SinirBilim 7.BÖLÜM – İşitme Sistemi

SinirBilim 7.BÖLÜM – İşitme Sistemi

Sıcaklığa bağlı olarak değişmekle beraber sesin 20°C havada yayılma hızı yaklaşık olarak 343 m/s’dir. Yani yeterince kuvvetli ses çıkarırsanız çıkardığınız ses dalgası 1 saniye sonra 343 metre uzaklıktaki birine ulaşır. Sesin havada yayılma hızı saniyede 3 metre olsaydı 6 metre uzağınızdaki biri konuştuğunda sesini 2 saniye sonra duyardınız. Sınıfta hocadan uzaklaştıkça sesini daha geç duyardınız. Saniye 4 metre hızla koşup ses dalgasından kaçabilirdiniz. Ne garip bir tecrübe olurdu 🙂

Ses, şüphe yok ki insanın dış dünyayı algılaması için önemli bir araç. Ses sinyalleri aslında havadaki basınç değişimleridir. Bir nesne havada hareket ederken havayı sıkıştırır ve hava moleküllerinin yoğunluğunu artırır. Ses çıkartan çoğu nesne havada titreşimlere sebep olur. Bu titreşimlerin frekansı sıkıştırılan hava paketleridir aslında. Bu bölümde etrafımızdaki bu hava titreşimlerini sinir sinyallerine çeviren mekanizmayı incelemeye çalışacağız.

İşitme Sisteminin Yapısı

Kulağın iç yapısını aşağıdaki şekilde görebiliriz. Zaten ortaokulda çoğumuz bu resmin bir benzerini görmüşüzdür.

7.1

Şekil 1 – Kulağın İç Yapısı

Kulak genel olarak üç bölüme ayrılmıştır: dış kulak, orta kulak ve iç kulak. Kulağımızın dışarıdan görünen kısmına kulak kepçesi denir ve dışarıdan ses dalgalarını toplamaya yarar. Kulak kepçesi şeklinden dolayı arkadan gelen seslerden ziyade önden gelen sesleri daha kolay topar. İç kulağa doğru giden yola kulak yolu denir ve genellikle 2.5cm civarı uzunluğu vardır ve kulak zarına gelince biter. Kulak zarının orta kısımlarına bağlı kulak kemikçikleri bulunur. Bu kulak kemikçikleri çoğumuzun da bildiği üzere çekiç, örs ve üzengidir.

Kulak kemikçikleri kulak zarının hareketiyle oval pencereyi hareket ettirir. Oval pencerenin arka kısmında salyangoz bulunur. Salyangoz, oval pencerenin fiziksel hareketini sinirsel sinyallere dönüştüren mekanizmayı içinde barındıran kısımdır.

Yani kısaca işitsel sistemin ilk adımda izlediği yolu şöyle sıralayabiliriz: Ses dalgaları kulak zarına girer, kulak zarı kulak kemikçiklerini harekete geçirir, kulak kemikçikleri oval pencereyi harekete geçirir, oval pencerenin hareketi salyangoz içindeki sıvıyı hareket ettirir, salyangoz içindeki sıvının hareketi alıcı nöronların tepki vermesine neden olur.

Daha sonra üretilen bu sinyal beyin sapındaki birkaç nükleusa iletilir. Buradan çıkan bilgiler talamusun orta kısımlarına, medial genikülat nükleusa (MGN) gönderilir. Son olarak da MGN gelen bilgiyi birincil işitme korteksine, A1, gönderir.

Bizi ilgilendiren kısım daha çok nöronlarla iletişime geçilen kısımdır. O yüzden salyangozun yapısını biraz daha derinden inceleyebiliriz.

Salyangozun Anatomisi ve Fizyolojisi (İşlevi)

Eğer salyangozdan enine bir kesit alıp incelersek aşağıdaki şekildeki gibi üç ayrı sıvı-dolu odacığa ayrıldığını görürüz. Bu odacıklar yukardan aşağıya doğru skala vestibüli (vestibüler boşluk), skala media ve skala timpani diye adlandırılır. Skala media ile skala vestibuli’yi Reissner Zarı, skala timpani ile skala media’yı ise Baziler Zar ayırır. Baziler zarda Corti Organı bulunur ve işitsel nöronları barındırır ve üzerinde Tektoryal Zar bulunur.

Şekil 2 - Salyangoz Kesiti

Şekil 2 – Salyangoz Kesiti

Skala media ve skala timpanide bulunan sıvı perilenf diye adlandırılır ve az potasyum ve yüksek sodyum birleşiminden oluşur. Skala media da endolenf (iç kulak sıvısı) ile doludur ve bu sıvı da yüksek potasyum ve düşük sodyum karışımından oluşur. Endolenfin elektrik potansiyeli yaklaşık 80 mV civarındadır ve buna endokoklear potansiyel denir, işitsel dönüşümü artırdığı için önemlidir.

Şimdi oval pencereyi çevreleyen zarın kulak kemikçikleri tarafından hareket ettirildiğini düşünelim. Ses dalgaları oval pencereyi ileri ittiğinde perilenf sıvısını skala vestibulinin içine, endolenfi de skala mediaya iter. Aynı şekilde ses dalgaları zarı geri çekiğinde sıvılar tekrar yer değiştirir. Endolenfin bu hareketi baziler zarı büker ve tıpkı ipi sallamış gibi hareket etmesini sağlar (Şekil 3b). Bu dalganın aldığı yol sesin frekansına göre değişir. Frekans yüksekse, zarın başlangıç noktası daha sert olduğu için iyi bir şekilde titreyerek enerjinin çoğunu emer ve dalga fazla uzağa gidemeden enerjisi biter, eğer frekans düşükse dalga uca kadar gider.

Şekil 3 - Baziler Zarın Yapısı

Şekil 3 – Baziler Zarın Yapısı

Buraya kadarkiler sese verilen mekanik tepkilerdi, şimdi ise bu tepkilerin zar potansiyelini etkilediği kısma geldik. Bu mekanik harekete göre zar potansiyelini değiştiren kısma Corti Organı denir (Şekil 4). Corti Organı; saç hücreleri, corti çubuğu ve birkaç destekçi hücrelerden oluşur. İşitsel alıcılar saç hücreleri diye adlandırılırlar çünkü her biri saça benzeyen yaklaşık 100 tane stereociliadan (üçboyutlu tüy) oluşmuştur. İşitsel sinyale dönüşümde bu tüylerin bükülmesi önemli rol oynar. Saç hücreleri Ağsı Katmanla (reticular lamina) baziler zar arasında kalır. Corti çubukları bunlara destek sağlar. Saç hücreleri, gövdeleri Modiolus içindeki Spiral Gangliyonlarda bulunan nöronlarla sinaptik bağlantı kurarlar.

Şekil 4 - Corti Organı

Şekil 4 – Corti Organı

Baziler zar, üzengi kemiğindeki harekete tepki vererek dalgalandığında saç hücrelerinin altındaki her şey beraber hareket eder (Şekil 5). Baziler zar hareket ettiğinde ağsı yapı da modiolusa doğru hareket eder, tam tersi şekilde baziler zar aşağı hareket ettiğinde ağsı katman dışa doğru hareket eder. Bu hareket aynı zamanda tektoryal zarı da hareket ettirir ve stereociliaların bükülmesine neden olur. Sterocilianın bu şekilde bir tarafa bükülmesi depolarize olmasına sebep olur, diğer tarafa bükülmesi de hiperpolarize olmasına sebep olur. Ses dalgası sterociliayı ileri geri hareket ettirdiğinde saç hücresi de buna uygun olarak sırayla depolarize ve hiperpolarize olur.

Şekil 5 - Steriocilia'nın bükülmesi

Şekil 5 – Steriocilia’nın bükülmesi

Şekil 6 - Saç hücresinin depolarizasyonu

Şekil 6 – Saç hücresinin depolarizasyonu

 

Sterocilianın bu hareketi nasıl saç hücresinin zar potansiyelini değiştiriyor? Yakın dönemde yapılan çalışmalar stereocilianın tepesinde TRPA1 adı verilen özel katyon kanalları bulunduğunu ortaya çıkardı. TRPA1 iyon kanallarından geçişli-reseptör-potansiyeli (transient receptor patential (TRP)) ailesinin bir üyesi. TRP kanallarının başka çeşitleri tat alma, sıcak soğuk nesneleri algılamada önemli roller oynarlar. İşte bu TRPA1 kanallarının stereocilianın hareketiyle açılıp kapanarak zar potansiyelini değiştirdikleri düşünülmektedir. Bu kanalların Şekil 6’daki gibi çalıştıkları düşünülmektedir. Her bir kanal diğerine tepe bağı adı verilen elastik bir zincirle bağlanmıştır. Tüyler dik durduklarında oluşan gerginlikten dolayı kanallar çok az açık kalır ve potasyum (K+) iyonu azar azar saç hücresinin içine akar. Eğer tüyler bir yöne doğru (resimde sağa) hareket ederseler oluşan gerginlikten dolayı kanallar tam olarak açılır ve potasyum akışı hızlanır. Tüylerin diğer yöne hareketi de kanalların kapanmasına sebep olur. Potasyum iyonun içeri dolması saç hücrelerinin depolarizasyonuna sebep olur ve bu depolarizasyon voltaja duyarlı kanalların açılmasına ve kalsiyum (Ca2+) iyonlarının hücre içine akmasına sebep olur. Kalsiyumların içeri girmesi nörotransmiter salınımını tetikler. Nörotransmiter salınımı da saç hücrelerinin sinaptik bağlantı kurdukları spiral gangliyon hücrelerini aktifleştirirler.

Merkezi Ses İşleme

Şekil 7’de işitsel sinyallerin beyinde izledikleri yolu görebiliriz. Spiral gangliyonlardan gelen bağlantılar işitsel sinir ağına bağlanır. Bu ağların aksonları dorsal ve ventral koklear nükleuslara bağlanır. Bu noktadan sonra bağlantılar daha da karmaşıklaşıyor ve henüz tam anlaşılmayan şekilde dağılıyor. Karmaşık yolu bir kenara bırakarak daha önemli bir yol üzerinde duralım. Ventral koklear nükleusdan aksonlar superior olive’e gider oradan da lateral lemniscusa gider ve alt kolikulusa (Inferior Colliculus) bağlanır. Inferior Colliculusda MGN’ye gönderir aksonları. MGN’den sonra aksonlar son olarak birincil işitsel kortekse giderler.

Şekil 7 - İşitsel Yollar

Şekil 7 – İşitsel Yollar

Sesin Geldiği Yeri Belirleme

Sesin yerini belirlemedeki en önemli kolaylığımız iki kulağımız olmasıdır. Eğer ses kaynağına tam karşıdan bakmıyorsak ses iki kulaktan birine daha erken ulaşacaktır. Sesin bir kulağa daha geç gitmesi olayına kulaklar arası gecikme denir. Eğer iki kulağımızın arasının 20cm olduğunu düşünürsek tam sol kulağımıza dik gelen bir ses dalgası sağ kulağımıza 0.6ms daha sonra ulaşacaktır. Bazı özel nöronların bu gecikmeyi ölçmesi sonucunda yatay düzlemde sesin kaynağını kolayca belirleyebiliriz. Eğer ses sürekli gelen bir ses ise sesin kaynağını belirlemek daha zor olabilir çünkü iki kulakta da daima ses vardır. Böyle bir durumda karşılaştırılacak tek şey sinyal frekansının aynı faz değerinin iki kulağa değmesi arasındaki zaman farkıdır. Dikey düzlemden gelen seslerin konumu da gelen ses sinyalinin kulak kepçesinde bulunan girinti-çıkıntılardan yansıması arasındaki zaman farkı ölçülerek bulunur.

Korteksin tek tarafında meydana gelen hasar işitme duyusunda herhangi bir azalmaya sebep olmaz. Çünkü iki kulak da iki yarı küredeki kortekslere bilgi gönderir. Bunun aksine bu bölgelerdeki hasar sesin konumunu bulma işlevinin yitirilmesine sebep olur.

İşitsel sistem hakkında söyleyebileceklerim bu kadar. Bundan sonra görsel sistemi incelemeye çalışacağız.

2 Yorum
  • semra tepe
    Posted at 06:09h, 18 Mayıs Cevapla

    görsel sistemi bekliyorum heyecanla..
    ne akıcı anlaşılır yazıyorsunuz ,harika..

    • Ahmet Uğur Birinci
      Posted at 14:09h, 03 Haziran Cevapla

      Beğenmenize sevindim, okuduğum kitapların akıcılığı yazarlarına teşekkür etmek lazım 🙂

Yorum Yaz