Sinapslar ve Kesintisiz Elektrik Akımı

İki sinir hücresinin birleşme noktalarındaki, "sinaps" denilen boşluklar, ancak binlerce kez büyütülerek görülebilecek kadar küçüktür. Oysa iki hücre arasındaki bu boşluk, bir hücreden ötekine elektrik uyarısının sıçramasını önleyecek kadar geniştir. Sinir sisteminde milyarlarca nöron olmasına rağmen, bunlar hiçbir şekilde birbirlerine değmezler. Dolayısıyla sinapslar vücudun elektrik sistemi açısından aşılması gereken birer engeldir. Ancak bu kopukluklara rağmen, vücudumuzdaki sinir ağında hiçbir kesinti yaşanmaz. Çünkü nöronlar boyunca elektriksel olarak iletilen sinyaller, nöronlar arasındaki bu boşluklarda kimyasal olarak devam ederler.

Saatte 390 kilometre hızla hareket eden bir sinyalin -elektrik akımının- aksonun ucuna ulaştığını düşünelim.18 Bu uyarı dalgası nereye gidecektir? Sinaps denilen bu boşluğu nasıl aşıp yoluna devam edecektir? Bir sinyal bu boşlukta elektriksel özelliğini yitirdikten sonra, diğer nöronda elektriksel bir sinyal olarak nasıl devam edecektir? Bu durum, bir bakıma araba kullanırken bir nehirle karşılaşmaya benzer. Bu noktada aracı değiştirmek gerekir. Tıpkı sizin arabadan inip nehri tekne ile geçmeniz gibi, elektrik sinyali de yoluna bir başka şekilde -kimyasal iletişimle- devam eder. Elektrik sinyalleri yolculuklarını sinapslardaki bu kimyasal iletişim sayesinde, kesintiye uğramadan gerçekleştirirler.

Bir uyarı, akson terminaline ulaştığında iki nöron arasındaki küçük sinaps aralığını atlayan ve komşu nöronun dendritlerindeki alıcı sinirlerini harekete geçirecek kimyasallar taşıyan, bir mesaj paketi ortaya çıkarır. 'Nörotransmitter' olarak bilinen bu haberci moleküller, iki hücre arasındaki boşluğu geçerek, bir milisaniyeden daha az bir sürede ikinci nöronu harekete geçirirler.1920 Bu kimyasallar uyarıcı ya da engelleyici sinyaller olarak çalışırlar. Diğer bir deyişle nöronları ya bir elektrik uyarısı üretmeye sevk ederler ya da üretilen uyarıyı engellerler.21

Son zamanlarda yapılan araştırmalar, her nöronun farklı kimyasal haberciler ürettiğini göstermektedir.22 Diğer bir deyişle her nöron, iletişimde kullanacağı habercileri üreten kimyasal bir tesis gibidir. Nörotransmitterlerin 100 kadar farklı çeşidi bulunur. Bazıları elektrik sinyallerinin tetiklenmesinde, bazıları elektrik sinyallerinin durdurulmasında, bir kısmı hızlandırma ya da yavaşlatmada, frekansı değiştirmeye, enerji depolamaya yarar. Her bir nöron bu çeşitlerin yalnız bir ya da birkaç farklı türünü salgılar. Bir nörotransmitter açığa çıktığında sinapsi geçer ve alıcı nöronun dış zarında bulunan reseptör, bir proteini harekete geçirir. Sinapslar bu noktada bu kimyasal habercilerin sinir hücreleri arasında taşındığı bir ekspres yol olarak düşünülebilir. Aralarındaki mesafe ortalama olarak 0.00003 milimetredir.23 Bu mesafe çok küçük olmasına karşın yine de elektrik sinyalinin aşması gereken bir boşluktur. Nörotransmitterler, sinir hücresinin gövdesinde üretilir, akson boyunca taşınır ve akson terminallerinde minik kabarcıklar içinde depolanırlar. Her kabarcık içinde yaklaşık olarak 5.000 haberci molekül bulunur.

Salgılanan nörotransmitter miktarı, gerçekte hedef dendrit ile bağlanması gerekenden çok daha fazladır. Ancak buradaki fazlalık da vücudumuzun her detayında olduğu gibi, hikmetli bir yaratılış örneğidir. Sinapste kalan fazla nörotransmitterler, siniri bloke ederek fazladan sinyal gönderilmesini önlerler. Eğer fazla moleküller, siniri bloke etmeselerdi, uyarının durması için geçen süre saniyeler hatta dakikalar alacaktı. Fakat vücudumuzda sinyal iletimi tam olması gerektiği kadar; saniyenin birkaç binde biriyle ölçülen sürelerde gerçekleşir. Fazla olan nörotransmitter akson terminali tarafından emilirken, geri kalanı da enzimlerle parçalanır.24 Tıpkı bayrak yarışında olduğu gibi, elektriksel bilgiler köprü görevi gören nörotransmitterler aracılığıyla hücreden hücreye iletilir. Böylece haber iletimi hücre uzantıları arasındaki boşluğa rağmen kesintiye uğramadan devam eder. Peki birbirinden bağımsız bu iki sistem böylesine hayati bir görevi gerçekleştirmek üzere ortaklaşa hareket etmeleri gerektiğini nereden bilmektedir? Üstelik bu esnada aktarılan bilgide en ufak bir değişiklik, unutma, gecikme, aksama olmaması ve bilgilerin seri bir şekilde kusursuzca iletilmesi gereken yere ulaştırılması nasıl mümkün olmaktadır?

18. Susan Greenfield, İnsan Beyni, Varlık Bilim, 2000, s. 83.
19. The Concise Encyclopedia of the Human Body, Dorling Kindersley, New York, 1995, s. 59.
20. E. Kandel, J.H. Schwartz, T. M. Jessell, Principles of Neural Science, McGraw Hill Publishing, 2000, s. 277.
21. The Incredible Machine, National Geographic Society, Washington, D.C., 1986, s. 339.
22. Eric H. Chudler, "Making Connections-The Synapse", 2001; http://faculty.washington.edu/chudler/synapse.html
23. E. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell, Principles of Neural Science, McGraw Hill Publishing, 2000, s. 176.
24. Gerald L. Schroeder, The Hidden Face of God: How Science Reveals the Ultimate Truth, The Free Press, New York, 2001, s. 100.