre içi iletimi sağlayan ipliksi yapılar) bulunmaktadır. Bu yapıların hemen hepsi diğer organlara ait hücrelerde de bulunmaktadır veya en azından bunların eşlenikleri veya işteşleri (aynı görevi yapanları) bulunmaktadır.

Burada önemli bir bilgi olarak söylemeliyiz ki, aksonlarda ve sinir uçlarında (telodendritlerde) ribozomlar bulunmaz. Dolayısıyla buralarda protein sentezi gerçekleştirilemez. Bu da, sinir hücresindeki iletimin somada (nöron gövdesinde) kontrol edildiğini göstermektedir. Zira DNA somadadır ve tüm biyokimyasal süreçlerin sırası DNA'daki bilgiye göre yapılmaktadır. Burada meydana gelecek mutasyonlar veya sorunlar, sinir sisteminin çalışmasını değiştirebilecektir. Tüm gerekli proteinler Nissl cisimcikleri ve Golgi tarafından üretilir ve sonrasında aksoplazmik akım, yani akson boyunca kimyasal iletimi yoluyla gerekli yerlere gönderilir. 

Somada işlenen veriden sonra biyokimyasal değişimlerin aksonlara doğru olan iletilmesine anterograd transmisyon denir. Bu iletim soma içerisinde gerçekleşir. Bu iletimde kademeli bir aktarım görülür ve iki temel tipi vardır:

• Hızlı İletim: Bu iletim tipinde organeller mikrotübüller (soma içerisindeki incecik lif yapıları) boyunca hareket ettirirlir. Kinesin isimli enzim tarafından kontrol edilir. Günde (24 saatte) tek bir hücre içerisinde 400 milimetrelik bir aktarım hızına sahiptir. Bu da saniyede 4-5 mikrometrelik (metrenin milyonda biri) bir iletim hızı demektir.
• Yavaş İletim: Hücrenin bir ucu elektrik yükü bakımından artı, diğer tarafı eksi hale getirilir ve bu şekilde kimyasalların hareketi sağlanır. Bu tip iletimde günde sadece 0.5-10 milimetrelik bir hıza ulaşılabilir. Bu da saniyede 6-7 nanometrelik (metrenin milyarda biri) bir iletim hızı demektir.

Nöronlarda Elektrokimyasal İletim Nasıl Gerçekleşir?

Nöronlar, günlük yaşantımızda kullandığımız elektrik tellerinin aksine, kimyasal bir elektrik iletimi yaparlar. Elektrik kablolarında yalıtkan bir maddenin içerisindeki elektronlar, iki uçta yaratılan voltaj farkından ötürü bir yönden diğer bir yöne doğru akmaya zorlanırlar. Nöronlarda ise bu durum daha farklıdır. Nöronlarda voltaj farkı sadece geçici bölgelerde yaratılır ve bu fark boyunca elektrik akımı ilerler. Bu ilerleme sırasında, elektrik akımının hemen önündeki bölge hızlıca voltaj farkı oluşturur ve böylece elektrik akımı (aksiyon potansiyeli) ilerler. Aksiyon potansiyelinin geçip gittiği bölge, voltaj farkını eski düzeyine getirir. Potansiyeller bu şekilde iletilir.

Bu açıdan bakıldığında bütün kimyasalların belli bir orkestra şefinin etkisi altında, düzenli bir şekilde, bilinçliymişçesine hareket ettikleri düşünülebilir. Aslında bilince ya da orkestra şefine dair tek bir gereklilik dahi yoktur. Her şey, kimyasallardaki değişimlerin zorunlu sonuçlarıdır. Şimdi bunları inceleyelim:

Normalde, bir nöron uyarılmamışken, hücre zarı belli bir potansiyel farka sahiptir. Yani zarın bir tarafı (hücre içi) ile diğer tarafı (hücre dışı) arasında elektrik potansiyeli farkı vardır. Bu farkın tek sebebi, hücre içerisinde bulunan iyonlarla (elektrik yüklü parçacıklar) hücre dışarısındaki iyonlar arasındaki miktar farkıdır.

Bir nöronun dış ortamında (ekstrasellüler matriks diyoruz) temel olarak yüksek miktarda Sodyum-artı (Na+) ve az miktarda Klor-eksi (Cl-) iyonları bulunur. Hücre içerisinde ise (intrasellüler matriks diyoruz) Potasyum-artı (K+) ve eksi yükte bulunan proteinler ve fosfatlar bulunmaktadır. Burada bilinmesi gereken, bu iyonların bu şekilde yüklü olmasının sebeni, atom çekirdeklerinde bulunan protonların sayısı ile atomun etrafındaki elektronların sayısının birbirinden farklı olmasıdır. Örneğin Na+ iyonunda protonların sayısı elektronlarınkinden 1 fazladır, bu sebeple +1 yük ile yüklüdür. Klorda ise protonların sayısı elektronlardan 1 azdır, bu yüzden -1 yüklüdür. 

Ancak iyonların genel dengesine bakıldığında, hücre içinin dinlenme halinde iken, yani herhangi bir elektriksel uyarı yokken daha negatif (eksi yüklü), hücre dışının ise daha pozitif (artı yüklü) olduğu görülür. Yani bu saydığımız iyonların miktarı, hücre içini eksi, hücre dışını ise artı voltaja sahip kılmaktadır. Bu da, hücre içi ile hücre dışı arasında elektriksel potansiyel farkı yaratmaktadır. Bu iyonların sayısı dış etmenlerle değiştirilecek olursa, bu potansiyelin değeri de değişecektir. 

Normal koşulda bu potansiyel hep korunur, çünkü hücre dışının kimyasal yapısı gliyalar gibi destek hücrelerince korunurken, hücre içinin kimyasal yapısı hücre zarında bulunan voltaj-bağımlı iyon kanalları dediğimiz proteinlerle korunmaktadır. Yani bu kanallar sadece voltaj değişiminin etkisi altında açılırlar. Böylece voltaj değişecek olursa, potansiyel farkı korumaya çalışacaklardır. Ancak nöron zarında bulunan kanalların tek görevi bu dengeyi korumak değildir. Evrimsel süreçte özelleşen bazı kanallar, elektrik etkisi altında yine voltaja bağlı olarak hızla açılırlar ve daha fazla dengesizliğin oluşmasını sağlarlar, ta ki belli bir voltaj değerine ulaşana kadar. İşte bu sebeple, dengeleyici kanallar ile bozucu kanallar arasında bir mücadele bulunmaktadır. Bozucu kanallar, ancak yüksek bir kimyasal değişimi olduğunda aktive olurlar (az sonra değineceğiz). 

Yukarıdaki açıklamamız ışığında, hücre içinin her zaman eksi yüklü olmaya meyilli olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü hücre içerisinde sürekli protein sentezi yapılmaktadır ve proteinlerin eksi yüklü uçları, hücre içini sürekli eksi yüklü olmaya itmektedir. Ancak bu dengenin korunması da oldukça masraflı bir iştir. Öyle ki, nöronun kullandığı enerjinin %70'inden fazlası srf bu kimyasal dengenin sağlanması için harcanmaktadır. Bu da, sinir sisteminin ne kadar pahalı bir yapı olduğunu göstermektedir. Nöronların bir diğer evrimsel sıkıntısı, glikojen depolarının evrimleşmemiş olmasıdır. Nöronlarda bu depoların bulunmaması, acil durumlarda kullanılacak şeker kaynaklarının olmaması demektir. Nöronlar, doğrudan parçalanmış haliyle, glikozu kullanarak enerji üretirler. Bu, daha hızlı bir işlem olmasına karşın, daha risklidir. Ancak evrimsel süreçte canlılar bu riski göze almak pahasına, sinir sistemi açısından daha hızlı enerji üretimini tercih etmişlerdir.

Hücre içi ile hücre dışı arasındaki iyon dengesini Na-K-ATPaz denen bir pompa sağlamaktadır. Bu pompa, daha önceki yazılarımızda bahsettiğimiz basit reseptörlerle çalışmaktadır. 

Agora Bilim Pazarı

Sineklerin Tanrısı - Grafik Roman

Mahşer’den ve Açlık Oyunları’ndan önce,
Battle Royale ve Yellowjackets’tan önce
Sineklerin Tanrısı vardı.

CENNETİN ORTASINDA CEHENNEM.
KARANLIĞA TESLİM OLAN MASUMİYET.
İNSAN DOĞASININ DEHLİZLERİNE BİR YOLCULUK.

Düşen bir uçak ve ıssız bir adada mahsur kalan bir grup okul çocuğu… Gündüzleri güneşle avunup kumsalları keşfederken, geceleri korkunun pençesinde kıvranıyor, kaybettikleri dünyanın yasını tutuyorlar. Kendi düzenlerini kurmak zorundalar.

“Hiç büyük birileri yok burada.”

Ancak insan doğasının karanlık yüzü, çok geçmeden kendini gösteriyor. Saflar belirginleşiyor, masum oyunlar yerini acımasız bir güç mücadelesine bırakıyor.

“Biz ne oluyoruz? İnsan mı? Yoksa hayvan mı?”

Nobel Ödüllü William Golding’in, BBC’nin “Dünyamızı Şekillendiren 100 Roman” listesinde yer alan başyapıtı Sineklerin Tanrısı, sanatçı Aimée de Jongh’un yetenekli ellerinde ilk kez bir grafik roman olarak hayat buluyor.

Devamını Göster

₺300.00

Satın Al Tüm Ürünler

• Dış Sitelerde Paylaş

Yukarıdaki görsel bu çalışmanın mantığını basitçe anlatmaktadır. Hatırlayacak olursanız bu pompa ve reseptör yapıları basit protein yapılarıdır ve hücre zarına gömülü olarak bulunmaktadırlar. Bu pompa, evrimsel süreçte edinilmiş yapısından ötürü her zaman 3 adet Na+ iyonunu hücre dışına atarken, dışarıdan içeriye 2 adet K+ iyonu almaktadır. İşte bu dengesiz alışverişten ötürü dışarıda her zaman Na+ daha fazla, içeride her zaman K+ iyonu daha fazladır. Burada önemli bir noktaya değinmekte fayda var: Aslında hücre içerisinde de, hücre dışarısında da hem Na+, hem K+ iyonları her zaman çeşitli miktarlarda bulunmaktadır. Ancak miktar açısından değerlendirildiklerinde hücre dışındaki Na+ miktarı, hücre içerisine göre kat kat fazladır. Benzer şekilde hücre içerisindeki K+ miktarı, hücre dışındakine göre kat kat fazladır. Üstelik bu durum, hücre uyarıldığında dahi değişmemektedir. Ancak hücre uyarıldığında, her ne kadar hala içeride K+ iyonlarının miktarı en fazla olsa da, öncesine göre Na+ iyonlarının miktarı artacaktır. İşte bu, aksiyon potansiyeli üretmeyi sağlayacaktır. Şimdi, bu mekanizmaya daha detaylı bakalım:

Aksiyon Potansiyeli (AP): Hücre zarındaki bu bahsettiğimiz potansiyel farkı, hücrenin uyarılmasıyla çok ani bir şekilde değişebilir. İşte bu durumda, hücre zarındaki kimyasal hareketlilikten ötürü elektrik sinyali üretilir. Bu tıpkı lisede öğrenilen elektrik iyonu deneylerine benzemektedir. İyonların hareketi sayesinde elektroliz, hidroliz gibi olaylar gerçekleştirilebilmektedir. Bu da, benzer bir durumdur. Hücre zarındaki iyonların bir yerden bir diğer yere hareketi, elektrik üretilmesini sağlar. İşte bu elektriksel iletiye aksiyon potansiyeli adını veriyoruz.

Bir aksiyon potansiyeli 6 kademeden oluşmaktadır:

Yukarıdaki görselde tek bir aksiyon potansiyeli gösterilmektedir. Bu yapı, elektrik yükündeki değişmeden kaynaklanmaktadır. Görüleceği üzere soldaki dikey eksen voltajı göstermektedir. Tek bir sinir dinlenme halindeyken insan türünde hücre içi, hücre dışına göre 70 milivolt (mV) daha negatiftir. Bu yüzden hücre içi -70mV olarak gösterilir. Dinlenme süresince bu potansiyel hep korunur (ufak tefek dalgalanmalar haricinde). Bu potansiyele, tahmin edilebileceği gibi, dinlenme potansiyeli (resting potential) adı verilir.

Daha sonra, eğer ki bir uyarı gelecek olursa, bu nöron uyarılır. Ancak bu uyarı her zaman bir aksiyon potansiyelini tetiklemez. Örneğin, eğer ki bir ses insanın kulağının duyamayacağı kadar tizse, bu o sesin ortamda var olmadığı anlamına gelmez. Bu ses vardır; ancak kulağımız bunu duyup da aksiyon potansiyeline dönüştürerek beyne iletememektedir. İşte bu durum, başarısız girişim (failed initiation) olarak anılır ve grafikte küçük çizgisel dalgalanmalarla gösterilmiştir. Burada belirtilmesi gereken en önemli nokta, nöronların eşik değeri (threshold) dediğimiz değerlerinin bulunmasıdır. Bu uyarı değeri aşılmadığı sürece hiçbir zaman aksiyon potansiyeli üretilmeyecektir. Bu eşik değerinin var olmasının tek sebebi de, az önce bahsettiğimiz pompaların açılabilmesi için gerekli voltaj değerlerinin olmasıdır. Bu değerler genetik olarak belirlenir ve evrimsel süreçte türden türe değişim gösterebilir. İnsan türünde motor nöronlarda bu eşik genel olarak -65 mV ila -40 mV arasında değişmektedir. Yani -65 mV değere ulaşamayan bir uyarı, aksiyon potansiyeli ürettiremez.

Ne zaman ki bir nöronun eşik değeri aşılabilir, işte o zaman tam güçte bir aksiyon potansiyeli oluşturulur. Bu potansiyelin oluşumu tamamen voltaj-bağımlı (veya voltaj-kapılı) iyon kanallarının değişiminden kaynaklanmaktadır. Bir nöron uyarıldığında, akson tepeciğinden (axon hillock) nöron içerisine doğru hızla Na+ akışı meydana gelir. Bu bölgede voltaj-kapılı Na kanalları bol miktarda bulunmaktadır. Nöron uyarıldığında bu kanallar hızla açılır ve içeriye Na+ pompalamaya başlarlar. Bu kanalların şekli temel olarak şu şekildedir:

Görüldüğü gibi hiçbir zaman hücre içi kimyasallar temsili resimlerde gösterildiği kadar düzgün ve nizami değildir, karmakarışık yapıdadırlar. Ancak bu yapıların biyokimyasal niteliklerinden ötürü hücre içi faaliyetler düzenli olarak sürdürülebilir. Elbette bu yapılarda sıklıkla hatalar da meydana gelebilmektedir.

İşte bu voltaja duyarlı kanallar, Na+ iyonu hareketi ile hızla açılmaya başlar. Eğer ki uyarı, eşik değeri aşabilecek kadar güçlüyse, bu kanalların açılışı eksponansiyel olarak, yani hızlanarak artar. Çok kısa bir sürede, yaklaşık 0.5 milisaniyede bütün voltaj-kapılı Na+ kanalları açılır. Böylece hücre içerisine hızlı bir Na+ iyon akışı başlar. Bu da hücre içiyle hücre dışının potansiyel değerlerinin hızla değişmesine neden olur. Yine bu 0.5 milisaniyelik sürede, hücre içi eskiden -70 milivolt değere sahipken, hızlı bir şekilde +30 milivolt değerine ulaşır. Yani Na+ akışından ötürü hücre içi, hücre dışına göre daha pozitif bir değer alır. Bu sürece depolarizasyon adı verilmektedir. Hücrenin önceki polarizasyonu (yük dağılımı) artık bozulmuştur.

Ancak +30 mV civarındaki değere ulaşılması, bir diğer kanal tipini tetikler: voltaj-kapılı K kanalları. Yani +30 mV'a ulaşıldığı anda, 0.5 milisaniye gibi bir sürede voltaj kapılı potasyum kanalları açılmaya başlar ve hücre içerisindeki potasyum iyonları dışarıya atılmaya başlar. Bu sırada, yine hızlı bir şekilde voltaj-kapılı Na kanalları elektrik yüklerini yitirerek kapanmaya başlar. Böylece Na+ iyonlarının hücre içerisinde alınması durur, K+ iyonlarının hücre dışına atılması sürer. Bu da hücre içerisindeki artı iyonların kaybı demektir. İşte bu sebeple, hücre yine eski potansiyeline dönmeye başlar ve eksi hale gelir. Bu duruma repolarizasyon adı verilir. Yani hücrenin önceki polarizasyonuna dönmesi demektir. Repolarizasyonun sonlarına doğru, voltajın -70 mV'luk eski değerine ulaşmaya başlamasıyla K+ kanalları kapanmaya başlar. Böylece K+ iyonlarının atılması da durdurulmaya başlar.

Fakat ilginç bir şekilde, bu pompalar çok da ince ayarlı değildir ve hata yapabilirler. Üstelik birbirlerinden habersiz oldukları ve bir bilince sahip olmadıkları için, potasyum kanalları çok geç kapanmaya başlar ve oldukça yavaş kapanırlar. Bu sebeple genellikle hücre dışarısına gerekenden fazla K+ iyonu atılır ve hücre -70 mV değerine dönmek isterken, -85 mV değere kadar düşebilir. Bu duruma hiperpolarizasyon demekteyiz. Yani hücrenin aşırı polarize hale gelmesi. 

Nihayet tüm K kanalları kapandığında, artık aksiyon potansiyeli üretilmiş ve aksondaki bir sonraki noktaya iletilmiştir. Ancak bir sorun dikkatinizi çekmiş olmalı. Aksiyon potansiyelinin üretilmesi sırasında Na+ iyonları içeri alınırken, K+ iyonları sürekli dışarı atıldı. Ancak uyarılma öncesinde hücre içerisinde K+ fazlayken, hücre dışarısında Na+ fazlaydı. Şimdi de hala öyle, ancak bu dengede bir değişim oldu. Bu durumda, birçok defa uyarılan bir nöronun sonunda içeride daha fazla Na+, dışarıda daha fazla K+ iyonlarına sahip olması ve sonunda hiç uyarılamaz hale gelmesi beklenebilir. Ancak işte burada devreye en başta bahsettiğimiz Na-K-ATPaz pompası girer. Bu pompa, nöron bir daha uyarılana kadar çok yüksek miktarda enerji harcayarak nöronu eski iyon dengesine getirir. Bu denge yavaşça kurulduğu için bu sırada aksiyon potansiyeli üretilmez. İyon akışı elektrik üretimine sebep olmayacak kadar yavaştır.

Aksiyon Potansiyeli, Akson Üzerinde Nasıl İlerler?

Bu sorunun cevabı oldukça basittir. Öncelikle, aksiyon potansiyelinin anlık olarak oluştuğu bölge, akson üzerindeki birkaç nanometrelik alana denktir. Yani kimi aksonun 1 metreye kadar ulaşabildiği düşünülürse, milyarlarca kat kısa bir bölgede oluşur. Ancak hatırlayacak olursanız, nöron uyarıldığında voltaj-kapılı Na kanalları açılmıştı ve içeriye Na+ iyonları dolmaya başlamıştı. İşte bu iyonların doluşu doğrusal değildir. Hücre içerisine giren Na+ iyonları, etrafa hızla yayılır. Bu iyonların bir kısmı aksiyon potansiyelinin geldiği tarafa doğru yayılır. Bir kısmı ise aksiyon potansiyelinin gitmesi gereken tarafa yayılır.

Geriye doğru akan Na+ iyonları yeni bir aksiyon potansiyeli başlatamaz. Çünkü o kısım, repolarizasyon dönemi boyunca refrakter dönem (refractory period) denen bir dönemdedir. Kanallar zaten yarı-açık oldukları için tekrar uyarılamazlar. Bu da aksiyon potansiyelinin geriye kaçmasına engel olur.

Ancak diğer yönde, yani aksiyon potansiyelinin gitmesi gereken yönde herhangi bir engelleyici durum yoktur. O bölge dinlenme potansiyelindedir (-70 mV) ve tüm kanallar kapalıdır (Na-K-ATPaz hariç). İşte buraya Na+ yığılmaya başlayınca (kendisinden bir önceki bölgedeki aksiyon potansiyelinden ötürü) hücre depolarize olmaya başlar ve eşik aşıldığı anda yeni bir aksiyon potansiyeli, tam güçte ateşlenir. İşte aksiyon potansiyeli, akson boyunca bu şekilde ilerler.

Ya Hep, Ya Hiç!

Nöronların en ilginç özelliklerinden biri, Ya Hep Ya Hiç (All-Or-None) denen bir ilkeyle çalışmalarıdır. Yani eşik değeri aşıldığı müddetçe, nasıl aşılırsa aşılsın, her zaman aynı şiddette ve tek bir aksiyon potansiyeli üretilmektedir. Eğer eşik aşılamazsa da, hiçbir şekilde aksiyon potansiyeli üretilemez. Ya hep, ya hiç...

Bunun sebebi de son derece bilimseldir. Bir nöron kesitinde bulunan her voltaj-kapılı Na pompası (veya K pompası) aynı eşik değerine sahip değildir. Hatırlayacak olursanız hücre dinlenme halindeyken -70 mV değere sahipti. İlk eşiğin -65 mV'ta olduğunu varsayalım. -65 mV değere ulaşana kadar, hiçbir voltaj değeri aksiyon potansiyeline neden olamaz ve başarısız girişimle sonuçlanır. Yani -69, -68, -67 veya -66 mV olsun, hepsi bir "hiç"tir. Ne zaman ki -65 mV değere ulaşılır, ilk eşik aşılır ve belli sayıda Na pompası açılır. Bu sebeple, belli sayıda Na+ iyonu içeriye girmeye başlar ve bu da potansiyeli daha da düşürür: -64, -63, -62... Bu şekilde giderken, örneğin -60 mV'ta bir diğer eşiğe ulaşılır ve bir grup Na pompası daha açılır. Böylece daha da fazla Na+ iyonu içeriye girmeye başlar. Bu da potansiyelin daha da hızlı artmasına sebep olur. Böylece, kademeli bir biçimde ve daha da önemlisi giderek artan bir hızda hücre içine Na+ iyonları dolar.

Burada tek bir eşikten bahsedilmesinin sebebi, ilk eşik aşıldıktan sonra, nöronda bir dejenerasyon ya da hasar olmadığı sürece her zaman diğer eşiklerin de aşılıyor olmasıdır. Yani eğer ki ilk eşik -65mV ise (ki olmak zorunda değildir, kimi zor uyarılan nöronların eşiği -40 mV değere kadar çıkabilir), -65'e ulaşıldığı anda "hep" değerine ulaşılmış olur ve hızla, tam bir aksiyon potansiyeli üretilir. İşte ya hep ya hiç ilkesi budur.

Refrakter Dönemler

Bahsettiğimiz gibi hücre repolarize ve hiperpolarize olma esnasında teknik olarak tekrar uyarılamaz. Bu durum, aksiyon potansiyelinin geriye doğru gitmesine engel olurken, nörona da dinlenme için süre tanır. Ancak durum her zaman böyle olmaz. Çünkü bir nöronun uyarılmasında sadece uyaranın varlığı değil, uyaranın şiddeti de önem arz eder. Refrakter dönemi bu sebeple 2 kısma ayırabiliriz:

• Mutlak Refrakter Dönem: Bu dönem, repolarizasyonun ilk anlarından, ilk eşik değerine geri dönüşe kadarki zaman olarak tanımlanabilir. Bu dönem içerisinde siniri harap edecek kadar güçlü bir uyaran uygulansa bile, sinir yeni bir aksiyon potansiyeli üretemez.
• Göreceli Refrakter Dönem: Bu dönem, eşik değere geri dönülmesinden, hiperpolarizasyonun sonuna kadarki süre olarak tanımlanabilir. Bu dönemde, eğer ki çok güçlü (eşik değerine çıkaracak uyaranın 2-3 katı şiddette) bir uyaran uygulanacak olursa, bir diğer aksiyon potansiyeli üretilebilir, hücre henüz dinlenme haline dönmemiş olsa bile.

Sinirler

Nöronlar, tekil sinir hücreleridir; ancak vücudumuzda neredeyse hiçbir yerde tekil sinirler bulunmamaktadır. Sinirler, her zaman onlarda nöronun bir araya gelmesiyle oluşur. Zaten vücudumuza Dünya'nın etrafını 4 defa dolaşabilecek uzunluktaki nöronların sığma mantığı da budur. Yoksa sinirleri uç uca ekleyecek olsak, birkaç yüz metreden uzağa gitmeleri mümkün olmayacaktır. Ancak nöron nöron ayıracak ve sonra uç uca ekleyecek olursak, ciddi uzunlukta bir yol elde edebiliriz.

Sinirlerin bu şekilde nöron yığınlarından oluşmasının sebebi de son derece evrimsel bir açıklamaya dayanmaktadır. Eğer ki tek bir nöron, tek bir kası kontrol ediyor olsaydı, eşik şiddetinin üzerindeki her etkiye aynı tepkiyi verebilecektik. Yani bir testerenin kolumuzu kesmesiyle, bir sivrisineğin ısırığına aynı şekilde tepki verecektik. Ancak durum böyle değildir. Uyarının şiddeti arttıkça, sinirsel aktivite ve iletim gücü de artmaktadır. 

Üstelik sinirlerin bu şekilde paralel nöral ağlardan oluşması, beynin çalışmasını da hızlandırmaktadır. Eğer ki tek bir hat üzerinden bilgiler iletilecek olsaydı, beynin işlem kapasitesi oldukça düşük olacaktı. Bu, bilgisayarlardaki paralel iletimle aynı mantığa dayanmaktadır. Aynı anda birçok veri beyne iletilip, işlenip, değerlendirilip, cevaba dönüştürülebilmektedir. Bu, sinirlerin onlarca ve hatta yüzlerce nöron tabakasından oluşmasından kaynaklanmaktadır.

Aşağıda tek bir sinir ve bu sinir içerisindeki yüzlerce akson temsili olarak gösterilmektedir: 

Merkezi Sinir Sistemi'nde nöronları bir arada tutan bağ dokusunda gliyalar ve fibröz yapısı bulunur. Çevresel Sinir Sistemi'nde ise sadece fibröz yapı bulunmaktadır.

Kademeli Potansiyel

Sinir kordonları içerisinde birçok nöron bulunması, bu nöronların her birinin farklı eşik değerleri olmasıyla birleşince, kademeli potansiyel (graded potential) kavramını doğurmaktadır. Yani bir sinire uyguladığımız uyarı şiddeti arttıkça, sinirin ürettiği toplam aksiyon potansiyelinin şiddeti de artmaktadır. Çünkü aksiyon potansiyelleri frekans ve şiddet bazında toplanabilen yapılardır. Bu tıpkı dalgaların üst üste binmesi gibidir. Örneğin ses dalgaları üst üste bindiğinde, çok daha şiddetli sesler oluşabilmektedir. Sinirlerde de durum aynıdır.

Örneğin bir sinir kordonu içerisinde 10 farklı nöron eşiği bulunsun. Ve her bir eşiğe sahip 10'ar adet nöron bulunsun. Yani bu sinir içerisinde 100 adet nöron bulunsun. Bu 10 farklı eşik sırasıyla -65, -63, -61, -59, -57, -55, -53, -51, -49 ve -47 mV olsun. Bir uyaran, şiddeti giderek arttırılacak şekilde bu sinire uygulanırsa, giderek daha fazla eşik aşılacak ve üretilen aksiyon potansiyellerinin gücü artacaktır. Örneğin -70 mV'tan başlayarak potansiyeli değiştirelim. -68'de hiçbir nöron uyarılmayacak, hiçbir aksiyon potansiyeli üretilemeyecektir. -66 mV için de aynı durum geçerlidir. Ancak -65 mV değere ulaştığımız anda ilk 10 nöron ateşlenecek ve 10 birimlik bir aksiyon potansiyeli üretilecektir (her bir aksiyon potansiyeli 1 birim sayılırsa). -64 mV'ta da bu 10 nöron arka arkaya ateşlenmeyi sürdürecektir, 1-2'şer milisaniye aralıkla (hiperpolarizasyon döneminden çıktıntan sonra). Ancak -63 mV değere ulaştığımızda, ikinci 10 nöron da ateşlenecek ve toplamda 20 birimlik bir aksiyon potansiyeli üretilecektir. Bu şekilde devam ettiğimizde, -47 mV'a ulaştığımızda toplamda 100 birimlik aksiyon potansiyeline ulaşılır.

Peki bu ne işe yarar? Çok açık: Beyin, sinyallemeyi bu değerlere göre yapmaktadır. Bu şekilde, farklı sinirlerden gelen katrilyonlarca farklı kombinasyon olabilir. Bunların farklı sıralarda, şiddetlerde, frekanslarda gelmesine göre beyinde işlemler yapılır ve canlılar buna göre aktivitelerini gerçekleştirirler. Örneğin A sinirinden 3 birim, B sinirinden 72 birim, C sinirinden 44 birim, D sinirinden 26 birim aksiyon potansiyeli gelirse, X proteini salgılanır ki bu da belli bir davranışı tetikler. Ancak A sinirinden 87 birim, B sinirinden 2 birim, C sinirinden 46 birim, D sinirinden 73 birim aksiyon potansiyeli gelirse, Y kimyasalı üretilir ve bu da bir diğer davranışı tetikler gibi. Bunun gibi katrilyonlarca kombinasyon üretilebilir. Yani her şey sinirlerde biter!

Güç-Zaman Eğrisi

Sinirlerin uyarılabilmesi için uyaranın gücü ve uygulanma zamanı çok önemlidir. Eğer ki bir uyaran çok güçsüzse, çok uzun süre uygulandığında ancak siniri uyarabilir. Veya bir uyaran çok güçlüyse, çok kısa bir sürede bile siniri uyarabilir. Dolayısıyla karşımıza aşağıdaki gibi bir eğri çıkar:

Burada düşey eksen uyaranın şiddeti (gücü), yatay eksen ise uyaranın süresi olarak geçmektedir. Görüleceği üzere şiddet arttıkça, daha kısa zamanlar uyarıya yetmektedir. Ayrıca terminolojik olarak bir sinirin gücünden bağımsız olarak uyarılması gereken en az süreye işleme zamanı (utilization time), uzunluğundan bağımsız olarak uygulanması gereken en düşük şiddete ise reobaz (rheobase) adı verilir. Yani bir siniri her şiddet ile uyarmak mümkün değildir. Eğer ki şiddet aşırı düşükse, hiçbir nöronun eşiği aşılamaz ve yıllarca da o uyaran uygulansa sinir aksiyon potansiyeli üretemez. Benzer şekilde aşırı güçlü uyaranlar da her zaman aksiyon potansiyeline neden olmaz (genelde olsalar da). Eğer ki süre aşırı kısaysa (birkaç nanosaniye gibi), kolun kesilmesindeki gibi bir uyaran olsa dahi hiçbir sinir uyarılmaz. En azından işleme zamanı denen süre kadar uyaran uygulanmalıdır. Bu sebeple aşırı hızlı kafası kesilen (idam edilen) kişilerin acı hissetmedikleri iddia edilmiştir; ancak bu henüz kesin bir şekilde test edilmemiştir.

Akut Yerel Potansiyeller 

Kimi zaman eşik şiddetine çok yakın değerde uyaran verildiğinde, sinirlerin bir kısmı ateşlenir; ancak üst eşiklere ulaşılamaz ve aksiyon potansiyeli hedefine ulaşamadan, sinir üzerinde sona erer. İşte bu geçici, yerel potansiyellere akut yerel potansiyeller (acute local potentials) adını veriyoruz. Bu potansiyeller pek bir işe yaramazlar ve sinirin hatalı çalışabildiğini bizlere gösterirler.

Aksiyon Potansiyelleri Akson Boyunca Nasıl İlerler?

Hatırlayacağınız üzere iki tip akson bulunmaktadır: Miyelinli ve Miyelinsiz Aksonlar. Miyelin yağ zırhı, Ranvier boğumu adını verdiğimiz boğumlarla aralıklarla kesilir. Aksonun bu boğum kısımları çıplaktır. İşte şimdi, bu boğumların neden var olduğunu daha iyi anlayabilirsiniz: Nöronlarda iletim elektrik kablolarımızdaki gibi olmaz demiştik. Kablolarda elektrik doğrusal olarak iletilirken, nöronlarda zardan dikey kimyasal hareketi, doğrusal elektrik hareketine sebep olur. Dolayısıyla, aksiyon potansiyellerinin akut yerel potansiyeller gibi sönmemesi için, ya sürekli ya da aralıklarla bu kimyasal hareketlerle desteklenmeleri gerekir. Ancak bu kimyasal hareketler oldukça yavaştır (elektriğin iletimine kıyasla). Bu yüzden miyelinsiz aksonlarda bu iletim sürekli olarak kimyasal aktiviteyle sağlanır ve bu da yavaş bir iletime neden olur.

Ancak miyelinli kılıflarda, boğumlar arasındaki iletim tıpkı elektrik kablolarımızdaki gibidir. Miyelin kılıf, iyon akışına izin vermez ve iyonları sadece akson boyunca iletir. Böylece aralarda sürekli pompa açılıp kapanması olmadan, iyonlar uzun mesafeler hareket ederler. Bu mesafeler, Ranvier boğumları ile aralıklı olarak kesilmiştir. Bu boğumların olduğu çıplak bölgelerde bol miktarda Na ve K pompaları bulunmaktadır. Buralarda hızlı bir şekilde aksiyon potansiyeli tazelenir ve yeniden boğumlar arasınca iletilir. Böylece aksiyon potansiyeli sıçrayarak, boğumlar arasında hızla ilerler.

Aksiyon Potansiyelleri Sinapslarda Nasıl İlerler?

Bu kısım, yazımızın da son kısmı olacak. Diyelim ki aksiyon potansiyelleri her şeyi başardı ve telodendritlere, yani aksonların ucundaki noktalara ulaştı. Artık bir adım kalıyor: Karşı tarafa geçerek, postsinaptik nörona ya da sinire ulaşmak ve yoluna benzer şekilde, yukarıda anlattığımız gibi devam etmek. 

Sinapslar, nöronlar arası boşluklar olarak tanımlanır. Var olma sebepleri, tek bir nöronun bütün vücudu dolaşmasının sınırlayıcı etkisidir. Evrimsel süreçte sinapslarla birbirine bağlanan nöronlar evrimleşmiştir. Böylece sadece sinir bazında değil, sinirler-arası bazda da paralel işleme mümkün olabilmekte, organizmanın tek bir sinire bağımlı olması durumu ortadan kalkmaktadır.

Sinapslar temel olarak yukarıdaki gibi gözükmektedir. Üstteki kırmızı nörona presinaptik (sinaps öncesi) nöron adını veriyoruz. Alttaki mavi nörona ise postsinaptik (sinaps sonrası) nöron adını vermekteyiz. Aksiyon potansiyeli, presinaptik nörondan, postsinaptik nörona doğru ilerlemektedir. Burada, göreceğiniz üzere telodendritler, yani akson ucundaki saçaklar ve bunların ucundaki "bitim noktası" anlamındaki terminaller bulunmaktadır. Bu terminallere ulaşan aksiyon potansiyeli, burada aksonun geri kalanındakinden farklı olarak, değişik bir etkileşime sebep olur. Şimdi bunları irdeleyeceğiz.

Ancak ilerlemeden önce birkaç sinaps örneği gösterelim. Eğer ki terminal bölgesine yeterince odaklanacak olursanız ve yüksek grafik teknolojisiyle bir modelleme yapacak olursanız, aşağıdaki gibi bir yapı göreceksiniz:

Yukarıdan aşağıya: Presinaptik nöron, sinaps ve postsinaptik nöron. 

Normalde sinapslardan aksiyon potansiyeli iletimi iki şekilde gerçekleşir:

• Elektriksel iletim
• Kimyasal iletim

Sinapslar yaklaşık 25 nanometre genişliğindeki açıklıklardır. Eğer ki iletim, hiçbir kimyasal maddeye dayanmadan, tamamen elektriksel olarak yapılacak olursa, yani aksiyon potansiyeli tıpkı akson üzerinde olduğu gibi doğrudan ilerleyecekse, bu sinaps boşluğu 2 nanometreye kadar düşer ve nöronlar neredeyse birbirine değerler. Birbirine bu kadar yaklaşan nöronların üzerinde sinaptik kavşak (gap) adı verilen boşluklar oluşur ve buradan çok küçük olan maddeler karşıya geçebilir. Bunlar arasında ağırlığı 1000 Dalton'dan (1 tonun milyar çarpı milyar çarpı milyarda birinden daha hafif) kimyasalların tamamı bulunmaktadır. Nöronların bu şekilde birbirine yaklaşması Kalsiyum-artı iki (Ca++) iyonlarının salgılanmasıyla gerçekleşir. Aksiyon potansiyelleri terminallere ulaştıkça bu iyonun üretimini sağlarlar.

Öte yandan daha yaygın ve güvenilir olan yöntem kimyasal iletimdir. Bu tipte nöronlar birbirinden 40 nanometre uzakta bulunurlar. Yine aksiyon potansiyelleri Ca++ iyon kanallarını açar ve hücre içerisinden dışarıya kalsiyum atılmaya başlar. Kalsiyum ile birlikte nörotransmitter denilen kimyasallar da salgılanır. İşte bunlar, sinaps sonrası nörona ulaştıklarında yeni bir aksiyon potansiyelini, öncekiyle birebir aynı şiddette tetiklerler. Böylece aynı ileti, bir nörondan bir diğerine iletilmiş olur. Aksiyon potansiyelinin şiddeti olduğu gibi aktarılır.

Kimyasal sinapslar elektriksel iletime göre daha yavaş olsa da, daha kararlı ve güvenlidir. Çünkü elektriksel sinapslarda aksiyon potansiyelinin şiddetinde azalma meydana gelebilir ve veriler yanlış işlenir. Ancak kimyasal iletimde tamamen aynı şiddette bir aksiyon potansiyeli karşı nöronda üretilebilir. Zaten elektriksel sinapslara sadece aşırı hızlı reflekslerde ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun dışında beynin hemen her işlevi kimyasal sinapslar üzerinden gerçekleştirilir. 

Aslında bir diğer yazıda sinapslarda kullanılan nörotransmitter maddelere de girmemiz gerekebilir; ancak bu aşırı teknik ve bilimsel olacaktır, okuyucuyu zorlayabilir. Bu sebeple bu konuyu açıkta bırakarak, konu içerisinde dağılmış bir şekilde değinmeyi düşünüyoruz. Yeri geldikçe nörotransmitterleri tanıtacağız; ancak bilmeniz gereken, kimyasal iletimde birçok farklı nörotransmitter kullanılmaktadır, öyle ki bu kimyasalları kendi içerisinde dev ailelere bölebiliyoruz. Bu çeşitlilik sayesinde sinyallerin çeşitliliği de arttırılabilmektedir. Bu da, yine, bu kadar karmaşık işlemleri sinir sisteminin gerçekleştirebilmesini açıklamaktadır.

Gördüğünüz gibi sinir sistemii, tüm baş döndürücü özelliklerine rağmen oldukça otomatiktir ve sabittir. Bir işlem başladığı zaman, onu durdurmak neredeyse imkansızdır. Çünkü her şey bilinçsiz bir şekilde, kimyasalların hareketleriyle olmaktadır. Yani aslında hayat, adeta doğa tarafından kurulmuş bir oyuncak araba gibidir. Onu gerip bıraktıktan sonra olacaklar, zaten kimyasalların yapısı tarafından belirlenmiştir. Bu yüzden, aslında yüksek matematik problemlerini düşünürken bile beynimizde gerçekleşen olaylar neredeyse tamamen kontrolsüzdür. Bu durumda bilinç nasıl oluşur? Biz nasıl düşünüyoruz? Neden bu kadar zekiyiz? Bu soruların hepsinin cevabı sinirlerde yatmaktadır ve sonraki yazılarımızda işlenecektir.

Artık teknik kısmı büyük oranda bitirdik. Şimdi, sinir sisteminin daha da derinliklerine ineceğiz ve beynimizi, çalışma prensiplerini, parçalarını tanıyacağız.