KDS ile Oturum AçınBölüm anahatları
-
Kas Fizyolojisi
Kas Hücreleri
Kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürürler.
Kuvvet ve hareket oluştururlar.
Kas hücreleri
Yapısal özellikleri,
Kasılma mekanizmaları
Uyarılma özelliklerine göre üç çeşittir:
-İskelet kası
-Düz kas
-Kalp kası
İskelet kası
Kas dokusunun büyük kısmı (%40)
İstemli kemik hareketi: Hareket ve iş üretimi
Solunum: Diyafram kasılması
Pompa: Kalbe venöz dönüş
Sinirsel uyarı olmaksızın kasılmaz.
Çizgili, hücreler arası anatomik-işlevsel bağlantı yok
Kalp kası
Çizgili, fonksiyonel sinsisyum
Otonom sinir sistemi
Uyaran yoksa da ritmik olarak kasılabilme
Önder-odak hücreler var.
Biomekanik pompa: Kanı akciğer ve dokulara taşır
Düz kaslar
Sindirim kanalları, üriner yollar ve üreme kanalları kasılması
Kan damarları çapı
Solunum yolları çapı
Elektriksel, mekanik, parakrin-endokrin ve sinirsel uyarılır
Üniter (visseral) ve çok üniteli olarak ayrılır
İskelet Kası
Kas lifi denen hücrelerden oluşmuş
Hücreler (kas lifleri), çapları 10-100 µm arasında değişen, kas boyunca 1-500 mm kadar uzunluğa sahip olabilen silindirik yapılar
Sarkolemma adı verilen zarla çevrili, çok çekirdekli
Somatik motor sistemin parçası
İskelet Kası
Miyofibriller
Kas lifi sitoplazması 1-2µm çaplı, lif boyunca silindirik demetler halinde uzanan miyofibrillerle dolu.
Kas lifinde birkaç yüz-birkaç bin miyofibril var.
Miyofibriller, ince ve kalın filamanlardan oluşmuş. Kontraktil proteinler.
Miyofibriller
Kalın filaman: Miyozin II proteini
İnce filaman: Troponin, tropomiyozin ve F aktin proteini
Miyofibriller: Kalın filaman
Miyozin II (birkaç yüz), 1,6 μm uzunluğunda iplikçik
Hexamer: 2 ağır, 4 hafif zincir (2 alkali, 2 regülatör)
Ağır zincir: *gövde *menteşe *baş
İki gövde birbirine sarılır: kuyruk
Kuyruklar sarkomerin ortasından iki tarafa doğru simetrik uzanır.
Ağır zincir uç kısmı kıvrılır, başı yapar. Her başta 1 alkali, 1 regülatör hafif zincir var
Miyofibriller: Kalın filaman
Miyozin gövdeleri demet şeklinde toplanmış
Menteşe ve baş, “kol” şeklinde çapraz köprü’yü yapar
Miyozin demetleri kendi etrafında döner, çapraz köprüler iplikçiklerin etrafında her yöne uzanır.
Baş’da aktin bağlayan bir bölge ve ATP’yi hidrolize eden bir bölge var, baş ATPaz enzimi özelliğinde
Miyofibriller: İnce filaman
F-Aktin, çift sarmal şeklinde, boyu 1μm kadar. F-aktinin bir ucu Z diskleri içine girmiştir.
G aktin moleküllerinden oluşur. Bir F-aktin iplikciğinde 300-400 G-aktin var.
Her G-aktine bir ADP tutunmuştur, aktif bölgeler
Miyofibriller: İnce filaman
Tropomiyozin iki aktin zinciri arasında çift sarmal
Aktindeki aktif bölgeleri örter.
Troponin, Tropomiyozin üzerinde aralıklı yerleşmiş, globuler, 3 alt birimden oluşur.
Troponin T, tropomiyozine bağlanır.
Troponin C, Ca2+ bağlar (kasılma başlaması), kalmodulin benzeri
Troponin I, aktinle bağlı. Aktin-miyozin bağlanmasını engeller
Kas lifleri, fasikülleri oluşturur.
Fasiküllerin çevresi perimisyum denen bağ doku ile çevrili
Fasiküller kası oluşturur, kasın çevresi epimisyum denen bağ dokusu ile çevrili
-
Çizgili görünüm
İskelet kası, kırıcılık indeksinin farklı olması nedeni ile ışık mikroskobunda çizgili görünür.
İnce filamanlar açık I bandını oluşturur
I bandı koyu Z diski ile bölünür.
Koyu A bandını, ince filamanlarla çevrili kalın filamanlar oluşturur.
A bandı merkezinde açık H bandı var, sadece kalın flaman bulunur. Ortasında M çizgisi var.
İki Z çizgisi arası sarkomer’dir. 1,5-3,5 μm
Her bir miyofibril ucuca gelmiş tekrarlayan sarkomerlerden oluşmuştur.
Ek yapılar
Ek proteinler: kontraktil filamanların dizilişini korur, kuvvetin sarkomerden hücre iskeletine iletiminde, kasılma sırasında kas şeklinin korunmasında, kas elastikiyetinde rol alırlar
Titin, Nebulin, Alfa aktinin, Desmin, vb.
Distrofin-glikoprotein kompleksi
Kuvvetin lateral yayılmasında rol alır: Kasılmada kuvvetin bir kısmı lateral olarak ince flamanlardan kas lifini çevreleyen hücre dışı yapılara yayılır.
Hücre iskeleti proteinlerini membran glikoproteinlerine bağlar.
Fibrilleri ekstraselüler çevreye de bağlayarak kasa yapısal destek ve gerim sağlar.
Konjenital defektleri kas distrofilerine yol açar. (duchenne muskuler distrofi)
Distrofin-glikoprotein kompleksi
Kas kontraksiyon mekanizması
Dinlenim durumunda:
Troponin I, aktine sıkıca bağlı
Tropomiyozin aktindeki aktif bölgeleri örtmüş
Miyozin başına ADP bağlı
Kas kontraksiyonu moleküler mekanizması
Kas uyarılınca zarda aksiyon potansiyeli oluşur-yayılır.
Sitoplazmada Ca2+ artar, Troponin C’ye bağlanır.
Troponin I-aktin bağlantısı zayıflar.
Tropomiyozin hareket eder, aktin aktif bölgeleri açılır.
Çapraz köprüler aktive olur, miyozin başı-Aktin bağlanır.
Önceki siklus sonu: Miyozin başı aktine bağlı, ADP ayrılmış. Miyozin başı ile filamanlar arası açı 45 derece
1- ATP bağlanması:
Miyozine bağlanır, miyozinin aktine afinitesi azalır, aktinden ayrılır, (Tüm ç.k böyleyse kas gevşektir)
2- ATP hidrolizi:
Miyozin başı ATPaz özelliğinde, (ADP-Pi à ADP+Pi), ADP ve Pi başa bağlı kalır, enerji depolanmıştır. Miyozin başı döner, baş ile filamanlar arasındaki açı 90 derece, aktine bağlanmamış. (Tüm çapraz köprüler böyleyse kas gevşektir)
3- Çapraz köprü akt.:
Ca2+ varsa aktin aktif bölgeleri açık, dik açılı miyozin başı aktine bağlanır. (Miyozin-ADP-Pi kompleksinin aktine bağlanma afinitesi yüksek)
4- Miyozinden Pi serbestlenmesi:
Kuvvet vurumu (Miyozin başı menteşe üzerinde şekil değiştirir, baş- filamanlar arası açı 45 derece olur), 2pN kuvvet oluşur, aktin 11 nm hareket eder. (Gerekli enerji, ATP hidrolizi sırasında depolanmıştı)
5- ADP serbestlenmesi:
Başın hareketi ile ADP serbestlenir. ADPsiz miyozin başı aktine bağlı durumdadır. Diğer bir ATP molekülü başa bağlanana kadar aktine bağlı kalır.
Ortamda Ca2+ ve ATP varsa miyozin yeni bir aktif bölgeye bağlanır, çapraz köprü döngüsü sürer.
Aktin Z diskini miyozine kadar çekene dek, yani daha fazla çekim olamayacağı duruma gelene dek olay tekrarlayabilir.
Bu olaya “dişli çark teorisi” (boyunca yürüme teorisi) denir.
Hızlı kontraksiyonda saniyede 5 kez kadar miyozin başı siklusu tekrarlar
Miyozin başının hareketi sonucu miyozine bağlı aktin miyozin boyunca hareket eder
Aktin sarkomerin merkezine doğru çekilir. A bandı sabit kalır, I bandı ve sarkomer boyu kısalır.
Kasılma sırasında sarkomer
İnce filamanlar kalın filamanların üzerinde kayar.
Filamanların boyu değişmez, üst üste gelişleri artar.
A bandı genişliği sabit kalır, Z çizgileri birbirine yaklaşır, H bandı kaybolur.
-
Uyarılma-Kasılma Eşleşmesi
SARKOTUBULER SİSTEM
Sarkoplazmik retikulum: ER, iki kısımdan oluşur: Longitüdinal tübüller ve her iki uçta terminal sisternalar (lateral keseler). Lateral keseler Ca2+ deposu, T tübüllerine bitişik
Transvers tüpler (T tübülleri): Sarkolemma, A-I bandı bileşiminde miyofibrillerin aralarına uzanır, AP yayılmasını sağlar
T tübül ve komşu iki lateral kese: Triad
Uyarılma-Kasılma EşleşmesiSarkolemmada depolarizasyon à kasta kontraksiyon
AP zara ve T–tüplerine yayılır.
T-tüpleri depolarize olur. Tübüllere komşu terminal sisternalardan Ca+2 sitoplazmaya salgılanır.
Bu, T tüp zarındaki dihidropiridin res. ve SR zarındaki riyanodin res. ile olur.
Dihidropiridin res: T tübül zarında voltaj kapılı Ca kanalı
Komşu SR zarındaki riyanodin reseptörü etkilenir.
SR’den Ca sitoplazmaya çıkar
İskelet kasında ekstraselüler Ca2+ girişi önemsiz. Dış ortamda Ca2+ olmasa da kasılma olur. (Kalp kasında h.dışı Ca önemli)
Gevşeme
Ca2+ düşürülür. Yoksa kas kasılı durumda kalır (kontraktür, rigor mortis).
Ca2+ sitoplazmadan iki yolla uzaklaştırılır:
Hücre zarından atılma: Na-Ca zıt taşıyıcısı ve kalsiyum pompası
Kalsiyum pompası ile SR’e pompalanır (Daha önemli).
Sitoplazmik Ca2+ azalınca Ca2+ troponinden ayrılır
Tropomiyozin aktin aktif bölgelerini kapatır, kas gevşer
Motor birim
Bir motor nöron ve innerve ettiği kas lifleri.
İnnervasyon oranı (kas lifi/motor nöron) göz, parmakta 3-6, bacakta 600
Kasta motor birim lifleri yayılmış, komşu değiller.
Gereksinim arttıkça daha çok motor nöron-daha çok motor birim kasılmaya katılır.
Motor birimler eş zamanlı uyarılmaz, hareket düzgün olur.
Bir kası uyaran bütün motor nöronlara motor nöron havuzu denir.
İskelet kası nöral innervasyonu
Bir kas lifi tek bir motor nöron ve tek bir aksonla sinaps yapar.
Motor nöron gövdesi beyin sapı ya da omurilikte
Miyelinli, kalın akson, AP iletimi hızlı (70-120m/sn)
Kas yakınında miyelin kılıf sonlanır, akson dallanır.
Her bir son uç bir kas lifi ile kavşak yapar: Sinir-kas kavşağı (Schwann hücreleri)
Sinir-kas kavşağındaki kas zarı bir girinti yapar, motor son plak denir
Son plak
Sinir sonlanmasında Ach vezikülleri var.
Yeni veziküller hücre gövdesinde yapılır, aksonal taşıma ile son plak bölgesine taşınır.
Motor son plak
Sinir sonlanmasında zar kalın, aktif zon denir.
Aktif zonda VCa kanalları var
AP ile VCa açılır, Ca2+ girer
Ach vezikülleri sinaptik aralığa açılır.
Ach, kas zarına diffüzyonla ulaşır.
Motor son plak
Sinaptik aralık karbonhidrat-protein yapılı bir ağla dolu
AChE enzimi içerir.
AChE (asetilkolin esteraz) Ach’i kolin ve asetata parçalar.
Kolin, taşıyıcı proteinle akson son ucuna taşınır, kolin asetil transferaz ile Ach sentezlenir.
Ach veziküller içine taşıyıcı proteinle alınır.
Ach, kas zarında nikotinik Ach reseptörüne bağlanır. Reseptör katyon kanalı (Na+,K+).
Kasa Na+ girer, son plak potansiyeli (EPP) oluşur (Dinlenim pot: -90mV)
EPP, kas zarını eşiğe ulaştırır, kasta AP oluşur. Eksitasyon kontraksiyon eşleşmesi ve kas kasılması olur.
Ach, Ach-esteraz’la yıkılır, Ach az kısmı difüzyonla uzaklaştırılır.
Kavşakta iletimin bozulması
Clostridium botulinum toksini: Ach vezikül füzyonunun inhibisyonu (sinapsin üzerinden) (botulizm)
Organofosfatlar, pestisitler: Asetilkolin esteraz inhibitörü (larinks spazmı)
Kürar: Nikotinik Ach reseptör antagonisti, Ach ile yarışır.
Miyastenia Graves
-
MEKANİK
Kuvvet-yük
Gerim: Kasın oluşturduğu kuvvet
Yük: Objenin kasa uyguladığı kuvvet
Kas gerimi ve yük zıt yönlü kuvvetler
Gerim > yük à kas kısalır.
İzotonik kasılma, sabit yük altında kasın kısalması
Yük > gerim à boy sabit, izometrik kasılma (örn bir objeyi elimizde sabit tutuyorsak da böyle)
İzotonik Kasılma: İzotonik kasılmada yük, çapraz köprülerin oluşturduğu gerimden fazlaysa, kas (sarkomer) uzar, eksentrik kasılma denir.Bir yükü aşağı indirirken, örn. ayaktan oturur duruma geçerken diz ekstensörleri
Kas lifi boyunun uzaması kontraktil proteinlerle oluşan aktif bir süreç değildir, kasa uygulanan dış kuvvetin sonucudur.
Dış uzatıcı kuvvetlerin yokluğunda bir lif uyarıldığında sadece kısalır, hiçbir zaman uzamaz.
İzometrik kasılmada yük yüzünden ince flamanlar hareket edemez, çapraz köprüler art arda aynı bağlanma bölgesine bağlanır
İzotonik konsentrik kasılmada, çapraz köprüler aktinin farklı aktif bölgelerine bağlanır kas kısalır.
İzotonik eksentrik (uzayan) kasılmada, çapraz köprüler aktine bağlı iken, yük çapraz köprüleri Z çizgisine çeker.İskelet kası hücresinin özellikleri
Dinlenim zar potansiyeli -90 mV
Aksiyon potansiyeli 2-4 ms, absolut refrakter dönem 1-3 ms, ilerleme hızı 3-5 m/s
Bir aksiyon potansiyeli bir kasılma ve izleyen gevşemeye (sarsı) neden olur.
Kasılma depolarizasyondan sonra- repolarizasyondan önce başlar.
AP ve sarsı (izometrik, tek kas lifi)
İzometrik kasılmada sarsı eğrisi ve İzotonik kasılmada sarsı eğrisi çizdirilebilir.
Bu eğride: Latent dönem: İzometrik kasılmada kasın uyarılması ile gerim oluşması arasında geçen süre (uyarılma-kasılma eşleşmesi)İzotonik kasılmada kasın uyarılması ile kasın kısalmaya başlaması arasında geçen süre (uyarılma-kasılma eşleşmesi ve başlangıçtaki izometrik dönem)
Bu eğride Kasılma süresi: Latent dönem sonundan gerimin/kısalmanın maksimum olmasına kadar geçen süre, kasılma hızının göstergesi
İzometrik ve izotonik kasılmaya ait bazı özellikler (tek kas lifi)
İzotonik kasılma:
Yük-kısalma hızı ilişkisi: Yük arttıkça çapraz köprü döngüsünün hızı yavaşlar. Kasılma (kısalma) hızı yavaşlar. Yük, kasın oluşturabileceği en büyük kuvvete eşitken kısalma hızı 0’dır, kas kısalmaz (izometrik kontraksiyon).İzotonik kasılma: Yük-Kısalma hızı ilişkisi
İzotonik sarsıda yük arttıkça latent süre uzar, kısalma miktarı, kısalma hızı ve sarsı süresi azalır.
İzometrik kasılma: Boy-gerim İlişkisi: Kas dinlenimdeyken bile pasif gerime sahip (elastik elemanlar özlle titin sorumlu) İzometrik deney düzeneğinde kas boyu uzatılırsa, pasif gerim artar. Bu durumda kas uyarılırsa oluşan aktif gerim, pasif gerime eklenir (total gerim)
Kasların dinlenim durumundaki boylarında aktif gerimin maksimumdur, “dinlenim boyu”, “L0 ”, “optimal boy” denir. Sarkomer uzatılırsa aktin ve miyozin birbirinden uzaklaşır, aktif çapraz köprü azalır. Sarkomer çok kısalırsa: Aktinler birbirini örter, aktif çapraz köprü azalır, Z çizgileri kalın flamanlara kadar dayanır.
İzometrik kasılma: Boy-gerim İlişkisi
İskelet kasında sumasyon:
Kuvveti/kısalma-kasılma hızını artırır.
-Zamansal (Uyarı frekansı artar)
-Uzaysal (Uyarılan motor birim artar)
(Tip I, IIa, IIb)Zamansal sumasyon
Kas gevşemeden tekrar uyarılırsa, kasılır, kasılmalar üst üste biner (sumasyon).
Tam olmayan tetanus: Gevşeme tamamlanmadan kasılma
Tam tetanus: Gevşeme olmadan kasılma
Tetanusta gerim giderek artar (sarsıya göre 3-4 kat fazla olabilir).
-
İskelet kası enerji metabolizması
Bir çapraz köprü siklusunda 1 mol ATP
Az miktar ATP, Ca2+ pompalamada, AP oluşum ve iletiminde gereken iyonik ortamı sağlamada kullanılır.
Kasta hazır bulunan ATP, 1-2 saniye max kasılma için yeter.
1-Fosfokreatin depoları
Dinlenimdeki kasta mitokondride yapılır.
Kreatin fosfat + ADP à Kreatin + ATP (kreatin kinaz enzimi ile)
Hızlı, ama ATP ve fosfokreatin 5-8 saniye max kontraksiyona yeter. Aktivite başında veya daha şiddetli bir aktiviteye geçerken kullanılır.
ATP ve fosfokreatin depolarına fosfojenler denir.
2-Glikoliz
Egzersiz şiddeti fazlaysa glikoliz de devreye girer.
Kas glikojeni ya da kan kaynaklı glukoz glikolizle pürivat veya laktata parçalanır.
Bu sırada ATP üretilir, oksijen gerekmez.
Oksijensiz kas kasılması sağlanır (1-2 dk).
Oksidatif metabolizmadan 25 kat hızlı.
Glikoliz ürünleri birikir (örn. H+) uzun süremez. Asidite glikolizi inhibe eder.
3- Oksidatif metabolizma
Ilımlı kas aktivitesinde başlıca enerji kaynağı
Tip I ve Tip IIa liflerde glikoliz ürünleri, besin maddeleri (karbonhidratlar, yağlar, proteinler) oksijenli ortamda yıkılır
1 dk’dan uzun kasılmalarda devreye girer.
İlk 5-10 dk kas glikojeninden glikojenoliz ile elde edilen glukoz kullanılır
30 dk’ya kadar kandan alınan glukoz ve y.a. (eşit katkı) kullanılır.
Sonrasında y.a. tüketimi öne geçer.
Kısa süre kasılmada anaerobik üretilen ATP çok önemli. Örn. 10 s’lik 100 m koşusunda enerjinin %85’i anaerobik glikolize dayanır.
10 dk süren koşuda enerjinin %20’si anaerobik olarak elde edilir.
Bir saat süren uzun mesafe koşularında enerjinin %5’i anaerobik yoldan gelir.
Glikolizde 2-3 ATP, krebsde 2 ATP, oksidatif fosforilasyonda 34 ATP
Glukoz + 2ATP + O2à 6CO2 + 6H2O+ 40ATP
Glikojen + 1ATP + O2à 6CO2 + 6H2O+ 40ATP
Serbest yağ asidi + O2à CO2 + H2O+ ATP (?)
Yağ asidi oksidasyonunda ATP miktarı yağ asidi büyüklüğüne göre değişir. Örn. 1 mol palmitik asitten 140 mol ATP oluşur
Oksijen Açığı
Egzersiz sonrası ATP, fosfokreatin ve glikojen depolarını yenilemek, ortamdaki laktatı uzaklaştırmak için fazladan oksijen tüketilir (oksijen borcu-açığı)
Bazal oksijen tüketim miktarından 6 kat kadar olabilir.
Yorgunluk: Devam eden uyarıya rağmen izometrik k.’da gerim/kuvvet azalır, izotonik k.’da kısalma hızı azalır. Gevşeme hızı da azalır.
Şiddetli/uzun süren egzersizde
İletim bozulması (T tubullerinde K birikir)
Laktik asit birikir
Çapraz köprü döngüsünün inhibisyonu (ADP ve Pi birikir)
Ilımlı uzun süren egzersizde yorgunluk, yakıt kaynaklarının tükenmesindendir.
Merkezi kumanda yorgunluğu: Kas yorulmadığı halde korteksten komut çıkmaz.
İskelet kası lif tipleri
Kısalma hızları (hızlı-yavaş)
ATP oluşturma şekilleri (oksidatif-glikolitik)
Tip I (S) (yavaş + oksidatif)
Tip IIa (FR) (hızlı + oksidatif/glikolitik)
Tip IIb (FF) (hızlı + glikolitik)
Tip I (S)
Kasılma hızı yavaş, kırmızı
Yüksek oksidatif kapasite (mitokondri çok, kanlanma fazla, miyoglobin fazla)
Glikojen-glikolitik enzim az
ATPaz aktivitesi yavaş miyozin tipi içerir, Ca pompalama sınırlı, küçük çaplı
Postürü sağlayan kaslarda çok
Tip II-A (FR)
Kasılma hızlı, oksidatif-glikolitik, kırmızı
Yüksek glikolitik ve oksidatif kapasite
Hızlı miyozin ATPaz aktivitesi, büyük çaplı, Ca pompalama fazla,
İnce motor hareketle ilgili kaslarda çoktur
Tip II-B (FF)
En hızlı, glikolitik, beyaz
Yüksek glikolitik ve düşük oksidatif kapasite,
Fosfokreatin, glikojen fazla
Hızlı miyozin ATPaz akt.,en büyük çaplı, Ca pomp. fazla
İnce motor hareketle ilgili kaslarda çoktur
Motor birim tipleri
Bir kas Tip I, Tip IIa ve Tip IIb liflerin karışımından oluşur
Bir motor birimdeki kas lifleri tek tip
Motor birim de Tip I, Tip IIa ve Tip IIb diye tanımlanır.
En kolay uyarılan Tip I (büyüklük prensibi), sonra Tip IIa, sonra Tip IIb (gevşeme tersi sıra ile)
Örn. ayağa kalkarken Tip I, yürürken Tip IIa, koşar-zıplarken tip IIb eklenir (kabaca).
Hipertrofi, atrofi, hiperplazi
Kas kütlesinin artışı hipertrofidir. Aktin-miyozin sayısı, enzimler (özl. glikolitik) artar. Yüke karşı kasılma ile hızla gelişir (6-10 hf).
Kas kütlesinin azalmasına atrofi denir (kullanılmama atrofisi, denervasyon atrofisi). (Fasikülasyon, fibrilasyon)
Hiperplazi (kas lifi sayısının artışı) az gözlenir.
Egzersiz
Kasın adaptif kapasitesi yaşla azalmakla birlikte kaslar 90 yaşında bile egzersize yanıt verirler.
Motor birimin 3 özelliği (kasılma hızı, gücü, yorgunluk) değişir (birkaç hafta)
Egersizin süre ve şiddeti önemlidir.
Dayanıklılık antrenmanı
Düşük şiddette uzun süreli (aerobik egzersiz), koşma-yürüme gibi…
Lifte mitokondri sayısı, lif çevresi kapiller miktarı artaràlifte oksidatif kapasite artar à yorgunluğa direnç artar.
Lif çapıà kuvvet çok değişmez (azcık artar)
Dolaşım ve solunum sistemi kapasitesi artar.
Kuvvet egzersizi
Haftada bir kaç kez kısa süreli yüksek şiddette, ağırlık kaldırma gibi
Hızlı-glikolitik lifler etkilenir
Aktin-miyozin sentezi artar à Lif çapı artar (hipertrofi), glikolitik enzimler artar à glikolitik aktivite artar
Kas kuvveti artar, kas gelişir, yorgunluğa direnç etkilenmez
Egzersiz-Lif tipi ilişkisi
Egzersizin lif oranlarına etkisi az, Tip I oranı değişmez.
Dayanıklılık antrenmanı ile Tip IIb azalır, Tip IIa artar; kuvvet egzersizi ile Tip IIa azalır, Tip IIb artar.
Tüm lif tipleri egzersize yanıt verir
Örn. bacakta 2-3 ay kuvvet egzersizi ile
Tip I lif hacmi %0-20
Tip II lif hacmi %20-60 artar
Kas kullanılmazsa –yine- motor birimin 3 özelliği (kasılma hızı, gücü, yorgunluk) değişir (birkaç hafta)
Kullanılmamak kasta lif tipi oranını etkilemez
En çabuk atrofi olan Tip I liflerdir (en çok kullanılır)
-
Düz kaslar
Örtü şeklinde yapıya sahipler
Filamanlar
Aktin ve miyozin uzun eksene paralel veya oblik yerleşimlidir.
Aktin, α aktinin ile zar ve sitoplazmada bulunan “yoğun cisimlere” (z diskine benzer) tutunur.
Miyozin iskelet kasına göre daha azdır, aktinlerin arasında dağılmıştır. (1M / 5-10A)
Tropomiyozin içerir, troponin içermez.
Sarkoplazmik retikulumu az gelişmiştir.
T tubul sistemi yoktur.
Mitokondri sayısı azdır (glikolizis), tek çekirdek
Hücreler küçük
Kasılma mekanizması
İsk kasında ince f., düz kasta kalın f. üzerinden düzenlenir (Ca2+ düz kasta kalın f. üzerinden kasılmayı kontrol eder).
Hücre içi Ca2+ artar.
Ca2+, kalmoduline bağlanır (troponin C’ye benzer).
Ca-CaM kompleksi miyozin hafif zincir kinazı aktive eder (MLC kinaz)
MLC Kinaz, MLC’yi fosforile eder.
Miyozin başının şekli değişir, ATPaz aktivitesi artar. Miyozin aktinle bağlanır, çapraz köprü oluşur, gerim artar.
ATPaz aktivitesi uzun sürede artar, eksitasyon-kontraksiyon eşleşmesi uzun sürer
Miyozin çapraz köprü döngüsü uzun sürer
Böylece kasılmanın başlaması da gevşemenin başlaması da yavaştır, iskelet kasından 30 kat uzun olabilir. Düz kas kasılırken iskelet kasına göre 1/10-1/300 düşük enerji harcar.
Kasılma tonik kasılmalar şeklinde saatler-günler sürebilir.
-
Ca-kalmodulin, iki ince flaman proteinini de etkiler: Kalponin ve Kaldesmon
H.içi Ca2+ ↓ àCa-kalmodulin inaktifà kalponin miyozin ATPaz’ı inhibe ederà aktin-miyozin bağlanmaz
H.içi Ca2+ ↑à Ca-kalmodulin aktif à kalponin inaktif à miyozin ATPaz inhibisyonu kalkar à aktin-miyozin bağlanması kolaylaşır.
Hücre içi Ca2+ artışı
İskelet kasında tek kaynak SR. Düz kasta büyük kısmı hücre dışından girer…
Büyük düz kaslarda zara yakın SR parçaları var, zarda SR’ye bitişik kaveol girintileri var (T tübül sistemi benzeri). SR ne kadar gelişkinse düz kas o kadar hızlı kasılır.
Düz kaslarda hücre dışı sıvıdan kalsiyum girişi de önemli
Hücre içi Ca2+ artışı
Zar depolarize olur, L-tip VCa açılır, Ca2+ girer.
Zarda ligand kapılı Ca2+ kanalları; Hormon, NT, G proteinle eşleşen res. üzerinden açılır.
Hücre içi Ca2+ artışı
SR riyanodin res.’den sitoplazmaya Ca2+ çıkışı: Kalsiyumun indüklediği kalsiyum serbestlenmesi (CICR) (düz kasta az etkili).
SR zarında IP3 kapılı Ca2+ kanalları: Hormon, NT, G proteinle eşleşen res.à PLC aktivasyonu à zar fosfolipitlerinden IP3 ve DAG oluşumu à IP3 àSR’den Ca2+ salgılatır. Zar potansiyeli değişmez, kasılma olur, farmakomekanik eşleşme denir.
Voltajdan bağımsız Ca2+ kanalları: SR’de Ca2+ azalırsa, hücre zarındaki bu kanallar aktive olur (Store-Operated Ca2+ channels: SOCs denir).
SR Ca2+ deposu korunur.
Gevşeme
Gevşeme için hücre içi Ca2+, Ca-kalmodulin oluşmayacak kadar az olmalı
Hiperpolarizasyon (VCa kapanır)
Ligand kapılı Ca2+ kanalı inh. (cAMP, cGMP)
IP3 oluşumu inhibisyonu
SR’den Ca2+ çıkışı azaltılması
SERCA aktivitesi artışı
Hücre içi Ca2+ azalması gevşemeyi tek başına sağlayamaz. Çünkü kasılmada MLC fosforilasyonu etkili.
MLC, MLC-fosfataz ile defosforile edilir, böylece miyozin ATPaz inhibe olur.
Sonuçta kasılma, Ca2+ à Ca-Kalmodulin üzerinden ve MLC fosforilasyonu-defosforilasyonu üzerinden kontrol ediliyor.
Gerim artışı hücre içi Ca2+ ile orantılıdır, ama:
H.içi Ca2+ yüksek, miyozin hafif zincir kinaz aktivitesi de yüksekse kasılma giderek artar, gerim artar. (Ca sensitizasyon)
H.içi Ca2+ yüksek, MLC fosfataz aktivitesi yüksekse Ca yüksek olduğu halde çapraz köprü oluşumu azalır, gerim azalır. (Ca-desensitizasyon)
Protein kinaz C, MLC fosfataz aktivitesini azaltarak kasılma gücünü artırır
G proteinler üzerinden PKC artıran dış uyaranlar, zar potansiyeli değişmeden gerimi artırır, farmakomekanik eşleşme
Mandal mekanizması
Tonik düz kaslarda (örn vasküler kaslar) MLC, MLC fosfataz ile defosforile olunca kas hemen gevşemez, miyozin aktine bağlı kalır.
Çapraz köprü döngüsü miyozin-aktin bağlı durumda yavaşlamıştır, aktine bağlı miyozin baş sayısı çok, gerim korunur.
Mandal mekanizması denir, ATP çok az harcandır (300 kat daha az), kasılma düşük enerji ile sürer
Nedeni ?? iskelet kası rigor mortise benzer
-
Kontrol sistemleri
Pace maker hücreler
Sinirsel (NT) (Otonom sinir sistemi (sinir-kas kavşağı gibi değil) (varikositler)
Hormonlar (bölgesel veya dolaşımla gelen)
Mekanik uyarılar (gerilme)
Zarın elektriksel aktivitesi
Vdin iskelet kasına göre daha pozitif ve sabit değil, bazı düz kaslarda AP var (tek ünite), bazı düz kaslarda yok (çok üniteli)
Zarda isk. kasına göre VNa az, VCa çok
Bazı kaslarda AP oluşmaz, dereceli potansiyeller kasılmayı başlatır
Bazı düz kaslar zar potansiyeli değişmeden kasılır: Birinci haberci ile G protein üzerinden IP3 oluşur, Ca artar, kasılma olur (farmakomekanik eşleşme).
Dereceli yanıtlar
Bazı düz kaslarda nörotransmiterler, dolaşımla gelen haberciler, bölgesel haberciler, mekanik uyarılma (gerilme gibi) Vzar’ı değiştirir
Hiperpolarizasyon-depolarizasyon oluşur.
Eğer düz kas AP çıkartabiliyorsa depolarizasyon eşiğe ulaştırırsa AP oluşur.
Yavaş dalga potansiyelleri
Visseral kasın lokal potansiyeli, spontan olabilir.
Nedeni? İyon kanal geçirgenliğinde (Ca2+, K+) ritmik değişiklik? Başka iyonik akımlar ??
Yavaş dalga eşiğe getirir, dalga tepesinde tek-çoklu AP à kasılma olur (pace-maker dalgaları)
Pace maker (önder odak) dalgaları, genellikle tek üniteli düz kaslarda izlenir.
Kavşak potansiyelleri
Çok üniteli düz kasta sinirsel uyarı ile oluşur
Postganglionik aksondan sinaptik bölgede Ach veya NE salgılanır
Kasta gn’de AP değil yerel potansiyel oluşur, kavşak potansiyeli (eksitatör junction potansiyeller –EJP)
EJP, elektrotonik olarak hücreye yayılır (lif çok küçük), L-tip Ca kanalı açılırà kasılma
JP, hiperpolarize edici olabilir, IJP denir
Aksiyon potansiyelleri
Genellikle tek üniteli düz kaslarda gözlenir
İskelet kasına göre daha uzun sürer
Depolarizasyonda L-tip VCa rol alır (+feedback). Giren Ca2+ kasılmada da rol alır. Depolarizasyon dönemi uzun (Ca2+ girişi Na+’a göre yavaş)
AP repolarizasyonu da yavaş (VCa inaktivasyonu yavaş, VK aktivasyonu geç)
Aksiyon potansiyelleri
Bazı düz kaslarda iskelet kasına benzer tek bir AP görülür (genellikle visseral düz kas).
Bazı düz kaslarda (genitouriner sistem, bazı damar düz kasları) kalp kası benzeri platolu AP gözlenir. Ca+2 girişi daha uzun sürdüğü ve daha fazla Ca+2 girdiği için kasılma uzun sürer.
Bazı düz kaslarda yavaş dalgalar üzerinde seri halinde AP’leri gözlenir.
Visseral kaslar gerilirse spontan AP’leri oluşabilir. Yavaş dalga + gerilme birlikte oluşturur
Örn. barsak içerikle gerilirse, yerel otomatik kasılmalar içeriği anüse doğru iten peristaltik kasılmaları başlatır.
İskelet kası-düz kas farkları:
Uyarılma: İskelet kası: Sinir-kas kavşağı, sinaptik iletim; Düz kaslar: hormon, lokal faktörler, gerilme, pace maker aktivite, sinirsel uyarım
Elektriksel aktivite: İskelet kası: Aksiyon Potansiyeli (AP); düz kaslar: AP, platolu AP, dereceli potansiyeller, yavaş dalga, kavşak potansiyelleri
Ca sensörü: İskelet kası: Troponin; düz kaslar: Kalmodulin
Eksitasyon-kontraksiyon eşleşmesi: İskelet kası: Dihidropiridin, riyanodin reseptörleri, Düz kaslar: Çeşitli şekilde Ca girişi
Gevşeme: İskelet kası: ACh yıkımı; Düz kaslar: MLC fosfataz (miyozin hafif zincir kinaz)
Sarsı süresi: İskelet kası 20-200ms, düz kas 200 ms ve üstü
Kuvvetin kontrolü: İskelet kası: Uzaysal-zamansal sumasyon; düz kas: MLC fosforilasyonu-defosforilasyonu
Mandal durumu: İskelet kasında yok, düz kasta var
Metabolizma: İskelet kası: Oksidatif, glikolitik, Düz kas: Oksidatif
-
Duyu sistemlerinin genel özellikleri
Duysal bilginin kullanılması: Hareketin kontrolü, Uyanıklık, İç organ işlevlerinin düzenlenmesi, Algı
Duyu sistemleri
Duyu sistemlerinde uyaranın 4 özelliği fiziksel özellikler ile uyumlu olarak işlenir:
Modalite: Uygun uyaran kavramı
Şiddet: Weber kuralı, duysal eşik
Süre: Zamansal analiz, adaptasyon
Lokalizasyon: Uzaysal analiz (İki nokta eşiği ve uyaran yeri)
DUYU SİSTEMLERİNDE NÖRAL İŞLEM
A. Enerji dönüştürme (Reseptör)
B. Kodlama
- Şiddet
- Süre
- Modalite
- Lokalizasyon
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
DUYU SİSTEMLERİNİN GENEL YAPISI
Reseptör
1. Duysal nöron ve duysal birim, 2. nöron, çaprazlaşma, talamus, korteks (İleti nukleusları-konverjans, diverjans)
Hiyerarşik-paralel organizasyon
Topografik organizasyon
Reseptör
Uyaranın dönüştürülmesi (stimulus transduction)
Kimyasal, mekanik, ısı, elektromanyetik
Enerji filtresi özelliği
Reseptör potansiyeli (Direkt, indirekt kapılama)
1. Duysal nöron
Reseptif alan kavramı, Duysal birim kavramı, Duysal birim
Duyu yolları: 1., 2., 3. nöronlar, Çaprazlaşma, Talamus
İleti çekirdekleri: İletim- nöral işleme (konverjans, diverjans, lateral inhibisyon)
Hiyerarşik-paralel organizasyon
Duyu yolları boyunca uyarılar paralel ve seri (hiyerarşik) olarak işlenir.
Üst sıralı nöronlar alt basamakta yer alan nöronlardan daha kompleks işlem yaparlar. Reseptif alanlar giderek büyür.
Farklı alt modalitelerle ilgili uyarılar paralel-ayrı yollarda beyne iletilir.
Topografik organizasyon
* Duyu yolları boyunca komşu nöronların uyardığı nöronlar da komşudur.
* Beyindeki duysal alanlarda reseptif örtünün haritası bulunur.
Somatik duyu: Somatotopik temsil
İşitme: Tonotopik temsil
Görme sistemi: Retinotopik temsil
DUYU SİSTEMLERİNDE NÖRAL İŞLEM
A. Enerji dönüştürme (Reseptör)
B. Kodlama
- Şiddet
- Süre
- Modalite
- Lokalizasyon
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
Uyaran şiddeti: Frekans ve populasyon kodlaması
- Duysal birimlerin eşikleri farklı
- Şiddet kodlaması sonucu uyarı şiddeti arttıkça hissedilen şiddet de artar.
Uyaran süresi
- Uyaran süresi ve zaman içerisindeki değişiklikler analiz edilir.
- Adaptasyon (Reseptör membranı, reseptörü çevreleyen yapılar)
- Adaptasyon: Zamansal filtreleme, enerji tasarrufu, sinyal/gürültü oranı artar
- Fazik ve tonik reseptörler
Uyaran modalitesi
- Uygun uyaran, reseptör özelleşmesi
- İşaretlenmiş yol kuralı
- Spesifik sinir enerjileri kuralı
Uyaran lokalizasyonu
- Topografik yapı
- Projeksiyon kuralı (Duyu reseptörün bulunduğu yerde algılanır)
- Görme ve somatik duyuda uyaranın geldiği yeri analiz ederiz.
- İşitmede sesin tonunu analiz ederiz
- Tat: Farklı tatları analiz ederiz.
- Görme ve somatik duyu
- İki nokta eşiği: Reseptif alanların küçük olması, reseptif alanları iç içeliği, konverjansın az olması keskinliği artırır.
C.Keskinleştirme (lat. İnh.)
Lateral inhibisyon
- Öne doğru (Feed forward)
- Geriye doğru (Feed back)
- Distal inhibisyon
Uyaranın uzaysal analizinin önemli olduğu görme, somatik duyu (epikritik duyular), işitme sisteminde belirgindir.
Kimyasal Duyular
Pek çok hücre kimyasal habercilere yanıt verir.
İç ve dış kimyasal uyaranlar
Sadece tat ve kokudan ibaret değil.
Deri ve mukozalarda nosiseptörler
Boyundaki arterlerde O2 ve CO2 düzeyine yanıt veren hücreler
Kaslarda asiditeye duyarlı sinir sonlanmaları, yanma duygusu oluşturur
…..
Tat Duyusu
Yeni yiyeceklerin keşfedilmesi, zehirlerin ayırdedilmesi
Bazı tatlara tepkiler doğuştan var. Örneğin şekerli besinler doğuştan tercih ediliyor. Acı maddeler reddedilir.
Deneyim, bu tepkileri değiştirir, acıyı sevmek gibi.
Organizma, bazı maddelerin eksikliğine de duyarlı, bu maddelere iştah artar. Örneğin tuz eksikliğinde tuz iştahı
Tat tipleri
Tatlı, tuzlu, acı, ekşi, umami (glutamat tadı, MSG monosodyum glutamat)
Asitlerin çoğu ekşi, çoğu tuz tuzludur.
Acı maddeler çok düşük konsantrasyonda bile farkedilir.
Besinleri tanırken tat, koku, somatik duyu birlikte değerlendirilir.
Tat duyusu
2000-5000 tat tomurcuğu x 50-150 res.
Dil, damak, farinks, epiglot, özofagusun üst 1/3’ünde bulunur.
Tat hücreleri çok kısa ömürlü (2 hf) ve sürekli üretilir. Duyu aksonu kesilirse, dejenere olurlar.
Tat tomurcuklarının por’una mikrovillileri uzanır.
Taban kısmında 1. duyu nöronuyla sinaps yapar.
Bazal hücrelerle elektriksel ve kimyasal sinapslar yapar. Bazı bazal hücreler 1. duyu nöronu ile sinaps yapar.
Tat tiplerine göre dönüştürme
Tuzlu maddeler, açık Na iyon kanallarından girer. Na fazlası iğrenç gelir.
Tuzların anyonu tuzluluk hissini etkiler (Na sakkarin)
Ekşiler ortama H+ verir iyon kanallarını etkiler
Protonlar hem hücre dışından hem içinden zarı etkiler.
K+ spesifik özel kanalları bloke eder.
Potasyum çıkışı azalır zar depolarize olur. Voltaj kapılı Ca kanalları açılır.
Nörotransmitter (tuzlu-ekşi serotonin) salgılanır
Tat duyusu
Tatlı, acı (zehirler) maddeler, umami tadı ile ilgili maddeler ikinci habercileri etkiler.
Tatlı, acı ve umami tadına duyarlı reseptörlerin zarında T1R ve T2R reseptör proteinleri bulunur.
G-proteinlerle eşleşen reseptörler.
Acı Reseptörü
Tatlı ve Umami Reseptörü
Tatlı reseptörlerinde T1R2 + T1R3 reseptör protein (dimer) var.
Kedi türlerinde, bazı et yiyicilerde T1R2 yok, tatlıyı bilmezler.
Umami reseptörlerinde T1R1 + T1R3 var.
Yarasalarda T1R1 yok, umamiyi bilmezler
Acı reseptör proteinleri T2R tipi. Yaklaşık 25 farklı tipi var.
Hayvanlar farklı acı tatları ayırdetmede iyi değiller.
Her acı tat reseptörü afferent nörona sadece bir tip sinyal gönderir. Bu nedenle farklı acı maddeler tat reseptörü üzerinde farklı T2R’lere bağlansa da aksona iletilen sinyal aynıdır. Zaten sinyalin amacı “dikkat, zehir olabilir”, bu nedenle MSS’in de acı tatları ayırdetme yeteneği çok iyi değil.
Acı, tatlı ve umami aynı 2. haberci sistem üzerinden reseptör hücreyi uyarır.
G protein zardaki fosfolipaz C enzimini aktive eder
Zar fosfolipitlerinden IP3 oluşur.
Tat hücrelerine spesifik IP3 kapılı sodyum kanalı açılır, ayrıca IP3, hücre içi depolardan Ca salgılatır.
Voltaj kapılı Ca kanalları açılır.
Nörotransmitter (tatlı-acı-umami ATP) sinaptik aralığa salgılanır.
1. tat duyu nöronu periferik aksonu dallara ayrılır, çok sayıda tat tomurcuğunda çok sayıda reseptörle sinaps yapar.
Merkezi tat yolları: Dilin ön 2/3’ü ve damak fasial (VII), arka 1/3’ü glossofarengeal (IX), epiglot ve özofagus vagal sinirle (X) taşınır.
Medullada solitar nukleusun tat nukleusunda nöron değiştirir.
Bilinçli tat duyusu talamus ventral posterior medial nukleusu üzerinden kortekse (36. Brodmann alanı) gider.
Tat yollarının büyük kısmı çapraz yapmaz. “Ageusia” tat duyusunun kaybı demek.
Dilin farklı bölgelerinin farklı tatlara duyarlılığı tat yolları ve korteksle ilgilidir.
Bir duyu siniri birden fazla tat tipine yanıt verir ancak birine en çok duyarlıdır.
Tat analizinde populasyon kodlaması
Afferent nöronda AP sıklığı
Tat duyusu beslenme ve sindirimi kontrol eder.
Tat çekirdeği nöronları çoğu medullada olmak üzere korteks dışında da pek çok bölgeye gider (yutma, tükrük salgısı, öğürme, kusma)
Sindirim ve solunumla ilgili alanlara, hipotalamus ve bazal telensefalonun limbik sistem yapılarına gider.
Bu alanlar lezzetle ilgili, yeme güdüleyen alanlar.
Hipotalamusun bazı bölgelerinin veya bazal telensefalonun bir nukleusu olan amigdalanın hasarında kronik aşırı yeme ya da yememe davranışı, ya da yeme alışkanlıklarının değiştiği görülebilir.
Bozuk bir şey yediğimizde hızla bu besine karşı uzun süreli iştahsızlık gelişir (bazen 50 yıl) Bu durum örn. sigara ve alkol bağımlılığı için kullanılır.
Koku duyusu
Profesyoneller 5000 koku maddesini ayırdeder.
İnsan koku epiteli 10cm2, köpekte 170cm2
Destek hücre, bazal hücre, birkaç milyon reseptör var. 30-60 gün yaşar, sürekli yenilenir.
Bipolar nöronlar, akson kribriform kemikten geçip olfaktor bulbusa gider. Sinapslar yapar, bu nöronlar olfaktor kortekse projekte olur.
Enerji dönüştürme
Tek çeşit koku molekülünden etkilenen spesifik reseptör proteinler (350) var. (G proteinle eşleşen reseptörler)
G protein aktivasyonu, cAMP artışı, cAMP kapılı kanallar açılır, depolarizasyon, AP
Yaklaşık 1000 reseptör molekül tipi var.
Bir olfaktor nöron, 1 tip reseptör molekülü içerir. Nöronlar dağınık yerleşimli, epitelin bir kısmı hasarlansa bile spesifik koku kaybı olmaz. (mukus, antikor)(anozmi)
Koku enformasyonu olfaktor bulbusta spasyal olarak kodlanır.
Olfaktor bulbusun kokuları geniş kategorilerde kodladığı düşünülüyor.
Glomeruller: Bir koku nöronu, bir glomerülde sinaps yapar. Birkaç bin nöron, 20-50 glomerül nöronuna konverje olur. Her glomerül bir tip reseptörden input alır.
Adaptasyon gelişir. (Reseptör, nöron)
MSS’de iletim
Koku sinyalleri, olfaktor bulbustan primitif olfaktor kortekse iletilir (priform korteks, amigdala, entorinal korteks vs).
Buradan talamus yolu ile veya direkt olarak frontal kortekse, orbitofrontal kortekse gönderilir.
Talamus yolu ile orbitofrontal kortekse projeksiyon algı ve koku ayırdetmede önemlidir.
Amigdala yolu ile hipotalamusa ve entorinal alandan hipokampusa iletilen sinyaller, emosyon, motivasyonlar ve bellekle ilgilidir.
Feromonlar
Türe spesifik kimyasal habercilerdir.
Seksuel, sosyal davranışlar ve üremede önemlidir. Östrus dönemlerini, puberte başlangıcını düzenler, dişilerde salınarak çiftleşme davranışını etkiler.
İdrar veya glandular salgılarla salınırlar.
İnsanda varlığı-etkisi spekülatif.
Trikromasi, anozmi önemi, (17-19.yy koku devrimi)
-
Elektromanyetik dalga
Frekans, dalga boyu, foton kavramları
Kırılma, kırılma indisi
Renk algısı (absorbsiyon, yansıma)
Gözün Yapısı
1- Dış tabaka
Kornea
Konjonktiva
Sklera2- Orta tabaka
*İris (pigment, radyal kas –dilatasyon (S), sirkuler kas- konstriksiyon (PS))
Pupil açıklığı: 1,5-8 mm
*Koryoid (pigment, fotores. beslenmesi)
Pigment: Disk fagositozu, fotopigment rejenerasyonu
3- İç tabaka (Retina, arter/ven- iç taraf besl.)
İç tabaka: Retina
Optik disk
Makula, fovea
Nazal-temporal retina
Göze ait diğer oluşumlar
-Lens:
Silier kaslar (PS), zonuler iplikçikler
Yaşla değişim (12D, 4D, 2D)
-Aköz humor : Dolaşımı, glokom (22mmHg üstü)
-Vitröz humor
-Göz kasları: Ekstraoküler, intraoküler
Optik bilgisi
Retinada oluşan görüntü terstir.
Gözün kırıcı ortamları
-Kornea (en fazla), lens (12-26 Diyoptri arası değişir), aköz ve vitröz humor
-Akomodasyon, yakın yanıt (yakın nokta 10 yaşta 9 cm, 60 yaşta 83 cm)
- Odaklama bozuklukları:
Lens işlevi
Emetropi (normal göz) (gn’de 2 tane arası 4 uyarılmamış koni)
Miyopi (göz küresi uzun)
Hipermetropi (göz küresi kısa)
AstigmatizmaPresbiyopi
Katarakt (ön yüz çoğalır, yaşlı hücre içerde kalır)
RETİNA
Hücre tabakaları şeklinde organize olmuştur.
Horizontal hüc., Amakrin hüc (yatay iletim)
Fotoreseptörler, Bipolar hücreler, Ganglion hücreleri (dikey iletim)
.
Fotoreseptör tipleri
Koni:
* Işık duyarlılığı daha az
* Üç tip fotopigment
* Fovea sentraliste yoğun
* Konverjans az
! Fotopik görme, renkli görme, ayrıntı analizi
Çomak:
* Işık duyarlılığı fazla
* Tek tip fotopigment
* Periferik retinada yoğun (foveada yok)
* Konverjans fazla
! Skotopik görme, gri tonları, ince analiz yok
Retinada bölgesel farklılıklar bulunur
Enerji Dönüştürme
Fotoreseptörlerde
Dinl. memb. pot. : -30mV
Işık uyarısı : -60mV
! Işıkta hiperpolarizasyon !
Enerji Dönüştürme (Çomak)
Işık à Rodopsin akt.à Transdusin akt. Fosfodiesteraz akt. cGMP azalır, Na kanalları kapanır
Hiperpolarizasyon
Enerji Dönüştürme (Koni): Çomaklarla aynı mekanizma
Çomaklar, aydınlıkta işlev görmez.
Koniler, aydınlıkta işlev görür.
Konilerde 3 farklı opsin bulunur. Kısa (mavi), orta (yeşil), uzun (kırmızı) dalga boyuna farklı yanıt verir. Renkli görmede önemlidir.
Sinyalin retinada iletimi
Enerji fotoreseptörlerde elektrik enerjisine (res.pot.) dönüştürülür.
Uyarılar retinadaki hücre tabakaları yolu ile ganglion hücrelerine iletilir.
Retinada ışığa duyarlı tek hücre: Fotores.
Retinanın tek çıkış nöronu: Ganglion hc.
Retinada lateral inhibisyon
Uyarıların retinada iletimi-işlenmesi
Horizontal hücreler lateral inhibisyonla kontrasta ait informasyon iletimini sağlar. (Keskinlik)
Paralel işlem
Ganglion hücrelerinde başlar. Ganglion hücre tipleri:
*M hücreleri: %10, büyük gövde-kalın akson, hızlı iletim, geçici yanıt, renk duy. yok
*P hücreleri: %80, küçük gövde-ince akson, yavaş iletim, uyarı süresince yanıt, renk duyarlılığı var
M tip ganglion hücreleri: Hareketle ilgili enformasyon iletimi
P tip ganglion hücreleri: Renkli görme, görüntünün ayrıntılı analizi, şekil görme ile ilgili enformasyon iletimi
Merkezi görme yolları
Ganglion hücrelerinin aksonları optik siniri oluşturur.
Optik kiazmada her iki optik sinirin nazal retinadan gelen lifleri çaprazlaşır.
Görme alanının sağ tarafı sol talamus ve sol kortekse, sol tarafı sağ talamus ve sağ kortekse projekte olur.
Nazal retina, temporal retinaGörme alanı:
* Sağ ve sol görme alanı
* Görme alanı kayıpları
Merkezi görme yolları
Optik sinir
Optik kiazma
Optik traktus
Lateral genikulat nukleus
Optik radyasyo
Görme korteksi
Optik traktus projeksiyonları
Talamus LGN yolu ile Primer Görme Kort.
Beyin sapı nukleusları: Gözlerin-başın hareketi, ışık refleksi
Hipotalamus: Gündüz-gece ritmi, hormon salınımı düzenlenmesi
Kortikal Görme Alanları
Tüm alanlarda retinotopi ve sütunsal organizasyon
* Primer görme alanı (V1 alanı, 17.alan)
* Sekonder görme alanları (18., 19. alanlar)
* Üst düzey alanlar:
- Posterior pariyetal korteks
- İnferior temporal korteks
* Posterior pariyetal korteks (5., 7. alanlar):
- Görsel (7) ve somatik duysal (5) uyarılar bütünleştirilir.
- Kişi merkezli ve obje merkezli uzaysal konum bilgisi, dikkat, motor işlev
* İnferior temporal korteks:
- Obje tanıma
- Bellek alanları yakınında yer alır ve bağlantılıdır.
PARALEL İŞLEM
Ventral yol: V1 ---Sek. Alanlar --- İnf. temp. korteks
*Görsel Tanıma-bellek alanları ile bağlantı
Dorsal yol: V1 --- Sek. Alanlar ---- Post. par. korteks
* Hareket analizi, uzaysal ilişkiler, motor alanlarla bağlantı
Retinadan kortekse paralel işlem
Görüntüdeki hareket analizi
Retina M ganglion hücreleri ---- LGN tabakaları ---- V1 alanı ---- Sekonder alanlar ----- Posterior pariyetal korteks
Görüntüdeki şekil ve renk analizi
Retina P ganglion hücreleri ---- LGN tabakaları ---- V1 alanı ---- Sekonder alanlar ----- İnferior temporal korteks
İŞİTME FİZYOLOJİSİ
Ses dalgası: Titreşen bir cismin, maddesel ortamda oluşturduğu basınç dalgalarının yayılmasından kaynaklanır. v=343 m/s’dir.
Dalga frekansı, sesin perdesini belirler.
20-20000 Hz arasını ses olarak algılarız.
Dalga genliği şiddeti belirler. Birimi dB’dir.
Saf sesler
Doğadaki sesler genelde kompleks karakterdedir.
Sesin şiddeti
Dalga tepesi-çukuru arası basınç farkı
‘İşitilebilen ses-Hasar oluşturan ses’ arası şiddet farkı 1014, bu nedenle logaritmik değerlendirilir.
dB: 20 log10 P(test)/P(referans)
L=20 x log (P/Preferans), formüle göre duyulabilen en düşük ses şiddeti 0 dB oluyor.
0 dB: İşitilebilen en düşük şiddet
120 dB üstü hasar oluşturur.
Orta Kulak
Timpanik refleks işlevi:
1- Yüksek şiddette seslerden koruma
2- Düşük frekanslı sesleri filtreleme (gürültü)
3- Kendi konuşma sesimizi filtreleme
İç Kulak yapısı:
Perilemf: BOS, ekstrasel. sıvı özelliğinde
* K+ :7 mM, Na+ :140 mM
Endolemf: İntrasel. sıvı özelliğinde
* K+ :150 mM, Na+ :1 mM
Endokohlear potansiyel: + 80 mV
(Endolemf-perilemf arası potansiyel)
İç kulak
Oval pencerenin stapes kemiği ile her içeri itilmesi, 3 kanalda bulunan sıvıda harekete yol açar, çünkü 2 zar esnek, scala vestib. deki dalgalanma, scala timpaniye geçer. Yuvarlak pencere dışarı doğru hareket eder.
Bazilar membran mekanik olarak frekans analizi yapar, 20Hz-200Hz, 200Hz-2kHz, 2kHz-20kHz pik yapan mesafeler birbirine eşittir.
Korti organı
3500 iç, 12000 dış kıl hücresi, Bazilar membranın yukarı hareketi depolarizasyona, aşağı hareketi hiperpolarizasyona yol açar.
Kohlea ses enerjisini aktif olarak amplifiye ettiği gösterilmiş: İç kulak ses üretir.
Uyaran şiddeti arttıkça bazilar membranın frekans duyarlılığı azalır.
Kohlear amplifikasyon
Dış kıl hücreleri rol alır. Az miktar afferent bağlantısı var. Asıl efferent bağlantısı var.
Efferent aktivasyonlar kolinerjik nöronlar üzerindendir, hücreyi hiperpolarize eder, hücre boyu uzar, kohlear duyarlılık ve frekans ayırdetme gücü azalır.
Ses uyarısı ile oluşan depolarizasyon hücre boyunu kısaltır. İki durumda da bazilar membran hareketliliği etkilenir.
Kohlear sinir lifleri frekansı ve şiddeti kodlar
Ses şiddeti sistemde logaritmik olarak kodlanır.
Çok yüksek şiddette sesler nöronun yanıtını doygunluğa ulaştırır. Refrakter dönem nedeniyle bir akson en fazla 500 AP/s iletir.
İşitme sinirinde farklı eşikleri olan aksonlar vardır.
Reseptörler
Kanalların açılması ve res pot oluşumu çok hızlı, çünkü 20kHz sese kadar duyarlı ve iki kulak arası ulaşma süresi farkı 10 mikro saniye’yi farkedebiliyoruz.
Stereosilyalar arası tip-link’lerin tutunduğu bölgenin hareketi, adaptasyonda rol alıyor.
Frekans duyarlılığında stereosilyaların boyları etkili. Bazilar membran boyunca stereosilya boyları değişiyor. Bir diğer faktör membranın elektriksel rezonansı
Reseptörler
Çok hızlı nörotransmitter salınımı var.
Dinlenimde de bir miktar NT salınıyor.
Beyin sapından efferent uyarılar alıyorlar. NT Ach ve kalsitonin gen related peptit. (kotransmitter). Hücre içi Ca düzeyi üzerinden etki var. Hücre efferent uyarı ile hiperpolarize oluyor.
Uyarı, karakteristik frekans aralığını genişletiyor, elektriksel amplifikasyon kazancını artırıyor.
Merkezi işitme yolları:
Spiral ggl. à8.sinir kohlear kısımàBulbus
(dorsal-ventral kohlear n.)
Ventral kohl.nuk.à sup.olive nukl.
Dorsal kohl. nuk lat.lemniskus
İnf. Kollikulus (mez)
MGN (Talamus)
A1 (41.alan) (Korteks)
Ses frekansının belirlenmesinde tonotopik organizasyon önem taşır
Ses şiddeti analizinde frekans ve populasyon kodlaması kullanılır.
Sesin geldiği yönün belirlenmesi
Horizontal planda:
*Düşük frekanslı sesler: Kulaklar arası ulaşma zamanı farkı
* Yüksek frekanslı sesler: Kulaklar arası şiddet farkı
Superior olive nukleusta ve sonraki çekirdeklerde bulunan, iki kulaktan uyarı alan binaural nöronlar rol alır.
Sesin geldiği yönün belirlenmesi
Vertikal eksende ses yönü tayininde özellikle kulak kepçesi önem taşır.
İşitme yollarında nöronların yanıtları giderek kompleksleşir.
Wernicke alanında konuşma seslerine duyarlı nöronlar bulunur.
Birinci işitme korteksinin tek taraflı hasarlanması durumunda özellikle ses yönü tayini yeteneği etkilenir. Ses frekansı ve ses şiddetinin değerlendirilmesi fazla etkilenmez.
Tek bir iç kıl hücresi üzerinde farklı eşikli aksonlar sonlanır.
Düşük frekansta saf sesle uyarıldığında, tonotopik yapıdaki uygun akson her dalgada bir AP çıkarır. Frekans arttıkça AP sıklığı artar, bir yerden sonra (4kHz) akson her tepede AP çıkaramaz bunun yerine birkaç tepede bir AP çıkarır. Ama AP’ler hep tepenin aynı yerinde oluşur.
Tonotopik yapıdaki her akson benzer davranır.
Böylece ses frekansının kodlanmasında “yer kodu” ve “frekans kodu” kullanılır.
Ses işleme kohlear nukleuslarda başlar
3 kohlear nukleus parçası var. Kohlear sinir aksonları dallara ayrılıp 3’üne de projekte olur. 3’ünde de tonotopik yapı var. (shf 605, fig 30-13)
Farklı kohlear nukleuslarda sesin geldiği yönün (vertikal veya horizontal) analizinde işlevi olduğu gösterilen farklı hücre tipleri var.
Beyin sapındaki ileti çekirdekleri ses kaynağının lokalizasyonunda rol alır
Kohlear nukleusdan beyin sapına projeksiyonlarda 3 özellik göze çarpar. Paralel yollar, bu yolların başlangıcı kohlear nukleuslar, bilateral projeksiyon…
Kohlear nukleuslar: Dorsal, anteroventral, posteroventral kohlear nukleuslar var.
Superior olive nukleuslar: Medial, lateral SupOlNuk’lar, trapezoid cisimcik çekirdeği
Anteroventral koh. Nuk.àTrapezoid cis.
Posteroventral koh.nukàTrapezoid cis.
Dorsal kohlear nukàPontin seviyede yok.
Medial superior olive: İşitsel delay’ler yolu ile ses yönü tayini. Horizontal eksende 2 kulak arası ulaşma süresi max 700 mikro saniye kadar. Tam karşıdan gelen seste süre farkı 0 ms. 10 mikro saniye kadar gecikme farkı değerlendirilebiliyor.
Karşı taraftan gelen aksonlar bir seri nöron üzerinde sonlanır. Eşit zamanda sağ-sol kulaktan gelen uyarıların (EPSP) sumasyona uğrayarak AP çıkardığı bir nöron var. Sonuçta bu çekirdek ses lokalizasyonuna ait bir harita içeriyor. (shf607, fig 30-15)
Lateral superior olive nukleus: Ses lokalizasyonunda işlevi var, ama gecikme farkını değil şiddet farkını kullanıyor.
İpsilateral kohlear nukleustan gelen uyarı direkt, kontrlateralden gelen uyarı trapezoid cisim mukleusu yolu ile ulaşıyor. İki uyarı nöronda antagonist etkiye sahip. Eşiğe ulaşma için belli bir şiddet farkı gerekiyor. Tonotopik yapı var, aynı zamanda nöronlar uyarıldıkları şiddet farkına göre dizilmişler.
Ses lokalizasyonu
Düşük frekanslarda süre farkı
Yüksek frekanslarda şiddet farkı (pes sesler kafa tarafından absorbe ediliyor.)
Medial SON’da düşük f’lı seslere, lateral SON’da yüksek f’lı seslere duyarlı nöronlar var.
SON nöronları ve dorsal kohlear nukleus nöronları lateral lemniskusla inf kollikulusa projekte oluyor.
İnferior kollikulus
Dorsal kısmında 4 tabaka var, hem işitme hem somatoduysal uyarılar alıyor.
Central kısmında tonotopik yapı var.
Bu kısımdaki nöronların interaural şiddet-ulaşma süresi farkı duyarlılıkları var. Ses lokalizasyonunda rol alıyor, ses yerleşimine ait harita içerdiği düşünülüyor.
Medial genikulat nukleus
Görsel, somatoduysal ve işitsel uyarılar alan kısımları var.
Belirgin tonotopik yapıya ek olarak çok sayıda interaural şiddet-ulaşma süresi farkına duyarlı nöronları var.
İşitme korteksi
A1, 41-42. Brodmann alanları, belirgin tonotopik yapı var ek olarak:
EE nöronları: İki kulaktan gelen uyarı, sumasyon sütunlarını oluşturuyor. Kontrlateral uyarı ipsilateralden daha etkili.
EI nöronları: Unilateral inputla uyarılıp karşı taraf kulaktan gelen uyarı ile inhibe oluyorlar. Supresyon sütunlarını yapıyor.
A1 çevresinde sekonder alanlar var.
-
Somatik duyu sistemi
A- Sınıflandırma: Somatik duyu denince: İşitme, görme, koku, tat, vestibuler denge (iç kulaktaki denge organı) dışındaki tüm duyular…
Somatik duyu reseptörleri vücudun her yerine dağılmış, en büyük duyu organı.
Reseptörleri çok çeşitli.
Somatik duyu tipleri:
Temel 4 tipi, dokunma, sıcak-soğuk, ağrı ve proprioseptif-pozisyon (derin) duyu
Yerine göre: yüzeyel, derin ve visseral duyu
Yüzeyel duyu: Epikritik- Protopatik
Tiplendirme-sınıflandırma insana özgü
Somatik duyu reseptörleri:
Reseptör ayrı bir hücre değil, 1. nöronun özelleşmiş akson sonlanmaları
1. nöron gövdesi spinal ganglionlarda (kafa hariç)
Periferik akson, periferik sinirlerle deri-eklem-kas-organ vs. gelir. Dallara ayrılır, miyelinli ise miyelini kaybeder, duyu cisimciği (reseptör) olarak sonlanır.
Bir nöronunun tüm akson sonlanmaları, tek tip duyu cisimcikleridir.
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin kılıfına göre farklı özellikler taşır.
a) Periferik sonlanma: Reseptör tipleri (Kapsüllü ve çıplak sinir sonlanmaları)
Deride:
Kapsüllü sonlanmalar (Meissner, pacini, merkel, ruffini) (dokunma-basınç)
Serbest sinir sonlanmaları (dokunma-basınç, ağrı, sıcak/soğuk), kıl dibi reseptörü (dokunma-basınç)
Eklem-kas ve iç organlarda
Kapsüllü (Kas iğciği, golgi tendon organı)
Serbest sonlanmalar
Somatik duyunun 1. duysal nöronu
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin örtülerine göre farklı özellikler taşır.
b) Uygun uyarana göre
b1- Dokunma-basınç reseptörleri
b2- Sıcak-soğuk reseptörleri
b3- Nosiseptörler
b1- Dokunma-basınç reseptörleri
1.nöron periferik aksonu, kapsül merkezinde miyelinsiz sonlanır. Sonlanma membranında mekanosensitif iyon kanalları bulunur.
Dokunma, kan basıncı (damar-kalp), gerilme (GİS, safra kesesi, mesane)
DERİ
Vücut sıvısının buharlaşmasını önler.
Güneş ışığından korur
Mikropların girmesini engeller.
Çıplak ve kıllı deri, dermis-epidermis
0.006 mm yükseklik, 0.04 genişlikte bir kabartıyı farkedebiliriz.
Derideki kapsüllü reseptörler:
Yüzeyel (Meissner, Merkel), Derin (Pacini, Ruffini)Derin kapsüllü mekanoreseptörler
Pacini cisimciği (2x1mm), çok duyarlı, res. alanı geniş, titreşim-basınç, fazik reseptör (en hızlı adapte olan reseptör), deri altında, Pacini 250-350 Hz’e duyarlı, 800 Hz’e kadar yanıt verir. Mekanosensitif bilginin %10-15’i
Ruffini organı, kollajen liflerle kas vs tutunmuş. Kollajen lifler gerilince uyarılır, tonik reseptör (Kas golgi tendon organı gibi) Mekanosensitif bilginin %20’si
Yüzeyel kapsüllü mekanoreseptörler
Merkel diskleri epidermisin hemen altında, deri şekil değişikliğine duyarlı, tonik reseptör, en büyük uzaysal çözümleme, yüzey bilgisi, mekanosensitif bilginin %25’i
Meissner cisimciği, dermal katlantılarda, kollajen liflerle epitel hücrelerine tutunmuş, derinin çekilmesi ile uyarılır. Fazik reseptör, 3-40 Hz duyarlı, deride hareket bilgisi, mekanosensitif bilginin %40’ı
Serbest sonlanmalar (Mekanoreseptör)
Kıllı ve kılsız deri bölgelerinde bulunur.
C ve A δ tipi yavaş liflerin akson sonlanmalarıdır.
Kıl follikülleri de serbest sinir sonlanmaları ile çevrilidir. Hızlı ve yavaş adapte olan türleri vardır.
Proprioseptif duyuyla ilgili mekanoreseptörler
Proprioseptif duyu: Vücut pozisyonu duyusu
Reseptörü: Eklemler-kaslar ve çevresindeki mekanoreseptörler
Tipleri: Statik ve dinamik
Şuurlu derin duyu: Bir anatomi terimi
Bazı kaynaklarda derin duyu=proprioseptif duyu
Ancak genelde eklem-kas ve çevresinden kaynaklanan tüm duyulardır. (Derin ağrı gibi)
Proprioseptif duyu
Denge, hareketin kontrolü, tutulan objenin tanınması
Proprioseptif duyu başlıca 3 tip mekanoreseptörün birlikte aktivitesine bağlıdır.
1- Eklem kapsülündeki mekanoreseptörler
2- Kas iğciği reseptörleri (aksonları Tip Ia, Tip II) ve Golgi tendon organı (aksonları Tip Ib)
3- Deri mekanoreseptörleri
b2- Termal reseptörler
Sıcak ve soğuk duyusu için ayrı reseptör, serbest sinir sonlanmaları. 0,01 °C değişikliği algılayabiliriz.
Deri 20-40 °C sorunsuz, beyin 37 °C olmalı
Deri, hipotalamus, …
Seyrek, sıcak-soğuk duyarsız deri bölgeleri var. Lokalizasyon kötü, MSS’de görece az sayıda nöron ve lifle iletilir.
C tipi veya A δ tipi liflerle MSS’e iletilir.
Termal reseptörler
Sıcak-ağrı reseptörlerinin bazı iyon kanalları “kapsaisin” gibi maddelere de duyarlıdır, acı biberde var, acı tat sıcaklık-yanma duyusuna da yol açar.
Soğuk reseptörlerinin bazı iyon kanalları mentole de yanıt verir, naneli şeker soğuk hissi oluşturur.
b3- Ağrı reseptörleri (nosiseptörler)
Sıcak-soğuk reseptörleri veya mekanoreseptörler aşırı uyarılında ağrı oluşmaz. Ağrı reseptörleri doku harabiyetine özelleşmiş spesifik reseptörlerdir.
Serbest (çıplak) sinir sonlanmalarıdır.
Mekanik, termal (45 °C üstü ve 5 °C altı uyarılan iki ayrı tip), kimyasal (H+, K+, histamin, bradikinin vb.), polimodal nosiseptörler (mekanik, termal, kimyasal) tanımlanmış
C tipi veya A δ tipi liflerle MSS’e iletilir.
Somatik duyunun 1. duysal nöronu
a) Periferik sonlanma şekline (reseptör yapısı),
b) Uygun uyaranına,
c) Akson çapı ve miyelin örtülerine göre farklı özellikler taşır.
DermatomDerideki bir nokta, en az iki dermatomdaki nöronun reseptif alanındadır (dermatomlar iç içe) (Dokunmada, ağrı-sıcak/soğuktan fazla)
Organlardan somatik duysal uyarılar sempatik-parasempatik sinirlerle spinal ganglionlara gelir. Omurilik laminalarında sonlanmalar duyu altmodalitesine göre farklıdır.
Arka sütun-ML sistem
Epikritik duyu, şuurlu derin duyu taşınır.
1. nöron spinal ggl’da. Merkezi akson aynı taraf arka sütunda beyin sapına çıkar (fasciculus Cuneatus ve gracilis, posterior funiculi)
2. nöron gövdesi medullada Nucleus gracilis ve Nucleus cuneatus’da. 2. nöron aksonu karşıya geçer, medial lemniscus olarak talamusa çıkar.3. nöron gövdesi talamus VP nukleusunda: VPLateralis, gövde-ekstremite ile, VPMedialis yüzle ilgili.
VP nöron aksonları SI’e projekte olur.
Yüzün somatik duyusu trigeminal sinirle taşınır. 1. nöron trigeminal ganglionda. 2. nöron ponstaki nukleusda, 2. nöron aksonu karşıya geçer, medial lemniscus’a katılır.
--------------------------------------------------
Proprioseptif aksonların bir kısmı med.spi.’de sonlanır (refleksler), bir kısmı AS-ML’ ile birlikte.
Derin duyuya ait diğer bir yol (şuursuz derin duyu) serebelluma projekte olur.
Anterolateral yol
Protopatik duyu. Sıcak-soğuk, ağrı, kaba dokunma, kaşınma, seksüel duyular taşınır.
1. nöron gövdesi spinal ggl.da.
2. nöron gövdesi omurilikte. 2. nöron aksonu karşıya geçer, tr. spinothalamicus anterior ve lateralis’i oluşturur.
Anterior kısım, neospinotalamik yol. Hızlı ağrı, kaba dokunma duyusu.
Lateral kısım, paleospinotalamik yol. Yavaş ağrı, sıcak-soğuk duyusu
Gn.de içgüdüsel yanıtlarla ilgili (böcek, g.çek, termoregülasyon)
Anterolateral sistem başlıca 3 beyin alanında sonlanır.
a) Talamus: VPL nukleus’dan SI (neospinotalamik kısım)
b) Mezensefalon (özlle ağrı) (paleospinotalamik kısım)
c) Retikuler formasyo (retikuler aktive edici sistem (paleospinotalamik kısım)
Brown-Sequard Sendromu: Omurilik yarı hasarında, duyu yollarının özelliklerine göre farklı belirtiler oluşur.
E- Kortikal alanlar (stereognozis)
Korteks, Korteks bağlantıları
Somatik duyu ile ilgili kortikal alanlar
S1: 3a, 3b, 1, 2. Brodmann alanları
Uyarılar talamustan ağırlıklı olarak 3b, daha az 3a’ya gelir.
3b, 1’e deri mekanoreseptörlerinden,
3a’ya proprioseptif reseptörlerden,
2’ye deri ve proprioseptif reseptörlerden uyarı gelir
S2 alanı: 4 S1 alanından uyarı alır, limbik sistem ve bellek alanlarına projekte olur. Taktil öğrenme-bellek ile ilgili
5. ve 7. alanlar: Brodmann 2’den uyarı alır, motor, premotor alanlara projekte olur.
Somatik duyunun asosiasyon alanları, reseptif alanları büyük, hasarında astereognozi, ihmal görülür.
Tüm kortikal somatik alanlardan talamusa, beyin sapına ve omuriliğe projeksiyonlar var. Çıkan liflerden daha fazla sayıda.
Kortekste hiyerarşik-paralel işlem devam eder
Somatotopik yapı vardır.
-
AĞRI RESEPTÖRLERİ
1.nöron gövdesi spinal ve trigeminal gangliondaSerbest sinir sonlanmaları, adaptasyonu az.
Nosiseptörler spesifik. Uygun uyaranına göre 3 tip nosiseptör var: (çok sayıda alt tip)
-Polimodal: Kimyasal, termal ve mekanik uyarıya duyarlı (C tipi lifler),
-Mekanik uyarıya duyarlı: A delta tipi lifler (çoğu)
-Termal uyarıya duyarlı: A delta tipi lifler
Sessiz reseptörler
AĞRI RESEPTÖRLERİ
TRP (geçici reseptör potansiyeli) kanalları
Termal reseptörler de bu grupta
Katyon kanalları, Na ve Ca girişi
Nosiseptörlerde ASIC (asite duyarlı iyon kanalları) da bulunur. (ASIC3 kalp kası, iskelet kası)
Doku hasarı ile nosiseptörlerin uyarılması
Doku hasarında açığa çıkan bradikinin, serotonin, histamin, potasyum, asitler, asetilkolin, proteolitik enzimler, ATP, kapsaisin gibi maddeler nosiseptörleri uyarır.
Ağrı eşiği değişken (görünce artar, diş hekimi)
Nosiseptörler: Vücudun hemen her yeri
-Deri
-Periosteum, eklem yüzeyleri, kaslar
-Damar duvarları
-Kafa içerisindeki falks ve tentoryumlar
-İç organlar, organ zarları
-………
Ağrı oluşumu
Hızlı-Yavaş Ağrı
Anoksi öncelikle büyük lifleri etkilediğinden sırası ile propriosepsiyon/basınç,hızlı (batıcı-keskin, birinci) ağrı/sıcak-soğuk, yavaş (künt, yanıcı, ikinci) ağrı/kaşınma duyuları kaybolur.
Lokal anestezikler ise öncelikle küçük çaplı lifleri etkiler, önce yavaş ağrı,kaşınma; sonra sıcak-soğuk ve hızlı ağrı, en son basınç /propriosepsiyon kaybolur.
Basınç res çok uyarılınca ağrı olmaz
Hızlı ve yavaş ağrı
Ağrı iletimi
MSS’e C ve A delta tipi liflerle iletilir.
Aksonlar MSS’e girince beyaz maddede 1-2 segment aşağı-yukarı gider.
2. sıra nöronlarla (projeksiyon nöronları) (1 ve 5. laminalar)
2. lamina (ara nöronlarda)
Geri çekilme refleksi gibi refleks devrelerle ilgili nöronlarla
Ağrı iletimini düzenleyen ara nöronlarla sinaps yapar.
Ağrı iletimi
A delta tipi lifler 1 ve 5. laminalarda
C tipi lifler 1 ve 2. laminalarda sonlanır.
Lamina 5’deki ikinci nöronlardan bir kısmı hem A beta (ağrı ile ilgilisiz) aksonlardan hem A delta (ağrı ile ilgili) aksonlardan uyarı alır, WDR (wide-dynamic range) nöronları denir.
Lamina 1 ve 5’deki ikinci nöronların aksonları karşı tarafa geçer, beyaz maddede anterolateral yolu oluşturur.
Ağrı iletimi
2. nöronlarla sinaptik bağlantılarda A delta tipi liflerden glutamat; C tipi liflerden glutamat ve P maddesi salınır.
Glutamat hızlı-kısa; P maddesi yavaş-uzun süre etkili. Glutamat uzaklaştırılır. P maddesi sinaptik aralıkta uzun süre kalır, çevre nöronları da etkiler.
Hızlı-yavaş ağrı özelliklerinde bu etkiler önemli.
MSS’de Hızlı Ağrı iletimi
Ağırlıklı olarak, neospinotalamik bölümde iletilir.
Bu yolun küçük kısmı, beyin sapı retikuler alanlarda sonlanır.
Büyük kısmı talamusun VP nuk. yoluyla SI, SII, emosyonla ilgili singulat kortekse projekte olur.
MSS’de Hızlı Ağrı iletimi (devam)
Ağrı ile ilgili kortikal alanlar, ağrının ayırdedilmesi, anlamlandırılması, emosyonel kısımları ile ilgilidir.
Hızlı ağrı, kortekse topografik projekte olur. Bu nedenle yavaş ağrıdan daha iyi lokalize edilir. Arka sütun yolu ile iletilen duyulara göre yerleşimi zayıftır.
Korteks olmasa da ağrı hissedilir.
MSS’de Yavaş Ağrı iletimi
Ağrının afektif, motivasyonal yönleri ile ilgili (hoş olmayan duygu, korku-huzursuzluk, otonom aktivasyon-bulantı, terleme, taşikardi vs.)
Paleospinotalamik bölümde iletilir.
Bu yol eski, çoğu lif beyin sapında sonlanır. 1/10-1/4’ü talamusla kortekse gider
Bu nedenle mezensefalon üstünde MSS çıkarılsa da ağrı hissedilir.
MSS’de Yavaş Ağrı iletimi (devam)
Paleospinotalamik yol başlıca 2 alanda sonlanır.
a) Beyin sapı retikuler alanları à Talamus nonspesifik nukleusları à -kortekse yaygın proj. (uyanık) -sing.kor, insular kor. (emosyonlar)
b) Mezensefalon: Bu yol limbik sistemi uyarır, limbik sistem tarafından uyarılır. Ayrıca ağrı iletiminin düzenlenmesi ile ilgilidir.
Ağrı ile ilgili bazı beyin sapı nöronları hipotalamusa projekte olur, ağrıya eşlik eden endokrin-otonom bulgularla ilgili. Amigdalaya projekte olur, emosyonlarla ilgili
MSS’de Analjezi sistemleri
Kapı kontrol teorisi: Medulla spinalise giren ağrı ile ilgisiz büyük çaplı aksonlar (A beta) ağrı iletimi ile ilgili nöronları inhibitör ara nöronlar üzerinden inhibe ederler.
Beynin analjezi sistemi
Kapı kontrol teorisi
Plasebo etkisi: Placebo etkisi altındayken ağrıyla ilgili alanlarda aktivasyon var.
Hipnoz ve akapunkturlar ağrı tedavisi de placebo kabul ediliyor.
Beynin analjezi sistemi
Endojen opioit peptitler: Enkefalinler, endorfinler, dinorfinler
Beyin sapında ağrı ile ilgili yolların sonlandığı bölgelerde analjezik nörotransmitterler (endojen opioit peptidler) salgılayan nöronlar var.
Bu nöronların aksonları, omurilik arka boynuzunda ağrı ile ilgili nöronları inhibe ederler.
Başlıca 3 beyin alanı var. Bu alanların uyarılması, bu bölgelere morfin benzeri opiat maddelerin (endorfinler, enkefalinler) uygulanması analjezik etki yapar.
1- Mezensefalon ve ponsta periventriküler ve periakudaduktal gri madde (PAG): Limbik sistemden uyarılar alır.
2- Bulbusta Rafe çekirdekleri (PAG’den uyarı alır)
3- Omurilik arka boynuzunda enkefalinerjik nöronlar (Rafe çek. uyarı alır)
Beynin analjezi sistemi (devam)
1 no’lu bölgelerdeki nöronlar rafe nöronları üzerine enkefalin salar. Enkefalin rafe nukleusu nöronlarını uyarır.
Rafe nöronları serotonin salgılar. Bu nöronlar omurilik arka boynuzuna projekte olur (akson gönderir)
Serotonin omurilik arka boynuzunda ağrı projeksiyon nöronlarını direkt veya ara nöronlar (enkefalinerjik) üzerinden inhibe eder. Ayrıca primer afferentlerden P maddesi ve glutamat salınımı inhibe edilir.
Ağrı iletiminin düzenlenmesi
Sensitizasyon: Hiperaljezi
Periferik duyarlılaşma: Hasarlı dokulardan, kan hücrelerinden ve sinir sonlarından salgılanan çeşitli kimyasal maddeler (bradikinin, histamin, prostaglandinler, lökotrienler, Ach, serotonin, P maddesi, ATP):
A) Nosiseptör eşiğini düşürerek duyarlılaştırır (Sessiz nosiseptörler).
B) Direkt olarak nosiseptörleri uyarır, aktive eder.
Hiperaljezi (periferik) (devam)
1. nöron gövdesinde sentezlenen P maddesi, periferik akson sonlanmalarından (nosiseptörlerden) salınır.
P maddesi çevredeki nosiseptörleri de uyarır.
P maddesi vazodilatasyon yapar, kızarıklık ve ödem oluşur. Mast hücrelerini uyarır, histamin salınır.
Nosiseptörlerden ATP de salgılanır.
Histamin, C lifleri üzerinden kaşıntı yapar, kaşıntıya spesifik reseptör bilinmiyor).
Merkezi sensitizasyon (duyarlılaşma)
Omurilik arka kordon nöronlarının duyarlılığı, nosiseptif afferentlerin yüksek aktivitesi ile artar.
Hasar bölgesindeki ağrısız uyaran bile ağrı oluşturur (allodini)
AĞRI SINIFLANDIRMASI
1- Nörofizyolojik mekanizmaya göre:
a) Nosiseptif
- Somatik
- Visseral
b) Nöropatik
- Merkezi (talamus örn.)
- Periferik (zona örn.)
2- Süreye göre (akut, kronik)
3- Etyolojiye göre (kanser ağrısı, artrit ağrısı gibi)
4- Bölgelere göre (baş, göğüs, sırt, ekstremite gibi)
Nöropatik ağrı
-Periferik nöron-akson veya ağrı ile ilgili MSS bölgeleri-yollarının hasarlanması sonucu oluşur.
-Nosiseptör uyarımı şart değildir. Kendiliğinden veya hafif dokunma, termal uyarılarla başlar.
-Analjezikler çok etkili değil.
-Hayalet ekstremite, hayalet ağrı
-Hayalet ekstremite ağrısının tedavisi çok zor.
Visseral Ağrı
İç organlardan kaynaklanır.
Az sayıda termal-mekanik reseptör bulunur, nosiseptörler deriye göre daha seyrek yerleşimlidir. Örn. kesme/yakma ib’da ağrısız.
Yavaş ağrıdır. Lokalizasyonu kötüdür. Rahatsız edicidir.
Sıklıkla bulantı ve otonom belirtiler vardır.
Yayılır ve yansır.
Visseral ağrı iletimi
MSS’e PS ve S sinirler içerisinde iletilir.
1. nöron hücre gövdesi arka kök ganglionu veya ilgili kafa çiftinin ganglionundadır.
Omurilikte somatik ağrı yolları gibi seyreder.
Bir grup visseral ağrı 2. sıra aksonu AL’e katılmaz, arka kordonda orta hatta yakın ayrı bir bölgede talamus üzerinden kortekse iletilir.
Visseral ağrıda ağrı liflerinin uyarılması
İçi boş organların gerilmesi (örn. İntestinal tıkanma)
Organların iltihaplanması
İskemi
Visseral ağrıya eşlik eden bulgular
Affektif komponent
Kas spazmı, rijidite (özlle periton etkilenmişse)
Bulantı, kusma, otonom belirtiler (visseral reflekslerin aktive olması)
(Visseral ağrının dual karakteri)
Yansıyan ağrı
Derin ağrı ve visseral ağrının somatik yapılara yansıması, dermatomal kural yanında deneyimin rolü vardır.
Örneğin:
Kardiyak ağrılar sol kola, göğsün sol tarafına
Üreter ağrısı testislere ve alt karın bölgesine
Özofagus ağrısı göğüs duvarına
Safra kesesi skapula kemikleri çevresine
Appendix ön karın ve göbek çevresine yansır.
Dermatomal kural
Ağrı genellikle kaynaklandığı dokunun embriyojenik gelişimde orijin aldığı segment-dermatoma yansır. Nedeni konverjans
Örneğin kalp ve kol; diafram ve omuzlar, böbrek-üreter ve testisler aynı segmentlerden kaynaklanır.