Bir asırdan daha uzun bir süre önce, bir sinir uyarısının elektriksel değişiklikler içerdiği keşfedildiğinde, bilim adamları bunun tıpkı tellerden geçen diğer tüm akımlar gibi nöronlar arasında dolaşan bir elektrik akımı olduğunu düşündüler. Daha sonra, sinir uyarılarının hızının, bir teldeki elektriğin hızından çok daha yavaş olduğu anlaşıldı. Dahası, aksonun sitoplazmik çekirdeği basit elektrik akımlarına o kadar dirençliydi ki, akson zarı yeterli iyonların kaçmasına izin veriyordu ve negatif bir nöronal uyarının yalnızca birkaç milimetre yol aldıktan sonra sona ermesi bekleniyordu. Aksine, bir nöronun aksonu boyunca farklı noktalarda sinir uyarısını ölçersek, aynı kaldığını, yani gücünün yol boyunca azalmadığını görürüz. Öte yandan, bir aksonun ezilmesi veya zehirlenmesi, elektriksel iletim özelliklerini değiştirmese bile, impulsları iletme yeteneğini yok edebilir. Kısacası impulsların iletilmesi canlı hücredeki aktiviteye bağlıdır. Bu nedenle dürtü, basit bir elektrik akımından ziyade nöron boyunca yayılan elektrokimyasal bir değişikliktir.
Modern sinirsel aktivite teorisinin temel sınırlamaları, 1902’de Almanya’daki Halle Üniversitesi’nden Julius Bernstein tarafından önerildi. Bir sinir hücresinin içindeki ve etrafındaki sıvıdaki bazı iyonların konsantrasyonunun çok farklı olduğunu biliyordu. Hücre içindeki sodyum (Na+) konsantrasyonu çok düşükken, potasyum (K+) konsantrasyonu çok yüksekti. Bu iyonik fark hemen hemen tüm hücrelerde bulunur, ancak daha az ölçüde bulunur. Beinstein, negatif iyonlar için de eşit derecede önemli bir rol önerdi (bunlar artık hücre içindeki proteinler ve hücre dışı sıvıdaki klorür iyonları olarak biliniyor). Daha sonra sinir hücresi zarının bu maddelere karşı hemen hemen geçirimsiz olduğu ve sinir impulslarının oluşmasında Na+ ve K+’nın etkisinin baskın bir rol oynadığı keşfedildi. Bernstein, iyonların eşit olmayan dağılımının, zarın iki yüzeyi arasında elektrostatik bir gradyan ile sonuçlandığını fark etti. Sonuç olarak, hücrenin içi, dışına göre -70 mV’luk bir yüke sahiptir. O günlerde zarın işlevi tam olarak anlaşılamamış olsa da Bernstein, nöronların zarının farklı iyonlara geçirgenliğinin farklı olduğunu ve bu büyük zar seçiciliğinin iyonların ayrılmasından ve sonuçta ortaya çıkan elektrostatik gradyandan sorumlu olduğunu öne sürdü. Bernstein ayrıca, darbenin geçişi sırasında zarın seçiciliğinin geçici olarak zayıfladığını öne sürdü. Bu nedenle iyonlar serbestçe hareket edebilir ve iki zar yüzeyi arasındaki elektrostatik gradyan sıfıra düşer. Başka bir deyişle, zar, yükleri ayırma yeteneğini geçici olarak kaybetmiştir.
Ayrıca bu kutuplaşma komşu bölgeleri de bazı açılardan depolarize etmiştir. Bernstein’a göre sinir uyarısı, zar boyunca ilerleyen bir depolarizasyon dalgasıydı. Bernstein’ın hipotezi geniş çapta kabul görmesine rağmen, uzun yıllar boyunca onu destekleyecek veya onunla çelişecek hiçbir ampirik veri mevcut değildi. Sinir lifleri, impulsların iletilmesi sırasında içlerinde meydana gelen değişiklikleri doğru bir şekilde ölçmek için çok küçüktü.
1933’te Oxford’dan JZ Young, mürekkepbalığının çapı 1 mm’ye varan birçok dev sinir lifine sahip olduğunu keşfetti. Bu teller, hayvanın uçuş tepkisine aracılık eder. Bu, mürekkepbalığının vücut duvarı boyunca uzanan kasları tahriş eder ve hayvanın kendisini büyük bir hızla geriye doğru itmesine olanak tanır. Kas bunu, suyu kafanın yakınındaki bir huniden manto boşluğundan şiddetli bir şekilde dışarı atarak başarır. Kalamarın sinir liflerinin son derece kalın olması, bir sinir uyarısını çok hızlı bir şekilde iletmesine olanak tanır. Genel olarak, nöral tel çapı ne kadar büyükse, iletim o kadar hızlı olur. Normalden daha kalın teller, mürekkep balıklarında aynı ölçüde olmasa da, diğer birçok omurgasızda, hızlı iletimin önemli olduğu nöral devrelerde bulunur. Mürekkep balıklarındaki teller özellikle kalındır. Çünkü mesajların kat etmesi gereken mesafe, çoğu omurgasızınkinden çok daha uzundur. (Miyelinli teller, omurgalılarda iletim hızını artırmak için alternatif bir adaptasyon olarak gelişti.) Kalamarın dev sinir liflerinin keşfi, nihayet biyologların hareket sırasında meydana gelen olayları ayrıntılı olarak incelemesine olanak sağladı ve nörofizyolojide yeni bir çağ açtı.
1939’da Massachusetts, Woods Hole’dan Falaj. Curtis ve K. Tuz veya metal solüsyonla doldurulmuş bir cam tüpten oluşan bu mikroelektrot, telin bir ucundan geçirilerek 1-3 cm ilerletildi. Bu şekilde konumlandırılan elektrotla, Bernstein’ın öngördüğü gibi, zarın iki yüzeyi arasındaki elektrostatik gradyanın sinir uyarıları geçerken değiştiğini göstermek mümkün oldu. Ancak bir şey doğru değildi: eğim çok değişmişti. Bir an için telin içi, dışına göre pozitif hale geldi. Bundan sonra, zarı depolarize etmedi ve polarizasyonunu anlık olarak tersine çevirdi. Uyarı, Bernstein’ın bir zamanlar düşündüğü gibi, zarın seçiciliğini ortadan kaldırmakla kalmadı; Çünkü öyle olsaydı, zarın potansiyeli kolaylıkla sıfıra giderdi. Aksine, bu eklektizmi kökten değiştirdi. Hodgkin ve Bernard Katz, 1947’de, zarın hücreye ilk önce saldığından çok daha fazla Na+ iyonu girmesine izin verdiğini öne sürdüler. Hodgkin ve Huxley, artık klasik hale gelen uzun bir dizi deneyde, mürekkep balığında darbeli iletim sırasında meydana gelen iyonik iletim değişikliklerinin ayrıntılı nicel karakterizasyonları üzerinde çalıştılar. Bulguları tüm nöronlar için geçerliydi. Hodgkin-Huxley modeline göre, dinleme halindeki bir nöronun zarı polarizedir ve dışa göre içe doğru negatiftir. Sodyum iyonlarının konsantrasyonu dışarıda çok daha yüksektir ve K+ iyonlarının konsantrasyonu iç mekanlarda daha yüksektir. Bu durumda, bir elektrot kullanılarak zarın depolarizasyonu, zarın sodyum iyonlarına geçirgenliğinde önemlidir; Ancak kısa vadeli bir artışa yol açar. Bu iyonlar, sırayla, zarı geçerler ve hücre içindeki net negatif yükleri çekmenin yanı sıra yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru hareket etme doğal eğilimleri nedeniyle hücreye saldırır. Na+ akışı o kadar büyüktür ki, anın iç kısmı dış kısmına göre pozitif olur. (Bu, membran boyunca elektrostatik gradyan sıfır veya biraz pozitif olsa bile, Na’nın ozmotik konsantrasyonunun içeride daha yüksek kalması nedeniyle oluşur.) Kısa bir süre sonra, zarın Na+ geçirgenliği normale dönerken, K+ geçirgenliği önemli ölçüde artar. Şimdi K+ iyonları hücreden dışarı fırlar; Çünkü iç konsantrasyonları dış konsantrasyonlarından daha fazladır ve hücre içindeki ani artan pozitif yük ile itilirler. Pozitif iyonların dışarı akışı, hücre içindeki yükü başlangıçtaki negatif değerine geri getirir. Kısaca, zarın iç yüzeyi önce negatiftir, Na+ iyonları içeri girince pozitif olur, sonra K+ iyonları içeri girince tekrar negatif olur.
Dürtü, nöronun uzunluğu boyunca hareket eder, çünkü her noktada meydana gelen bu değişiklikler, zardaki bir sonraki noktayı depolarize ederek benzer bir geçirgenlik değiştirme döngüsü başlatır ve bu da bir sonraki noktada yeni bir döngü başlatarak hareket etmesine izin verir. bir zincir yıkım alanı olarak aksondan aşağı. Hodgkin-Huxley impuls iletim modeli, bir telde hareket eden basit bir elektrik akımının aksine, bir sinir impulsunun gücünün neden bir sinir lifi boyunca ilerlerken azalmadığını açıklar. İmpulsun kendisi yenilenir, elektriksel hücre zarı ardışık her noktada değişir veya aksiyon potansiyeli yeni bir olaydır ve büyüklüğü sitoplazmada önceki noktalarda meydana gelen elektriksel olaylarla aynıdır. Bir pil veya dinamo tarafından üretilen elektrik akımı pasif olarak bir tel ile taşınır; Ancak sinir uyarısı, enerjisini gittiği yoldan alır ve tel üzerinde birbirini izleyen her noktada yeniler. (Miyelinli teller, uyarıyı aynı kalınlıktaki çizgisiz tellerden daha hızlı iletir, çünkü aksiyon potansiyeli noktaları zarın bitişik alanları değil, birbirini izleyen düğümlerdir. Miyelinasyon, zar potansiyelinin bir düğümden diğerine geçmesini önleyerek iyonların girişi ve çıkışı.)
kaynak:
https://www.sciencedirect.com
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]