SİNİR SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ

Yrd.Doç.Dr. Ercan ÖZDEMİR

Sinir Sistemi Fonksiyonları

 Sinir sisteminin üç önemli fonksiyonu vardır: – Duysal –  Reseptörler ile iç ve dış çevrenin denetimi Bütünleşme, kaynaşma  Sensoriyal bilgileri toplayıp bunları işleyerek uygun cevapların oluşturulması - Motor  Oluşan bu cevapların efektör sinyallerle uygun şekilde hedef organlara ulaştırılması

Sinir sistemi bölümleri



Merkezi sinir sistemi (CNS)

– beyin – spinal kord

Sinir sistemi bölümleri

 

Periferik sinir sistemi (PNS):

– Kranial ve spinal sinirler – – Ganglionlar Duysal reseptörler Alt grupları: – – –

Somatik Otonomik



Motor komponent:

– –

sempatik parasempatik Enterik

Sinir Hücresi

Nöronlar

 Sinir hücresi – Hücre gövdesi – Dendritler – Aksonlar

Aksonal Transport

Nöroglia

 Nöroglia – Nöronlardan daha çok sayıda  Nöronları çok çeşitli yönlerden destekler CNS nöroglia PNS nöroglia

İstirahat membran potansiyeli MP)



RMP nöronda –70 mV (range – 40 mV to –90 mv).

– Sonuçları:  Zarın her iki yanındaki iyon konsantrasyonları eşit şekilde dağılmaz.

 Bunu sodyum ve potasyum pompaları sağlar

İstirahat membran potansiyeli

Dereceli potansiyeller (Elektrotonik)



Dereceli potansiyel

– Membran potansiyelinde lokal değişiklikler olur  Stimuluslara cevaplar farklılıklar gösterir.

– Ateşleme eşik sını – rına yaklaşılması depolarizasyon şeklinde, – Eşik değerden uzaklaşılması ise hiperpolarizasyon şeklinde kendini gösterir.

Aksiyon Potansiyel

  Membranın geçirgenliği artar ve iyonların akımı sağlanır – Membranda voltaj değişikliği olur – Elektriksel sinyaller aksonlar boyunca yayılır Nöronlar arasında voltaj farkı artar – Belirli nöronlar için bu süreç aynıdır.

Nöronda sinyal iletimi

Voltaj bağımlı kanallar



Aksiyon potansiyel

2 fazı vardır: – Depolarizasyon  Graded potansiyeller eşik değere doğru ilerler  Eşik şiddete ulaşıldığında voltaj bağımlı Na+ kanalları açılır  Membran geçirgenliği geri döner – Repolarizasyon  Na+ kanalları kapanır  K+ kanalları açılır

Aksonal iletim

    Miyelinize olmayan fibriller – Devamlı iletim

Miyelinize fibriller

– Saltatori iletim  Renvier düğümlerindeki yüksek yoğunluklu voltaj kapılı kanallar aracılık eder.

Büyük çaplı aksonlar iletimin hızlanmasına neden olurlar.

Stimulus yoğunluğunu belirleyenler: – – Uyarının frekansı Sensoriyal nöronların aktivasyon oranı

Multiple Sclerosis

Caused by progressive destruction of myelin sheaths of CNS neurons – – – – Usually appears between ages of 20 – 40  Twice as common in females as males Auto-immune disease  Immune system spearheads attack – Myelin sheaths deteriorate to scleroses (hardened scars or plaques) • Slows and short-circuits propagation of nerve impulses Cause of disease unclear  Genetic and environmental components – Exposure to herpes virus?

No cure  Managed with beta-interferon – Reduces viral replication

Synapses



Synapse

functional junction between neurons or neuron and effector – – Structure and function change with learning  Changes may allow signals to be transmitted or blocked In neuron – neuron synapses  presynaptic neuron  post-synaptic neuron

Synapses



Electrical synapse

– ions flow directly from one cell to another through gap junctions  fast communication  synchronisation

Synapses



Chemical synapse

– – presynaptic neuron releases neurotransmitter  elicits postsynaptic potential in postsynaptic neuron – –

Excitatory (EPSP)

• depolarises postsynaptic membrane bringing closer to firing threshold.

Inhibitory (IPSP)

• hyperpolarises postsynaptic membrane moving further from firing threshold Postsynaptic neuron integrates excitatory and inhibitory inputs and responds accordingly   Spatial summation Temporal summation

Neural circuits

  Divergence – Single presynaptic neuron synapses with several postsynaptic neurons  Example: sensory signals spread in diverging circuits to several regions of the brain Convergence – Several presynaptic neurons synpase with single postsynaptic neuron  Example: single motor neuron synapsing with skeletal muscle fibre receives input from several pathways originating in different brain regions

Neural circuits

  Reverberating circuit – Once presynaptic cell stimulated causes postsynaptic cell to transmit a series of impulses  Example: coordinated muscular activity Parallel after-discharge circuit – Single presynaptic neuron synapses with multiple neurons which synapse with single postsynaptic cell  results in final neuron exhibiting multiple postsynaptic potentials – Example: may be involved in precise activities (eg mathematical calculations)

Regeneration and repair of nervous tissue

 Neruons exhibit plasticity: – New dendrites – – New proteins New synaptic contacts  Limited capacity to regenerate – PNS  Damage to dendrites and myelinated axons possible if: – – cell body intact Schwann cells (myelin producing) remain active  CNS – Little or no repair of damage to neurons

Central Nervous System

  Neurogenesis – Birth of new neurons from undifferentiated stem cells occurs in hippocampus (area of brain involved in learning) – Nearly complete lack of neurogenesis in other parts of CNS, due to:  Inhibitory influences from neuroglia (particularly oligodendrocytes)  Absence of growth promoting signals that were present during fetal development CNS injury – Injury of brain or spinal cord usually permanent  Following axonal damage nearby astrocytes proliferate rapidly forming scar tissue – Physical barrier to regeneration

Peripheral Nervous System

 Axons and dendrites of PNS may repair if: – – – – Associated with a neurolemma  most PNS cell processes covered with a neurolemma Cell body intact Schwann cells functional  Form neurolemma Scar tissue does not form too rapidly

Peripheral Nervous System

   24-28 hours after injury to neuron: – Nissl bodies (clusters of rough ER) break up into granular masses (chromatolysis) 72-90 hours post-injury: – – Part of axon distal to injury undergoes

Wallerian degeneration

 axon swells and breaks up into fragments  myelin sheath deteriorates Macrophages then phagocytose debris Later on: – – Synthesis of RNA and protein accelerates Schwann cells undergo mitosis and form regeneration tube across injured area  Guides growth of new axon  Eventually forms new myelin sheath