“`html
Bir muhteşem zarafetle dallanıp budaklanan bu özel hücreye bir göz atın. Çoğumuz onun adını, sinirbilimin temel taşlarından biri olan nöron kelimesiyle biliyoruz. Uzun bir süre boyunca bu hücrelerin varlığından haberdar olmadan yaşadık. Ancak Santiago Ramon Cajal, 1889’da bu hücrelerin ilk tanımını yaparak modern sinirbilimin gelişimine öncülük etti. Şimdi bu keşfin arka planına bir bakalım. 1830’larda Alman bilim insanları, tüm yaşam formlarının hücrelerden oluştuğunu ifade eden bir “hücre teorisi” öne sürdüler. O dönemde, sinir sisteminin incelemesine olanak tanıyacak gelişmiş mikroskoplar mevcut değildi, dolayısıyla bu teorinin sinir sistemi üzerindeki geçerliliği tartışmalıydı.
Nöron doktrini, sinir sistemini oluşturan uzmanlaşmış hücrelerin niteliklerini tanımlayan, yirminci yüzyılın başlarında şekillenen bir kavramdır. O dönemde, sinir sisteminin yapısına dair iki ana yaklaşım bulunmaktaydı. Nöron doktrininin destekçileri, sinir sisteminin bağımsız hücresel birimlerden meydana geldiğini iddia ederken, alternatif retiküler teoriye inananlar, sinir sisteminin sürekli bir hücre ağı oluşturduğunu savunuyordu. 1873’te Camillo Golgi, siyah reaksiyon denilen bir boyama tekniği geliştirdi; bu teknik, sinir hücrelerinin açıkça görüntülenmesini sağladı ve bilim insanlarına nöronun yapısını detaylı bir şekilde inceleme fırsatı sundu. Sonrasında Santiago Ramón y Cajal, bu tekniği kullanarak nöronlar arasındaki boşlukları yani sinapsları gösterdi ve kanıtlarıyla nöron doktrinini destekledi. Bu doğrulama, nöronların sinir sisteminde tek bir ağ olarak değil, bireysel ve bağımsız hücreler olarak işlev gördüğünü ortaya koydu.
Mikroskop teknolojileri ve kimyasal boyama yöntemlerinde yaşanan ilerlemelerle, sinir sisteminin sırları yavaşça açığa çıkmaya başladı. Camillo Golgi’nin keşfettiği “siyah tepkime” adlı boyama tekniği, en önemli gelişmelerden biriydi. Bu yöntemde sinir dokusu potasyum bikromat ve amonyak ile sertleştirildikten sonra gümüş nitrata daldırılır. Siyah tepkime, birkaç nöronu rastgele renklendirerek hücrelerin formlarını belirgin bir siluet haline getirir.
Cajal’ın Doku Örnekleri Üzerindeki Karşılaştırmaları
1880’lerde İspanyol bilim insanı Santiago Ramon y Cajal, Golgi’nin boyama tekniğini kullanarak çeşitli hayvanlardan toplanan doku örneklerini karşılaştırmaya başladı. Cajal, doku örneklerinin iki kez solüsyonda banyo yapmasını sağlayan yenilikçi bir yöntem deneyerek, sinir hücrelerini daha koyu bir şekilde renklendirmeyi başardı ve bu sayede detaylı bir inceleme gerçekleştirdi.
Cajal, 1889’da bir konferansta beynin aslında hücrelerden oluştuğunu duyurdu. Bu fikir, “Nöron Doktrini” olarak adlandırıldı ve temelde sinir sisteminin yapısal ve işlevsel birimlerinin nöronlar olduğu kabul edildi. Bu çalışmaları nedeniyle Cajal ve Golgi, 1906 yılında Nobel Fizyoloji & Tıp ödülüne layık görüldü. Golgi, nöronların keşfi için bir yöntem geliştirmiş olsa da, ilginç bir şekilde hâlâ sinir sisteminin sürekli bir ağ yapısından oluştuğunu savunuyordu. Hepimiz Cajal’ı modern sinirbilimin babası olarak tanıyoruz.
Vücudun Haberci Hücreleri
İnsan beyninde binlerce farklı nöron türü bulunmaktadır. Bu nöronlar, şekil, tip ve boyut bakımından çeşitlilik gösterir. Ancak genel işlevlerine göre üç ana gruba ayrılırlar: Duyu nöronları, ara nöronlar ve motor nöronlar. Duyu nöronları, duyusal organlardan aldığı bilgileri beyne taşırken, motor nöronlar organlara ve kaslara sinyal gönderir. Ara nöronlar ise belli noktalarda konumlanarak bu nöronlar arasında bilgi iletiminden sorumlu olurlar.
Bu büyük çeşitlilik içinde nöronların çoğu temel ortak özelliklere sahiptir. Her bir nöronun kendine özgü görevlerini yerine getiren belirli kısımları bulunmaktadır. Bunlar genel hatlarıyla aşağıdaki gibi sıralanabilir:
Dendrit: Yunanca kökenli bu kelime “ağaç” anlamına gelir. Hücre gövdesinden çıkan dallardır ve nöronların alıcı birimleridir. Diğer hücrelerden aldığı sinyalleri, hücre gövdesine ulaşmadan önce işler.
Hücre Gövdesi/Soma: Dendritlerden elde edilen çeşitli sinyalleri işleyerek çıktı üretir. Hücrenin işlevlerini sürdüren proteinlerin üretildiği ve DNA’nın saklandığı uzun molekül olan çekirdek de burada yer alır.
Akson: Aksonlar, nöronun farklı bölümlerinden çıkan ince liflerdir ve nöronun çıkış birimini oluştururlar. Aksonun en başında elektrik sinyalleri meydana gelir ve bu sinyaller, diğer hücrelere iletilmek üzere hücre gövdesinden taşınır. Aksonun sonunda terminaller bulunur; bu terminaller nörondan yapılan sinyalleri diğer hedef hücrelere gönderir. Günümüzde görülen bir diğer ilginç durum ise, bu impulsların nöronun herhangi bir kısmından çıkıp her iki yöne iletilebilmesidir.
Harika Bir Düzenleme
Nöronlar, yaklaşık %50’lik bir oranda beyincikte yer alır. Beyin kabuğundaki hücreler, uzmanlaşmış bir askeri birlik gibi düzenli katmanlar halinde dizilmiştir. Bu alan, iki ayrı hücre türünün varlığını gösterirken, Purkinje nöronları, beyindeki en uzun hücreleridir. Geniş ve düz yapılarının yanı sıra dikkat çekici bir strüktüre sahiptirler. Granül hücreler ise, Purkinje hücrelerinin aksine, beyindeki en küçük hücre tipidir. Hücre gövdesinden fışkırarak ikiye ayrılan tek bir liften meydana gelirler. Dikey yönde Purkinje hücrelerin dendritlerine ulaşırlar. Bir Purkinje hücresi, ortalama olarak 250 bin granül hücre lifi ile iletişim kurar.
Serebral korteks, iyi organize edilmiş katmanlardan oluşur ve her biri düzenli nöronlardan meydana gelmiştir. Her katmanın dışında bulunan piramit hücreler, kendine has dizilimleriyle dikkat çeker. Yapısal farklılıklar gösterse de, çoğunlukla piramide benzer formları vardır. Dendritleri aşırı derecede dallanarak genişlerken, aksonları diğer hücreler ve katmanlara ulaşacak şekilde uzanır.
19. yüzyılın sonunda bilim insanları, nöron doktrinini geliştirerek, hücre teorisinde açıklanmış hücre özellikleriyle karşılaştırabilir hale geldiler. Hücre teorisi, canlı yaşamının temel birimlerinin hücreler olduğunu belirtir. Botanikçi Matthias Jakob Schleiden ve zoolog Theodor Schwann, 19. yüzyılın ortasında Almanya’da şu temel özellikleri tanımlamışlardır: Hücre, yaşamın en küçük birimidir; tüm canlı organizmalar bir veya daha fazla hücreden oluşur; ve tüm hücreler canlı hücrelerden türetilir.
Ancak hücre teorisinin sinir hücreleri ile ilişkilendirilmesi karmaşık hale geldi. Sinir dokusu, nöronların dallanma düzeni nedeniyle diğer dokulardan farklı bir yapı gösterir. Bilim insanları nöronları ayırt etmede zorlandılar; zira bunlar, daha sonra akson ve dendrit adı verilen uçların tek bir birim olarak ortaya çıkmasıyla birbirinden ayrılmadı. Aksonlar, sinir uyarılarını taşıyan ince uzun uzantılardır; dendritler ise çevresindeki hücrelerden bu uyarıları alan çok sayıda dallı çıkıntılardır.
Sinir dokusunun yapısal karmaşıklığı ve belirsizliği, Golgi siyah reaksiyonunu geliştirene kadar nöronların mikroskop altında incelenmesini zorlaştırdı. Siyah reaksiyondan önce, bilim insanları nöronlar incelerken; soma olarak adlandırılan çekirdekli hücre gövdesini görebiliyorlardı ama daha sonra akson ve dendrit olarak bilinen hücresel uçları ayırt edemiyorlardı. Bilim insanları, bu hücresel uzantıların işlev ve rollerini kesin olarak anlamaktan uzaktı. Nöronların ayrıntılı olarak analiz edilememesi, nöronların bağımsız mı yoksa bağlı mı çalıştığını belirlemeyi zorlaştırıyordu.
Siyah reaksiyonun ortaya çıkmasından önce, bilim insanları nöronları mikroskop altında incelemek için kullandıkları boyama yöntemleri, nöronları net bir şekilde görmelerine engel oluyordu. 1863 yılında Almanya’nın Bonn kentinde sinir bilimci Otto Friedrich Karl Deiters, bir sinir dokusu örneğini boyamak, sertleştirmek ve diseke etmek için bir teknik geliştirdi. Deiters, sinir dokusuna renk vermek ve görünürlüğünü artırmak için genellikle karmin bazlı bir boya kullanıyordu. Bu boyama işleminden sonra, sinir dokusunu bir potasyum dikromat çözeltisine daldırarak dikkatlice sertleştiriyor ve analiz sırasında dokuya verilen hasarı minimumda tutmayı başarıyordu. Ancak Deiters’in yöntemi, nöronları mikroskop altında ayırmayı genellikle sonuçsuz bırakıyordu çünkü burada akson ve dendritlerin sıklıkla zarar görmesi kaçınılmazdı.
Deiters bulgularını nöronların detaylı çizimleri olarak kaydedip, bunları yayınlayamadı; 1863’te tifüs hastalığı yüzünden hayatını kaybetti. Deiters’in sunduğu ilk nöron tasvirleri, çekirdeği tutan hücre gövdesini, dendritleri ve akson denilen sinir uçlarını içeriyordu. Deiters, nöronları incelerken aksonların kırılgan olmasından dolayı bu yapılara tam olarak ulaşamıyordu. Ölümünden sonra yaptığı çizimler, retiküler tezi destekleyen bilim insanları tarafından yayınlandı ve nöronların sürekli bir akson ile dendrit ağı oluşturduğunu savunan görüşü güçlendirdi.
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 yayınlandı.
“`