“`html
Bu nefis zarafete sahip olan hücreye bir göz atalım. Çoğumuz onunla ilgili sıkça karşılaştığımız terimlerden biri olan: Nöron. Aslında, bu hücrelerin varlığını uzun süre göz ardı etmiş olsak da, önemli bir keşifle ilk kez varlıkları tanımlandı. Nöronun temel biçimini, Santiago Ramon Cajal 1889 yılında bir konferansta anlatarak modern sinirbilimin kapılarını araladı. Bu keşfin arka planına biraz göz atalım. 1830’lu yıllarda, Alman bilim insanları, tüm yaşam formlarının hücrelerden oluştuğunu öne süren bir “hücre teorisi” geliştirdiler. Ancak o dönemlerde, sinir sisteminin detaylarını inceleyecek kadar gelişmiş mikroskoplar mevcut değildi. Dolayısıyla, bu teorinin sinir sistemi üzerindeki geçerliliği belirsizdi. Bazı bilim insanları, sinir sisteminin de diğer dokular gibi hücrelerden meydana gelmesi gerektiğini düşünürken, bazıları ise sinir sisteminin tamamen bir ağa benzer yapıdan ibaret olduğunu savunuyordu.
Nöron doktrini, sinir sistemini oluşturan uzmanlaşmış hücreler olan nöronların özelliklerini tanımlayan ve 20. yüzyılın başlarında kabul gören bir kavramdır. Bu doktrin o dönemde, sinir sisteminin yapısı hakkında biçimlenen iki ana teoriden biriydi. Nöron doktrinini savunan bilim insanları, sinir sisteminin ayrı hücresel birimlerden yapıldığını belirtirken; retiküler teorinin destekçileri bu sistemin, hücreler arasında boşluklar ya da sinaps olmadan süreklilik arz eden bir hücre ağı olduğunu iddia etti. 1873’te, retiküler teorinin savunucusu doktor Camillo Golgi, siyah reaksiyon adı verilen bir boyama tekniği geliştirdi. Bu yöntem, sinir hücrelerinin görünümünü sağlayarak bilim adamlarının nöronları ve onların yapılarını incelemesine olanak sundu. Ardından sinir bilimci Santiago Ramón y Cajal, bu tekniği kullanarak sinapsların varlığını kanıtladı ve nöron doktrinini savundu. Nöron doktrininin kabulü, nöronların sinir sistemi içerisinde bağımsız hücreler olarak rol oynadığını açıkça gösterdi.
Mikroskop teknolojileri ve boyama yöntemlerindeki gelişmeler, sinir sisteminin sırlarını aydınlatmaya yardımcı oldu. Camillo Golgi tarafından keşfedilen “siyah tepkime” yöntemi, bu gelişmelerin en önemli adımlarından biriydi. Bu teknikte, sinir dokusu potasyum bikromat ve amonyak ile sertleştirildikten sonra gümüş nitratla renklendirilir. Siyah tepkime, sinir dokusundaki seçili nöronları rastgele renklendirerek, hücrelerin şekillerini belirgin bir şekilde ortaya koyar.
Cajal’ın Doku Örneklerini İncelemesi
1880’lerde İspanyol bilim insanı Santiago Ramon y Cajal, Golgi’nin renklendirme tekniğinden yararlanarak birçok hayvandan örnekler topladı ve bunları karşılaştırdı. Cajal, sinir hücrelerini daha iyi görmek için örneklerin solüsyona iki kez batırıldığı yeni bir yöntem geliştirdi. Bu sayede nöronları daha belirgin bir şekilde inceleme fırsatını elde etti.
Cajal, 1889’da düzenlenen bir konferansta beynin yapı taşlarının hücrelerden oluştuğunu duyurdu. Nöron Doktrini adını verdiği bu fikir, sinir sisteminin temel yapı ve işlev birimlerinin nöronlar olduğunu öne sürdü. Bu çalışmaları nedeniyle Cajal ve Golgi, 1906 yılında Nobel Fizyoloji ve Tıp ödülünü paylaşarak ödüllendirildi. Golgi, nöronları keşfeden bir yöntemi geliştirmiş olsa da, ironik bir biçimde sinir sisteminin hala sürekli bir ağ yapısı olduğunu savunmaya devam etti. Böylelikle Cajal, modern sinirbilimin babası olarak tarihe geçmiştir.
Vücudun Mesaj Taşıyıcıları
İnsan beyninde çeşitli nöron türleri bulunmaktadır. Bu nöronların çeşitliliği ile birlikte farklı şekil ve boyutları da mevcuttur. Ancak, işlevlerine göre genel hatlarıyla üç ana grupta toplanabilirler: Duyu nöronları, ara nöronlar ve motor nöronlar. Duyu nöronları, duyu organlarından aldıkları bilgileri beyine iletmekle yükümlüdür. Motor nöronlar ise organ ve kaslara sinyal ileten nöronlardır. Ara nöronlar ise belirli noktalar arasında bilgi iletimi gerçekleştiren nöronlar olarak tanımlanabilir.
Bütün bu çeşitliliğe rağmen, nöronların çoğunun ortak bazı temel özellikleri vardır. Her nöronun kendi görevine uygun belirli kısımları bulunur. Bunlar genel hatlarıyla üç ana bileşende toplanır:
Dendrit: Yunanca’da “ağaç” anlamına gelir. Hücre gövdesinden çıkan dallardır ve nöronların giriş birimleridir. Diğer hücrelerden alınan sinyalleri, hücre gövdesine iletmeden önce işlerler.
Hücre Gövdesi/Soma: Dendritlerden alınan sinyalleri işleyerek çıktı oluşturur. Hücrenin işlevini sağlayan ve içerisinde DNA’nın saklı olduğu çekirdek de buradadır.
Akson: Nöronların farklı bölümlerinden çıkan liflerdir ve nöronun çıktı birimini oluşturur. Aksonun en baş kısmında elektrik sinyalleri üretilir ve bu sinyaller başka hücrelere iletilmek üzere hücre gövdesinden aktarılır. Aksonun sonunda, sinyalleri hedef hücrelere ulaştıran terminaller yer alır. Günümüzde, bu sinyallerin nöronun herhangi bir noktasından çıkıp hem ilerleyip hem de geri iletilebildiği gözlemlenmektedir.
İyi Organize Olmuş Yapılar
Nöronlar, yaklaşık %50 oranında beyincikte bulunmaktadır. Beyin kabuğundaki hücreler, disiplinli bir askeri birim gibi düzenlenmiş katmanlardan oluşur. Beyin bu bölümde, iki farklı hücre türü bulunur ve bu durum nöronların çeşitliliğini göstermektedir. Purkinje tipi nöronlar, beyin içinde bulunan en uzun hücre tipidir. Son derece geniş ve düz bir yapıya sahiptirler. Granül hücreleri ise Purkinje hücrelerinin tam tersine, beyinde en küçük hücre tipleridir. Bu hücreler, gövdesinden çıkan tek bir lif ile ikiye ayrılır ve dikey olarak Purkinje hücrelerinin dendritlerine kadar ulaşırlar. Her Purkinje hücresi ortalama 250 bin granül hücresi ile iletişim kurar.
Serebral korteks, katmanlardan oluşan benzer bir yapıya sahiptir ve her katmanda düzenli nöronlar yer alır. En dış katmanda bulunan bir diğer hücre türü ise piramit hücreleridir. Bu hücreler, her milimetrenin binde biri kadar bir alanda, düzenli bir şekilde dizilmiştir. Yapısal olarak katmanlarda farklılık gösterirler ancak temel olarak piramit şeklindedirler. Dendritleri yoğun bir şekilde dallanmışken, aksonları diğer beyin hücrelerine ulaşacak kadar genişler.
On dokuzuncu yüzyılın sonlarına doğru bilim insanları tarafından geliştirilen nöron doktrini, hücre teorisindeki detaylı özelliklerin sinir hücrelerine uygulanmasını sağladı. Bu teorinin ana hatları şu şekildedir: Hücre, yaşamın en temel birimidir, tüm organizmalar bir veya daha fazla hücreden oluşur ve hücreler, diğer canlı hücrelerden türetilmiştir.
Ancak, hücre teorisinin sinir hücrelerine uygulanmasının karmaşık olduğu anlaşıldı. Sinir dokusu, nöronların dallanma biçimi nedeniyle yapısal bakımdan diğer dokulardan farklılık gösterir. Bilim insanları bir nöronu diğerinden ayırt etmekte güçlük çekerken, akson ve dendrit olarak bilinen hücresel uzantılar tek bir birim olarak belirginleşti. Aksonlar, sinir uyarılarını taşırken, dendritler çevredeki hücrelerden bu uyarıları alan çok sayıda dallanmış uzantılardır.
Sinir dokusunun karmaşık yapısı, bilim insanlarının nöronları incelemesini zorlardı. Golgi siyah reaksiyonu geliştirilmeden önce, nöronları mikroskop altında incelemek zordu. O dönemde araştırmacılar bu hücrelerin çekirdek kısmını görebilseler de, akson ve dendritleri ayırt edemiyorlardı. Ayrıca, aksonların ve dendritlerin işlevi hakkında da net bir bilgi sahip değildiler. Bu durum, nöronların bağımsız mı yoksa bağlı mı çalıştığını zaten belirsiz hale getiriyordu.
Siyah reaksiyon öncesinde bilim insanlarının kullandıkları boyama teknikleri, nöronların detaylı görüntülenmesine olanak tanımıyordu. 1863 yılında Almanya’nın Bonn kentinde sinir bilimci Otto Friedrich Karl Deiters, bir sinir dokusu örneğini mikroskop altında çalışarak renklendirdi. Deiters, genellikle karmin boyası kullanarak nöronları görünür kılmayı başardı. Boyadığı dokuyu potasyum dikromat çözeltisine batırarak dokunun sertleşmesini sağladı; bu da analizi kolaylaştırdı. Ancak Deiters’in yöntemi, aksonları düzgün bir şekilde ayırt edemediğinden, aksonların kırılmasına yol açıyordu.
Cahillliklerle dolu zamanında Deiters, bulgularını dikkatli çizimlerle kaydetti; ancak bu çizimler yayınlanmadan önce 5 Aralık 1863’te tifüs hastalığından vefat etti. Deiters’in nöron çizimleri, soma, dendrit ve akson gibi hücresel yapılara dair önemli bilgiler içeriyordu. Ancak aksonlar, kırılganlıkları nedeniyle tam olarak gözlemlenemedi. Deiters’in çizimleri ölümünden sonra yayınlandı ve bu çizimler, nöronların sürekli bir ağa sahip olduğunu savunan retiküler teoriyi desteklemek amacıyla kullanıldı.
Hazırlayan: Sultan Kaya
Kaynaklar
Costandi, M. (2013). 50 Human Brain Ideas You Really Need To Know, Londra: Quercus.
https://www.brainpickings.org/2017/02/23/beautiful-brain-santiago-ramon-y-cajal/
Santiago Ramon y Cajal ve Nöron Doktrini yazısı ilk önce Sinirbilim üzerinde ortaya çıktı.
“`
