Sinir Hücrelerinde İmplus Oluşumu ve İletimi

B.      NÖRON FİZYOLOJİSİ, İMPULS OLUŞUMU VE İLETİMİ

İç ve dış çevredeki ışık, sıcaklık, basınç gibi çeşitli uyarılar, sinir hücresinde elektriksel ve kimyasal değişiklikleri başlatır. Nöronlarda meydana gelen elektriksel ve kimyasal değişikliklere İMPULS (UYARTI) denir.

Nöronlarda uyarı iletimi sırasında iki potansiyel durumu görülür. Bunlar sinir hücresinin dinlenme durumunda sahip olduğu dinlenme potansiyeli ve sinir hücresinin aktif olduğu zaman aksiyon potansiyelidir.

Bir sinir hücresinde impuls iletimi sırasında elektriksel değişikliklerin olduğu polarizasyon, depolarizasyon ve repolarizasyon olmak üzere üç olay görülür.

a.       Polarizasyon(Kutuplaşma)

Normal olarak uyarılmamış yani dinlenme halindeki bir nöronun hücre içi negatif
(–), hücre dışı ise pozitif (+) yüklüdür. Bu duruma polarizasyon denir.

Nöron zarının iç tarafındaki K⁺ iyon miktarı ile eksi yüklü organik anyon (A^–) miktarı, zarın dış tarafına göre fazladır. Zarın dışında ise Na⁺ iyonu ve CI^– iyonu miktarları fazladır. 

İyon yük dağılımının zarın iç ve dış kısmında farklı olması nedeniyle potansiyel fark meydana gelir. Hücre içinin (–) olmasının nedeni hücre içindeki anyonların hücre dışına göre fazla olmasından kaynaklanır. Organik anyonlar (proteinler, amino asitler, sülfat, fosfat ve diğer negatif iyonlar) büyük oldukları için zardan dışarı geçemezler. Ancak CI^– iyonları küçük olduğu için zardan içeri girebilir. Ama potansiyel fark CI^–iyonlarının çoğunu dışarıda tutar. Bu durumda impuls oluşumu için önemli olan Na⁺ ve K⁺ iyon konsantrasyon farkıdır.

Konsantrasyon farkı nedeni ile Na⁺ dışarıdan içeriye girme, K⁺ ise içeriden dışarıya çıkma eğilimindedir. Fakat akson zarında Na⁺– K⁺ pompası denilen mekanizma difüzyona karşı iş yaparak Na⁺’un içeri girişini engellerken K⁺’unda dışarı çıkışını engeller (şekil-b).  Na⁺–K⁺ pompası  ATP harcayarak Na⁺’un hücre dışına, K⁺’un ise hücre içine taşınmasını sağlar. Bunun sonucunda dinlenme halindeki sinir hücresinin dış tarafı (+), iç tarafı (–) yüklü olur. Bu duruma polarizasyon (kutuplaşma)denir. Yani repolariazyon durumunda sinir hücresinin iç kısmı negatif, dış kısmı ise pozitif yüklüdür.

Nöron zarlarının iç ve dış kısmı arasında elektriksel yük farkı vardır. Zarın iç tarafı ile dış tarafı arasındaki yük farkına zar potansiyeli denir. Dinlenme halindeki zar potansiyeline dinlenme potansiyeli (denge potansiyeli) denir.

Hücre içi ve hücre dışı arasındaki yük farkı, voltmetre ile ölçülür. Sinir hücresinin dinlenme durumunda –70mV’luk bir zar potansiyeli vardır. Potansiyel farkın negatif (–) olması hücre içinin dışına göre negatif olduğunu göstermektedir.

b.       Depolarizasyon (İmpuls iletimi)

Nörona impuls iletilmeye başladığında zarın Na⁺ geçirgenliği 500 kat artar ve Na⁺ hızla içeri girmeye başlar. Bu sırada –70mV olan aksiyon potansiyelin arttığı görülür. Aksiyon potansiyelin +40mV’a kadar yükselir. Bu durumda nöronun dış kısmı (+) yük kaybetmiş, iç kısım ise (+) yük kazanmış olur. Bu nedenle zarın iç kısmı (+) olurken dış kısmı ise (–) olur yani denge potansiyeli bozulur. Bu duruma depolarizasyon denir.

c.       Repolarizasyon

Nöronun iç kısmındaki Na⁺ konsantrasyonu belli bir değere ulaşınca Na⁺ girişi durdurulur. Na⁺ girişi durmadan hemen önce K⁺ kapıları açılır. Böylece hücre içinde derişimi fazla olan K⁺ dışarı çıkmaya başlar. İçeri giren Na⁺ kadar K⁺ dışarı çıkar. Bu şekilde potansiyel fark tekrar dinlenme potansiyeli seviyesine getirilir. Buna repolarizasyon denir. Yani repolariazyon durumunda sinir hücresinin iç kısmı negatif, dış kısmı ise pozitif yüklüdür (Polarize durumda olduğu gibi).

Repolarizasyonun sonunda K+ kanalları kapanır ve K+’un hücre dışına geçişi
durdurulur. Bu durumda hücrenin iç kısmında Na+, dış kısmında ise K+ derişimi fazladır. Na⁺ ve K⁺ iyonlarının yer değiştirerek impuls öncesi duruma gelmesi gerekir. Bu durumu Na⁺–K⁺ pompası sağlar.  ATP harcanarak Na⁺–K⁺ sayesinde Na+ iyonları dışarı, K+ iyonları içeri pompalanır. Böylece başlangıçtaki dinlenme potansiyeli tekrar oluşur. 

UYARI: 

1-       Bir nöronda impulsun devamlı olarak iletilebilmesi için nöronun depolarize olduktan sonra tekrar repolarize olması gerekir. Repolarize olmayan nöronlarda impuls iletimi gerçekleşmez.

UYARI: 

2-       Polarizasyon ve repolarizasyon durumlarında sinir hücresinin iç kısmı
negatif, dış kısmı ise pozitif yüklüdür. Polarize durumundaki sinir
hücresinin dış kısmında Na+ iyonu derişimi, repolarize durumundaki sinir
hücresinin dış kısmında ise K+ iyonu derişimi fazladır.