SİNİR HÜCRELERİNDEKİ İLETİŞİM

Mutfağınızda yalın ayak dolaşırken, ayak parmağınıza bir cam parçasının battığını varsayalım. Camın batması ile beyninizin acıyı algılaması arasında sadece saniyenin binde birkaçı kadar bir zaman farkı vardır. Bu süre o kadar küçüktür ki, farkına varmanız mümkün değildir. Fark etmediğiniz bu süre içinde, ayak parmağınızdan beyninize mesaj iletilmiş olur. İşte bu hızlı ve kusursuz iletişim, sinir hücreleri ya da biyolojide kullanılan adlarıyla "nöronlar" tarafından gerçekleştirilir.

Etrafımıza şöyle bir bakalım: Gözümüze çarpan her ürünün belirli bir amaç doğrultusunda dizayn edildiği açıktır. Mesela telefonu ele alalım; plastik ve elektronik aksamı, tuşları, hattı ve diğer parçalarıyla birlikte diğer insanlarla iletişim kurmamız için tasarlanmıştır. Aynı şekilde, nöronların yaratılış nedeni de daha ilk bakışta kendini belli eder. (Elbette burada kastedilen, geliştirilmiş bir mikroskobun altında yapılacak bir gözlemdir.) Bu durumda nöronların, akson ve dendrit olarak adlandırılan ve bir gövdeden çıkan kolları andıran özel uzantıları ve diğer hücrelerde de bulunan organelleri hemen dikkati çeker. Bir nöron gövdesini ileri teknolojiye sahip bir telefon santraline benzetmek mümkündür; ancak bu hücresel telefon santrali 0.004 ile 0.1 milimetre arasında değişen boyutlarıyla ve iletişim mekanizmalarıyla günümüz dünyasında eşi olmayan bir tesistir. Akson ve dendritler de sözü edilen muazzam tesisin diğerleriyle iletişimini sağlayan haberleşme hatlarını meydana getirirler.



Vücudu bir ağ gibi saran sinir hücreleri sayesinde, vücudun en uzak köşesinden dahi beyne mesajlar büyük bir hızla iletilir. Bu hız, sinir sisteminin kusursuz tasarımı sayesinde gerçekleşir.

Basit bir hesap yapalım: Bir nöronun ortalama genişliği 10 mikrondur. (Bir mikron milimetrenin binde birine eşittir) Bir insan beyni içindeki 100 milyar nöronu tek bir çizgi halinde yanyana getirebilseydik; 10 mikron genişliğindeki çıplak gözle görülmeyen bu çizginin uzunluğu tam 1000 kilometre olurdu. Sadece 1400 gram ağırlığındaki insan beyninde, böylesine uzun bir iletişim ağının varlığı şüphesiz harikulade bir mucizedir.
Bu noktada, sözü edilen ölçülerin üzerinde biraz daha durmak yerinde olacaktır. Nöronlar o denli ufaktırlar ki, ortalama boyutlardaki 50 tanesi bu cümlenin sonundaki nokta işaretinin içine sığabilir.( 62 Eric H. Chudler, "The Hows, Whats and Whos of Neuroscience", 2001,

http://faculty.washington.edu/chudler/what.html) Hatta bu nedenle, sinir hücrelerimiz hakkında bildiklerimiz büyük oranda dolaylı yoldan elde edilmiştir.

Sinir hücrelerindeki haberleşme uzantılarını incelediğimizde, ilk olarak şunlarla karşılaşırız: Genellikle her nöronda çok sayıda dendrit vardır ki bunlar diğer nöronlardan gelen haberleri hücre gövdesine iletirler. Çoğunlukla bir tane olan aksonun görevi ise hücre gövdesinden aldığı mesajı, uzantısı ve terminalleri boyunca taşımaktır.

Bu noktada, aksondaki özel tasarıma işaret etmek gerekir. Akson, "miyelin kılıf" olarak adlandırılan özel bir tabaka ile kaplıdır. Bu kılıf, aksonun çevresinde bir yalıtım oluşturur. Miyelin kılıf üzerinde düzenli aralıklarda, "Ranvier düğümleri" şeklinde isimlendirilen noktalar bulunur. Yapılan araştırmalar elektrik sinyalinin düğümden düğüme "atladığını", böylece yüzlerce kez daha hızlı iletişim kurulduğunu göstermiştir.( M.J. Farabee, "Online Biology Book: The Nervous System", 2000,

http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookNERV.html) Tek bir cümleyle özetlemek gerekirse, akson üzerindeki kılıf ve düğümler, sinyali en ideal ve en hızlı şekilde iletmeye imkan vermektedir.

Nöronlar vücudumuzdaki haberleşmeyi kendilerine özgü bir yöntemle gerçekleştirir. Bu yöntem olağanüstü karmaşık elektriksel ve kimyasal işlemleri kapsar. Gerek beyindeki gerekse beyin ile organlar arasındaki kusursuz koordinasyon, işte bu şekilde sağlanır. Sıradan tabir edilen hareketleri yaparken, söz gelişi okuduğunuz bir  kitabı tutarken, sayfalarını çevirirken veya satırları arasında göz gezdirirken, vücudunuzun derinliklerindeki sinir hücrelerinde son derece karmaşık bir haber trafiği yaşanır. Bu olağanüstü haberleşme ağını meydana getiren nöronlar yakından incelenirse, ne denli önemli bir yaratılış mucizesi oldukları daha iyi anlaşılır.

SİNAPSTAKİ TASARIM



Dünyada aynı anda yüz milyonlarca telefon görüşmesi yapılabilir. Buna karşın tek bir insan beyninin içinde aynı anda 1 katrilyon (1.000.000.000.000.000) haberleşme yapılmaktadır.

İki nöron arasındaki iletişim, "sinaps" denilen bağlantı noktalarında kurulur. Bunlar akson terminallerinin uçlarında yer alırlar. Nasıl bir telefon santrali sayesinde aynı anda, çok sayıda insan birbirleriyle konuşabilirse; benzer bir şekilde bir nöron da sinapsları kanalıyla çok sayıda nöronla eş zamanlı olarak haberleşebilir. Burada küçük bir kıyas yapalım. Dünyada aynı anda yüz milyonlarca telefon görüşmesi yapılabilir. Buna karşın tek bir insan beyninin içindeki sinapsların sayısının bir katrilyon olduğu tahmin edilmektedir ki bu, 1.000.000.000.000.000 haberleşme anlamına gelir. Bilim adamlarının, beyni, "evrendeki en büyük gizemlerden biri" olarak tanımlanmasına neden olan önemli bir faktör işte bu olağanüstü iletişimdir.( G. Fischbach, "Dialogues on the Brain: Overview", The Harvard Mahoney Neuroscience Institute Letter, 1993, vol.2)

Söz konusu gerçeği bir başka açıdan şöyle vurgulayabiliriz: Her bir nöronda 10 bin civarında sinaps vardır. Bu, bir nöron aynı anda 10 bin ayrı sinir hücresi ile bağlantı kurabilir demektir.İki telefon ile aynı anda konuşurken nasıl güçlük çektiğinizi gözünüzün önüne getirin. Böylece tek bir sinir hücresinin 10 bin bağlantıyı eş zamanlı gerçekleştirmesinin ne derece muhteşem bir yaratılış örneği olduğu hemen fark edilir.



Profesör Eric Kandel

Nöronlar arasında iletişimin kurulduğu noktaların yakın bir zamana kadar sabit olduğu zannediliyordu. Sinapsın şeklinin, kimyasal habercilerin yapısına göre değiştiğinin ortaya çıkarılması, bilim adamlarını bir kez daha şaşkına çevirdi. Profesör Eric Kandel de bu buluşuyla 2000 Nobel Tıp Ödülü'nü aldı. Söz konusu üstün tasarım şöyle özetlenebilir: Sinapsta, aldığı uyarının gücüne göre sinapsın formunu düzenleyen bir mekanizma mevcuttur. Örnek olarak, kuvvetli bir uyarı durumunda sinaps büyür ve bu uyarının diğer hücrelere kayıp olmaksızın, en verimli şekilde iletilmesine olanak sağlar. Önemli bir noktayı daha vurgulamak gerekir ki bu sistem, deniz kabuklu böceklerinde yapılan deneyler sonunda anlaşılmıştır. Profesör Kandel'in bizzat kendisi dahi, insanlardaki ve memeli canlılardaki sinir sisteminin araştırmalara olanak vermeyecek kadar kompleks olduğunu itiraf etmektedir.(The Nobel Foundation, "Press Release", 9 Ekim 2000, http://nobel.sdsc.edu/announcement/2000/medicine.html

NÖRONLARDAKİ KİMYASAL İLETİŞİM


Çoğu kimse nöronlar arasındaki bağlantının sadece elektrik sinyalleri aracılığıyla kurulduğunu zanneder. Bu doğru değildir; çünkü kimyasal iletişim, söz konusu haberleşmenin önemli bir bölümünü oluşturur. İki nöron arasındaki haberleşme incelendikçe, kimyasal iletişimin harika unsurları da daha iyi anlaşılır.


1. dendrit
2. hücre gövdesi
3. akson
4. sinaps uçları
5. sinaptik kesecikler
6. mitokondri
7. sinaps boşluğu
8. sinaptik kesecikler
9. uyarı iletici
10. iyon kanalı
11. presinaptik zar
12. postsinaptik zar
13. presinaptik zar
14. postsinaptik zar
15. sinaps boşluğu

Resimde iki nöron arasındaki haberleşme görülmektedir. Bu iletişimin en önemli unsurları "nörotransmitter" olarak adlandırılan haberci moleküllerdir.

Kimyasal iletişimin belkemiğini "nörotransmitter" olarak adlandırılan haberci moleküller oluşturur. Bunlar, sinir hücresinin gövdesinde üretilir, akson boyunca taşınır ve akson terminallerinde minik kabarcıklar içinde depolanırlar. Her kabarcık içinde yaklaşık olarak 5 bin haberci molekül bulunur. Son zamanlardaki araştırmalar her nöronun değişik kimyasal haberciler ürettiğini göstermektedir. Diğer bir deyişle her nöron, iletişimde kullanacağı habercileri üreten kimyasal bir tesis gibidir.

Sinyali ileten nöronu "verici", alan nöronu ise "alıcı" nöron olarak ifade edebiliriz. Verici ile alıcı nöron, sinaps noktalarında karşı karşıya gelir.

Aralarındaki mesafe ortalama olarak 0.00003 milimetredir.( E. Kandel, J.H. Schwartz, T.M. Jessell, Principles of Neural Scienc", McGraw Hill Publishing, 2000, s.176) Belirli bir elektrik sinyali, verici sinir hücresinin akson terminalindeki habercileri harekete geçirir. Kimyasal habercilerle dolu kabarcıklar hücre zarı ile kaynaşır ve içindeki molekülleri sinaps boşluğuna bırakır. Haberciler taşıdıkları mesajı, alıcı nöronun zarının üzerinde yer alan reseptörlere iletirler.



Bir bilgisayara bir parçanın eklenmesi karmaşık mühendislik hesaplarına dayanır. Aksi takdirde bilgisayarın bozulması kaçınılmazdır. Elbette bir bilgisayardan daha kompleks olan hücre zarına uyum sağlayacak bir kaynaşma da rastgele gerçekleşmez. Bu işlem Allah'ın yaratmasıyla gerçekleşir.

Farklı haberci moleküllerin bağlantı kurduğu reseptörler de farklıdır. Kimyasal haberci moleküllerin taşıdığı mesaj, böylece alıcı nöron tarafından algılanmış olur.

Şunu da belirtmek gerekir ki burada en kaba hatlarıyla tasvir edilen iletişimin her aşaması tam olarak çözülemeyen işlemlerle doludur. Nitekim bilim adamları da söz konusu iletişime ilişkin bilgilerinin bulanık olduğunu dile getirmektedirler.( Axel Brunger, "Neurotransmission Machinery Visualized for the First Time", 1998, http://www.hhmi.org/news/brunger.html)

Örneğin, kabarcıkların hücre zarıyla kaynaşmasını ele alalım. Kaynaşma kelimesiyle tabir edilen olay gerçekte son derece özel bir birleşmeyi tarif etmektedir. Bu, çok gelişmiş bir bilgisayara ek bir ünite bağlamaya benzer.

Bu noktada aklımıza şunlar gelir: Bir bilgisayara bir parçanın eklenmesi karmaşık mühendislik hesaplarına dayanır. Aksi takdirde parçanın bilgisayara uyum sağlayamaması, hatta bilgisayarı bozması kaçınılmazdır. Elbette bir bilgisayardan daha kompleks olan hücre zarına uyum sağlayacak bir kaynaşma da gelişigüzel değildir. Her an gerçekleşen tüm bu karmaşık işlemler onları yaratan ve düzenleyen Allah'ın kontrolü altındadır.


1. endorfin içeren nöron
2. acı uyarısı
3. acı iletici nöron
4. endorfinler
5. alıcı bölgeler
6. mitokondri
7. P maddesi içere kesecik
8. snaps
9. omurilikte alıcı nöron
Bir yerimiz yaralandığında, acı uyarısı mesaj olarak beyne iletilir. Bu mesaja karşılık olarak beyindeki ve omurilikteki özel bir nöron da endorfin salgılayarak acıyı azaltır.

HABERCİ MOLEKÜLLERDEKİ PLANLAMA VE ZAMANLAMA


Kimyasal habercilerin sinaps boşluğunda kalış süresi ve yoğunluğu iki nöron arasındaki iletişimi doğrudan doğruya etkiler. Her kimyasal haberci için farklı mekanizmalar söz konusudur. Bazı haberciler, taşıdıkları mesajları ilettikten sonra çevreye dağılırlar. Bazıları da görevlerini tamamladıktan sonra özel enzimler tarafından ayrıştırılırlar. Örnek olarak, "asetilkolin" isimli haberci molekül özel bir enzim aracılığıyla kolin ve asetata dönüştürülür.

Bunlara ek olarak sinir hücrelerinde bir harika mekanizma daha vardır. Alıcı hücreye mesajı ileten haberciler, tekrar verici hücreye geri toplanır; bir sonraki haberleşme için kullanılmak üzere burada depolanırlar. Bu işlem bazı özel moleküller tarafından gerçekleştirilir. Mesela, dopamin ve seratonin moleküllerinin faaliyetleri bu yöntemle düzenlenir. Günümüzde kullanılmış ürünleri yeniden işleyip kullanışlı hale getirmek için ne kadar çaba harcandığını düşünürsek; sinir hücrelerindeki yeniden değerlendirme mekanizmasının ne kadar verimli bir sistem olduğu daha iyi anlaşılır.

Bu noktada, özellikle dikkate alınması gereken bir gerçek vardır. Kimyasal haberleşmenin her safhası inanılmaz derecede hassas dengeler üzerine kuruludur. Her iletişim için kullanılacak haberci moleküller, bu iletişimin değişik safhalarında görev alan protein ve enzimler belirlidir. Haberci moleküllerin depolanma sayıları, alıcı hücreyi uyarış süreleri, bölünme veya geri toplanma zamanları iletişim için zorunlu olan dengelerden bir kısmıdır. Kaldı ki iletişimdeki dengelere ait detayların önemli bir bölümü halen bilinmemektedir.

Parkinson kaslar arasındaki koordinasyonu bozan, hareket etmeyi güçleştiren ve titremeye neden olan bir hastalıktır. İşte bu hastalığın sebebi, dopamin ve asetilkolin haberci molekülleri arasındaki dengenin bozulmasıdır. Beyindeki bazı sinir hücrelerinin gerekenden daha az dopamin üretmesi, kaslar üzerindeki kontrolün kaybolmasına yol açmaktadır. Bu gerçeğin gün ışığına çıkarılması da oldukça yenidir ve Profesör Arvid Carlsson'a 2000 Nobel Tıp Ödülü'nü kazandırmıştır.

Sinir hücrelerindeki iletişim sistemi apaçık bir gerçeği bir kere daha doğrulamaktadır. Söz konusu hassas dengeler ve karmaşık mekanizmalar rastgele olayların birbiri ardına gelmesiyle oluşamaz. Bunları yaratan, kudreti altında tutan, insanın hizmetine veren ve dilediği zaman geri alan sonsuz güç ve ilim sahibi Allah'tır.

NÖRONLARDAKİ ELEKTRİKSEL İLETİŞİM



Yandaki resimde bir parkinson hastası doktoruyla birlikte çalışırken görülmektedir. Günümüzde bilim adamlarının çare bulmak için sürekli üzerinde çalıştıkları hastalıklardan biri Parkinsondur.

Her bir sinir hücresinde her an çok kompleks bir dönüşüm yaşanır. Nöronlardaki iletişim, elektrokimyasal yani kimyasal habercilerin, elektrik sinyalini açığa çıkardığı bir işlemdir.

Elektriksel iletişimi anlayabilmek için öncelikle diğer bir denge mekanizmasına değinmek gerekir. Sözü edilen, sinir hücresi içindeki elektrik yüklü kimyasalların, yani iyonların oluşturduğu harika dengedir. Nöronlarda önemli görevler üstlenen iyonlar; 1 artı yüke sahip olan sodyum ve potasyum, 2 artı yüklü kalsiyum ve 1 eksi yüklü klorid iyonlarıdır. Bunlara ek olarak bazı eksi yüklü protein molekülleri bulunmaktadır.

Nöron "dinlenme" konumundayken negatif yüklüdür. Bu durumda sinir hücresi içinde, eksi yüklü proteinler ve değişik iyonlar bulunur. Nöron içindeki potasyum iyonu dış ortama oranla daha fazla, klorid ve sodyum iyonu ise daha azdır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, bunların rastgele dizilmiş olmayıp belirli bir dengeyi korumak için bu oranların özel olarak belirlenmiş olması ve korunmasıdır.



Sinir hücresinin zarındaki alıcılara bırakılan mesaj, hücre içinde adeta domino taşlarının hareketini andıran bir dizi işlem başlatır.

Alıcı sinir hücresinin zarındaki reseptörlere bırakılan mesaj, hücre içinde adeta domino taşlarının hareketini andıran bir dizi işlem başlatır. Henüz detayları tam olarak bilinmeyen bu işlemler sırasında yüzlerce proteinin görev aldığı düşünülmektedir.

Kusursuz bir düzen içinde birbiri ardına gerçekleşen bu işlemler, hücre zarındaki belirli iyon kanallarının açılmasına yol açar. Böylece hücre içine alınan sodyum iyonları, başlangıçta negatif elektrik yüklü (-70 milivolt) olan hücrenin nötr duruma geçmesine neden olurlar. Hücre içi ile dışı arasındaki iyon transferi de bir elektrik sinyalini açığa çıkarır. Hemen hatırlatalım ki, burada olabildiğince basitleştirerek anlattığımız bu işlemler, bir saniyenin binde birinden daha küçük zaman aralıklarında olup biter.

Oluşan sinyal, akson uzantısı boyunca hızlı bir yolculuk yapar ve terminallerin ucundaki sinaps noktalarında diğer hücrelere haber ulaştıracak kimyasal işlemleri başlatır. Sinyalin akson boyunca ortalama hızı saniyede 120 metredir.( 73 P. Norrby, "Thought Interaction: The Neuron", 1998, http://129.16.30.11/~d4peder/eeg/neuron.html) Bunun nasıl bir sürat olduğunu anlayabilmek için basit bir hesaplama yaparsak, karşımıza saatte 432 kilometrelik bir hız çıkar.

Mesajı ileten ve görevini tamamlayan sinir hücresi tekrar dinlenme konumuna geçer. Bu geçiş, sodyum ve potasyum kanallarının saniyenin binde birinden küçük sürelerde açılıp kapanmasıyla gerçekleşir. Gerçekten de ortada olağanüstü bir durum vardır. İleri teknolojiyle yapılmış bir saat olmaksızın saniyenin binde birini kontrol edemezsiniz. Böyle bir saate sahip olduğunuzu varsayalım, yine de tek bir sinir hücrenizin üzerindeki iyon kanallarının açılıp kapanmasını koordine edemezsiniz. Düşünün ki her an cereyan eden milyonlarca işlemi siz yürütmeye kalksaydınız, saniyenin sadece binde biri gibi bir zamanlama hatası, işleri içinden çıkılmaz bir duruma getirirdi.



Nöronlarda önemli görevler üstlenen iyonlar; 1 artı yüke sahip olan sodyum ve potasyum, 2 artı yüklü kalsiyum ve 1 eksi yüklü klorid iyonlarıdır. Nöron içindeki potasyum iyonu dış ortama oranla daha fazla, klorid ve sodyum iyonu ise daha azdır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, bunların rastgele dizilmiş olmayıp bu oranların belirli bir dengeyi korumak için özel olarak belirlenmiş olması ve korunmasıdır.

APAÇIK GERÇEK



Aralarında binlerce bağlantı kuran nöronlar

Nöronları diğer hücrelerimizden ayıran önemli bir özellik daha vardır. Vücuttaki diğer hücreler sürekli olarak yenilenirken, nöronlar değişmezler. Yaşlanmayla birlikte sayıları azalır ancak yine de bir insanın yaşlılığındaki mevcut sinir hücreleri gençlik yıllarındakinin aynıdır. Buraya kadar anlatılanlar da, bir insan ömrü boyunca çalışan nöronlardaki iletişim sistemlerinin oldukça basitleştirilmiş bir anlatımıdır. Akıl ve bilgi sahibi bir insan bile bunları anlamakta güçlük çekerken, hücreler ve hormonlar ilk insandan bu yana yaşamış olan milyarlarca insanda bu işlemleri büyük bir beceri ile hiç aksatmadan yerine getirmektedirler.
Peki sahip olduğumuz sinir hücrelerinin her birindeki son derece kompleks sistemler nasıl ortaya çıktı?

Vücudumuzdaki 100 milyarlarca sinir hücresinin inanılmaz uyumu nasıl var oldu? Hiçbir karışıklığa meydan vermeden böylesine mükemmel bir iletişim nasıl sağlanıyor? Olağanüstü hassas dengeler ve zamanlamalar üzerine kurulu bir sistem, nasıl bir an olsun hata yapmaksızın çalışıyor?

İnsanın aklına "nasıl"larla dolu yüzlerce sorunun gelmesi oldukça doğaldır. Burada asıl garipsenecek olan, tüm bu gerçeklere rağmen bu kusursuz sistemlerin tamamının kör tesadüfler sonucu oluştuğunu iddia eden evrimi savunmak için boş yere uğraşan bazı bilim adamlarının durumlarıdır. Hayatın kökenini rastgele oluşan hayali bir "ilk hücre"ye ve imkansız kelimesinin yetersiz kaldığı tesadüflere bağlamaya çalışan evrimcilerin yukarıdaki sorulara verebilecek cevapları yoktur.

Genellikle bu konudaki evrimci makalelerde göze çarpan bir nokta vardır: Dikkat edilirse, iddia edilen evrimleşmenin nasıl olduğuna dair hiçbir bilimsel açıklamanın yer almadığı görülecektir. Bunun yerine, iletişimde görev alan molekül ve proteinlerin sözde evrimin bir safhasında ortaya çıktığı ve o zamandan bugüne yapıları değişmeden geldiği ileri sürülür. Şüphesiz en ufak bir delile bile dayanmayan böyle bir iddia, büyük bir aldatmacadır. Bilimsellik kılıfı altında, yaratılışı inkar etmeye yönelik sinsi bir laf oyunudur.


Şu halde hamd, göklerin Rabbi, yerin Rabbi ve alemlerin Rabbi Allah'ındır. Göklerde ve yerde büyüklük O'nundur.
O, üstün ve güçlüdür, hüküm ve hikmet sahibidir.
(Casiye Suresi, 36-37)

Hiç şüphesiz böylesine mükemmel mekanizmaların varoluşunun tek bir açıklaması vardır: Hücreleri yoktan var eden, alemlerin Rabbi olan Allah'tır. Hücrelerin içindeki ve aralarındaki inanılmaz derecedeki karmaşık iletişim sistemlerini en ince ayrıntısına kadar düzenleyen de hepimizin yaratıcısı olan Rabbimiz'dir. Durmaksızın çalışan atomları, proteinleri ve molekülleri hizmetimize veren, yüceltilmeye ve övülmeye layık olan da yalnızca Allah'tır.