ÖĞrenmek nediR, neden öĞreniyoruz, nasil öĞreniyoruz

SÜRECİN KİMYASAL OYUNCULARI

Daha önce de söylediğimiz gibi, bir projeksiyon nöronunun görevi, devre içinde (Schaltkreis) kendisine bağlı olan diğer nöronları tahrik ederek onları aktif hale getirmektir. O, bu görevini yerine getirmek için akson terminalinden amaca uygun nörotransmitterler salgılar. Salgılanan bu nörotransmitterler de, diffüzyon yoluyla, iki nöron arasındaki sinaptik bölgeyi aşarak, gider etkilenme durumunda olan postsinaptik nöronun alıcılarına bağlanırlar. Ancak, postsinaptik bir nöronun aktif hale gelebilmesi için bütün bunlar yetmez. Presinaptik nörondan gelen etkinin bu hücreyi aktif hale getirmek için gerekli olan eşiğin üzerinde olması gerekir. Bu nedenle, bir nöron genellikle tek bir presinaptik nörondan gelen impulsun etkisiyle değil, birçok presinaptik nöronlardan gelen impulsların toplanmasıyla aktif hale gelir. Burada belirleyici olan presinaptik nöronların salgıladıkları ve postsinaptik nöronun alıcılarına bağlanan nörotransmitterlerdir. Çünkü, postsinaptik nörona gelen impulsların toplamı bu nörotransmitterlerin toplamıyla belirlenir.

Bir projeksiyon hücresinin sahip olduğu nörotransmitterin tahrik edici olması ve bunun gidip postsinaptik hücrenin alıcılarına yapışması burada bir AP oluşması için ön koşuldur, ama bu iş için sadece bu yeterli değildir. Burada zaman faktörü de büyük rol oynar. Yani, bütün bu işlerin son derece hızlı bir şekilde yapılabilmesi de gereklidir. İşte, bir nörotransmitter olarak Glutamatın önemi burda ortaya çıkıyor. Çünkü, bir aminoasidi olan Glutamat bu özelliklerin her ikisini de yerine getirir. Bu nedenlede o, beyinde projeksiyon nöronlarının sahip olduğu tahrik edici temel nörotransmitterdir. Ama Glutamat sadece beyinde bir nörotransmitter olarak görev yapmaz, o, bunun dışında vücutta daha başka fonksiyonlara da katılır. Şu anki konumuzla ilgisi bulunmadığı için bunları bir yana bırakıyoruz.
Buna karşılık, frenleyici nöronlar (özellikle de frenleyici internöronlar) kısa akson terminallerinde gene bir aminoasidi olan ve frenleyici (inhibitorische) bir nörotransmitter olarak bilinen GABA ya sahiptirler (Gamma-Amminobuttersäure). Glutamatın tersine bu frenleyici transmitter postsinaptik hücrenin bir AP oluşturması ihtimalini azaltır. GABA internöronları projeksiyon nöronlarına bağlanan aksonlarıyla buralardaki informasyon akışını yönetirler [12].
Beyinde nöronlar arasındaki haberleşme (Botendienst) sürecinin büyük çoğunluğunu bu iki nörotransmitter (Glutamat ve GABA) yaparlar. Bu nedenle, sinapsların nasıl işlediklerini anlamak, bir yerde, bu ikilinin nasıl çalıştıklarını anlamaya bağlıdır. Diğer transmitterler gibi bunlar da alıcı (receptor) ptotein moleküllerine bağlanarak etkide bulunurlar. Her iki transmitterin de kendine özgü alıcıları bulunduğu için, örneğin Glutamat gider direkt olarak kendi alıcısına bağlanır. Tabi aynı şekilde GABA da öyle, o da gider kendi alıcısına bağlanarak etkide bulunur.
Bunların, bağlandıkları hücreyi nasıl etkilediklerini ise daha önce gördük. Postsinaptik hücrenin alıcılarına bağlanan Glutamat aynı zamanda iyon kanalları görevini de yapan bu alıcıların kapaklarının açılmasına ve açılan bu kanallardan dışardaki pozitif yüklü iyonların hücre içine dolmalarına neden olur. Eğer presinaptik nöron tarafından yeteri kadar Glutamat salgılanmışsa kısa bir süre sonra postsinaptik hücrenin içi pozitif yüklü parçacıklarla dolmaya başlar ki bu da bir AP nin oluşmasına neden olur.
Ama eğer, presinaptik nöron tarafından Glutamat değil de GABA salgılanmışsa, bu durumda postsinaptik hücredeki GABA alıcıları aktif duruma geçerler ve açılan kapılarından Clorid gibi negatif yüklü iyonları içeriye alarak hücre içinin daha da negatif hale gelmesine neden olurlar ki bu da hücrenin bir AP meydana getirmesini zorlaştırır.
Böylece, postsinaptik bir hücrede bir AP nin meydana gelip gelmeyeceği presinaptik hücreler tarafından salgılanan Glutamat veGABA arasındaki ilişkiye bağlıdır. Çünkü, postsinaptik bir hücrenin birçok presinaptik hücreyle ilişkisi vardır. Ve o sadece bir hücreden değil, sayıları bazan 10000’e kadar varan bütün bu presinaptik hücrelerden (tabi aynı anda hepsinden birden değil!) impulslar (dolayısıyla da transmitterler) alır. Ve her seferinde bunlar toplanarak etkide bulunurlar. Yani, hücreyi aktif hale getirici etkisi olan Glutamat miktarıyla, hücrenin aktif hale gelmesini engelleyici etkiye sahip GABA miktarı o hücrenin aktif hale gelip gelemeyeceğini belirler. Eğer toplam Glutamat miktarı, hücrenin aktif hale gelmesi için gerekli olan eğiğin aşılmasını sağlayacak kadar depolarizasyona neden oluyorsa postsinaptik hücrede bir AP ortaya çıkar. Aksi taktirde hücre mevcut halini devam ettirir. Nöronlar, “ya hep ya hiç” ilkesine göre hareket ettiklerinden, mevcut Glutamat miktarı ancak belirli bir seviyenin üzeride olduğu zaman depolarizasyon için gerekli olan eşik aşılabilir ve bir AP oluşur. Bunun dışında, hiç Glutamat olmamasıyla bir miktar bulunması arasında nöronun aktif hale gelmesi açısından hiçbir fark yoktur.
Kural olarak Glutamat alıcıları postsinaptik hücrenin dendritlerinde (Dornlarda) bulunurken, GABA alıcıları daha çok hücre gövdesine yakın kısımlarda bulunurlar (ya da hücre gövdesine yakın kısımlardaki dendritlerde). Bu durumda, Glutamatın neden olduğu etkinliğin (Erregung) postsinaptik hücrenin gövde kısmına ulaşarak orada bir AP ne neden olabilmesi için bunların önce önlerinde bulunan GABA bekçilerini geçmeleri gerekir. Biri hücreyi aktif hale getirmeye çalışırken, diğeri bunun tam tersini yapmaya uğraştığı için sonucu aradaki denge belirler. Eğer nöronlar bu şekilde GABA tarafından engellenmeselerdi bunlar Glutamatın etkisinden dolayı sürekli aktif halde olacaklardı ki bu da onlar için bir tür intihar olurdu [12].

BİR DE MODÜLATÖRLER VAR

Glutamat ve GABA ilişkisi beynin informasyonları nasıl işlediğinin anlaşılması açısından çok önemlidir. Ancak, bunların yanı sıra, informasyon işleme sürecinde kullanılan daha başka maddeler de vardır. Örneğin, gözdeki alıcılar bir ışığın geldiğini kaydedipte bunu AP leri haline çevirerek görme sinirlerinin aksonları aracılığıyla beyne gönderdikleri zaman bu mesajlar-impulslar kendilerini taşıyan aksonların uç kısımlarına geldiklerinde burada nörotransmitter olarak Glutamat salgılanmasına neden olurlar. Bu arada tabi GABA molekülleri de salgılanmaktadır, yani onlar da işbaşındadırlar. Ancak, bu durumda, postsinaptik nöronun aktif hale gelerek bir AP üretip üretmemesi sadece bu iki nörotransmitterin etkisine bağlı olmaz. Sürecin nasıl gelişeceğine ilişkin olarak bu arada “Modülatör” adı verilen başka moleküller de rol oynarlar.

Bu modülatörleri de gene nörotransmitterler olarak tanımlayabiliriz. Çünkü bunlar da serbest bırakıldıkları yerle etkide bulunacakları yerin alıcıları arasında kimyasal ilişkiler kurmaya yararlar. Ancak bunlar informasyonun bir yerden başka bir yere taşınmasında Glutamat ve GABA gibi direkt olarak rol oynamazlar. Etkileri dolayılı olur. Üstelik bunların (modülatörle-rin) Glutamat ve GABA gibi transmitterlere göre etkileme hızları da farklıdır. Glutamat ve GABA çok hızlı bir şekilde etkide bulunurlarken, modülatörlerin etkileri çok yavaş olur. Ama buna karşılık, Glutamat ve GABA nın etkisi çok kısa sürerken, modülatörlerin etkileri daha uzun süreli olur [12].
Modülatörler üç grupta ele alınabilirler. Peptit’ler, Amine’ler ve Hormon’lar. Bunların hepsi de hem tahrik edici (aktif hale getirici) hem de frenleyici roller oynayabilirler. Bu, onların devre içindeki görevlerine bağlıdır. Yavaş etkide bulunan modülatörler içinde Peptit’ler en büyük grubu oluştururlar. Bunlara beyinde her yerde raslanır. Aminoasitlerinden oluşurlar, Glutamat ve GABA ya göre çok daha büyük moleküllerdir. Genellikle akson terminallerinde Glutamat ve GABA ile birlikte bulunurlar ve bir AP gelince duruma göre bunlarla birlikte serbest bırakılırlar. Postsinaptik hücrede bunların da kendi alıcıları vardır ve ancak bunlara bağlanabilirler. Görevleri ise, diğer nörotransmitterlerin etkilerini azaltıp arttırarak yönetmektir. Bunlar yavaş etkide bulunduklarından ve etkileri uzun süreli-kalıcı- olduğundan, postsinaptik hücrede bir sonraki AP dalgasından önce daima belirli bir etkinliğe sahip olurlar. Bu etkinin hücrenin aktif hale gelip gelmeyeceği konusunda belirli bir rolü bulunmakla birlikte, etki uzun bir zamana yayılmış olduğu için, bunun belirli bir ana ilişkin olarak belirleyici bir rolü olmaz [12].
Bunun yanı sıra, Serotonin, Dopamin, Epinephrin ve Norepinephrin gibi Monoaminelerden oluşan bir başka grup modülatör daha vardır. Monoamin üreten hücreler daha çok Beyinkökünde (Hirnstamm da) bulunurlar. Ancak buların aksonları uzun olduğu için bunlara da gene beyinde her tarafta raslamak mümkündür. Monoaminlerin etkisi de Glutamat ve GABA nın etkisini azaltır veya arttırır. Bunlar daha çok yeni bir durumla karşılaşıldığı zaman (örneğin bir tehlike anında) beyinde genel bir durum değişikliği halinin oluşmasında rol alırlar. Bu durumda beyinin en üst düzeyde aktif hale gelmesine yardımcı olurlar [12].
Psikolojik bozukluklarda kullanılan bir çok ilâç da bunlardan yapılır. Örneğin Prozac serotoninin sinaptik bölgeden toplanmasına engel olur. Normal olarak, nörotransmitterleri salgılayan uçlar (vesikel) sonra onları tekrar emerek geri toplarlar. Prozac serotoninin bu emilme işlemini geçiktirerek serotoninin daha uzun süre etkide bulunmasına neden olur [12].
Başka bir monoamin ise Acetylcholin dir. Bu da, belirli bir alıcıyla birlikte hızlı iş gören bir transmitter rolünü oynarken, başka bir alıcıyla birlikte de bir modülatör rolü oynar. Acetyscholin adale hareketlerinde ve kalp atışlarının düzenli olmasında rol alan çok önemli bir transmitterdir [12].
Hormonlar da bir tür modülatör rolü oynarlar. Bunlar, normal olarak böbrek üstü bezleri, Hirnanhangdrüse (Hypophyse) ya da Keimdrüse’ler tarafından salgılanırlar ve kan dolaşımı yoluyla beyne giderek etkide bulunurlar. Diğer modülatörler gibi bunlar da gene belirli alıcılara bağlanarak Glutamat ve GABA nın etkilerini düzenlemeye yardımcı olurlar. Örneğin stres durumunda salgılanan streshormonu Kortisol (Böbrek üstü bezleri tarafından salgılanır) stres halinde informasyonun bazı devrelerde daha hızlı iletilmesini sağlar, GABA’nın Glutamat üzerindeki etkisini düzenler. Bunun dışında Testosteron ve Östrojen gibi cinsel hormonlar da birçok beyin fonksiyonları üzerinde etkide bulunurlar. Hormonlar kan dolaşımı yoluyla dolaştıklarından, bunlar aynı anda beyinde birçok bölgeyi birden etkileyebilirler. Gerekli olan yerlerde özel alıcıları bulunduğu için ve ancak bu alıcıları vasıtasıyla etkide bulunabileceklerinden, hormonların etkileri öyle rasgele değildir [12].