İçeriğe atla

Uyaran (fizyoloji)

Lambadan (1.) gelen ışık, bitkinin bulunduğu ortamda algılanabilir bir değişiklik işlevi görmektedir. Sonuç olarak bitki, ışık uyaranına doğru fototropizm-yönlü büyüme (2.) reaksiyonu sergiler.

Fizyolojide uyaran,[1] bir organizmanın iç veya dış çevresinin fiziksel veya kimyasal yapısında tespit edilebilir bir değişikliktir. Bir organizmanın veya organın uygun bir tepki verebilmesi için dış uyaranları tespit etme yeteneğine duyarlılık (uyarılabilirlik)[2] denir. Duyusal reseptörler, deride bulunan dokunma reseptörleri veya gözdeki ışık reseptörlerinde olduğu gibi vücudun dışından ve kemoreseptörler ve mekanoreseptörlerde olduğu gibi vücudun içinden bilgi alabilir. Bir uyaran bir duyusal reseptör tarafından algılandığında, uyaran transdüksiyonu yoluyla bir refleks ortaya çıkarabilir. Bir iç uyaran genellikle homeostatik kontrol sisteminin ilk bileşenidir. Dış uyaranlar, savaş ya da kaç yanıtında olduğu gibi vücutta sistemik yanıtlar üretebilir. Bir uyaranın yüksek olasılıkla algılanabilmesi için güç seviyesinin mutlak eşiği aşması gerekir; eğer bir sinyal eşiğe ulaşırsa, bilgi merkezi sinir sistemine (MSS) iletilir, burada entegre edilir ve nasıl tepki verileceğine dair bir karar verilir. Uyaranlar genellikle vücudun tepki vermesine neden olsa da, bir sinyalin bir tepkiye neden olup olmayacağını nihai olarak belirleyen MSS'dir.

Türler

Dahili

Homeostatik dengesizlikler

Homeostatik dengesizlikler vücuttaki değişimler için ana itici güçtür. Bu uyaranlar vücudun farklı bölgelerindeki reseptörler ve sensörler tarafından yakından izlenir. Bu sensörler sırasıyla basınç veya gerilmeye, kimyasal değişikliklere veya sıcaklık değişikliklerine yanıt veren mekanoreseptörler, kemoreseptörler ve termoreseptörlerdir. Mekanoreseptörlere örnek olarak kan basıncındaki değişiklikleri tespit eden baroreseptörler, sürekli dokunma ve basıncı tespit edebilen Merkel diskleri ve ses uyaranlarını tespit eden saç hücreleri verilebilir. İç uyaran görevi görebilecek homeostatik dengesizlikler arasında kandaki besin ve iyon seviyeleri, oksijen seviyeleri ve su seviyeleri yer alır. Homeostatik idealden sapmalar ağrı, susuzluk veya yorgunluk gibi homeostatik bir duygu yaratabilir ve bu da vücudu durağan hale getirecek davranışları (geri çekilme, içme veya dinlenme gibi) motive eder.[3]

Kan basıncı

Kan basıncı, kalp hızı ve kalp debisi, karotis arterlerde bulunan gerilme reseptörleri tarafından ölçülür. Sinirler kendilerini bu reseptörlerin içine yerleştirir ve gerilmeyi algıladıklarında uyarılırlar ve merkezi sinir sistemine aksiyon potansiyelleri gönderirler. Bu uyarılar kan damarlarının daralmasını engeller ve kalp atış hızını düşürür. Bu sinirler gerilmeyi algılamazsa, vücut düşük kan basıncını tehlikeli bir uyaran olarak algılar ve sinyaller gönderilmez, inhibisyon MSS eylemini önler; kan damarları daralır ve kalp atış hızı artar, bu da vücuttaki kan basıncının artmasına neden olur.[4]

Harici

Dokunma ve acı

Duyusal hisler, özellikle de ağrı, büyük bir tepki ortaya çıkarabilen ve vücutta nörolojik değişikliklere neden olan uyaranlardır. Ağrı aynı zamanda vücutta, ağrının yoğunluğuyla orantılı bir davranış değişikliğine de neden olur. Duygu, ciltteki duyu reseptörleri tarafından kaydedilir ve merkezi sinir sistemine gider, burada entegre edilir ve nasıl yanıt verileceğine karar verilir; bir yanıt verilmesi gerektiğine karar verilirse, uyarana göre uygun şekilde davranan bir kasa geri sinyal gönderilir.[3] Postsantral giru, dokunma duyusu için ana duyusal alıcı alan olan birincil somatosensoriyel alanın yeridir.[5]

Ağrı reseptörleri nosiseptörler olarak bilinir. İki ana tip nosiseptör mevcuttur: A-fiber nosiseptörler ve C-fiber nosiseptörler. A-fiber reseptörleri miyelinlidir ve akımları hızla iletir. Esas olarak hızlı ve keskin ağrı türlerini iletmek için kullanılırlar. Buna karşılık, C-fiber reseptörleri miyelinsizdir ve yavaş iletirler. Bu reseptörler yavaş, yakıcı, yaygın ağrı iletir.[6]

Dokunma için mutlak eşik, dokunma reseptörlerinden bir tepki ortaya çıkarmak için gereken minimum duyum miktarıdır. Bu his miktarının tanımlanabilir bir değeri vardır ve genellikle bir arının kanadının bir santimetre mesafeden bir kişinin yanağına düşürülmesiyle uygulanan kuvvet olarak kabul edilir. Bu değer, dokunulan vücut parçasına göre değişecektir.[7]

Görme

Görme, beynin vücudun etrafında meydana gelen değişiklikleri algılaması ve bunlara yanıt vermesi için fırsat sağlar. Işık şeklindeki bilgi veya uyaranlar retinaya girer ve burada fotoreseptör hücre adı verilen özel bir nöron türünü uyarır. Fotoreseptörde yerel bir kademeli potansiyel başlar ve burada hücreyi, impulsun bir nöron yolu boyunca merkezi sinir sistemine iletilmesi için yeterince uyarır. Sinyal fotoreseptörlerden daha büyük nöronlara doğru ilerlerken, sinyalin MSS'ye ulaşmak için yeterli güce sahip olması için aksiyon potansiyelleri oluşturulmalıdır.[4] Uyaran yeterince güçlü bir tepki gerektirmiyorsa, mutlak eşiğe ulaşmadığı söylenir ve vücut tepki vermez. Ancak, uyaran fotoreseptörden uzaktaki nöronlarda bir aksiyon potansiyeli yaratacak kadar güçlüyse, vücut bilgiyi entegre edecek ve uygun şekilde tepki verecektir. Görsel bilgi MSS'nin oksipital lobunda, özellikle de birincil görsel kortekste işlenir.[4]

Görme için mutlak eşik, gözdeki fotoreseptörlerden bir tepki ortaya çıkarmak için gereken minimum duyum miktarıdır. Bu duyum miktarı tanımlanabilir bir değere sahiptir ve genellikle kişinin gözleri karanlığa ayarlanmışsa, 30 mil ötede tek bir mum tutan birinden gelen ışık miktarı olarak kabul edilir.[7]

Koklama

Koklama, vücudun soluma yoluyla havadaki kimyasal molekülleri tanımasını sağlar. Nazal septumun her iki yanında bulunan koku alma organları koku alma epiteli ve lamina propriadan oluşur. Koku reseptör hücreleri içeren koku epiteli, kribiform plakanın alt yüzeyini, dik plakanın üst kısmını, üst nazal konkayı kaplar. Solunan havadaki bileşiklerin yalnızca kabaca yüzde ikisi, solunan havanın küçük bir örneği olarak koku alma organlarına taşınır. Koku alma reseptörleri epitel yüzeyinin ötesine uzanarak çevredeki mukus içinde bulunan birçok silya için bir taban oluşturur. Koku bağlayıcı proteinler bu kirpiklerle etkileşime girerek reseptörleri uyarır. Koku maddeleri genellikle küçük organik moleküllerdir. Daha fazla su ve lipid çözünürlüğü, daha güçlü kokulu kokularla doğrudan ilişkilidir. G proteinine bağlı reseptörlere koku verici bağlanması, ATP'yi cAMP dönüştüren adenil siklazı aktive eder. cAMP ise sodyum kanallarının açılmasını teşvik ederek lokalize bir potansiyele neden olur.[8]

Koku için mutlak eşik, burundaki reseptörlerden bir tepki ortaya çıkarmak için gereken minimum duyum miktarıdır. Bu duyum miktarı tanımlanabilir bir değere sahiptir ve genellikle altı odalı bir evde tek bir parfüm damlası olarak kabul edilir. Bu değer, koklanan maddenin ne olduğuna bağlı olarak değişecektir.[7]

Tat alma

Tat alma, dilden ve ağızdan geçen gıda ve diğer maddelerin lezzetini kaydeder. Tat alma hücreleri dilin yüzeyinde ve farenks ve larenksin bitişik kısımlarında bulunur. Tat alma hücreleri, özelleşmiş epitel hücreleri olan tat tomurcukları üzerinde oluşur ve genellikle her on günde bir yenilenir. Her bir hücreden, bazen tat tüyleri olarak da adlandırılan mikrovilluslar, tat gözeneğinden geçerek ağız boşluğuna doğru uzanır. Çözünmüş kimyasallar bu reseptör hücreleri ile etkileşime girer; farklı tatlar belirli reseptörlere bağlanır. Tuz ve ekşi reseptörleri, hücreyi depolarize eden kimyasal kapılı iyon kanallarıdır. Tatlı, acı ve umami reseptörlerine özelleşmiş G proteinine bağlı reseptörler olan gustducinler denir. Reseptör hücrelerinin her iki bölümü de nörotransmitterleri afferent liflere salarak aksiyon potansiyelinin ateşlenmesine neden olur.[8]

Tat için mutlak eşik, ağızdaki reseptörlerden bir tepki ortaya çıkarmak için gereken minimum duyum miktarıdır. Bu duyum miktarı tanımlanabilir bir değere sahiptir ve genellikle 250 galon suda tek bir damla kinin sülfat olarak kabul edilir.[7]

Duyma

Dış kulağa ulaşan sesin neden olduğu basınç değişiklikleri, işitme kemikçikleri veya orta kulak kemikleri ile eklemleşen timpanik zarda rezonansa girer. Bu küçük kemikler, bu basınç dalgalanmalarını iç kulaktaki spiral şekilli kemikli bir yapı olan kokleaya iletirken çoğaltırlar. Koklear kanaldaki, özellikle Corti organındaki tüy hücreleri, sıvı ve zar hareket dalgaları kokleanın odacıkları boyunca ilerlerken saptırılır. Kokleanın merkezinde bulunan bipolar duyusal nöronlar bu reseptör hücrelerden gelen bilgileri izler ve kraniyal sinir VIII'in koklear dalı aracılığıyla beyin sapına iletir. Ses bilgisi MSS'nin temporal lobunda, özellikle de primer işitsel kortekste işlenir.[8]

Ses için mutlak eşik, kulaklardaki reseptörlerden bir tepki ortaya çıkarmak için gereken minimum duyum miktarıdır. Bu duyum miktarı tanımlanabilir bir değere sahiptir ve genellikle 20 fit ötedeki sessiz bir ortamda bir saatin tik takları olarak kabul edilir.[7]

Denge

Doğrudan kokleaya bağlı olan yarı dairesel kanallar, işitme için kullanılana benzer bir yöntemle denge hakkındaki bilgileri yorumlayabilir ve beyne iletebilir. Kulağın bu bölümlerindeki tüy hücreleri, bu kanalın kanallarını kaplayan jelatinimsi bir malzemenin içine kinosilya ve stereosilya çıkıntıları yapar. Bu yarı dairesel kanalların bazı kısımlarında, özellikle de maküllerde, statokonya olarak bilinen kalsiyum karbonat kristalleri bu jelatinimsi maddenin yüzeyinde durur. Baş eğildiğinde veya vücut doğrusal ivmelenmeye maruz kaldığında, bu kristaller hareket ederek tüy hücrelerinin kirpiklerini rahatsız eder ve sonuç olarak çevredeki duyu sinirleri tarafından alınacak nörotransmitter salınımını etkiler. Yarı dairesel kanalın diğer bölgelerinde, özellikle de ampullada, kupula olarak bilinen ve maküladaki jelatinimsi maddeye benzeyen bir yapı, etrafını saran sıvı ortam kupulanın hareket etmesine neden olduğunda benzer bir şekilde tüy hücrelerini bozar. Ampulla, beyne başın yatay dönüşü hakkında bilgi iletir. Bitişik vestibüler gangliyonların nöronları bu kanallardaki tüy hücrelerini izler. Bu duyusal lifler kraniyal sinir VIII'in vestibüler dalını oluşturur.[8]

Hücresel tepki

Genel olarak, uyaranlara hücresel yanıt, hareket, salgı, enzim üretimi veya gen ekspresyonu açısından bir hücrenin durumunda veya aktivitesinde bir değişiklik olarak tanımlanır.[9] Hücre yüzeylerindeki reseptörler, uyaranları izleyen ve sinyali daha ileri işlem ve yanıt için bir kontrol merkezine ileterek ortamdaki değişikliklere yanıt veren algılama bileşenleridir. Uyaranlar her zaman transdüksiyon yoluyla elektrik sinyallerine dönüştürülür. Bu elektrik sinyali veya reseptör potansiyeli, sistematik bir yanıt başlatmak için sinir sistemi boyunca belirli bir yol izler. Her bir reseptör tipi, yeterli uyaran olarak adlandırılan yalnızca bir tür uyaran enerjisine tercihli olarak yanıt verecek şekilde özelleşmiştir. Duyusal reseptörlerin yanıt verdikleri iyi tanımlanmış bir uyaran aralığı vardır ve her biri organizmanın özel ihtiyaçlarına göre ayarlanmıştır. Uyaranlar, uyaranın niteliğine bağlı olarak mekanotransdüksiyon veya kemotransdüksiyon yoluyla vücut boyunca iletilir.[4]

Mekanik

Mekanik bir uyarana yanıt olarak, hücresel kuvvet sensörlerinin hücre dışı matris molekülleri, hücre iskeleti, transmembran proteinler, membran-fosfolipid arayüzündeki proteinler, nükleer matris unsurları, kromatin ve lipid çift tabaka olduğu öne sürülmektedir. Tepki iki yönlü olabilir: örneğin hücre dışı matris mekanik kuvvetlerin iletkenidir, ancak yapısı ve bileşimi aynı zamanda uygulanan veya endojen olarak üretilen kuvvetlere verilen hücresel tepkilerden de etkilenir.[10] Mekanosensitif iyon kanalları birçok hücre tipinde bulunur ve bu kanalların katyonlara karşı geçirgenliğinin gerilme reseptörleri ve mekanik uyaranlardan etkilendiği gösterilmiştir.[11] İyon kanallarının bu geçirgenliği, mekanik uyaranın elektrik sinyaline dönüştürülmesinin temelini oluşturur.

Kimyasal

Koku maddeleri gibi kimyasal uyaranlar, genellikle kemotransdüksiyondan sorumlu iyon kanallarına bağlanan hücresel reseptörler tarafından alınır. Koku alma hücrelerinde de durum böyledir.[12] Bu hücrelerdeki depolarizasyon, koku maddesinin spesifik reseptöre bağlanması üzerine seçici olmayan katyon kanallarının açılmasından kaynaklanır. Bu hücrelerin plazma membranındaki G proteinine bağlı reseptörler, katyon kanallarının açılmasına neden olan ikinci haberci yollarını başlatabilir.

Uyaranlara yanıt olarak, duyu reseptörü aynı hücrede veya komşu bir hücrede kademeli potansiyeller veya aksiyon potansiyelleri oluşturarak duyusal transdüksiyonu başlatır. Uyaranlara karşı duyarlılık, enzimatik kaskadların çok sayıda ara ürün ürettiği ve bir reseptör molekülünün etkisini artırdığı ikinci haberci yolları aracılığıyla kimyasal amplifikasyonla elde edilir.[4]

Sistematik yanıt

Sinir sistemi tepkisi

Reseptörler ve uyaranlar çeşitlilik gösterse de çoğu dışsal uyaran ilk olarak belirli duyu organı veya dokusuyla ilişkili nöronlarda lokalize dereceli potansiyeller oluşturur.[8] Sinir sisteminde, iç ve dış uyaranlar iki farklı yanıt kategorisi ortaya çıkarabilir: normalde bir aksiyon potansiyeli şeklinde olan uyarıcı bir yanıt ve inhibitör bir yanıt.[13] Bir nöron uyarıcı bir impuls tarafından uyarıldığında, nöronal dendritler, hücrenin belirli bir iyon türüne karşı geçirgen hale gelmesine neden olan nörotransmitterler tarafından bağlanır; nörotransmitterin türü, nörotransmitterin hangi iyona karşı geçirgen hale geleceğini belirler. Eksitatör postsinaptik potansiyellerde, eksitatör bir yanıt üretilir. Bu, uyarıcı bir nörotransmitterin, normalde bir nöronun dendritlerine bağlanan glutamatın, bağlanma bölgesinin yakınında bulunan kanallardan sodyum iyonlarının akışına neden olmasından kaynaklanır.

Dendritlerdeki membran geçirgenliğindeki bu değişiklik yerel kademeli potansiyel olarak bilinir ve membran voltajının negatif bir dinlenme potansiyelinden daha pozitif bir voltaja değişmesine neden olur, bu depolarizasyon olarak bilinen bir süreçtir. Sodyum kanallarının açılması, yakındaki sodyum kanallarının açılmasını sağlayarak geçirgenlikteki değişimin dendritlerden hücre gövdesine yayılmasına izin verir. Eğer kademeli bir potansiyel yeterince güçlüyse veya birkaç kademeli potansiyel yeterince hızlı bir frekansta meydana gelirse, depolarizasyon hücre gövdesi boyunca akson tepeciğine kadar yayılabilir. Akson tepeciğinden bir aksiyon potansiyeli üretilebilir ve nöronun aksonundan aşağıya doğru yayılabilir, impuls ilerledikçe aksonda sodyum iyon kanallarının açılmasına neden olur. Sinyal akson boyunca ilerlemeye başladığında, membran potansiyeli eşiği çoktan geçmiştir, bu da durdurulamayacağı anlamına gelir. Bu olgu ya hep ya hiç tepkisi olarak bilinir. Membran potansiyelindeki değişimle açılan sodyum kanal grupları, akson tepeciğinden uzaklaştıkça sinyali güçlendirir ve akson boyunca hareket etmesini sağlar. Depolarizasyon aksonun ucuna veya akson terminaline ulaştığında, nöronun ucu kalsiyum iyonları için geçirgen hale gelir ve bu da kalsiyum iyon kanalları yoluyla hücreye girer. Kalsiyum, presinaptik ve postsinaptik nöronlar olarak bilinen iki nöron arasındaki sinapsa giren sinaptik veziküllerde depolanan nörotransmitterlerin salınmasına neden olur; presinaptik nörondan gelen sinyal uyarıcıysa, uyarıcı bir nörotransmitterin salınmasına neden olarak postsinaptik nöronda benzer bir tepkiye neden olur.[4] Bu nöronlar, geniş ve karmaşık dendritik ağlar aracılığıyla binlerce başka reseptör ve hedef hücre ile iletişim kurabilir. Bu şekilde reseptörler arasındaki iletişim, dış uyaranların ayırt edilmesini ve daha açık bir şekilde yorumlanmasını sağlar. Etkili bir şekilde, bu lokalize dereceli potansiyeller, frekanslarında, sonunda beynin belirli kortekslerine ulaşan sinir aksonları boyunca iletişim kuran aksiyon potansiyellerini tetikler. Beynin bu son derece uzmanlaşmış bölümlerinde, bu sinyaller muhtemelen yeni bir tepkiyi tetiklemek için diğerleriyle koordine edilir.[8]

Presinaptik nörondan gelen bir sinyal inhibe edici ise, normalde GABA olan inhibe edici nörotransmitterler sinapsa salınacaktır.[4] Bu nörotransmitter postsinaptik nöronda inhibitör postsinaptik potansiyele neden olur. Bu tepki postsinaptik nöronun klorür iyonlarına karşı geçirgen hale gelmesine neden olarak hücrenin membran potansiyelini negatif hale getirir; negatif membran potansiyeli hücrenin bir aksiyon potansiyeli oluşturmasını zorlaştırır ve herhangi bir sinyalin nörondan geçmesini engeller. Uyaranın türüne bağlı olarak, bir nöron uyarıcı veya inhibe edici olabilir.[14]

Kas sistemi tepkisi

Periferik sinir sistemindeki sinirler, kas lifleri de dahil olmak üzere vücudun çeşitli bölgelerine yayılır.[15] Motor nöronun kas lifine bağlandığı nokta nöromüsküler kavşak olarak bilinir. Kaslar iç veya dış uyaranlardan bilgi aldığında, kas lifleri ilgili motor nöron tarafından uyarılır. İmpulslar, merkezi sinir sisteminden nöronlardan motor nörona ulaşana kadar geçirilir ve bu da nöromüsküler kavşağa nörotransmitter asetilkolin (ACh) salgılar. ACh, kas hücresinin yüzeyindeki nikotinik asetilkolin reseptörlerine bağlanır ve iyon kanallarını açarak sodyum iyonlarının hücreye akmasına ve potasyum iyonlarının dışarı akmasına izin verir; bu iyon hareketi, hücre içinde kalsiyum iyonlarının salınmasına izin veren bir depolarizasyona neden olur. Kalsiyum iyonları kas hücresi içindeki proteinlere bağlanarak kas kasılmasını sağlar; bu da bir uyaranın nihai sonucudur.[4]

Endokrin sistem yanıtı

Vazopressin

Endokrin sistem birçok iç ve dış uyarandan büyük ölçüde etkilenir. Hormon salınımına neden olan bir iç uyaran kan basıncıdır. Hipotansiyon veya düşük kan basıncı, böbreklerde su tutulmasına neden olan bir hormon olan vazopressin salınımı için büyük bir itici güçtür. Bu süreç aynı zamanda bireyin susuzluğunu da artırır. Sıvı tutarak veya sıvı tüketerek, bir bireyin kan basıncı normale dönerse, vazopressin salınımı yavaşlar ve böbrekler tarafından daha az sıvı tutulur. Hipovolemi veya vücuttaki düşük sıvı seviyeleri de bu tepkiye neden olmak için bir uyarıcı görevi görebilir.[16]

Epinefrin

Adrenalin olarak da bilinen epinefrin, hem iç hem de dış değişikliklere yanıt vermek için yaygın olarak kullanılır. Bu hormonun salgılanmasının yaygın nedenlerinden biri savaş ya da kaç tepkisidir. Vücut potansiyel olarak tehlikeli bir dış uyaranla karşılaştığında, adrenal bezlerden epinefrin salgılanır. Epinefrin vücutta kan damarlarının daralması, göz bebeklerinin büyümesi, kalp ve solunum hızının artması ve glikoz metabolizması gibi fizyolojik değişikliklere neden olur. Tek bir uyarana verilen tüm bu tepkiler, ister kalıp savaşmaya ister kaçıp tehlikeden kaçınmaya karar verilsin, bireyin korunmasına yardımcı olur.[17][18]

Sindirim sistemi tepkisi

Sefalik faz

Sindirim sistemi, yiyeceklerin görülmesi veya koklanması gibi dış uyaranlara yanıt verebilir ve yiyecekler vücuda girmeden önce fizyolojik değişikliklere neden olabilir. Bu refleks sindirimin sefalik fazı olarak bilinir. Yiyeceklerin görülmesi ve koklanması, gelen besinlere hazırlık olarak tükürük salgılanmasına, gastrik ve pankreatik enzim salgılanmasına ve endokrin salgılanmasına neden olacak kadar güçlü uyaranlardır; sindirim sürecini yiyecekler mideye ulaşmadan önce başlatarak, vücut yiyecekleri gerekli besinlere daha etkili ve verimli bir şekilde metabolize edebilir.[19] Yiyecekler ağza ulaştığında, ağızdaki reseptörlerden gelen tat ve bilgi sindirim tepkisine eklenir. Çiğneme ve yutma ile aktive olan kemoreseptörler ve mekanoreseptörler, mide ve bağırsakta enzim salınımını daha da artırır.[20]

Enterik sinir sistemi

Sindirim sistemi ayrıca iç uyaranlara da yanıt verebilir. Sindirim sistemi veya enterik sinir sistemi tek başına milyonlarca nöron içerir. Bu nöronlar, sindirim kanalında ince bağırsağa giren gıda gibi değişiklikleri algılayabilen duyusal reseptörler olarak işlev görür. Bu duyusal reseptörlerin algıladıklarına bağlı olarak, pankreas ve karaciğerden belirli enzimler ve sindirim suları salgılanarak metabolizmaya ve gıdanın parçalanmasına yardımcı olabilir.[4]

Araştırma yöntemleri ve teknikleri

Kasnak teknikleri

Membran boyunca elektrik potansiyelinin hücre içi ölçümleri mikroelektrot kaydı ile elde edilebilir. Patch kenetleme teknikleri, potansiyeli kaydetmeye devam ederken hücre içi veya hücre dışı iyonik veya lipid konsantrasyonunun manipülasyonuna izin verir. Bu şekilde, çeşitli koşulların eşik ve yayılma üzerindeki etkisi değerlendirilebilir.[4]

İnvazif olmayan nöron taraması

Pozitron emisyon tomografisi (PET) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI), denek farklı uyaranlara maruz kalırken beynin aktif bölgelerinin noninvaziv olarak görüntülenmesine izin verir. Aktivite, beynin belirli bir bölgesine giden kan akışıyla ilişkili olarak izlenir.[4]

Diğer yöntemler

Arka bacaktan çekilme süresi de bir başka yöntemdir. Sorin Barac ve arkadaşları, Journal of Reconstructive Microsurgery'de yayınlanan yeni bir makalede, akut, harici bir ısı uyaranı oluşturarak ve arka bacak çekilme sürelerini (HLWT) ölçerek test sıçanlarının ağrı uyaranlarına tepkisini izlemiştir.[21]

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Prescriptivist's Corner: Foreign Plurals 17 Mayıs 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.: "Biologists use stimuli, but stimuluses is in general use."
  2. ^ "Excitability – Latest research and news | Nature". www.nature.com. 5 Kasım 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Ağustos 2021. 
  3. ^ a b Craig, A D (2003). "A new view of pain as a homeostatic emotion". Trends in Neurosciences. 26 (6): 303-7. doi:10.1016/S0166-2236(03)00123-1. PMID 12798599. 
  4. ^ a b c d e f g h i j k Nicholls, John; Martin, A. Robert; Wallace, Bruce; Fuchs, Paul. From Neuron to Brain (4.4yıl=2001 bas.). Sunderland, MA: Sinauer. ISBN 0-87893-439-1. []
  5. ^ Purves, Dale. Neuroscience (5.5yıl=2012 bas.). Sunderland, MA: Sinauer. ISBN 978-0-87893-695-3. []
  6. ^ Stucky, C. L.; Gold, M. S.; Zhang, X. (2001). "From the Academy: Mechanisms of pain". Proceedings of the National Academy of Sciences. 98 (21): 11845-6. doi:10.1073/pnas.211373398. PMC 59728 $2. PMID 11562504. 
  7. ^ a b c d e "Absolute Threshold". Gale Encyclopedia of Psychology. 2001. 28 Eylül 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Temmuz 2010. 
  8. ^ a b c d e f Martini, Frederic; Nath, Judi. Anatomy & Physiology (2.2yıl=2010 bas.). San Frascisco, CA: Benjamin Cummings. ISBN 978-0-321-59713-7. []
  9. ^ Botstein, David; Ball, J. Michael; Blake, Michael; Botstein, Catherine A.; Butler, Judith A.; Cherry, Heather; Davis, Allan P.; Dolinski, Kara; Dwight, Selina S.; Eppig, Janan T.; Harris, Midori A.; Hill, David P.; Issel-Tarver, Laurie; Kasarskis, Andrew; Lewis, Suzanna; Matese, John C.; Richardson, Joel E.; Ringwald, Martin; Rubin, Gerald M.; Sherlock, Gavin; Sherlock, G (2000). "Gene ontology: Tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium TEGAN LOURENS". Nature Genetics. 25 (1): 25-9. doi:10.1038/75556. PMC 3037419 $2. PMID 10802651. 
  10. ^ Janmey, Paul A.; McCulloch, Christopher A. (2007). "Cell Mechanics: Integrating Cell Responses to Mechanical Stimuli". Annual Review of Biomedical Engineering. 9: 1-34. doi:10.1146/annurev.bioeng.9.060906.151927. PMID 17461730. 
  11. ^ Ingber, D. E. (1997). "Tensegrity: The Architectural Basis of Cellular Mechanotransduction". Annual Review of Physiology. 59: 575-99. doi:10.1146/annurev.physiol.59.1.575. PMID 9074778. 25 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ekim 2023. 
  12. ^ Nakamura, Tadashi; Gold, Geoffrey H. (1987). "A cyclic nucleotide-gated conductance in olfactory receptor cilia". Nature. 325 (6103): 442-4. Bibcode:1987Natur.325..442N. doi:10.1038/325442a0. PMID 3027574. 
  13. ^ Eccles, J. C. (1966). "The Ionic Mechanisms of Excitatory and Inhibitory Synaptic Action". Annals of the New York Academy of Sciences. 137 (2): 473-94. Bibcode:1966NYASA.137..473E. doi:10.1111/j.1749-6632.1966.tb50176.x. PMID 5338549. 
  14. ^ Pitman, Robert M (1984). "The versatile synapse". The Journal of Experimental Biology. 112: 199-224. doi:10.1242/jeb.112.1.199. PMID 6150966. 25 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ekim 2023. 
  15. ^ English, Arthur W; Wolf, Steven L (1982). "The motor unit. Anatomy and physiology". Physical Therapy. 62 (12): 1763-72. doi:10.1093/ptj/62.12.1763. PMID 6216490. 
  16. ^ Baylis, PH (1987). "Osmoregulation and control of vasopressin secretion in healthy humans". The American Journal of Physiology. 253 (5 Pt 2): R671-8. doi:10.1152/ajpregu.1987.253.5.R671. PMID 3318505. 
  17. ^ Goligorsky, Michael S. (2001). "The concept of cellular 'fight-or-flight' reaction to stress". American Journal of Physiology. Renal Physiology. 280 (4): F551-61. doi:10.1152/ajprenal.2001.280.4.f551. PMID 11249846. 
  18. ^ Fluck, D C (1972). "Catecholamines". Heart. 34 (9): 869-73. doi:10.1136/hrt.34.9.869. PMC 487013 $2. PMID 4561627. 
  19. ^ Power, Michael L.; Schulkin, Jay (2008). "Anticipatory physiological regulation in feeding biology: Cephalic phase responses". Appetite. 50 (2–3): 194-206. doi:10.1016/j.appet.2007.10.006. PMC 2297467 $2. PMID 18045735. 
  20. ^ Giduck, SA; Threatte, RM; Kare, MR (1987). "Cephalic reflexes: Their role in digestion and possible roles in absorption and metabolism". The Journal of Nutrition. 117 (7): 1191-6. doi:10.1093/jn/117.7.1191. PMID 3302135. 
  21. ^ Ionac, Mihai; Jiga, A.; Barac, Teodora; Hoinoiu, Beatrice; Dellon, Sorin; Ionac, Lucian (2012). "Hindpaw Withdrawal from a Painful Thermal Stimulus after Sciatic Nerve Compression and Decompression in the Diabetic Rat". Journal of Reconstructive Microsurgery. 29 (1): 63-6. doi:10.1055/s-0032-1328917. PMID 23161393. 

İlgili Araştırma Makaleleri

Nöronlar arasında veya bir nöron ile başka tür bir hücre arasında iletişimi sağlayan kimyasallara nörotransmitter veya nörotransmiter denir. Sinir sistemi boyunca sinirsel sinyaller bu kimyasal taşıyıcılar yardımıyla iletilir.

<span class="mw-page-title-main">Serotonin</span> Nörotransmitter

Serotonin, insanda mutluluk, canlılık ve zindelik hissi veren bir nörotransmitterdir. Eksikliğinde depresif, yorgun, sıkılgan bir ruh hali görülür. Yapısal olarak monoamin grubuna girer ve triptofan aminoasiti ile triptofan hidroksilaz enziminin tepkimesi sonucu sentezlenir.

<span class="mw-page-title-main">Sinir hücresi</span> sinapslar aracılığıyla iletişim kuran ve elektrik ile uyarılabilen hücre

Sinir hücresi ya da nöron sinir sisteminin temel fonksiyonel birimidir. Başlıca işlevi bilgi transferini gerçekleştirmektir. İnsan sinir sisteminde yaklaşık olarak 100 milyar nöron olduğu tahmin edilmektedir. Normal bir sinir hücresi 50.000'den 250.000'e kadar başka nöronlarla bağlantılıdır. Yaptıkları özelleşmiş işlere bağlı olarak farklı şekillerde ve çeşitlerde olabilirler. Nöronların büyük çoğunluğu dört farklı yapıya sahiptir: Soma, dendritler, akson ve terminal butonlar. Soma bölgesinde çekirdek (nucleus) ve hücrenin yaşamsal işlevlerini sağlayan mekanizma bulunur. Dendiritler ise isimlerini Yunanca bir sözcük olan dendrondan almışlardır. Bu şekilde isimlendirilmelerinin sebebi şekillerinin bir ağaca benzemesidir. Dendiritler nöral iletişimin önemli alıcılarıdır. Bir nörondan diğerine geçen mesajlar, mesajı yollayan hücrenin terminal butonlarıyla mesajı alan hücrenin dendirit membranı ya da soma bölümü arasındaki birleşme yerleri olan sinapslar aracılığıyla iletilir/transfer edilir. Sinapslar işlevlerinden yola çıkılarak isimlerini Yunancada "bir araya gelmek" anlamındaki sunaptein sözcüğünden almışlardır. Sinapstaki iletişim terminal butondan öteki hücrenin membranına kadar olmak üzere tek yönlü bir şekilde gerçekleşir. Nöronun bir diğer bölümü olan akson, çoğu kez miyelin kılıfı ile kaplı uzun ve ince bir tüp şeklindedir. Aksonun temel işlevi bilgiyi hücre gövdesinden terminal butonlara taşımaktır. Aksonun taşıdığı bu temel mesaj aksiyon potansiyeli olarak adlandırılır. Aksiyon potansiyeli, kısa bir nabız atışına benzeyen elektriksel/kimyasal bir olaydır. Bütün aksonlardaki aksiyon potansiyeli her zaman aynı ölçüde ve hızdadır. Aksiyon potansiyeli aksonun dallarına ulaştığında bölünmesine rağmen ölçüsünü kaybetmez. Başka bir deyişle her akson dalı tam gücüyle bir aksiyon potansiyeli alır. Nöronlar aksonların ve dendiritlerin somadan çıkışlarına göre üçe ayrılır. Bunlardan multipolar nöron merkezi sinir sisteminde en çok bulunan bilindik nöron tipidir. Bu tip nöronlar sadece bir akson çıkışına sahipken çok sayıda dendirite sahiptir. Bipolar nöronlar bir akson ve bir dendirit ağacına sahiptir. Duyusal nöronlar genellikle bipolar nöronlardır. Bipolar nöronların dendiritleri duyusal verileri merkezi sinir sistemine iletirler. Diğer tip sinir hücreleri ise unipolar nöronlardır. Bu nöronların hücre gövdesinden çıkan ve kısa mesafede ayrılan tek bir sapı vardır. Unipolar nöronlar da bipolar nöronların yaptığı gibi duyusal verileri merkezi sinir sistemine taşımakla görevlidir. Terminal butonlar aksonların ince dallarının ucunda bulunan küçük yumrulardır. Terminal butonlar bir aksiyon potansiyeli onlara ulaştığında, nörotransmitter adı verilen kimyasalları salıverir. Nörotransmitterler alıcı hücreyi uyarır (excitation) veya engeller (inhibition). Bu şekilde diğer hücrenin aksonunda bir aksiyon potansiyeli oluşup oluşmayacağını belirler.

<span class="mw-page-title-main">Glutamat</span>

Glutamat, glutamik asidin anyonudur ve sinirbilimde nörotransmitter olarak görev alır; bir sinir hücresinin başka hücrelere sinyal olarak gönderdiği kimyasallardan biridir. Omurgalı sinir sistemi içerisinde geniş farkla en fazla bulunan nörotransmitterdir. Omurgalı beyninde tüm uyarıcı fonksiyonlarda kullanılır, bu insan beynindeki sinaptik bağlantıların %90'ından fazlasına denk gelir. Bazı beyin bölgelerinde birincil nörotransmitterdir.

Biyokimyada reseptör veya almaç, birbiriyle kısmen örtüşen iki anlama karşılık gelir.

Nosiseptörler, vücut dokusunda tehdîd eden ya da olmuş olan bir yaralanmaya tepki gösteren bir reseptördür. Eğer beyin bu tehdidi yeterli bulursa gerekli vücut bölgesine dikkati çekmek için ağrı hissi uyandırır. Bu sayede tehditten kaçınılabilir, bu işleme nosisepsiyon denir.

Somatik sinir sistemi (SSS), çevresel sinir sisteminin bir bölümüdür. Vücut hareketinin çizgili kas vasıtasıyla istemli kontrolünü sağlar. SSS, kas kasılmasını uyarmak için motor sinir lifinden oluşur. Bunlara iskelet kaslarına ve deriye bağlanan, duyusal olmayan sinir hücreleri de dahildir.

Elektrofizyoloji, vücuttaki merkezi sinir sistemi ve beyindeki sinir hücrelerinin elektrik hareketlerini inceleyen bilim dalı. İnsan ve hayvan deneyleri aracılığıyla, elektrod uçlarının hücre zarı içine ya da dışına yaklaştırılmasıyla ölçümler yapılmasına dayanır. Kafa dışına yerleştirilen elektrodlarla yapılan ölçümlere Elektroensefalografi (EEG) adı verilir.

Beyin-bilgisayar arayüzü veya zihin-makine arayüzü veya beyin-makine arayüzü, beyin ile dış bir cihaz arasındaki doğrudan iletişim yoludur. Beyin-bilgisayar arayüzü genellikle insanoğlunun bilişsel veya duyusal motor fonksiyonlarına yardımcı olmak veya onları tamir etmek için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Akson</span> Nöronun elektriksel uyarıları ileten uzun kısmı

Akson, bir sinir lifi olarak da bilinir, bir sinir hücresinin (nöronun) ince, uzun bir çıkıntısıdır. Sinir hücresinin gövdesindeki elektriksel uyarıları uzağa iletir. Aksonun işlevi bilgiyi farklı sinir hücrelerine, kaslara, bezlere iletmektir. Dokunmak ve sıcaklık algılama işlemlerini gerçekleştiren Pseudounipolar nöronlar gibi bazı duyu nöronlarında, elektriksel uyarılar, aksonun çeperinden hücrenin gövdesine doğru, oradan da aynı aksonun başka dalları vasıtasıyla omuriliğe gönderilir. Akson uyumsuzluğu, kalıtsal ve edinsel nörolojik hastalıklara neden olabilir. Bu hastalıklar hem merkezi hem de çevresel sinir sistemlerindeki nöronları etkileyebilir.

<span class="mw-page-title-main">Sinir dokusu</span>

Sinir dokusu, sinir sisteminin ana bileşenidir - beyin, omurilik ve sinirler - vücut işlevlerinin ayarlar ve kontrol eder. Uyartıları (impuls) ileten sinir hücrelerinden (nöron) ve sinir uyartılarının yayılmasına yardımcı olan ve nöronlara besin taşıyan nöroglialardan oluşmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Akson ucu</span>

Akson uçları , bir aksonun dallarındaki distal uçlardır. Akson sinir lifi, sinir hücresinin (nöron) ince uzun bir çıkıntısıdır. Bu lif, aksiyon potansiyel olarak adlandırılan elektriksel uyartıları, sinir hücresinin gövdesinden (soma), diğer sinir hücrelerine iletir.

Nörolojide motor nöron terimi merkezi sinir sisteminde (MSS) bulunan sinir hücrelerini (nöron) sınıflandırır ve kasları doğrudan veya dolaylı olarak kontrol eder. MSS'deki aksonlar bilgiyi diğer sinir hücrelerine iletir. Motor nöronlar, hareketi gerçekleştirmek için omurilikten kaslara sinyal iletirler.

<span class="mw-page-title-main">Membran potansiyeli</span> biyolojik hücrenin içi ve dışı arasındaki elektrik potansiyel farkı

Çeper potansiyeli biyolojik hücrenin içi ve dışı arasındaki elektrik potansiyel farkıdır. Dış kısım için bu potansiyel değeri genellikle -40 mV ile -80 mV arasındadır.

<span class="mw-page-title-main">Sinir</span> periferik sinir sistemindeki kapalı, kablo benzeri akson demeti

Sinir, çevresel sinir sistemindeki kapalı, kablo benzeri sinir lifleri demetidir.

Getiren sinir lifleri, bir bölgeye gelen akson demetlerine denir. Sinir lifleri bölgeden çıkış yaptığında bu akson demetine götüren sinir demeti adı verilir. Bu terimler çevresel sinir sistemi (ÇSS) ve merkezi sinir sistemi (MSS) için kullanıldığında biraz farklı anlam taşırlar.

Kemoreseptör, kimyasal bir maddeyi biyolojik bir sinyale dönüştüren bir özel duyusal reseptör hücresidir. Eğer kemoreseptör bir nöron, veya yakınlardaki bir sinir lifini aktive edebilen nörotransmitter formundaysa, bu sinyal aksiyon potansiyeli formunda olabilir. Daha genel olarak açıklamak gerekirse, kemosensör insan vücudunun iç veya dış ortamındaki toksik veya tehlikeli kimyasalları algılar ve bu bilgileri biyolojik olarak aktif toksinleri kandan atmak için merkezî sinir sistemine iletir ve daha fazla alkol ile sarhoş edici madde tüketimini önler.

Nörofarmakoloji, ilaçların sinir sistemindeki hücresel işlevini ve davranışı etkileyen nöral mekanizmaları araştıran bilim dalıdır. Nörofarmakolojinin davranışsal ve moleküler olmak üzere iki ana alt dalı vardır. Davranışsal nörofarmakoloji, ilaç bağımlılığı ve bağımlılığının insan beynini nasıl etkilediğinin incelenmesi de dahil olmak üzere ilaçların insan davranışını nasıl etkilediğine odaklanır. Moleküler nörofarmakoloji, nöronların ve nörokimyasal etkileşimleri incelemenin yanı sıra nörolojik fonksiyon üzerinde faydalı etkileri olan ilaçların geliştirilmesi genel amacını taşır. Bu alanların her ikisi de yakından bağlantılıdır, çünkü her ikisi de merkezi ve periferik sinir sistemlerindeki nörotransmitterler, nöropeptitler, nörohormonlar, nöromodülatörler, enzimler, ikinci haberciler, ortak taşıyıcılar, iyon kanalları ve reseptör proteinlerinin etkileşimleri ile ilgilidir. Bu etkileşimleri inceleyen araştırmacılar, ağrı, Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklar, psikolojik bozukluklar, bağımlılık gibi birçok farklı nörolojik bozukluğu tedavi etmek için ilaçlar geliştirirler.

Sinir sistemlerinin evrimi, hayvanlarda sinir sistemlerinin ilk gelişimine kadar uzanır. Nöronlar, hareketli tek hücreli ve kolonyal ökaryotlarda bulunan aksiyon potansiyellerinin mekanizmasını uyarlayarak çok hücreli hayvanlarda özel elektrik sinyal hücreleri olarak geliştirildi. Karmaşık protozoalarda bulunanlar gibi birçok ilkel sistem, hareketlilik ve hayatta kalmak için gerekli diğer yönler için elektriksel olmayan sinyalleme kullanır. Veriler, mesajlaşma için kimyasal bir gradyan kullanan bu sistemlerin bugün bilinen elektrik sinyal hücrelerine dönüştüğünü gösteriyor.

Mekanoseptör da denilen mekanoreseptör, mekanik basınç veya bozulmaya yanıt veren duyusal reseptör'dür. Mekanoreseptörler, mekanik basıncı, hayvanlarda merkezi sinir sistemine gönderilen elektrik sinyallerine dönüştüren duyu nöronları tarafından sinir sistemine bağlanır.