İmpuls Oluşumu ve İletimi

İmpuls nedir? Polarizason nedir? Depolarizasyon nedir? Repolarizasyon nedir? Ya hep ya hiç prensibi, eşik şiddeti, aksiyon potansiyeli, impuls oluşumu ve iletimi  hakkında tüm bilgiler yazımız içerisinde yer almaktadır. 

Bir canlının dış ortamdan veya vücut içerisinde aldıkları koku, acı, sıcaklık,tat, koku ve basınç gibi uyarıların sinir hücrelerince elektriksel veya kimyasal değişikliklere uğramasına impuls denilmektedir. Bazı biyoloji kaynaklarında impulsa uyartı da denilmektedir.

Sinir hücrelerine (nöronlara) gelen uyarının uyartı (impuls) oluşturması için belirli bir şiddete ihtiyacı vardır. Sinir hücrelerinde (nöronlarda) impuls oluşumunu sağlayan en düşük uyarı şiddetine eşik şiddet denilmektedir.

Sinir sisteminde bulunan nöronlar eşik şiddetine sahip uyarılara karşı tepki verirler. Yani bir diğer ifadeyle impuls (uyartı) oluşumu için minimum eşik şiddeti gerekmektedir. Biyoloji 11. sınıf ders kitaplarında bu konu ifade edilirken ya hep ya hiç prensibinden bahsedir. Eşik şiddeti ve onun üzerindeki şiddetlere uyarılara tepki verilmesi ya hep ya hiç prrensibi olarak adlandırılır.

Eşik değeri kişiden kişiye farklılık arz edebileceği gibi aynı kişilerde zamana bağlı farklılık gösterebilmektedir.

Sinir sisteminde yer alan sinir hücrelerinde uyarının iletimi elektriksel ve kimyasal (elektrokimyasal) yollarla gerçekleşir. Uyarılmış bir sinir hücresi ile uyarı taşıyan sinir hücresi arasında oldukça önemli bir fark bulunmaktadır. Uyarı taşıyan sinir hücrelerinin;

• Metabolizmasının Hızlandığı
• Oksijen (O2) tüketiminin arttığı
• Ürettilen karbondioksit (CO2) miktarının arttığı
• Sıcaklığın artığı gözlemlenmiştir.

Yukarıdaki bilgilerden elde ettiğimiz sonuç impuls (uyartı) taşınmasının enerji gerektiren bir olay olduğudur. İmpuls taşınımı için gerekli enerji ise tabi ki solunum ile sağlanmaktadır.

Polarizasyon
Polarizasyon tanımını yapmadan önce sizlere bazı konularda bilgi vermeyi daha uygun gördük. İmpuls taşıyan sinir hücreleri ile impuls taşımayan sinir hücreleri arasında elektriksel yük farkı bulunmaktadır.

Peki bu elektriksel yük farkı neden çıkmaktadır?Bu yük farkının nedeni sinir hücrelerin kısmında ve iç kısmında bulunan iyonların derişiminden kaynaklanmaktadır. Hücrenin iç kısmında pozitif yüklü potasyum (K+) iyon miktarı fazlayken, pozitif yüklü sodyum iyon miktarı az bulunmaktadır. Aynı durum hücrenin dış kısmında ise tam tersidir.Yani hücrenin dış kısmında potasyum (K+) iyon miktarı az, sodyum (Na) iyon miktarı çoktur.

Hücre içerisinde (-) yükün fazla olmasının nedeni ise? hücre iç kısmındaki iyonlarda (-) yüklü iyonların fazla olmasıdır. Sinir hücreleri dinlenme durumunda iç ve dış kısımdaki elektriksel güç farkı hücreden hücreye değişiklik göstermektedir. Ancak biyoloji kaynaklarında ve 11. sınıf biyoloji ders kitaplarında genellikle bu elektriksel güç farkı -70 mV olarak gösterilmektedir. Sinir sisteminde yer alan sinir hücrelerinin dinlenme halindeki bu durumuna polarizasyon denilmektedir.

Yandaki resimde resimde polarizasyon durumunda bir sinir hücresinin zarında bulunan yük miktarı görülmektedir. Polarizasyon durumunu sağlayan potasyum (K+ Pompası) ve sodyum (Na+ Pompası) pompasısıdır. Aktif taşıma meydana getiren K+ pompası ve Na+ pompası hücre içerisinde bulunan sodyum (K+) iyonlarını dışarı atarken, hücre dışında bulunan potasyum (K+) iyonlarınıda hücre içine pompalamaktadırlar.

Depolarizasyon
Işık, tat, basınç ve sıcaklık gibi uyarıları alan bir sinir hücresi (nöron) uyarının iletilmesi sırasında birtakım elektriksel değişiklikleri meydana getirir. Sinir hücresi gelen uyarıyı alındıktan sonra hücre zarındaki sodyum (Na+) kapılarını açar. Bu durum sodyum (Na+) iyonlarının difüzyonunu sağlar ve dış ortamdan iç ortama sodyum (Na+) geçişi başlar. Difüzyon, bir maddenin çok yoğun ortamdan az yoğun ortama otomatik geçişidir.

Sodyum (Na+) iyonlarının difüzyonu ile hücre içinde sodyum (Na+) ve potasyum (K+) iyonları fazla olacağı için hücre içinin pozitif (+) yükü dış kısımdan fazla olacaktır. Sinir sisteminde yer alan nöronların bu durumuna ise depolarizasyon denilmektedir.

Depolarizasyon durumunda olan bir sinir hücresinin plazmasındaki elektriksel güç değeri dışarıya oranla +40 mV değerindedir.

Repolarizasyon

Depolarizasyon işleminden sonra hücre zarında açılmış olan sodyum (Na+) kapıları kapanır ve hücre içine difüzyon ile giren sodyum (Na+) girişi sonlandırılır. Daha sonra aynı işlem potasyum (K+) iyonları için yapılır. Yani sodyum (Na+) girişi durduktan sonra potasyum (K+) kapısı açılır ve hücre içindeki potasyum (K+) iyonları hücre dışına doğru çıkmaya başlar. Yaşanan bu olayla hücre dışına çıkan potasyum (K+)’lar nedeniyle yine hücre için (-), hücre dışı ise (+) yüklü duruma gelmiştir. Bir sinir hücrenin iç kısmında sodyum (Na+) iyonları fazla, dış kısmında ise potasyum (K+) iyonları fazla ise hücrenin bu durumuna repolarizasyon denilmektedir.

Sinir sistemindeki sinir hücreleri önce polarizasyon durumunda daha sonta depolarizasyon durumuna geçer ve daha sonrada depolarizasyon durumuna geçer. Tüm bu durumlar arasındaki değişimi sağlayan Na+ pompası ve K+ pompası ile gerçekleşir. Sinir hücresinin zarında meydana gelen kısa süreli değişikliklere aksiyon potansiyeli denilmektedir.

İmpuls Oluşumu ve İletimini Etkileyen Faktörler

Nöronda impulsun oluşumu için, uyaranın belli bir eşik değerinde olması gerekir.

İmpuls iletimi polarize – depolarize olaylarından dolayı elektriksel, enerji harcanması, O2 kullanılması, CO2 oluşumundan dolayı kimyasaldır.

İmpuls iletimi için gereken enerji uyarandan değil nörondan sağlanır.

Bir sinir hücresinde impulsun taşınması sırasında iletim hızı değişmez

Bir sinir hücresinde;

a. Uyaranın şiddeti
b. Uyaranın frekansı
c. Uyaranın süresi

İmpuls hızını değil sayısını etkiler.

İmpuls iletim hızının değişimi şu faktörlere bağlıdır.

a. Nöronların miyelinli veya miyelinsiz olması
b. Nöronların sayısı
c. Nöronlar arası bağlantının sayısı

Bu olaylar aynı zamanda oluşturulan tepkinin şiddetini de belirler. Böylece önceki uyartının daha kolay geçmesi sağlanır. Bu olaya da kolaylaştırma denir. Uyartılar sinaps bölgesinde kimyasal olarak ve tek yönlü iletilirler. Buradaki impuls iletimi aksondaki elektriksel iletimden yavaştır.

İmpuls iletildikten sonra, sinaps boşluğundaki aracı maddeler enzimlerle parçalanarak aksona geri alınır.

İmpuls Oluşumu ve iletimi Kısa Özeti ;

Sinir sisteminde bulunan sinir hücreleri eşik şiddeti ve üzerindeki uyarılara aynı tepki şiddetini verir. Bunu bir örnek ile açıklarsak eğer elini 70 derecelik sıcaklığa vursanızda sinir hücreleri aynı tepkiyi verir 100 derecelik sıcaklığa elinizi vursanız da aynı tepki şiddetini verir.

Peki tepkilerimizdeki farklılık neden kaynaklanıyor? Bu sorunun yanıtı ise, iletilen impulsların miktarında gizlidir. 70 derecelik sıcaklığa dokunduğunuzda giden impuls miktarı, 100 derecelik sıcaklığa dokunduğunuzda ki impuls miktarından daha azdır. Bu fark bizim farklı tepkiler vermemizi sağlıyor. Yani Belirli noktadan belirli bir zaman aralığında beynimize giden impuls sayısı beyinde yorumlanarak tepki şiddetini değiştirir.

İmpuls oluşumu ve iletimi – PDF